云計算的基礎架構

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云計算的基礎架構范文第1篇

關鍵詞： 云計算； 橋梁安全與健康監測； 數據中心； 數據管理技術

中圖分類號：TP391 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2013）12-18-04

Basic architecture and data management technology of bridge safety and health

monitoring data center based on cloud computing

Tu Huimin1，2， Wu Jufeng1，2

（1. Wuhan Bridge Science Research Institute（BSRI） Ltd.MBEC， Wuhan， Hubei 430034， China；

2. Key laboratory of bridge structure and health of Hubei province）

Abstract： With the development of bridge safety&health monitoring data center （BSHM-DC） technology， the monitoring data is increased rapidly in exponential speed， which requires the data storage and management technology of data center to be more intelligent and efficient. In this paper， the data management technology and developing trend of BSMS-DC is put forward firstly. After illustrating the basic architecture of BSHM-DC on the basis of cloud computing， the selections of key devices and related software are discussed. Lastly， its application expectation of BSHM-DC is prospected.

Key words： cloud computing； bridge safety &health monitoring （BSHM）； data center（DC）； data management technology

0 引言

橋梁安全與健康監測系統是通過在橋梁的關鍵部位布置高可靠性和耐久性的各類傳感器，對結構內力、變形、動力特性、環境狀況進行實時監測，獲取橋梁在營運期內受各種荷載作用下的結構響應，通過理論計算和規范值與實測值的對比、分析，實現結構異常響應報警、結構營運安全性評估、結構損傷識別等。由于該系統7*24小時不間斷檢測，所采集的數據量飛速增長。在面對多座橋梁監測系統集成管理的情況下通常采用直聯式數據存儲方式，其數據的存儲能力、數據管理難度、數據安全，以及存儲資源的利用等，都難以滿足系統設計需求。

云計算可以滿足新一代數據中心對網絡、存儲和計算的業務需求，并能提供豐富的應用服務，是新一代數據中心的核心要素[1-2]。本文通過引入云計算的基礎架構，建立了基于云計算的橋梁安全與健康監測數據中心，將分散在全國各地的監測系統數據進行集中可靠的存儲與管理，并通過云計算數據中心向用戶提供高效、安全的服務。

1 橋梁安全與健康監測數據中心建設的現狀

隨著在役橋梁安全與健康監測建設的發展，橋梁安全與健康監測系統中海量數據的存儲與有效利用日顯重要，并成為在役系統普遍關注的一個重點。一個中等橋梁安全與健康監測系統數據日增長量在3GB/天左右，一年有1.1TB增量的數據，數據的維護管理主要依賴系統管理員定期執行，數據管理的實施方式難以統一。隨著數據量的增加，數據管理工作量、管理難度及管理成本成倍增加，數據也得不到有效利用。

橋梁安全與健康監測數據中心引入云計算，可將業務數據和應用在公有云和私有云之間同步，當數據中心構建的私有云出現故障，應用可以無縫遷移到公有云中。通過云計算將分散在全國各地的業務系統數據通過INTERNET進行集中存儲與管理，可向橋梁技術研究者提供數據共享服務分析橋梁健康監測海量數據；橋梁管理單位即使不具備橋梁專業技術知識也可以在任何地方、任何時間監測到橋梁的實際運營狀況，獲得橋梁健康監測報告及橋梁營運安全性評估等服務并實時反饋專家意見，大大提高了橋梁管養效率。

基于云計算的橋梁安全與健康監測數據中心建設分兩部分，一部分是集成中心，另一部分是分散在全國各地的分中心。集成中心的數據增長量在10GB/天，分中心的數據增長量在3GB/天左右，增長量會隨著業務量的增加而增加。集成中心利用云計算技術對服務器、存儲、網絡等IT資源進行虛擬化，將所有的IT資源放在一個資源池中并進行動態資源管理，對IT資源進行監管和云管理。當資源池中分配給某個橋梁安全與健康監測系統的資源出現故障或者該系統獲得的資源不夠用的時候，云管理平臺會自動分配給它新的資源，從而保證系統7*24小時不間斷運行。

分中心的數據通過公共Internet網絡與集成中心組成云網絡，數據進行同步，在集成中心對數據進行異地容災備份。集成中心有兩份數據，一份數據面向橋梁安全與健康監測系統（數據庫A），一份數據是完全備份數據（數據庫B）。我們主要考慮如何優化實時數據讀取和歷史數據查詢。數據庫B中保留所有數據，數據庫A只保留最近1周的數據；業務系統實時讀取的是數據庫A中的數據，而查詢一周之前的數據就讀取數據庫B中的數據。

圖1 分中心數據庫結構與操作

2 關鍵技術

云計算（Clouding Computing）由Google、Amazon等公司于2006年首先提出，它是一種利用互聯網實現隨時隨地、按需、便捷地訪問共享資源池（如計算設施、存儲設備、應用程序等）的計算模式[3]。我國政府高度重視對云計算的發展，把其列為重點發展的戰略性新興產業[4-5]，云計算技術的應用已成為國內外的熱點研究問題[6-8]。

基于云計算的橋梁安全與健康監測數據中心的建設所需專業涉及面較廣，如橋梁專業、網絡通信專業、計算機專業等。本節著重討論其在計算機領域內實現云計算數據中心的關鍵技術。

2.1 虛擬化技術

虛擬化技術能讓所有計算元件在虛擬的基礎上運行，是實現云計算數據中心不可缺少的功能。通過把有限的固定的資源根據不同需求進行重新規劃以達到最大利用率的思路，在IT領域就叫虛擬化技術[9-10]（Virtual Technology）。這種解決方案能在很大程度上優化資源、節約成本。虛擬化技術包括計算虛擬化技術、網絡虛擬化技術、存儲虛擬化技術。系統虛擬化前后的特點如表1所述。

