由于云計算分為IaaS、PaaS和SaaS三種類型，不同的廠家又提供了不同的解決方案，目前還沒有一個統(tǒng)一的技術體系結構，對讀者了解云計算的原理構成了障礙。為此，本文綜合不同廠家的方案，構造了一個供商榷的云計算體系結構。這個體系結構如圖1所示，它概括了不同解決方案的主要特征，每一種方案或許只實現(xiàn)了其中部分功能，或許也還有部分相對次要功能尚未概括進來。
圖1 云計算技術體系結構
云計算技術體系結構分為4層：物理資源層、資源池層、管理中間件層和SOA構建層，如圖1所示。物理資源層包括計算機、存儲器、網(wǎng)絡設施、數(shù)據(jù)庫和軟件等；資源池層是將大量相同類型的資源構成同構或接近同構的資源池，如計算資源池、數(shù)據(jù)資源池等。構建資源池更多是物理資源的集成和管理工作，例如研究在一個標準集裝箱的空間如何裝下2000個服務器、解決散熱和故障節(jié)點替換的問題并降低能耗；管理中間件負責對云計算的資源進行管理，并對眾多應用任務進行調度，使資源能夠高效、安全地為應用提供服務；SOA構建層將云計算能力封裝成標準的Web Services服務，并納入到SOA體系進行管理和使用，包括服務注冊、查找、訪問和構建服務工作流等。管理中間件和資源池層是云計算技術的最關鍵部分，SOA構建層的功能更多依靠外部設施提供。
云計算的管理中間件負責資源管理、任務管理、用戶管理和安全管理等工作。資源管理負責均衡地使用云資源節(jié)點，檢測節(jié)點的故障并試圖恢復或屏蔽之，并對資源的使用情況進行監(jiān)視統(tǒng)計；任務管理負責執(zhí)行用戶或應用提交的任務，包括完成用戶任務映象(Image)的部署和管理、任務調度、任務執(zhí)行、任務生命期管理等等；用戶管理是實現(xiàn)云計算商業(yè)模式的一個必不可少的環(huán)節(jié)，包括提供用戶交互接口、管理和識別用戶身份、創(chuàng)建用戶程序的執(zhí)行環(huán)境、對用戶的使用進行計費等；安全管理保障云計算設施的整體安全，包括身份認證、訪問授權、綜合防護和安全審計等。
圖2 簡化的IaaS實現(xiàn)機制
基于上述體系結構，本文以IaaS云計算為例，簡述云計算的實現(xiàn)機制，如圖2所示。
用戶交互接口向應用以Web Services方式提供訪問接口，獲取用戶需求。服務目錄是用戶可以訪問的服務清單。系統(tǒng)管理模塊負責管理和分配所有可用的資源，其核心是負載均衡。配置工具負責在分配的節(jié)點上準備任務運行環(huán)境。監(jiān)視統(tǒng)計模塊負責監(jiān)視節(jié)點的運行狀態(tài)，并完成用戶使用節(jié)點情況的統(tǒng)計。執(zhí)行過程并不復雜：用戶交互接口允許用戶從目錄中選取并調用一個服務。該請求傳遞給系統(tǒng)管理模塊后，它將為用戶分配恰當?shù)馁Y源，然后調用配置工具來為用戶準備運行環(huán)境。
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本文標題：淺談云計算技術原理和體系結構
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