云计算与云应用的架构机制及应用浅析.doc

云计算与云应用的架构机制及应用浅析.doc 云计算与云应用的架构机制及应用浅析 摘 要 云计算是近年发展的一种基于互联网的动态资源计算模式。文章首先介绍了云计算的概念和云计算的架构，包括IaaS、PaaS、SaaS和资源供应和资源安全，还介绍了公有云和私有云的概念，之后对云计算的主要应用进行了阐述，最后对云计算技术进行了和展望。 关键词 云计算;云计算架构;虚拟化 中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2014)04-0001-02 1 什么是云计算 云计算(Cloud computing)是近年出现的一种动态资源计算分配模式，是一种基于互联网面向服务的网络资源分配方式，通过这种方式，按照用户的需要共享的软硬件资源和信息分配给用户的计算机设备。从狭义的角度讲，云计算是指以按照需要、易扩展的方式通过网络获得所需的资源，具有节省成本、高可用性、易扩展等众多优点，是计算机资源供给和使用的模式。从广义角度讲，云计算是指按照需要、以易扩展的方式通过网络获得所需的服务，是指服务的供给和使用的模式。从广义来说，云计算是将软件和硬件资源作为一种服务，用户依据服务时间和使用数量和质量来付出费用来使用。服务可能IT服务，软件服务或者是互联网服务的，延伸的也可以是任意其他服务，具有超大规模、虚拟化、可靠安全等功效。从某种意义上说，云计算是与大型计算机和客户端-服务器等技术同等地 位的一次巨变。 云应用技术是云计算技术在应用层的体现，属于“云计算”的子集，云计算是一种发展的宏观概念，而云应用是面向实际问题并解决实际问题的产品，具有云计算跨平台性、易用性、轻量性、资源服务共享和部署配置灵活等特点，也就是说以按需、易扩展方式配置或获取资源与服务。 2 云计算的架构 云计算体系中包括IaaS(基础设施即服务)，PaaS(平台即服务)和SaaS(软件即服务)三个层次和资源供应(Provisioning)和资源安全(Security)两个名词。 1)IaaS。在IaaS层，云计算系统将物理资源整合成一个统一管理的资源池，通过虚拟化技术分配计算，存储，网络三个层面的资源，构建虚拟计算机网络，形成各种虚拟的计算机资源。用户从提供的计算机资源获得服务，可以通过internet，也可能通过局域网。 虚拟化是本层面最重要的技术。用到的虚拟化技术包括虚拟主机技术，虚拟化客户操作系统等，一些主要硬件设备如计算机、软交换机、路由器、防火墙、因特网、局域网、存储设备等通过虚拟化以服务的形式提供给用户。通过虚拟化提供给用户的还有提供硬件服务的各种硬件管理技术。有限制的网络组件通过虚拟化也有可能以服务的形式来提供给用户。包括数据计算处理，数据和文件存储，网络资源和其它基本的计算资源的使用通过虚拟化提供给用户使用，利用云计算技术，软件(包括系统软件和应用软件)通过部署和运行，用户获得服务。通过虚拟化，用户不控制和管理任何云计算基础设施，而是通过部署的合理使用，云存储空间的使 用，系统软件的选择和相关虚拟化技术的应用，达到使用云系统提供的计算机网络资源和计算资源服务。 2)PaaS。平台即服务，IaaS的上层，主要指网格计算软件、并行计算软件、负载均衡软件和数据库等需要云开发的软件。PaaS 是实现云计算的关键部分。PaaS应用模式的要求是向下根据业务能力需要能测算IaaS层的服务能力，能在IaaS层核心技术设施上进行扩展，并将资源整合，形成API接口，提供API服务给上层的SaaS层。 在PaaS层同时实现整合本层现有各种业务能力，使PaaS层的数据和业务模块化、结构化等。 通过IaaS提供的API调用硬件资源，向上提供调度中心服务，以API的形式将资源服务提供给给SaaS层用户。 PaaS具备以下3个主要特点。 ?提供给PaaS运营商的是服务，包括基础平台服务和相关的技术支持服务，甚至与平台服务相关的应用系统开发、系统的优化，系统的升级等，这些均以服务的形式和方式提供。 ?与其他的服务最根本的区别是PaaS提供的服务不是某种应用，而是某种基础平台。PaaS提供的是服务即将部署的基础平台以服务的形式和方式提供给应用系统运营商。PaaS运营商提供的服务强大而稳定的云计算基础运营平台，和专业的技术支持团队，这是PaaS提供的服务不同于其它服务之处。 系统部署的基础和主要应用是基础平台的部署，通过部署提供服务，部署使平台服务功能变得强大起来。不需要重新安装软件，只要改变配置， 即可得到所需的服务。这种平台服务保证了SaaS层应用软件的稳定运行。另外，从某种意义说，PaaS的实质是整合本层资源，是将互联网的资源服务整合为可编程接口，为SaaS层和第三方提供编程和使用服务提供便利。 ?主要技术有:SOA技术，javaEE，扩展分布式计算技术和云存储技术属于运行支撑方面;部署技术，过程监控技术，安全技术属于管理支撑方面;面向云计算应用的辅助建模、开发、测试工具属于开发支撑方面;其它还有字典、工作流、多租户管理技术、SLA等。涵盖面非常广泛，是本层的一个特点。 不能不提到PaaS框架为Apache Hadoop，其中的MapReduce是最具代表性的技术。 