表1 虛擬化前后特點比較

[虛擬化前＼&虛擬化后＼&每臺主機一個操作系統＼&每臺主機上運行多個虛擬機，每個虛擬機一個操作系統

＼&每臺主機上運行多個程序，可能造成沖突

＼&多個程序可分別在運行在多個虛擬機上，應用程序相對獨立的運行空間，避免沖突

＼&每臺主機配一個存儲，存儲資源得不到有效利用，且一旦存儲出現單點故障，數據可能丟失

＼&多個虛擬機共享存儲，當一臺主機出現故障時，會自動分配其他主機上的硬件資源給故障主機的應用程序＼&硬件成本高，且配置和管理困難＼&虛擬機獨立于硬件運行，可動態資源分配，新程序的部署工作只需要幾分鐘，有效節約硬件和維護成本

＼&]

目前虛擬化技術的產品主要有EMC的 VMware虛擬化產品，Microsoft的Virtual Server， Sun的Virtual Box，以及Ctrix公司的Xen Server和Xen，占市場份額最大的是EMC的 VMware虛擬化產品。

2.2 數據存儲技術

基于云計算的橋梁安全與健康監測數據中心需要滿足大數據管理的需求，為大量橋梁管理者提供服務并且為橋梁研究者提供大數據分析功能。數據安全可靠存儲是實現大數據管理分析的基礎。

數據存儲系統從物理結構來看，底層主要是磁盤，通過光纖、串口線等與磁盤后的板卡和控制器相連。目前最常用的存儲方式有DAS（直接連接存儲）、SAN（存儲區域網絡）和NAS（網絡附加存儲）。直連存儲（DAS）是直接通過SCSI線纜或者光纖直接連接到服務器上。存儲區域網絡（SAN）是通過網絡方式連接存儲設備和應用服務器，目前常用的SAN結構根據連接介質不同而分為FC SAN和IP SAN。網絡附加存儲（NAS）是將網絡存儲設備直接放在網絡上提供文件共享服務。這三種技術優缺點如表2所示。

表2 DAS、SAN、NAS數據存儲系統技術優缺點

[特征＼&DAS＼&SAN＼&NAS＼&安裝難易度＼&較難＼&較難＼&很容易＼&集中管理＼&難＼&專用軟件＼&基于網絡＼&擴展性＼&低＼&高＼&中＼&數據共享＼&難＼&通過軟件實現＼&內部實現＼&處理能力＼&強＼&強＼&視網絡情況而定＼&備份＼&傳統方式＼&服務器不參與＼&多種方案＼&容災＼&基于服務器＼&端對端及多點容災＼&端對端方案＼&安全＼&中＼&高＼&低＼&]

目前主要存儲廠商的FC SAN存儲可以實現8Gbit/S的傳輸速率，但費用較高，所以中大型數據中心建設中還是處于領先地位。但是隨著IP SAN技術的發展，較高的性價比使FC SAN存儲逐漸擴大了在市場的份額。

2.3 動態資源管理

云計算的資源包括存儲資源、計算資源、網絡資源、基礎設施資源以及其他資源[2]。當應用云計算時，面對大量設備和相關技術，如何有效整合各種資源并實施動態資源管理是實現云計算的關鍵。云計算動態資源管理系統的基本功能，是接受資源請求，合理地調度相應的資源并且把特定的資源分配給資源請求者，使請求資源的業務得以運行。它能跨資源池智能動態調整計算資源，使IT與業務優先級對應，動態提高系統的管理效率。

云計算的動態資源管理必須處理好存儲架構問題，解決資源部署、監控和調度策略等問題。在VMware虛擬化產品中，DRS（vsphere Distributed Resources Scheduler）可以根據每一個虛機的實際運行情況，適時地對內存、CPU、網絡的消耗進行動態調整，將其平均分配到DRS集群的每一臺主機上面。動態分配依靠VMotion實現，所以，VMotion是DRS的先決條件。

3 云計算數據中心實現

基于云計算的橋梁安全與健康監測數據中心實現了數據中心服務器、網絡、存儲虛擬化及負載均衡，其基礎架構拓撲圖如圖2所示。

整個方案通過兩路6核服務器配合后端IP SAN存儲技術，并采用云計算虛擬化技術來實現橋梁安全與健康實時監測。在云計算操作系統軟件的支持下，將3臺兩路6核服務器組建HA集群，并配合DRS及VMotion等高級功能，實現業務的連續性，減少計劃內宕機時間，有效地提高資源利用率。

3.1 計算系統設備及軟件實現

計算系統設備主要是指服務器，服務器的選擇上主要考慮的是服務器的性能，滿足五年內橋梁安全與健康監測業務的需要，主要計算能力由3臺兩路6核服務器擔任。

而計算系統虛擬化的實現主要是利用軟件將服務器虛擬化。目前主流的、最具代表性的虛擬化軟件是VMware的Vsphere軟件。

本方案采用3臺企業級兩路服務器（HP Enterprise Server）作為核心數據庫平臺。該服務器能滿足數據庫應用的高可用性、可恢復性，并具有錯誤檢測及消除單點故障的功能。采用數據庫雙機方案也增強了應用的可擴展性，滿足業務不斷增長的需要。由于該型服務器采用全新的因特爾快速互聯通道互聯架構配合因特爾志強E5系列處理器及SAS 6Gbps高性能磁盤控制器，使系統聯機處理性能提升2.5倍以上，數據庫性能提升3倍以上，更加適用于基礎架構、數據庫核心應用。

3.2 存儲設備及數據管理軟件

在保障客戶應用的前提下，存儲將成為一個必須受到關注的核心環節，因此雙控制器、多處理器和高可靠光纖8Gb存儲成為首選，這能有效保障業務的物理穩定特性。出于數據安全備份的考慮，配置大存儲容量6TB存儲空間服務器作為虛擬機的備份服務器，可以保證在光纖存儲故障時或維護時的業務連續性，并對客戶的應用數據也做到了統一備份。為了保障業務運行的高性能、可持續性和可擴展性，我們選擇了IP-SAN的存儲模式，通過串口線連接磁盤與控制器。云計算計算節點服務器通過交換機連接存儲設備，實現數據鏈路的高品質性能保障。

