摘要：由于云计算分为和三种类型不同的厂家又提供了不同的解决方案目前还没有一个统一的技术体系结构对读者了解云计算的原理构成了障碍。云计算技术体系结构分为层物理资源层资源池层管理中间件层和构建层如图所示。
由于云计算分为IaaS、PaaS和SaaS三种类型,不同的厂家又提供了不同的解决方案,目前还没有一个统一的技术体系结构,对读者了解云计算的原理构成了障碍。为此,本文综合不同厂家的方案,构造了一个供商榷的云计算体系结构。这个体系结构如图1所示,它概括了不同解决方案的主要特征,每一种方案或许只实现了其中部分功能,或许也还有部分相对次要功能尚未概括进来。
云计算技术体系结构分为4层:物理资源层、资源池层、管理中间件层和SOA构建层,如图1所示。物理资源层包括计算机、存储器、网络设施、数据库和软件等;资源池层是将大量相同类型的资源构成同构或接近同构的资源池,如计算资源池、数据资源池等。构建资源池更多是物理资源的集成和管理工作,例如研究在一个标准集装箱的空间如何装下2000个服务器、解决散热和故障节点替换的问题并降低能耗;管理中间件负责对云计算的资源进行管理,并对众多应用任务进行调度,使资源能够高效、安全地为应用提供服务;SOA构建层将云计算能力封装成标准的Web Services服务,并纳入到SOA体系进行管理和使用,包括服务注册、查找、访问和构建服务工作流等。管理中间件和资源池层是云计算技术的最关键部分,SOA构建层的功能更多依靠外部设施提供。
云计算的管理中间件负责资源管理、任务管理、用户管理和安全管理等工作。资源管理负责均衡地使用云资源节点,检测节点的故障并试图恢复或屏蔽之,并对资源的使用情况进行监视统计;任务管理负责执行用户或应用提交的任务,包括完成用户任务映象(Image)的部署和管理、任务调度、任务执行、任务生命期管理等等;用户管理是实现云计算商业模式的一个必不可少的环节,包括提供用户交互接口、管理和识别用户身份、创建用户程序的执行环境、对用户的使用进行计费等;安全管理保障云计算设施的整体安全,包括身份认证、访问授权、综合防护和安全审计等。
基于上述体系结构,本文以IaaS云计算为例,简述云计算的实现机制,如图2所示。
用户交互接口向应用以Web Services方式提供访问接口,获取用户需求。服务目录是用户可以访问的服务清单。系统管理模块负责管理和分配所有可用的资源,其核心是负载均衡。配置工具负责在分配的节点上准备任务运行环境。监视统计模块负责监视节点的运行状态,并完成用户使用节点情况的统计。执行过程并不复杂:用户交互接口允许用户从目录中选取并调用一个服务。该请求传递给系统管理模块后,它将为用户分配恰当的资源,然后调用配置工具来为用户准备运行环境。
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