云計(jì)算體系架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)解析

陳傳東

摘要：云計(jì)算是一種新型的信息技術(shù)，具有靈活的服務(wù)，資源池，計(jì)費(fèi)服務(wù)，按需服務(wù)和無泛在接入等特點(diǎn)。云計(jì)算架構(gòu)主要分為三層，包括服務(wù)管理，核心服務(wù)和用戶訪問接口，它們對應(yīng)不同的服務(wù)功能。同時(shí)，為了進(jìn)一步滿足不同用戶的實(shí)際使用需求，云計(jì)算廣泛應(yīng)用了虛擬化技術(shù)，數(shù)據(jù)中心節(jié)能技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；基本概念；體系架構(gòu)；關(guān)鍵技術(shù)；發(fā)展前景

1 引言

云計(jì)算具有廣闊的發(fā)展前景，系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)等相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)不斷完善和進(jìn)步，現(xiàn)代業(yè)務(wù)處理和軟件應(yīng)用的信息化、全球化和自動(dòng)化，將為云計(jì)算的發(fā)展和應(yīng)用前景提供廣闊的市場。云計(jì)算具有超大規(guī)模、高可用性、高可靠性、虛擬化、按需服務(wù)和低成本等特點(diǎn)。近年來，隨著許多關(guān)鍵技術(shù)的成熟和成功應(yīng)用，正在迅速普及。

2 云計(jì)算的基本概念和特點(diǎn)

2.1 云計(jì)算的定義

云計(jì)算主旨是對大的程序進(jìn)行分解，寫結(jié)成每個(gè)小部分然后再加以處理，最終傳回給用戶。而如今，業(yè)界對云計(jì)算的定義各有不同，當(dāng)前云計(jì)算的定義美國則是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)局對云計(jì)算的定義是云計(jì)算是一種根據(jù)用戶使用量來進(jìn)行收費(fèi)的模式，這種模式可以進(jìn)入可配置的計(jì)算資源共享池，這些資源能夠唄快速的提供給用戶，只需投入很少的工作。

2.2 云計(jì)算的特點(diǎn)

從商業(yè)角度看，云計(jì)算是一種全新的用戶體驗(yàn)和商業(yè)模式，它提供標(biāo)準(zhǔn)化、自助服務(wù)，支持快速的服務(wù)交付和基于使用的交付；從專業(yè)技術(shù)角度看，云計(jì)算是一種新的IT基礎(chǔ)設(shè)施管理模式，它是物理資本源合成資源池，應(yīng)用虛擬化資源，進(jìn)行彈性擴(kuò)展，動(dòng)態(tài)部署。

3 云計(jì)算體系架構(gòu)

3.1 核心服務(wù)層

云計(jì)算系統(tǒng)的核心服務(wù)層可分為基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層、軟件服務(wù)層和平臺(tái)服務(wù)層?；A(chǔ)設(shè)施服務(wù)層為云計(jì)算系統(tǒng)提供硬件基礎(chǔ)設(shè)施部署服務(wù)，可根據(jù)用戶需求提供虛擬或?qū)嶓w計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)信息資源。在用戶使用基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層之前，他們需要向服務(wù)提供者提供與基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)的配置信息、運(yùn)行基礎(chǔ)設(shè)施的程序代碼和相關(guān)的用戶數(shù)據(jù)。虛擬化技術(shù)的引入使基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層大大提高了服務(wù)的規(guī)模和可靠性。通過使用相關(guān)的開發(fā)語言和軟件工具，應(yīng)用程序開發(fā)者只能通過上傳程序代碼和相關(guān)數(shù)據(jù)來使用相應(yīng)的服務(wù)，而完全不用擔(dān)心底層系統(tǒng)的任何管理問題。平臺(tái)服務(wù)層具有存儲(chǔ)、管理和處理海量數(shù)據(jù)的能力，通過有效的調(diào)度策略和資源管理方法提高數(shù)據(jù)處理效率。

3.2 服務(wù)管理層

在云計(jì)算架構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用中，服務(wù)管理在核心服務(wù)層中具有非常重要的輔助作用，可以有效地提高核心服務(wù)層的安全性和可靠性，主要涉及服務(wù)質(zhì)量保證和安全管理兩個(gè)方面。云計(jì)算服務(wù)系統(tǒng)資源龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在實(shí)際使用中無法滿足用戶的服務(wù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。為此，服務(wù)開發(fā)者可以與用戶簽訂服務(wù)水平協(xié)議，滿足雙方在服務(wù)質(zhì)量方面的要求，從而保證云計(jì)算系統(tǒng)服務(wù)的質(zhì)量。

3.3 用戶訪問接口層

用戶訪問層實(shí)現(xiàn)了云計(jì)算的普遍訪問。Web服務(wù)訪問模式為終端設(shè)備提供了應(yīng)用程序開發(fā)接口，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)服務(wù)的組合。門戶網(wǎng)站是一種用戶訪問接口層，可以實(shí)現(xiàn)桌面應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)的遷移。它使用戶可以隨時(shí)隨地通過瀏覽器訪問數(shù)據(jù)和程序，極大地提高了用戶的效率。