在數據的統一備份處理上，基于虛擬機文件駐留在共享SAN存儲上，可以使用存儲區的映像來備份虛擬機文件，這樣做不會在運行虛擬機的云計算計算節點主機上引起任何額外的負載。統一備份功能可以滿足縮短虛擬機的備份時間，移除客戶應用服務器上的備份工作負載，以及從中央服務器中執行備份的工作。其工作流程是從運作中的主機上剝離磁盤，將磁盤鏈接到專用的統一備份服務器上，然后備份磁盤中適當的文件，此時原始主機仍能看到該磁盤并能正常工作。通過有效利用虛擬機存儲區的映象文件，高效地保障客戶數據安全。

3.3 網絡設備

云計算數據中心網絡需實現雙鏈路可靠冗余連接、負載均衡，充分考慮網絡的可管理性。本方案采用兩臺DLINK交換機實現設備冗余，同時通過實現網絡虛擬化來保證網絡策略安全，使之不受虛擬機位置遷移的影響。

3.4 云平臺管理

云管理平臺是負責整個數據中心的資源池管理、是實現IAAS的關鍵環節。本方案采用VMware公司的Vcenter軟件，與其他的管理軟件相比，該軟件的使用為IT管理者大大降低了云計算虛擬環境管理的難度。

該云平臺是目前最強大的虛擬環境管理平臺，它能提高在虛擬基礎架構每個級別上的集中控制和可見性，無論是幾十臺還是幾千臺虛擬機，都能集中、簡單地管理。它可以通過使用向導或者模板，在幾分鐘內創建新的虛擬機或主機，最大限度地減少錯誤和停機；它還可以借用DRS（vsphere Distributed Resources Scheduler） 持續監控各個資源池的使用情況。此外，借助vCenter API和.NET可實現vCenter Server和其他工具的集成，并且支持在vSphere Client中嵌入自定義插件，為管理IT環境提供選擇自由。

4 結束語

目前，基于云計算的橋梁安全與健康監測數據中心建設還處在初級階段，隨著橋梁安全監測技術和云計算技術的發展，云計算數據中心會逐漸形成系統化、網絡化的全國性的橋梁安全與健康監測平臺。該平臺能面向所有橋梁行業的客戶，提供存儲空間及橋梁安全與健康監測服務；同時還能根據存儲的大量橋梁相關數據，進行數據挖掘及數據分析，在橋梁學術研究方面具有重要意義。

基于云計算的數據中心建設是一個復雜的系統工程，本文著重從橋梁安全監測數據中心的關鍵技術方面闡述了系統基礎架構，以及關鍵設備和軟件的選型，希望能為其他行業數據中心的建設提供一些參考。

參考文獻：

[1] 林小村.數據中心建設與運行管理[M].科學出版社，2010.

[2] 劉鵬.云計算[M].電子工業出版社，2011.

[3] MELL P， GRANCE T. The NIST Definition of Cloud Computing[R].

National Institute of Standards and Technology， SP800-145， Gaithersburg：U.S Dept. of Commerce，2011.

[4] 國家科學技術部.中國云科技發展"十二五"專項規劃[EB/01].

/tztg/201209/W020120918516104069531.doc，2012

[5] 工業和信息化部電信研究院.云計算白皮書（2012）[M].工業和信息化

部電信研究院，2012.

[6] 田冠華，孟丹，詹劍鋒.云計算環境下基于失效規則的資源動態提供

策略[J].計算機學報，2010.33（10）：1859-1872

[7] 朱仕村，張宇峰，張立濤，朱曉文，胡云輝.面向長大橋梁結構健康監測

物聯網的云計算[J].現代交通技術，2011.8（1）：24-27

[8] 孟凡立，徐明，張慰.基于云計算的高校數據中心設計與實現[J].現代

教育技術，2012.22（3）：99-103

[9] 楊望仙，朱定局，謝毅，范朝冬.虛擬化技術在云計算中的研究進展[J].

先進技術研究通報，2010.4（8）：5-10

云計算的基礎架構范文第2篇

1)云架構云計算的一開始出現主要是為了解決計算機硬件資源問題，它通過虛擬化方式大大降低企業數據中心的應用成本。在這些年的發展之后，云計算的概念和范疇已經擴展為3個層次：基礎架構云（InfrastructureasaService,IaaS）、平臺云（PlatformasaService,PaaS）和軟件應用云（SoftwareasaService,SaaS）。IaaS指基礎設施即服務，這一層的作用是提供虛擬機或者其他資源作為服務提供給用戶。PaaS指平臺即服務，其作用是將一個開發平臺作為服務提供給用戶。SaaS指軟件即服務，是指將應用作為服務提供給客戶。它們主要提供的服務如圖1。企業利用云計算架構去進一步解決它的煙囪式問題，但主要目標是降低IT運營成本、提升IT資源的利用率，促進企業自身IT建設從粗曠型向集約型進行轉變。從上圖可以看出，從底至上，IaaS層主要是將服務器、存儲及網絡資源虛擬化，將虛擬后的資源作為服務提供給用戶；PaaS層可以為用戶提供一個包括開發、測試環境以及文檔等的開發平臺，用戶可以在此開發平臺上編寫應用，并且不用關心服務器部署、網絡和存儲等問題；SaaS層主要是給普通用戶提供無需安裝就能直接使用的應用。

