云計(jì)算架構(gòu)及其相關(guān)技術(shù)

1、云計(jì)算架構(gòu)及其相關(guān)技術(shù)胡經(jīng)國本文作者的話本文是根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)和資料編寫的漫話云計(jì)算系列文稿之一?，F(xiàn)作為 云計(jì)算學(xué)習(xí)筆錄，奉獻(xiàn)給云計(jì)算業(yè)外讀者，作為進(jìn)一步學(xué)習(xí)和研究的參考。希 望能夠得到大家的指教和喜歡！下面是正文架構(gòu)是一個計(jì)算機(jī)術(shù)語，通常是指軟件架構(gòu) ， 是有關(guān)軟件整體結(jié)構(gòu)與組件 的抽象描述，用于指導(dǎo)大型軟件系統(tǒng)各個方面的設(shè)計(jì)。云計(jì)算的影響廣度和深度越來越大。云計(jì)算架構(gòu)呼之欲出。云計(jì)算架構(gòu)分 為顯示層、中間件層、基礎(chǔ)設(shè)施層和管理層 4 層。一、顯示層及其相關(guān)技術(shù) 顯示層主要是用于以友好的方式展現(xiàn)用戶所需要的內(nèi)容和服務(wù)體驗(yàn)；并會 利用到下面中間件層提供的多種服務(wù)。與顯示層相關(guān)的主要有以下 5 種技

2、術(shù)：1、HTML這是標(biāo)準(zhǔn)的 Web 頁面技術(shù)?，F(xiàn)在主要以 HTML4 為主。但是，將要推出的 HTML5 ，會在很多方面推動 Web 頁面技術(shù)的發(fā)展，比如在視頻和本地存儲等 方面。HTML （HyperText Markup Language,超文本標(biāo)記語言），是標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo) 記語言下的一個應(yīng)用。2、JavaScriptJavaScript是一種用于Web頁面的動態(tài)語言。通過 JavaScript,能夠極大地 豐富Web頁面的功能。并且，能夠用以 JavaScript為基礎(chǔ)的AJAX創(chuàng)建更具交 互性的動態(tài)頁面。AJAX （ Asynchronous Javascript And XML，異步 J

3、avaScript和 XML ），是 指一種創(chuàng)建交互式網(wǎng)頁應(yīng)用的網(wǎng)頁開發(fā)技術(shù)。AJAX ，即異步 JavaScript 和XML。XML （ Exte nsible Markup La nguage可擴(kuò)展標(biāo)記語言），是標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo) 記語言的子集。3、CSSCSS主要用于控制 Web頁面的外觀；而且能使頁面的內(nèi)容與其表現(xiàn)形式之 間優(yōu)雅地進(jìn)行分離。CSS （Cascading Style Sheets層疊樣式表），是一種用來表現(xiàn) HTML （標(biāo) 準(zhǔn)通用標(biāo)記語言的一個應(yīng)用）或 XML （標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)記語言的一個子集）等文件 樣式的計(jì)算機(jī)語言。4、Flash：這是業(yè)界最常用的 RIA （Rich In t

4、ernet Applicati ons,豐富互聯(lián)網(wǎng)程序）技 術(shù)。能夠在現(xiàn)階段提供 HTML 等技術(shù)所無法提供的基于 Web 的富應(yīng)用；而且 在用戶體驗(yàn)方面非常不錯。Flash的中文名稱為固態(tài)存儲器與動畫編輯器，屬于動畫創(chuàng)作軟件。5、Silverlight這是來自業(yè)界巨擎微軟的 RIA 技術(shù)。雖然其現(xiàn)在市場占有率稍遜于Flash,但是由于它可以使用 C#來進(jìn)行編程，因而對開發(fā)者非常友好。Microsoft Silverlight （微軟銀光）是一個跨瀏覽器、跨平臺的插件，為網(wǎng)絡(luò) 帶來下一代基于 .NET Framework 的媒體體驗(yàn)和豐富的交互式應(yīng)用程序。 Silverlight 提供靈活的編