3)SaaS。SaaS先于云计算出现，其前身是ASP(Application service provider)。 SaaS处在PaaS的上层，直接向云计算系统软件最上层用户提供服务，并且往往是以租用和付费的方式提供服务。SaaS云计算服务提供商为用户提供化需要的所有计算机网络基础设施服务及软件和硬件运作平台服务，还提供所有前期实施和后期维护等相关服务。 4)两个名词。资源供应(Provisioning):资源供应主要解决部署，强调根据不同的应用要求提供不同的应用环境，并将应用部署到所需的环境中。虚拟化技术、主机自动化安装技术和软件自动化安装技术都是常用的技术。 资源安全(Security):一般为组成云计算的各种技术配备的安全技术。资源安全在云计算中同样具有重要地位。 3 公共云与私有云 不能不提到一个概念，那就是公共云与私有云。利用企业内部的计算资源搭建属于企业内部的云计算系统称为私有云计算系统，这类系统一般只提供内部服务。而很多企业往往需要通过因特网访问。公共云计算环境被采用。公共云计算是相对于私有云而言的，面向所有使用因特网的用户，并且在它之上运行的应用也可通过因特网访问。 4 主要应用 1)云物联。物联网业务量的急速增加和物联网使用的普及，出于数据的存储、物联网运作计算量的需求和大量物联网数据整合和检索的要求，云物联应和这种需求而出现了。 云物联包含两层意思: ?以互联网的基础上进行网络的延伸和扩展，其核心和基础仍然是互联网。 ?任何物品与物品之间，进行信息交换和通信是云物联网用户端区别于传统模式的基本功能和功能延伸与扩展的要求。 物联网中的大量感知识别设备生成的大量信息需要利用云计算技术进行整合，检索，存储，和安全保护;云计算架构是云物联网的设计和运作框架。 2)云教育。将云计算应用到教育上，是云计算的一大应用之一，也可看作云物联的一部分。云教育采用分布式技术，采用分布式架构部署，分布式架构由web服务器，数据库服务器，直播服务器和流服务器等组成。云教育的运作比如设立信息中心，在信息中心架设采集工作站(如搭建网络电视和实况转播应用)，配置各个功能组件到已经实现应用系统部署的 各个分布的教室，这样实时传送录播实况到信息管理中心的全局直播服务器上，同时实现录播的的上传存储到相关的流存储服务器，点播、检索、评估等各种应用将不是很费力的事。 3)云安全。云安全(Cloud Security)作为一个新名词是随着“云计算”的实践而发展产生的。用户越多，具体到每个用户就越安全，因为每个中病毒的几率被云中的用户分担了。并且因为用户群的用户数目的庞大，实现了病毒信息的共享，一个用户的终端中病毒，整个云系统的云安全病毒库病毒信息实现了更新。这样某个新木马病毒在某个云用户中一经出现，就立刻被识别和截获，同时实现了云病毒库的更新。 4)云存储。通过集群应用技术，网格技术和分布式文件系统等技术的应用，云计算网络中存在的大量的、各种不同类型的存储设备通过应用软件的协调和协同集合起来工作，对外共同提供数据存储和业务访问功能形成一个系统，称作云存储。作为云计算(cloud computing)概念上的延伸和发展而产生的一个新的概念，云存储成为云计算技术的一个重要应用。总而言之，在大量云计算数据的存储和管理成为云计算系统运算和处理的主导任务的情况下，在云计算系统中就根据大量云计算数据和管理的需要配置大量的存储设备，这时云计算系统可以称为一个云存储系统。一个以数据存储和管理为核心的云计算系统称为云存储。 5)云游戏。云游戏是以云计算技术为基础和云计算模式运作而产生的游戏运行方式。与传统的计算机网络游戏不同的是，在云游戏的运行模式下，用户在客户端不参与逻辑运算或部分逻辑运算，而是将大量的逻辑运算和信息交给服务器执行，本地用户只保留最低限度的信息，声音，显 示等资源。游戏服务器返回表现脚本在本地客户端逐条执行，这样对用户客户端的配置要求大大降低，因为大量的逻辑运算交给服务器去处理，本地客户端即使在配置低的情况下，也能得到很好用户信息与游戏体验效果。所有游戏都在服务器端运行，用户的游戏设备不需要特别的配备高端配置，需要注意的是必须满足视频解压和播放能力。从游戏运营商角度，运营应用云计算，可以错开游戏用户的使用高峰期，而不必因为短暂高峰期过多花费资金维护服务器运转，游戏运营开始向云服务转变。 5 总结与展望 云计算是继大型计算机技术和和客户端—服务器技术模式之后的一次技术创新。云计算是随着分布式，虚拟化，并行计算，效用计算，均衡负载等技术的发展，并与过去传统的计算机和网络技术的相互发展融合而产生的，并且这些技术成为云计算的组成和技术支撑。云计算必将随着分布式计算，并行计算，虚拟化等技术的发展而发展，随着计算机和网络技术新的革新和进步而发展。另外新的创新技术理念与实现必将推动云计算的普及和发展。 参考文献 [1]中国云计算[EB/OL]. [2]徐强，王振江.云计算:应用开发实践[M].北京:机械工业出版社，2011. [3]刘鹏.云计算[M].电子工业出版社，2010. [4]百度百科.云计算[EB/OL]. 作者简介 孟勋(1975-)，男，助教，助工，硕士研究生，研究方向:计算机软 件与应用、生物医学工程、信号处理。