1、云計(jì)算

　　對(duì)于云計(jì)算的概念，站在不同角度會(huì)有不同的定義。對(duì)云計(jì)算的實(shí)現(xiàn)者而言，云計(jì)算的實(shí)體由一大堆分布在各個(gè)地方的計(jì)算機(jī)組成，本質(zhì)上就是一臺(tái)可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)超級(jí)計(jì)算機(jī)；但對(duì)于使用者而言，他們所看到的是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，而且所提供的計(jì)算資源可以根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整，能隨心所欲的使用相關(guān)資源而不必理會(huì)其物理實(shí)質(zhì)和管理細(xì)節(jié)。而從計(jì)算資源管理的角度來(lái)看，云計(jì)算就是利用虛擬化技術(shù)將大量分散的資源整合為一個(gè)龐大的單一計(jì)算資源，并且能夠提供彈性規(guī)模服務(wù)的一種管理方式。在信息化進(jìn)程中，云計(jì)算不僅能大幅降低成本，推動(dòng)信息技術(shù)的普及與應(yīng)用，還能迸一步將信息化和工業(yè)化融為一體。可以預(yù)見(jiàn)，云計(jì)算將帶來(lái)信息技術(shù)領(lǐng)域里的又一次革命。種種跡象表明，云計(jì)算既是一種新的商業(yè)模式，也是一種新的技術(shù)融合體。它的快速發(fā)展將完全打破傳統(tǒng)IT產(chǎn)業(yè)布局，開(kāi)辟一個(gè)全新的充滿機(jī)遇和挑戰(zhàn)的市場(chǎng)。

　　2、中間件

　　所謂“中間件”，顧名思義，是指在IT系統(tǒng)中位于“中間地帶”的軟件。從縱向的“上下“維度上看，中間件處于底層操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)等基礎(chǔ)軟件與上層應(yīng)用軟件之間，向下管理計(jì)算資源和網(wǎng)絡(luò)通信，向上為應(yīng)用軟件提供開(kāi)發(fā)、運(yùn)行環(huán)境；從橫向的“左右”維度上看，中間件為各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供通信、交換等服務(wù)，解決系統(tǒng)之間互連互通的問(wèn)題。由此可見(jiàn)，中間件是支撐rI'系統(tǒng)高效運(yùn)行的重要樞紐。中間件為互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的快速開(kāi)發(fā)、靈活部署、可靠運(yùn)行、有效管理、快速集成提供了一個(gè)基礎(chǔ)平臺(tái)。據(jù)統(tǒng)計(jì)目前95%以上的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)應(yīng)用和電子政務(wù)系統(tǒng)都是構(gòu)建在具備SOA架構(gòu)體系的中間件之上的，如果沒(méi)有中間件，所有應(yīng)用都將直接面向操作系統(tǒng)。由于現(xiàn)行的虛擬化技術(shù)和異構(gòu)平臺(tái)都存在大量的差異化，那么面向服務(wù)的大規(guī)模應(yīng)用將無(wú)法實(shí)現(xiàn)，就技術(shù)層面而言，也難以支撐這類應(yīng)用。這就凸顯了中間件平臺(tái)的重要性，也使中間件成為主流廠商競(jìng)爭(zhēng)的核心領(lǐng)域，無(wú)論是微軟、IBM還是SAP、ORACLE甚至Google等，都將中間件作為云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等解決方案的技術(shù)核心，毫不夸張的說(shuō)，中間件領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果，將直接影響這些國(guó)際大企業(yè)的生命力。

　　3、云計(jì)算中間件

　　3.1 云計(jì)算中間件的必要性和可行性

　　雖然云計(jì)算可以有效地整合和利用現(xiàn)有IT資源，提供高效、可靠的計(jì)算服務(wù)，但是無(wú)論是公共云還是私有云的搭建及應(yīng)用都是一項(xiàng)艱巨而復(fù)雜的工作，不能一蹴而就。尤其既要考慮充分利用已有的軟硬件平臺(tái)，又要將現(xiàn)存的大量應(yīng)用和數(shù)據(jù)遷移到云計(jì)算的平臺(tái)上，這是一個(gè)關(guān)鍵而難于實(shí)現(xiàn)的過(guò)程。而中間件最大的優(yōu)勢(shì)有兩點(diǎn)，一是不去動(dòng)現(xiàn)有的信息系統(tǒng)，而是插入新的系統(tǒng)，方便數(shù)據(jù)的遷移和共享；二是便于提供個(gè)性化服務(wù)。云計(jì)算不能飄在空中，要落地，其核心技術(shù)是中間件平臺(tái)。