5、程模型，并可以很方便地集成到現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序 中。 Silverlight 可以對運(yùn)行在 Mac 和 Windows 上的主流瀏覽器提供高質(zhì)量視頻 信息的快速、低成本的傳遞。RIA （ Rich In ternet Applicatio ns，豐富互聯(lián)網(wǎng)程序），具有高度互動性、豐 富用戶體驗(yàn)以及功能強(qiáng)大的客戶端。 RIA最突出的特點(diǎn)為“Rich，同時(shí)RIA最 核心的部分也體現(xiàn)在 “Rich中?！癛ich包含了兩層含義：豐富的數(shù)據(jù)模型和 豐富的界面元素。二、中間件層及其相關(guān)技術(shù)中間件層是承上啟下的。它在下面的基礎(chǔ)設(shè)施層所提供的資源的基礎(chǔ)上， 提供了多種服務(wù)，比如緩存服務(wù)和 REST 服務(wù)等。而

6、且，這些服務(wù)既可用于支 撐顯示層，也可以直接讓用戶調(diào)用。與中間件層相關(guān)的主要有以下 5 種技術(shù)：1、REST通過 REST 技術(shù)，能夠非常方便和優(yōu)雅地將中間件層所支撐的部分服務(wù)提 供給調(diào)用者。REST（ Representational State Transfe，r 表述性狀態(tài)傳遞），是 Roy Fielding 博士在 2000年他的博士論文中提出來的一種軟件架構(gòu)風(fēng)格。它是一種針對網(wǎng)絡(luò) 應(yīng)用的設(shè)計(jì)和開發(fā)方式，可以降低開發(fā)的復(fù)雜性，提高系統(tǒng)的可伸縮性。目前，在三種主流的 Web 服務(wù)實(shí)現(xiàn)方案中，由于 REST 模式的 Web 服 務(wù)，與復(fù)雜模式的 Web 服務(wù)相比，明顯地更加簡潔，因而越來越

7、多的 Web 服 務(wù)開始采用 REST 風(fēng)格設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。2、多租戶 這項(xiàng)技術(shù)能讓一個單獨(dú)的應(yīng)用實(shí)例，可以為多個組織服務(wù)；而且保持良好 的隔離性和安全性。并且，通過這種技術(shù)，能有效地降低應(yīng)用的購置和維護(hù)成本。3、并行處理為了處理海量數(shù)據(jù)，需要利用龐大的x86集群，進(jìn)行規(guī)模巨大的并行處理。Google的Map Reduce是這方面的代表之作。x86是一種復(fù)雜指令集，用于控制芯片的運(yùn)行的程序?，F(xiàn)在x86已經(jīng)廣泛運(yùn)用到了家用PC領(lǐng)域。MapReduce是一種編程模型，用于大規(guī)模數(shù)據(jù)集（大于1TB ）的并行運(yùn)算。4、應(yīng)用服務(wù)器在原有應(yīng)用服務(wù)器基礎(chǔ)上為云計(jì)算做了一定程度的優(yōu)化，比如用于GoogleApp

8、Engine的Jetty應(yīng)用服務(wù)器。Google App Engine（Google應(yīng)用程序引擎），讓您可以在 Google的基礎(chǔ) 架構(gòu)上運(yùn)行您的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。Jetty是一個開源的Servlet容器和應(yīng)用服務(wù)器。它極度輕量級、高便攜性、 功能強(qiáng)大、靈活和擴(kuò)展性好，而且支持各種技術(shù)。Jetty對于開發(fā)來說非常便利，也已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)環(huán)境。Servlet（ Server Applet，服務(wù)器小應(yīng)用程序）是 Java Servlet的簡稱，是為 小服務(wù)程序或服務(wù)連接器，用Java編寫的服務(wù)器端程序。其主要功能在于交互式地瀏覽和修改數(shù)據(jù)，生成動態(tài) Web內(nèi)容。5、分布式緩存通過分布式緩存技術(shù)，不僅

9、能有效地降低對后臺服務(wù)器的壓力，而且還能 加快相應(yīng)的反應(yīng)速度。最著名的分布式緩存例子莫過于Memcachec。Memcached是一個高性能的分布式內(nèi)存對象緩存系統(tǒng)，用于動態(tài)Web應(yīng)用以減輕數(shù)據(jù)庫負(fù)載。它通過在內(nèi)存中緩存數(shù)據(jù)和對象來減少讀取數(shù)據(jù)庫的次 數(shù)，從而提高動態(tài)數(shù)據(jù)庫驅(qū)動網(wǎng)站的速度。三、基礎(chǔ)設(shè)施層及其相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施層的作用是為給上面的中間件層或者用戶準(zhǔn)備其所需的計(jì)算和存儲等資源。與基礎(chǔ)設(shè)施層相關(guān)的主要有以下4種技術(shù)：1虛擬化虛擬化也可以理解為基礎(chǔ)設(shè)施層的多租戶”。因?yàn)?，通過虛擬化技術(shù)，能夠在一個物理服務(wù)器上生成多個虛擬機(jī)；并且能在這些虛擬機(jī)之間實(shí)現(xiàn)全面的 隔離。這樣，不僅能減低服務(wù)器的