4 云計(jì)算關(guān)鍵技術(shù)

4.1 虛擬化技術(shù)

云計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)是可以共享資源，虛擬化不同的應(yīng)用程序，從而最大化應(yīng)用程序的有效性。如果不是在云計(jì)算的情況下，將在不同的平臺(tái)上使用未使用的應(yīng)用程序，在云計(jì)算的情況下，可以共享三個(gè)程序。所以你可以在一個(gè)平臺(tái)上使用三個(gè)程序，使用虛擬化方法來使用應(yīng)用程序，使用虛擬化方法被稱為虛擬技術(shù)，其中包括兩種，一種是虛擬機(jī)技術(shù)，另一種是虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。前者主要使用VMware，后者使用VPN技術(shù)。虛擬機(jī)技術(shù)的主要功能是對基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行虛擬化，以便用戶可以根據(jù)需要使用它。虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是通過設(shè)置特殊的網(wǎng)絡(luò)模式訪問云計(jì)算。

4.2 數(shù)據(jù)中心節(jié)能技術(shù)

云計(jì)算中的資源數(shù)量龐大，消耗電能的數(shù)量據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)50000個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)每年的耗電量大約在1億千瓦時(shí)。為了響應(yīng)綠色節(jié)能號(hào)召，解決能耗利用率問題，實(shí)施綠色環(huán)保節(jié)能技術(shù)。云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的能耗主要在設(shè)備和冷卻裝置中，針對這一想象，計(jì)算機(jī)設(shè)備可以通過數(shù)據(jù)中心虛擬化的自適應(yīng)能耗管理系統(tǒng)來解決能耗的管理能力，另外也可以提高和控制CPU的頻率來達(dá)到；通過建立多層次的數(shù)據(jù)中心，考慮氣流、空間大小、熱交換等因素，設(shè)計(jì)冷卻裝置，提高數(shù)據(jù)中心布局的合理性。

4.3 海量的存儲(chǔ)技術(shù)

云計(jì)算涉及的數(shù)據(jù)非常多，云計(jì)算是利用分布式技術(shù)完成海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的突出特點(diǎn)，從而保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，云技術(shù)也具有突出的優(yōu)勢，能夠自動(dòng)備份重要數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)的可靠性。這種分布式大容量存儲(chǔ)技術(shù)要求服務(wù)器主機(jī)具有很高的性能以及數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)功能，從而增加了服務(wù)器構(gòu)建的成本。

4.4 云計(jì)算相關(guān)的安全技術(shù)

云計(jì)算模型帶來了用戶隱私保護(hù)、用戶數(shù)據(jù)備份和云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施保護(hù)等一系列安全問題。云計(jì)算中虛擬服務(wù)的規(guī)模、強(qiáng)度和專業(yè)化改變了終端設(shè)備上分散的大量信息資源的格局。云計(jì)算本身可以通過安全作為服務(wù)的形式為改善互聯(lián)網(wǎng)安全作出貢獻(xiàn)。云計(jì)算中心可以實(shí)現(xiàn)密集專業(yè)的安全服務(wù)，改變目前大家都在打補(bǔ)丁，都在殺毒的現(xiàn)狀；備份還可以用作一種服務(wù)形式，以實(shí)現(xiàn)特殊的云備份服務(wù)。

5 云計(jì)算的發(fā)展前景分析

云計(jì)算作為互聯(lián)網(wǎng)變革的核心組成部分，對于整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。云計(jì)算的推廣普及已逐漸形成規(guī)模，尤其是其關(guān)鍵技術(shù)所促進(jìn)的虛擬化、存儲(chǔ)和安全，促進(jìn)了云計(jì)算的更加成熟與廣泛應(yīng)用。云計(jì)算不僅對企業(yè)、個(gè)人，甚至對于社會(huì)都造成了巨大的影響。云計(jì)算把互聯(lián)網(wǎng)公司的商業(yè)模式逐漸變?yōu)檐浖姆?wù)型服務(wù)，帶動(dòng)了商業(yè)理念的改變。

6 結(jié)語

云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)是云計(jì)算系統(tǒng)的重要組成部分。它通過資源虛擬化、分云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施是云計(jì)算系統(tǒng)的重要組成部分。布式計(jì)算等技術(shù)為云計(jì)算系統(tǒng)搭建基礎(chǔ)運(yùn)營環(huán)境并為上層云計(jì)算應(yīng)用提供存儲(chǔ)和計(jì)算能力。當(dāng)前云計(jì)算仍處于研發(fā)階段，根據(jù)其運(yùn)行可靠性，可用性和成本經(jīng)濟(jì)性的要求，相關(guān)人員仍需要不斷探索，以促進(jìn)云計(jì)算的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[2]楊通國.云計(jì)算的體系架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)研究[J].科技展望，2016（25）.

（作者單位：江蘇天技科技實(shí)業(yè)有限公司）