第2章云計(jì)算架構(gòu)

第2章云計(jì)算架構(gòu)第一頁，共34頁。云構(gòu)架層次共有云（通過Internet提供公共服務(wù)）混合云（通過Internet和Intranet提供公共和私有服務(wù)）私有云（通過Intranet提供私有服務(wù)）應(yīng)用層軟件及服務(wù)（SaaS）平臺層平臺即服務(wù)（PaaS）基礎(chǔ)設(shè)施層基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（Iaas）第二頁，共34頁。2.1 軟件即服務(wù)SaaS2.2 平臺即服務(wù)PaaS2.3 基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)IaaS2.4 云管理層2.5 架構(gòu)示例第三頁，共34頁。云構(gòu)架的服務(wù)層次基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)提供虛擬化的計(jì)算資源、存儲資源、網(wǎng)絡(luò)資源AmazonEC2平臺即服務(wù)使軟件開發(fā)人員充分利用開放的資源來開發(fā)定制化的應(yīng)用GoogleAppEngine軟件即服務(wù)軟件或應(yīng)用通過租用的形式提供給用戶使用SGoogleGmail、Docs第四頁，共34頁。SaaS——SoftwareasaService以服務(wù)的方式將應(yīng)用程序提供給互聯(lián)網(wǎng)最終用戶。它是用戶獲取軟件服務(wù)的一種新形式，不需要用戶將軟件產(chǎn)品安裝在自己的電腦或服務(wù)器上，而是按某種服務(wù)水平協(xié)議(SLA)直接通過網(wǎng)絡(luò)向?qū)ｉT的提供商獲取自己所需要的、帶有相應(yīng)軟件功能的服務(wù)。本質(zhì)上而言，軟件即服務(wù)就是軟件服務(wù)提供商為滿足用戶某種特定需求而提供其消費(fèi)的軟件的計(jì)算能力。軟件即服務(wù)第五頁，共34頁。應(yīng)用特點(diǎn)在中小企業(yè)盛行無需管理軟硬件服務(wù)主要通過瀏覽器實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢簡單初始成本低無需管理與維護(hù)免費(fèi)試用軟件即服務(wù)第六頁，共34頁。應(yīng)用實(shí)例CRM軟件領(lǐng)域工具化SAAS，比如視頻會議租用，企業(yè)郵箱等在線進(jìn)銷存，物流軟件等軟件即服務(wù)第七頁，共34頁。SaaS產(chǎn)品SalesforceCRM阿里軟件Googleapps軟件即服務(wù)Alexa排名：第一名Salesforce第二名阿里軟件第三名銘萬第四名金算盤第五名中企動力第六名神碼在線第七名商務(wù)領(lǐng)航第八名友商網(wǎng)第九名八百客第十名第八頁，共34頁。PaaS——PlatformasaService以服務(wù)的方式提供應(yīng)用程序開發(fā)和部署平臺。將一個完整的計(jì)算機(jī)平臺，包括應(yīng)用設(shè)計(jì)、應(yīng)用開發(fā)、應(yīng)用測試和應(yīng)用托管，都作為一種服務(wù)提供給客戶。在這種服務(wù)模式中，客戶不需要購買硬件和軟件，只需要利用PAAS平臺，就能夠創(chuàng)建、測試和部署應(yīng)用和服務(wù)。平臺即服務(wù)第九頁，共34頁。平臺層的基本功能開發(fā)測試環(huán)境開發(fā)平臺應(yīng)用模型、API代碼庫、開發(fā)測試環(huán)境運(yùn)行時環(huán)境驗(yàn)證、配置、部署、激活運(yùn)營環(huán)境升級、監(jiān)控、淘汰、計(jì)費(fèi)第十頁，共34頁。應(yīng)用特點(diǎn)復(fù)雜多租戶應(yīng)用已有應(yīng)用的兼容構(gòu)建復(fù)合應(yīng)用優(yōu)勢開發(fā)簡單部署簡單維護(hù)簡單平臺即服務(wù)第十一頁，共34頁。應(yīng)用實(shí)例谷歌AppEngine平臺。AppEngine是Google提供的基于Google數(shù)據(jù)中心的開發(fā)、托管網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的平臺，每個GoogleAppEngine應(yīng)用程序都可使用500MB存儲空間，以及可支持每月約500萬頁面瀏覽量的CPU和寬帶。目前每個用戶可以免費(fèi)創(chuàng)建十個應(yīng)用。微軟的Azure平臺。TheAzure?ServicesPlatform(Azure)主機(jī)位于微軟的數(shù)據(jù)中心，是一個基于Internet的云服務(wù)平臺。提供操作系統(tǒng)和一系列的開發(fā)服務(wù),各種服務(wù)可進(jìn)行自由組合。平臺即服務(wù)第十二頁，共34頁。IaaS——InfrastructureasaService以服務(wù)的形式提供服務(wù)器、存儲和網(wǎng)絡(luò)硬件以及相關(guān)軟件。是為IT行業(yè)創(chuàng)造虛擬的計(jì)算和數(shù)據(jù)中心，使得其能夠把計(jì)算單元、存儲器、I/O設(shè)備、帶寬等計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施，集中起來成為一個虛擬的資源池來為整個網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)。基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)第十三頁，共34頁?；A(chǔ)設(shè)施層的基本功能第十四頁，共34頁。應(yīng)用特點(diǎn)完全操作系統(tǒng)（軟硬件）接入云存儲有限權(quán)限的網(wǎng)絡(luò)組件（防火墻、路由器、負(fù)載平衡器）的控制優(yōu)勢節(jié)省費(fèi)用靈活,可隨時擴(kuò)展和收縮資源安全可靠專注核心業(yè)務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)第十五頁，共34頁。應(yīng)用實(shí)例AmazonWebServices，簡作AWS彈性計(jì)算云EC2（ElasticComputeCloud）——計(jì)算簡單存儲服務(wù)S3（SimpleStorageService）——存儲GoogleAppEngine基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)第十六頁，共34頁。這三種模式都是采用外包的方式，減輕企業(yè)負(fù)擔(dān)，降低管理、維護(hù)服務(wù)器硬件、網(wǎng)絡(luò)硬件、基礎(chǔ)架構(gòu)軟件和應(yīng)用軟件的人力成本。從更高的層次上看，它們都試圖去解決同一個商業(yè)問題——用盡可能少甚至是為零的資本支出，獲得功能、擴(kuò)展能力、服務(wù)和商業(yè)價值。實(shí)際上當(dāng)某種云計(jì)算的模式獲得了成功，這三者之間的界限就會進(jìn)一步模糊。成功的SAAS或IAAS服務(wù)可以很容易地延伸到平臺領(lǐng)域。三種模式總結(jié)第十七頁，共34頁。云計(jì)算架構(gòu)分為四層三層是橫向的，分別是顯示層、中間件層和基礎(chǔ)設(shè)施層，通過這三層技術(shù)能夠提供非常豐富的云計(jì)算能力和友好的用戶界面，一層是縱向的，稱為管理層，是為了更好地管理和維護(hù)橫向的三層而存在的。云計(jì)算的核心技術(shù)通過網(wǎng)絡(luò)將龐大的計(jì)算處理程序自動分拆成無數(shù)個較小的子程序，再由多部服務(wù)器所組成的。 如Google通過MapReduce架構(gòu)將數(shù)據(jù)拆成小塊計(jì)算后再重組回來，而且BigTable技術(shù)完全跳脫一般數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)運(yùn)作方式，以row設(shè)計(jì)存儲又完全的配合Google自己的文件系統(tǒng)，以幫助數(shù)據(jù)快速穿過“云”。體系架構(gòu)第十八頁，共34頁。用于以友好的方式展現(xiàn)用戶所需的內(nèi)容，并會利用到中間件層提供的多種服務(wù)，主要有五種技術(shù)：