　　在云計(jì)算的IaaS、PaaS、SaaS三種平臺(tái)模式當(dāng)中，PaaS平臺(tái)起到了承擔(dān)調(diào)用底層基礎(chǔ)資源、為上層業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供支持的任務(wù)，而中間件本身也是連接底層操作系統(tǒng)與上層應(yīng)用的工具，將PaaS平臺(tái)與中間件技術(shù)相結(jié)合，無(wú)疑是一種天然的選擇。通過(guò)PaaS平臺(tái)將中間件整合成為基礎(chǔ)應(yīng)用設(shè)施資源池，為用戶提供良好的應(yīng)用開(kāi)發(fā)、測(cè)試和運(yùn)行環(huán)境。基于云計(jì)算的中間件平臺(tái)，是操作系統(tǒng)和應(yīng)用的虛擬化與服務(wù)化的承上啟下的核心。圖1形象地描述了中間件在云計(jì)算架構(gòu)中的核心地位。

圖1 中間件在云計(jì)算架構(gòu)中的核心地位

　　3.2云計(jì)算中間件的功能和結(jié)構(gòu)

　　云計(jì)算中間件并不是憑空產(chǎn)生的，而是時(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物。云計(jì)算中間件的技術(shù)理念就是把分布式計(jì)算資源管理中常見(jiàn)的問(wèn)題和解決方案提煉出來(lái)，并針對(duì)不同的資源類型進(jìn)行性能優(yōu)化和容錯(cuò)處理，然后通過(guò)統(tǒng)一的管理引擎和開(kāi)發(fā)平臺(tái)提供給應(yīng)用服務(wù)開(kāi)發(fā)者使用。云計(jì)算中間件利用多層次分布式虛擬技術(shù)、智能系統(tǒng)管理和資源自動(dòng)調(diào)配，使企業(yè)能夠快速、有效地搭建和管理“云”平臺(tái)。在云計(jì)算中間件的幫助下，應(yīng)用服務(wù)商可以從復(fù)雜繁瑣的分布式計(jì)算資源管理問(wèn)題中解脫出來(lái)，集中精力和財(cái)力為他們的用戶提供更好的搜索、郵件、企業(yè)管理等各種服務(wù)。

　　根據(jù)上述分析，云計(jì)算中間件平臺(tái)可分為如圖2所示的四層：基礎(chǔ)設(shè)施層、中間件層、顯示層和管理層。

圖2 云計(jì)算中間件平臺(tái)架構(gòu)

　　其中，基礎(chǔ)設(shè)施層利用虛擬化技術(shù)提供可擴(kuò)展的物理資源池，完成數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和系統(tǒng)的虛擬化功能；顯示層則是利用現(xiàn)有的各種技術(shù)保證系統(tǒng)的操縱性和用戶界面的友好性；管理層則完成用戶的賬號(hào)管理、資源的智能監(jiān)控、計(jì)費(fèi)、安全及負(fù)載均衡等功能；而最核心的云計(jì)算中間件層則必須具備對(duì)虛擬資源池的管理能力、對(duì)虛擬計(jì)算資源的動(dòng)態(tài)調(diào)度能力、對(duì)分布式存儲(chǔ)的擴(kuò)展支撐能力以及對(duì)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的支持能力。本文重點(diǎn)分析云計(jì)算中間件層的上述四大功能。

　　(1)管理虛擬資源池，包括對(duì)虛擬資源的創(chuàng)建，使用，回收等全生命周期的管理。云計(jì)算中間件平臺(tái)首先通過(guò)IaaS層的服務(wù)接口去動(dòng)態(tài)創(chuàng)建虛擬機(jī)，然后下發(fā)部署包完成程序的部署。最后可以根據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的并發(fā)訪問(wèn)情況以及業(yè)務(wù)需求動(dòng)態(tài)地去調(diào)度后臺(tái)的虛擬資源池資源，真正實(shí)現(xiàn)計(jì)算和存儲(chǔ)能力的彈性和可伸縮性。