由于SOA架構主要涉及的是軟件體系的架構，而云計算的三層架構中的PaaS的平臺開發中亦涉及到軟件架構問題，所以本文中主要將云計算中的PaaS模式與SOA進行分析。在PaaS模式中，對用戶提供的服務是一種分布式平臺服務，包括開發環境、測試環境、服務器平臺、硬件資源等。通過PaaS提供的服務，用戶可在分布式平臺上定制開發應用程序，并通過互聯網傳遞給其他客戶。PaaS能夠給企業或個人提供研發的中間件平臺，提供應用程序開發、數據庫、應用服務器、試驗、托管及應用服務。Gartner將PaaS分成兩類，APaaS(applicationplatformasaservice)和IPaaS(integrationplatformasaservice)。APaaS主要為應用提供運行環境和數據存儲，能夠將企業內部自建的簡單三層架構的應用直接部署到APaaS；IPaaS主要用于集成和構建復合應用。據Gartner稱，雖然PaaS市場的規模相對較小，但在市場上提供不完全PaaS產品的公司卻有超過150多家。目前市場上的PaaS產品既包括綜合PaaS產品，例如網站旗下的，也包含獨立的應用基礎架構組件，如數據庫及其它為云計算服務提供支持的功能型中間件。目前代表產品有GoogleAppEngine,Salesforce的平臺，八百客的800APP等。以GoogleAppEngine為例，它是一個由python應用服務器群、BigTable數據庫及GFS組成的平臺，為開發者提供一體化主機服務器及可自動升級的在線應用服務。用戶編寫應用程序并在Google的基礎架構上運行就可以為互聯網用戶提供服務，Google提供應用運行及維護所需要的平臺資源。

另外，云計算除了三層架構之外，從橫向范疇來說，云還可以劃分為公有云、私有云、社區云和混合云等。公有云是指第三方提供商為用戶提供的能夠使用的云，可在整個開放的公有網絡中提供服務。在公有云中，云服務提供商通過自己的基礎設施直接向外部用戶提供服務，外部用戶通過互聯網訪問服務，并不擁有云計算資源。私有云是為一個客戶單獨使用而構建的，該客戶擁有基礎設施，并可以控制在此基礎設施上部署應用程序的方式。私有云可由公司自己的IT機構，也可由云服務提供商進行構建，可部署在企業數據中心的防火墻內，也可部署在一個安全的主機托管場所。社區云是由幾個組織共享的云端基礎設施，支持特定的社區。混合云由兩個或者更多云端系統組成云端基礎設施，這些云端系統中可能包含公有云、私有云、社區云等，這些系統保有獨立性，但借由標準化或封閉式專屬技術相互結合，可確保資料與應用程序的可攜性。

2)SOA架構長期以來企業面臨的關鍵問題是如何解決已形成的煙囪式的企業計算環境，SOA的出現就是為了解決獨立系統間的整合問題，或者說系統架構的問題。SOA作為一種面向服務的架構，是一種軟件架構設計的模型和方法論。SOA將異構平臺上的應用程序拆分為不同的功能單元（服務），服務之間通過定義良好的接口和規范以松耦合的方式整合在一起。接口是采用中立的方式進行定義的，它獨立于實現服務的硬件平臺、操作系統和編程語言，這使得構建在各種系統中的服務可以使用一種統一和通用的方式進行交互。從業務角度來看，SOA利用企業現有的各種軟件體系，重新整合并構建起一套新的軟件架構。這套軟件架構能夠隨著業務的變化，隨時靈活地結合現有服務，組成新軟件，共同服務于整個企業的業務體系。我們可以把SOA看作是模塊化的組件，每個模塊都可以實現獨立功能，而不同模塊之間的結合則可以提供不同的服務，模塊之間的接口遵循統一準，可以實現低成本的重構和重組。在SOA的技術框架下，可以把雜亂無章的龐大系統整合成一個全面有序的系統，從而增加企業在業務發展過程中應用系統的靈活性，實現最大的IT資產利用率。

2云架構與SOA架構各自的優缺點

從上兩節云架構和SOA架構的概念來看，它們的出現也是為了解決不同的問題，但它們都是企業或政務信息化實施的架構，在業界看來屬于競爭關系，甚至有些學者認為云計算可以取代SOA成為新的架構風格。實質上，云計算和SOA架構應用在企業或政務信息化中，各有優勢，也有自己的局限性。從發展至今，云計算主要有處理能力強大、應用高度集成、用戶成本低、大規模數據存儲等優勢。但云計算還處于發展初期，局限性也有明顯。云的安全性是企業或政府需要考慮的首要問題。另外，現在不同云服務之間的交互能力非常弱，混合云架構缺乏成熟的技術支撐。同時網絡帶寬的限制也會給云的部署和實施帶來一定影響。SOA的優勢主要有模塊的重用性、模塊之間的交互能力以及快速應變能力。SOA方法從服務提供者和服務消費者的角度對功能方面涉及的對象、數據、組件、業務流程、界面等進行層次化，為所有服務提取安全架構、數據架構、集成架構、服務質量管理等中的共用部分。SOA架構契合了企業信息化建設過程中業務創新的需要，同時也可以達到業務重用的效果，充分降低了企業的成本。但是SOA在企業信息化實施過程中仍有一些不足。目前SOA最好的實現方式是web服務，但web服務本身也有不成熟的地方，比如在可靠消息傳遞、web事務處理等方面的標準還有待完善。另外，如何快速組裝服務以及控制服務顆粒度這兩方面，還有待進一步研究，而服務顆粒大小問題在某種程度上決定了整個系統的靈活性和效率。

3云架構與SOA架構的交叉與結合

上一節提到云架構與SOA架構在信息化建設中各有優缺點，但其實它們之間除了競爭之外，還有著比較復雜的關系。我們認為，云架構和SOA架構之間可以取長補短，在一定程度上結合起來形成新的架構來更好地支撐復雜的信息化建設。首先，從云計算的架構和SOA的概念來看，SOA在云計算中最廣泛使用的地方是PaaS平臺的中間件組件。PaaS的中間件包含事務型中間件、消息中間件、遠程過程/對象調用中間件、應用服務器、數據庫服務器、ESB、BPM等多種類型，SOA架構本身即是一種組件模型，可以組合異構平臺中的各種應用程序，而目前PaaS平臺的能力還尚未成熟，PaaS架構中正是需要這種標準化的組件模型，來支持其平臺中應用程序的開發及部署。同時，SOA架構的特性決定了它可用于包括PaaS在內的任何云服務（包括基礎設施服務IaaS和軟件服務SaaS）的創建與交付中。其次，云計算對于SOA有著良好的促進作用。由于SOA架構是一個好的架構方法，使用SOA架構建成的信息系統間的運行與協作更加方便、標準化。為了獲得云計算的優勢，企業用戶需要通過接口和架構延展出去連接到云計算資源。