HTML：標(biāo)準(zhǔn)的Web頁面技術(shù)，現(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頁面的發(fā)展，比如視頻和本地存儲等方面。

JavaScript：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。

CSS：CascadingStyleSheet，層疊樣式表”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)形式之間進(jìn)行優(yōu)雅地分離。

Flash：業(yè)界最常用的RIA(Rich

Internet

Applications)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。

Silverlight：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，但由于其可以使用C#來進(jìn)行編程，所以對開發(fā)者非常友好。

顯示層第十九頁，共34頁。承上啟下的一層，在基礎(chǔ)設(shè)施層所提供資源的基礎(chǔ)上提供了多種服務(wù)，而且這些服務(wù)即可用于支撐顯示層，也可以直接讓用戶調(diào)用，主要有五種技術(shù)：

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。多租戶：就是能讓一個單獨(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。

并行處理：為了處理海量的數(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MapReduce是這方面的代表之作。

應(yīng)用服務(wù)器：在原有的應(yīng)用服務(wù)器的基礎(chǔ)上為云計(jì)算做了一定程度的優(yōu)化，比如用于GoogleAppEngine的Jetty應(yīng)用服務(wù)器。

分布式緩存：通過分布式緩存技術(shù)，不僅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Memcached。

中間層第二十頁，共34頁。為中間件層或者用戶準(zhǔn)備其所需的計(jì)算和存儲等資源，主要有四種技術(shù)：

虛擬化：也可以理解它為基礎(chǔ)設(shè)施層的“多租戶”，因?yàn)橥ㄟ^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)之間能實(shí)現(xiàn)全面的隔離，這樣不僅能減低服務(wù)器的購置成本，而且還能同時降低服務(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。

分布式存儲：為了承載海量的數(shù)據(jù)，同時也要保證這些數(shù)據(jù)的可管理性，所以需要一整套分布式的存儲系統(tǒng)。

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫：基本是在原有的關(guān)系型數(shù)據(jù)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)。