　　(2)對(duì)虛擬計(jì)算資源的動(dòng)態(tài)調(diào)度能力，即云計(jì)算中間件平臺(tái)可以動(dòng)態(tài)調(diào)度虛擬資源滿足業(yè)務(wù)需求。完成上述功能的傳統(tǒng)方式是采用四層交換的負(fù)載均衡和集群技術(shù)，這種方式下基礎(chǔ)設(shè)施層的物理資源對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是透明的。而當(dāng)云計(jì)算中間件平臺(tái)接管了自動(dòng)部署后，底層資源對(duì)于應(yīng)用系統(tǒng)的透明度大大提高，基本實(shí)現(xiàn)了底層資源的完全黑盒，這樣就能只依據(jù)用戶的應(yīng)用并發(fā)量來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)度底層資源，使人們的調(diào)度策略更加靈活多變，滿足用戶全方位的需求，也更能體現(xiàn)云計(jì)算的服務(wù)特性。

　　(3)對(duì)分布式存儲(chǔ)的擴(kuò)展支撐能力。云計(jì)算中問(wèn)件平臺(tái)第三個(gè)最主要的功能就是能支撐和融合現(xiàn)在業(yè)界流行的分布式存儲(chǔ)架構(gòu)，當(dāng)然也包括了基于hadoop+hdfs的云存儲(chǔ)架構(gòu)。云計(jì)算中間平臺(tái)能將業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)存儲(chǔ)的需求和后天存儲(chǔ)資源之間完全解耦，它可以依據(jù)業(yè)務(wù)需求調(diào)度后臺(tái)的存儲(chǔ)資源和存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)。對(duì)于存儲(chǔ)而言，存儲(chǔ)資源的動(dòng)態(tài)伸縮擴(kuò)展是衡量其性能的重要指標(biāo)。對(duì)于常規(guī)的計(jì)算資源調(diào)度，一般情況下并不需要對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)有大的約束和要求，而對(duì)于分布式存儲(chǔ)，則必須要求業(yè)務(wù)系統(tǒng)安裝云計(jì)算中間件平臺(tái)指定的標(biāo)準(zhǔn)和提供的Webservice或API進(jìn)行開(kāi)發(fā)，這樣才能夠保證云計(jì)算中間件平臺(tái)能的業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供分布式存儲(chǔ)能力。

　　(4)對(duì)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的支持能力，云計(jì)算中間件平臺(tái)最后一個(gè)必須集成的能力就是對(duì)包括key-value半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫(kù)和hive等數(shù)據(jù)云數(shù)據(jù)庫(kù)在內(nèi)的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的支持能力。云計(jì)算中間件平臺(tái)必須要能提供分布式緩存的能力。就像IBM的Web-Sphere eXtreme Scale一樣，云計(jì)算中間件平臺(tái)主要為分布式數(shù)據(jù)庫(kù)提供高性能，高擴(kuò)展性。這種能力通常只針對(duì)一些數(shù)據(jù)密集型的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，比如說(shuō)當(dāng)有需要時(shí)可以把數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫(kù)中取出存放到內(nèi)存當(dāng)中，從而提高對(duì)數(shù)據(jù)的處理速度，獲得更高的性能。

　　4、結(jié)束語(yǔ)

　　根據(jù)2012年最新調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)市場(chǎng)投資增長(zhǎng)率已經(jīng)達(dá)到了42.0%，同時(shí)，IDC預(yù)測(cè)，到2016年中國(guó)云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)市場(chǎng)的規(guī)模將超過(guò)10億美元。在云計(jì)算時(shí)代，系統(tǒng)集成的需求，無(wú)論是在數(shù)量上還是在類型上都會(huì)大大增加增長(zhǎng)，而且這種集成的力度將會(huì)變得更加精細(xì)。因此，如何來(lái)實(shí)現(xiàn)這種混合云之間、平臺(tái)與平臺(tái)之間、應(yīng)用于應(yīng)用之間的信息互通，就顯得非常重要。而中間件扮演著非常重要的角色，它能夠?qū)崿F(xiàn)各種不同應(yīng)用于平臺(tái)之間的標(biāo)準(zhǔn)化，使得各個(gè)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。本文在分析總結(jié)了云計(jì)算、中間件技術(shù)和應(yīng)用的特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了云計(jì)算中間件平臺(tái)的架構(gòu)，并著重分析云計(jì)算中間件的包括管理虛擬資源池、動(dòng)態(tài)調(diào)度虛擬資源、支持分布式存儲(chǔ)和分布式數(shù)據(jù)庫(kù)在內(nèi)的四大能力。

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