為了更好的使用云計算的資源，企業內部需要一定的架構在核心企業信息系統和云計算資源之間建立鏈接，而這正是SOA可以做到的。另外，市場上云的類型很多，私有云、公有云、社區云將長時間在市場上共存，形成混合云架構。在這種情況下，SOA架構可以很好的支持混合云的發展，利用模塊化架構既可以更好地將模塊遷移到云，同時還可幫助云端的應用程序進行整合。SOA在企業應用與混合云架構中的作用大致如圖2所示。如圖2所示，企業內部應用可通過SOA與混合云中某種云的應用進行互相遷移，同時混合云中不同平臺的應用及服務也可通過SOA來進行整合或遷移。總的來說，云計算的發展對于SOA架構在網絡、基礎架構上的應用都造成一定的影響，它們并不是排斥的關系，相反云計算的發展不僅對SOA不是一種取代關系，而是有顯著的促進作用，同時云計算中也需要SOA架構的應用，有效地部署云計算服務需要SOA方法。云計算時代的到來，給SOA架構帶來了更大的發展空間。

4發展趨勢

通過對云計算和SOA架構之間關系的分析，可以看出兩者之間的關系比較復雜，并不是簡單的替代關系。上一節最后也提到，SOA與云計算架構是密不可分的，對于將來的發展趨勢來說，由于兩種架構各自的優勢，更實際的方式是將兩種架構結合應用。將兩種架構結合起來有兩種方式，一種是在SOA架構中引入云計算，另一種是在云計算架構中引入SOA，兩種方式各有偏重，主要區別是解決問題的出發點和側重點不一致，而實現的途徑基本一致。1)在SOA中引入云計算在SOA架構中引入云計算，主要目的還是為了更好的集成軟件服務，包括企業內部信息系統與外部服務的集成，如SaaS和IaaS。有研究表示，使用SOA整合SaaS是可以實現的。通過SOA來整合SaaS服務，可以將較小粒度的SaaS服務集成到一起，提供更抽象、粗粒度的軟件服務。SOA平臺中的ESB總線可以將云計算中的分布式計算模塊、云存儲等以服務的方式接入。同時SOA平臺需要的IT硬件基礎設施，可以直接使用云計算中IaaS層的虛擬化的計算能力單元和存儲能力單元，均以服務的方式接入到ESB總線上。前文中提到了，SOA中的中間件平臺類似于云計算中的PaaS平臺，SOA中所包含的ESB總線、流程引擎、規則引擎等都可以發展為PaaS平臺的能力。2)在云計算中引入SOA在云計算中引入SOA，主要是為了解決云計算中不同云服務之間的交互能力弱的問題。如圖2所示，混合云架構中不同云服務之間通常很難進行整合和遷移，將SOA應用到此處將有益于解決此問題。同時，通過引入SOA中的ESB總線，還可實現云計算中SaaS、PaaS、IaaS三層架構之間的集成。另外，PaaS層可以將SOA中的數據、業務、流程、展現服務均納入，提供給在線開發環境中應用，這些服務在線進行服務編排和組裝可借助SOA本身已有的流程引擎和規則引擎來完成。

5結論

云計算的基礎架構范文第3篇

關鍵詞：大數據 云計算 資源池

歷史上曾發生過三次技術革命，分別是十八世紀中葉的工業革命、十九世紀的電力革命和二十世紀至今的信息技術革命。每一次技術革命都促進了生產力的大幅度提高，尤其是信息技術革命期間，計算機和互聯網的發展，極大地提高了生產力，甚至從許多方面改變了人們的生活和工作方式，人們也因此步入了信息時代。物聯網、電子商務、ERP等新的互聯網技術的發展為企業運營管理帶來便利的同時，也產生了大量結構化的非格式化的數據。如何通過數據挖掘，從海量數據和大數據中獲得有用的信息，為用戶提供更好的用戶體驗，從而增強企業的競爭力，這對企業來說是一個巨大的挑戰，同時又是一個難得的機遇。

隨著信息時代的來臨，企業為解決大數據難題，在傳統的網格計算等計算技術的基礎上，開發出了云計算技術。云計算是被改進了的分布式計算技術的一種，它能夠以極低的成本高效處理海量數據，被越來越多的企業所關注和研究。數據處理是企業運營的一個重要內容，也是其關鍵部分。云計算技術憑借其眾多優點和無限的發展潛力，必將繼計算機和互聯網之后，成為信息技術革命期間第三個深刻影響未來的發明。

1 云計算概述

云計算最早的定義是由Ramnath Chellappa教授于1997年在美國芝加哥召開的INFORMS（運籌學和管理學研究協會）會議上提出的，那時的云計算界限是由經濟的合理性來決定的。后來云計算憑借其“高效率，低成本”的優越性，被許多IT企業所關注 ，并被越來越多地應用于商業領域，經過如亞馬遜、Google、IBM、微軟等眾多大型IT企業近兩年的研究實踐，云計算技術的商業特性得到了前所未有的開發。云計算從單純的一種架構技術，發展成為一種服務，甚至是一種資源。

1.1概念

云計算是一種計算服務的交付和使用模式，它通過網絡架構、分布式計算、虛擬化等技術將若干計算機硬件個體連接成為一個巨大的計算資源池，也就是所謂的“云”。

云計算也有廣義的云計算和狹義的云計算。所謂狹義的云計算，是指基于IT基礎設施交付和使用的一種服務。所謂廣義的云計算，是指云計算作為一種服務被交付和使用，這種服務的范疇很廣，可以是與IT、軟件和互聯網相關的，也可以是其他任意領域的服務。但是不論是狹義的云計算還是廣義的云計算，他們的共同特點是易擴展，而且是按需分配和收費。