NoSQL：為了滿足一些關(guān)系數(shù)據(jù)庫所無法滿足的目標(biāo)，比如支撐海量的數(shù)據(jù)等，一些公司特地設(shè)計(jì)一批不是基于關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫。

基礎(chǔ)設(shè)施層第二十一頁，共34頁。為橫向的三層提供多種管理和維護(hù)等方面的技術(shù)，主要有六個方面：

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的登錄，并方便管理員對帳號的管理。

SLA（服務(wù)等級協(xié)議）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，以使它們都能在滿足預(yù)先設(shè)定的SLA(Service

Level

Agreement)的情況下運(yùn)行。

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)，來準(zhǔn)確地向用戶索取費(fèi)用。

安全管理：對數(shù)據(jù)，應(yīng)用和帳號等IT資源采取全面地保護(hù)，使其免受犯罪分子和惡意程序的侵害。

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。

運(yùn)維管理：主要是使運(yùn)維操作盡可能地專業(yè)和自動化，從而降低云計(jì)算中心的運(yùn)維成本。管理層第二十二頁，共34頁。云計(jì)算體系物理結(jié)構(gòu)IBMMonitoringv.6DB2資源管理?xiàng)?/p>

ProvisioningManagerv.5.1WebSphereApplicationServer監(jiān)控ProvisioningBaremetal&XenVMLinuxwithXenTivoli監(jiān)控工具虛擬機(jī)虛擬機(jī)虛擬機(jī)虛擬機(jī)數(shù)據(jù)中心–SystemxApache云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施，可提供托管或現(xiàn)場解決方案。第二十三頁，共34頁。云計(jì)算體系特點(diǎn)通過Internet接入不需要自身具有IT技術(shù)來實(shí)施第三方提供資源共享無多余功能開發(fā)無多余費(fèi)用系統(tǒng)延續(xù)性好CloudApplications(“Software-as-a-Service”)CloudPlatforms(“Platform-as-a-Service”)CloudCollaborationCloudStorageCloudServers/ProcessingCloudMSP第二十四頁，共34頁。目前的IT架構(gòu)Email零售生產(chǎn)ERPCRM服務(wù)器存儲數(shù)據(jù)庫交易過程互聯(lián)網(wǎng)門戶文件系統(tǒng)底層系統(tǒng)管理./

安全底層系統(tǒng)管理./

安全底層系統(tǒng)管理./

安全財(cái)務(wù)商業(yè)流程第二十五頁，共34頁。未來10年集成了云計(jì)算應(yīng)用的動態(tài)IT架構(gòu)商業(yè)流程協(xié)作消息服務(wù)/資源管理&安全集成&開發(fā)用戶界面&接口虛擬應(yīng)用虛擬信息虛擬存儲虛擬進(jìn)程底層結(jié)構(gòu)虛擬強(qiáng)化:減少費(fèi)用&提高質(zhì)量虛擬化:簡單接入,

提高終端用戶管理

&使用最大化自動化:提高速度和預(yù)言性

&

減少勞動力

第二十六頁，共34頁。云計(jì)算對未來動態(tài)IT架構(gòu)的支撐協(xié)作消息商業(yè)流程服務(wù)/資源管理&安全集成&開發(fā)虛擬信息虛擬存儲虛擬進(jìn)程底層結(jié)構(gòu)虛擬虛擬應(yīng)用CloudApplications(“Software-as-a-Service”)用戶界面&接口第二十七頁，共34頁。云計(jì)算對未來動態(tài)IT架構(gòu)的支撐Integration,Event

&Deployment協(xié)作消息服務(wù)/資源管理&安全集成&開發(fā)CloudPlatforms(“Platform-as-a-Service”)商業(yè)流程用戶界面&接口虛擬應(yīng)用虛擬信息底層結(jié)構(gòu)虛擬虛擬存儲虛擬進(jìn)程第二十八頁，共34頁。云計(jì)算對未來動態(tài)IT架構(gòu)的支撐協(xié)作/消息商業(yè)流程服務(wù)/資源管理&安全用戶界面&接口虛擬應(yīng)用虛擬信息虛擬存儲虛擬進(jìn)程底層結(jié)構(gòu)虛擬集成&開發(fā)CloudCollaboration第二十九頁，共34頁。云計(jì)算對未來動態(tài)IT架構(gòu)的支撐商業(yè)流程協(xié)作/消息服務(wù)/資源管理&安全集成&開發(fā)用戶界面&接口虛擬應(yīng)用虛擬信息虛擬存儲CloudStorageCloudServers/Processing虛擬進(jìn)程底層結(jié)構(gòu)虛擬第三十頁，共34頁。云計(jì)算對未來動態(tài)IT架構(gòu)的支撐Service/ResourceMgmt&Securi