10、購置成本，而且還能同時(shí)降低服務(wù)器的運(yùn)維 成本。成熟的x86虛擬化技術(shù)，有VMware的ESX和開源的Xen。ESX是VMware的企業(yè)級虛擬化產(chǎn)品，可以視為虛擬化的平臺基礎(chǔ)，部署 于實(shí)體服務(wù)器上。Xen 是一個開放源代碼虛擬機(jī)監(jiān)視器，由劍橋大學(xué)開發(fā)。它打算在單個計(jì) 算機(jī)上運(yùn)行多達(dá) 100 個滿特征的操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)必須進(jìn)行顯式地修改（ “移 植”）以在 Xen 上運(yùn)行（但是提供對用戶應(yīng)用的兼容性）。這使得 Xen 無需特 殊硬件支持，就能達(dá)到高性能的虛擬化。2、分布式存儲為了承載海量數(shù)據(jù)，同時(shí)也要保證這些數(shù)據(jù)的可管理性，所以需要一整套 分布式存儲系統(tǒng)。3、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫基本上是在原有關(guān)系型數(shù)據(jù)

11、庫的基礎(chǔ)上，做了擴(kuò)展和管理等方面的優(yōu)化， 使其在云中更適應(yīng)。4、NoSQL 為了滿足一些關(guān)系型數(shù)據(jù)庫所無法滿足的目標(biāo)，比如支撐海量數(shù)據(jù)等，一 些公司特地設(shè)計(jì)出了一批不是基于關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫 非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。四、管理層及其相關(guān)技術(shù)縱向的管理層是為橫向的 3 層（顯示層、中間件層和基礎(chǔ)設(shè)施層）服務(wù)的，并給這 3 層提供多種管理和維護(hù)等方面的技術(shù)。與管理層相關(guān)的主要有下面 6 個方面：1、帳號管理 通過良好的帳號管理技術(shù)，能夠在安全的條件下方便用戶登錄，并方便管 理員對帳號的管理。2、SLA 監(jiān)控 對各個層次運(yùn)行的虛擬機(jī)、服務(wù)和應(yīng)用等進(jìn)行性能方面的監(jiān)控，以便使它 們都能在滿足預(yù)先設(shè)定的SLA （Se

12、rvice Level Agreement,服務(wù)等級協(xié)議）的情 況下運(yùn)行。SLA （Service Level Agreement,服務(wù)等級協(xié)議），是關(guān)于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)供應(yīng)商 和客戶間的一份合同,其中定義了服務(wù)類型、服務(wù)質(zhì)量和客戶付款等術(shù)語。3、計(jì)費(fèi)管理也就是對每個用戶所消耗的資源等進(jìn)行統(tǒng)計(jì),以準(zhǔn)確地向用戶索取費(fèi)用。4、安全管理對數(shù)據(jù)、應(yīng)用和帳號等 IT 資源,采取全面保護(hù),使其免受犯罪分子和惡意 程序的侵害。5、負(fù)載均衡通過將流量分發(fā)給一個應(yīng)用或者服務(wù)的多個實(shí)例來應(yīng)對突發(fā)情況。負(fù)載均衡(Load Bala nee),其意思就是將負(fù)載分?jǐn)偟蕉鄠€操作單元上進(jìn)行 執(zhí)行，例如 Web 服務(wù)器、 FTP 服務(wù)器、企業(yè)關(guān)鍵應(yīng)用服務(wù)器和其它關(guān)鍵任務(wù)服 務(wù)器等,從而共同完成工作任務(wù)。負(fù)載均衡建立在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之上。它提供了一種廉價(jià)有效透明的方法擴(kuò) 展網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器的帶寬,增加吞吐量,加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理能力,提高網(wǎng)絡(luò) 的靈活性和可用性。6、運(yùn)維