可以說，云計算既是一項技術，也是一種服務。本文是將云計算作為一種服務來解讀的。

1.2發展過程

Google成立之初并沒有充足的資金購買大量的服務器，他們的創始人布林和佩奇就通過購買被淘汰的主板、過期的CPU、便宜的小容量硬盤和廉價的電源等最便宜的器件自己搭建服務器，并通過自己設計的一套新型運算方法將這些獨立的服務器連接起來，實現了高性能運算，這就是“云計算”的雛形。

在WEB2.0時代，個人電腦和互聯網得到了前所未有的普及，人們也從單純的信息消費者成為了信息的生產者，信息的數量出現了爆炸性的增長，如何以高性價比的方式存儲和處理數據成為一個被大家熱議的話題。2005年，Apache基金會開發出了一個類似于Google的開源的云計算架構的Hadoop基礎架構，許多IT企業基于這個架構開發出了自己的云計算架構，并出租他們的云計算服務，極大地促進了云計算技術的推廣和發展，也為許多中小型企業提供了成本極低而功能強大的計算平臺。

1.3原理

以Google云計算為例，云計算架構主要由以下幾個部分構成：Google文件系統GFS，并行編程模式MapReduce，分布式鎖服務Chubby，分布式結構化數據表Bigtable，分布式存儲系統Megastore以及大規模分布式系統的監控基礎架構Dapper。Google將海量數據分成若干塊分布存儲在GFS上，然后通過MapReduce技術高效處理這些數據然后生成結構化文件存儲在Bigtable上。

也就是說，要實現云計算必須要有一個分布式文件系統，然后通過MapReduce這種處理海量數據的并行編程模式將文件系統上的海量數據進行處理，并將結果存儲到另外一個結構化數據庫中，從而實現高效的信息處理。

1.4應用形式

從功能方面來講，云計算的應用形式有三種，它們分別是：基礎設施即服務Iaas（Infrastructure as a Service）、平臺即服務Paas（Platform as a Service）以及將軟件即服務Saas（Software as a service）。Iaas提供的服務是云計算架構中的各種硬件設施等基礎資源，用戶可以根據自己的需求任意部署和安裝運行任意軟件，同時管理和控制底層的云基礎設施。Paas為用戶提供一個已經部署好的云計算基礎架構，用戶可以在這個既成架構上任意部署自己需要的應用程序，但不用自己管理和控制云基礎設施。Saas為用戶直接提供已經安裝在云基礎設施上的應用程序，用戶不用自己管理云基礎設施和上面的應用程序，只需通過客戶端對云平臺進行訪問即可應用云基礎設施上面的應用程序。

2 云計算在商業應用中的局限性

雖然云計算在商業應用領域有著獨特的優越性，但其自身擁有的局限性是云計算技術進一步發展和普及的最大障礙。

2.1安全性

安全性是用戶選擇云計算時的首要考慮的因素，也是云計算實現可持續發展的關鍵。由于多個用戶共享同一個云基礎設施，這就必然造成用戶對自身企業數據泄露的擔憂，這也是許多大型企業對云計算技術始終保持觀望態度的重要原因。

目前許多提供云計算服務的企業開發出了公有云、私有云和混合云等不同的云架構，其目的就在于為企業提供更多的選擇，從而更好的避免數據泄露的風險。

云計算的安全性研究是今后云計算發展的一個重要課題，解決好云計算的安全性問題，必將推動云計算向更高水平發展。

2.2帶寬限制

云計算的服務是通過互聯網實現的，而云計算資源池中的海量數據也是通過互聯網流動的，由此就容易發生服務中斷、網絡延遲等問題。企業如果要實現云計算的流暢運行和操作，多多少少都要改變企業自身的網絡架構，而且需要更大的寬帶帶寬。然而企業并不是每時每刻都面臨海量數據的挑戰，改變自身網絡架構和一次性部署大帶寬對他們來說并不劃算。因此要使云計算走進企業，解決網絡接入和寬帶帶寬技術的問題也成為一項重要議題。

3 結束語

云計算技術具有“低成本，高效，環保”的獨特商業特性，該特性不但能夠被應用于商業領域，更能被拓展利用于科研、數據挖掘和人工智能等社會的各方各面，必將在今后對社會經濟文化的發展產生深刻的影響。

【參考文獻】

[1]張為民、唐劍峰、羅治國、錢嶺，《云計算深刻改變未來》，科學出版社，2009（12）.

云計算的基礎架構范文第4篇

關鍵詞：云計算；軟件架構；數據管理

中圖分類號：TP371.11

互聯網的快速發展使人們的生活更加便利，傳統門戶網已經無法滿足人們的需求，而對高業務量的互聯網服務需求與日俱增。隨著計算機存儲信息及硬件設備、數據庫建設及維護等方面的相對成本逐漸上升，利用新的平臺及調度機制以進行高效的數據處理顯得尤為重要。近多年來，云計算成為國際上業界學者進行相關研究的熱潮，是信息產業較大的一項創新。云計算是基于互聯網的一種動態的能夠伸縮虛擬化的新型計算模式，為用戶提供了包括計算能力、存儲能力、交互能力等多種計算資源的服務。云計算不同于傳統方式下采用桌面計算資源的模式，其新型的資源管理模式使計算資源成為提供大眾服務的一項社會基礎設施。隨著云計算的不斷發展和深入，更多的應用逐步遷移到云計算。不過，云計算在發展過程中也存在著一些非常關鍵的問題，最突出的莫過于數據的安全性問題，這也是限制云計算發展的首要因素。只有對云計算所存在的眾多問題進行全面正確的分析，才能夠使其在眾多組織、企業中被普遍的應用，將自身的數據資源安心的存放到云計算所提供的服務中以便進行企業的管理。因此，提出一種能夠安全可靠的進行數據訪問的方案對用戶來說至關重要。

1 云計算的基本概念

云計算逐漸的被大眾認可，其概念與相關技術也被普遍的提及并得到大量的研究，但是并沒有出臺世界范圍內認可的標準。根據我國云計算網所給出的定義，云計算在分布式計算（Distributed Computing）、并行計算（Parallel Computing）及網格計算（Grid Comouting）的基礎上發展而來，是較為新型的一種商業性計算模型。云計算的基本特性有分布式計算、存儲特性、較高的擴展性以及良好的管理等。該技術的特征：云計算系統提供服務的實現機制是透明的，不需要用戶作具體的了解便可方便的獲取所需服務；云計算系統利用軟件即數據冗余及分布式存儲的方式降低系統的出錯率，確保數據可靠；云計算具有海量存儲及高效的計算性能而為用戶提供更好的服務，具有較高的可用性；云計算系統采用高層次的編程模型方便用戶根據自身的數據特點編寫滿足自身需求的云計算程序；服務多樣且具有良好的經濟性。

2 基于云計算平臺的軟件架構

2.1 云計算的軟件架構層

通過對現有的關于云計算產品及其系統架構的分析和總結，可以將云計算的架構分為三層，它們分別是核心服務層、服務管理層和用戶訪問接口層。核心服務層作為架構層的主體，其主要作用是將系統的硬件基礎設施、軟件運行環境及應用程序整合成面向用戶的，具有高可靠性、多樣化及適應能力強的應用服務。而服務管理層則主要是對核心服務層的活動進行管理和控制，以確保其始終安全穩定的提供面向用戶的服務。用戶訪問接口層的作用是為用戶端與云系統之間提供訪問和交流的通道。

2.1.1 核心服務層

一般來說，云計算的核心服務層又可以分為3個子層：基礎設施即服務層（IaaS）、平臺即服務層（PaaS）和軟件即服務層（SaaS）。其中IaaS主要是為用戶按需提供實體或虛擬的計算、存儲和網絡資源等基礎設施部署服務。在這個過程中，用戶需要向供應商提供相關的配置信息及個人數據。而PaaS是為云計算應用程序部署及其管理提供服務。通過基于該層的軟件工具和開發語言，軟件開發者可以繞過底層網絡、系統和存儲的限制，很方便的使用云計算平臺進行軟件架構。SaaS是一種基于云計算基礎平臺所開發的應用程序。對于企業來說，通過該層可以建立自己的電子郵件服務系統。而對于普通用戶來說，SaaS可以實現對云系統應用程序的泛在訪問。

2.1.2 服務管理層

服務管理層主要是面向核心服務層，它能為核心服務層的安全穩定及可靠運行提供保障。其服務內容包括服務質量保障和安全管理等。由于云計算系統結構龐大、服務繁雜，用戶很難直接找到自己所需的資源。因此，通過服務質量保障協議，云計算服務提供商就能根據用戶的具體需求，提供相應的服務，保障其面向每一個用戶的服務質量。而用戶在獲取云數據和云服務時，確保信息交流的安全性是非常重要的。通過安全管理協議，可以對云系統采取數據隔離、隱私保護和訪問控制等安全保護措施，確保核心服務層的安全穩定運行。

2.1.3 用戶訪問接口層

用戶訪問接口層能夠實現用戶對云系統程序的泛在訪問。其表現形式一般包括命令行、Web服務和Web門戶等。其中命令行和Web服務作為一種直接的訪問云系統的工具，能夠實現多種服務方式的組合。而Web門戶則是將用戶端與云系統連接起來的通道和平臺。通過它，用戶可以將本地的應用程序轉移到云系統中。這樣用戶只要能連接到云系統服務器，就可以隨時隨地的訪問其本地的數據和程序。這顯然可以極大的釋放本地服務器的壓力，提高用戶的辦公效率。

2.2 云計算軟件架構關鍵技術

云計算是以數據為中心的一種數據密集型的超級計算方式。在數據的存儲、管理及編程模式方面都采用特有的多種先進技術，其中主要的關鍵性技術包括海量數據存儲與處理、編程模型及虛擬化技術。

2.2.1 海量數據存儲與處理技術

云計算系統以數據冗余和分布式方式進行大數據集的分析、處理以保證高可用性和經濟性。為及時滿足海量用戶的不同需求，并行提供各種服務，云計算所采用的數據存儲技術必然具備高傳輸率、高吞吐率的能力。未來的發展方向會集中于高效的數據定位及超大規模的數據存儲、加密、安全可靠性和持續提高I/O速率等方面。

2.2.2 編程模型

為了讓用戶可以利用編程模型根據自身需要編寫簡單的程序而更加輕松的獲得云計算帶來的服務，所采用的編程模型須非常簡單。同時要保證后臺的并行執行及任務調度對用戶及編程人員的透明化。改進現有的編程模式以便程序員可以方便的進行緊耦合程序的編寫，實現運行過程中的高效調度和任務的執行，是將來MapReduce發展的主要方向。

2.2.3 虛擬化技術

虛擬化的實質是將整合之后的資源用和物理量沒有關聯的方式進行調用，是一種由物理資源轉變為服務形態的過程。虛擬化的應用使硬件的容量增大同時使軟件的管理維護過程得到簡化，提高了資源的靈活性和使用率，實現了物理資源的復用，是未來實現資源的自動協調和配置的基礎。虛擬化技術把操作系統和物理硬件相隔離，允許多個操作系統不相同的虛擬機在一個物理機上獨立運行。不管所采用的物理硬件是否相同，操作系統均把它們看作是一致的標準化硬件。

2.3 云計算的軟件架構應用

軟件系統框架有架構元件、聯結器及任務流三個元素，為提高軟件的安全可靠性及擴展能力需要對軟件架構進行設計。三層架構設計是軟件框架設計的一種重要結構，它將系統在應用邏輯上分成數據服務層、業務邏輯層及表示層。表示層主要用于用戶與系統的交互，通常指的是系統的操作界面。業務邏輯層的功能是數據的格式及其是否有效進行驗證，用戶的合法性驗證等以保證系統能夠健壯的運行。數據服務層專用于數據庫的交互并執行數據的修改、增刪、顯示等操作。目前的軟件系統大都采用基于C/S技術的三層架構，數據的存儲一般采用DBMS或者XML文檔的方式易使服務器發生不可修復的錯誤后產生數據丟失的可能。

軟件的設計開發隨著云計算技術的迅猛發展而面臨挑戰，三層架構模式能夠完全遷移至云計算中的SaaS服務模式中。不過SaaS服務模式也存在一些較為突出的問題，包括與云計算服務供應商之間的信任，以及軟件對云計算服務過于依賴的問題。此外，在云計算服務正常時，網絡狀況也會對軟件的使用產生影響。基于云計算技術目前的發展情況，為降低軟件對云計算和網絡性能的依賴程度，下面提出一種較為可行的基于云計算平臺的軟件架構模式

與傳統的三層架構模式相比，基于云計算平臺的軟件架構在表示層及業務邏輯層并不發生變化，只是在數據服務層提供包括本地數據及云數據的兩種數據服務。本地數據服務不需安裝DBMS軟件而只采用XML文檔存儲數據，從而使服務器的性能得到提升。不論是選擇本地服務器的XML文檔或是云計算服務中的數據服務，軟件均能夠一次讀取數據到內存中，在完成數據處理以后再把數據處理結果傳回數據服務并長久儲存，有效的提高了系統的工作效率。

基于云計算平臺的軟件架構新增了同步服務層，它不僅使本地服務器XML文檔與云計算服務中的數據實現同步，也能夠監測數據服務的運行狀態。在軟件系統將數據信息一次讀入內存之后，用戶在內存中進行各種數據操作。數據同步服務可以利用時間控件在用戶不使用軟件系統的時間終止業務邏輯層的相關服務，同時把放入內存的數據更新到本地服務器的XML文檔及云計算服務中，完成同步操作以后就可以重新進行業務邏輯層的服務，提高了網絡寬帶的使用率。同步服務監測軟件可以保證在發現數據服務問題后立刻啟動新的數據服務，使其不再依賴云計算。

在基于云計算平臺的軟件架構中，系統中的數據同時備份在本地服務器的XML文檔及云計算服務中的數據服務中。即使出現云計算服務障礙，軟件依舊保存相對應的數據備份。在本地服務器發生故障而導致數據的丟失時，云計算服務保留數據備份，從而使軟件系統中的數據具有雙重備份而得到保障。此外，這種軟件架構模式具有不產生孤島信息、不需涉及數據遷移等優點。

從軟件架構的數據流圖中能夠看到本地數據及云數據是通過數據緩存實現同步的。在用戶需要獲取系統中的數據信息時，會把被訪問的數據表存入到緩存區域以方便用戶能夠進行再次訪問。用戶進行數據的再次訪問時不需反復的讀取數據庫而只是從內存中對系統的數據進行操作。這樣就在很大程度上縮短了系統響應的時間，從而有效的提升了運行的效率。

3 結束語

上述基于云計算平臺的軟件架構模型提高了云計算條件下數據的安全可靠性。隨著云計算的廣泛應用，為提高系統的運行效率，系統架構的升級有待進一步的研究。

參考文獻：

[1]李剛健.基于虛擬化技術的云計算平臺架構研究[J].吉林建筑工程學院學報，2011（01）.

[2]程國江.云計算簡介及應用前景[J].中國新技術新產品，2011（08）.

[3]李曉輝.云計算技術研究與應用綜述[J].電子測量技術，2011（07）.

[4]韓金華.云計算綜述[J].企業技術開發，2010（15）.

云計算的基礎架構范文第5篇

虛擬化：

云計算的第一步

業界普遍認為，虛擬化是通往云世界最自然也是最合理的方式。而目前，企業在虛擬化方面仍然存在一定障礙或者說擔心，影響到虛擬化的部署，進而影響了企業向云計算的遷移。

通常，虛擬化的部署分為三個階段，即IT生產、業務生產和IT即服務。在IT生產階段，IT部門會將其控制的諸如開發、測試等低風險的工作負載遷移到虛擬化平臺上，此階段追求的是成本降低；業務生產是將企業的核心業務遷往云平臺，此階段追求的是可靠性；而IT即服務階段則是IT部門像業務部門一樣運作，IT基礎架構轉變為靈活高效的資源池和具有自我管理能力的虛擬架構，此階段追求的是業務靈活和敏捷。目前，大部門企業還處于從IT生產階段邁向業務生產的階段，也就是正在逐步把企業核心和關鍵業務向虛擬化平臺遷移，但很多企業同時存在擔心：虛擬化技術能否承載這些關鍵應用。

“新一代的vSphere在性能和可靠性上都有了新一步的提高，可以讓用戶更有信心地在虛擬化平臺上部署關鍵應用。”VMware(中國)公司高級產品經理吳啟新說。

據悉，vSphere 5有著近200 項全新或經過增強的功能，特別是增加了一些非常重要的新特性，比如提供智能策略管理以支持無需人工干預的自動化服務器部署和存儲管理。正是基于這些改進和增強，使得vSphere 5的虛擬機性能比上一代提高了4倍，支持虛擬內存空間達到了1TB、虛擬CPU數達到了32個，虛擬機每秒達到了100多萬次I/O操作，能勝任幾乎所有計算密集型的關鍵企業業務應用。

簡化云基礎架構管理

在本次全球同步的云基礎架構套件中，除了最為核心的產品vSphere 5之外，還包括一系列其他產品，以提供云基礎架構平臺部署和管理所需要的自動化、自助服務和安全特性， 這包括三款新產品的升級版：

1．VMware vShield 5: 為虛擬化和云環境設計提供自適應、基于軟件的安全模式，其中提供有企業應用所需的敏感數據保護功能。

2. VMware vCenter Site Recovery Manager 5: 推出內置式存儲復制功能、全新的自動回復功能和經過規劃的遷移功能。

3. VMware vCloud Director 1.5:實現了橫跨內外部資源架構供給的自服務模式，從而大幅縮短提供新服務器所必需的時間。