1.概述
近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，在諸多研究者的努力之下，已經(jīng)誕生了許多新技術(shù)，云計(jì)算技術(shù)就是一種新型的計(jì)算機(jī)技術(shù)。目前，作為計(jì)算機(jī)界研究和應(yīng)用最為熱門的技術(shù)之一，云計(jì)算將許多熱門的、先進(jìn)的信息技術(shù)及其應(yīng)用大眾化，便于人們理解，人們通常對(duì)使用云技術(shù)或者云裳的服務(wù)時(shí)，類似于使用家里的水電氣一樣。云計(jì)算是一種基于并行處理、分布式處理和網(wǎng)格計(jì)算等技術(shù)發(fā)展起來的一種適應(yīng)現(xiàn)代人們工作、生活和學(xué)習(xí)需要的新型計(jì)算模式，其能夠優(yōu)化計(jì)算機(jī)資源組合，創(chuàng)新了計(jì)算機(jī)提供的服務(wù)模式。在現(xiàn)代分布式應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程中，引入云計(jì)算技術(shù)，可以大大的降低政企單位IT 開發(fā)實(shí)現(xiàn)和運(yùn)行維護(hù)的成本，同時(shí)降低了能源消耗，有效的加快了信息化建設(shè)的進(jìn)程，另外，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，也催生了信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)的模式發(fā)生改變，云計(jì)算技術(shù)將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)和傳統(tǒng)信息管理技術(shù)不斷的有機(jī)交融，高速驅(qū)動(dòng)和促進(jìn)了人們的需求和商業(yè)模式發(fā)生轉(zhuǎn)變。
作為計(jì)算機(jī)學(xué)科的新興技術(shù)之一，云計(jì)算已經(jīng)得到了人們的廣泛關(guān)注和研究，其架構(gòu)技術(shù)就是諸多系統(tǒng)結(jié)構(gòu)學(xué)者研究的方向和熱點(diǎn)，本文研究主要集中于云計(jì)算平臺(tái)底層基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)建和云平臺(tái)軟件系統(tǒng)構(gòu)建兩個(gè)層面。
2.云計(jì)算相關(guān)理論技術(shù)
2.1 云計(jì)算概念
云計(jì)算融合了虛擬化技術(shù)、網(wǎng)格技術(shù)和Web 服務(wù)技術(shù)，其能夠有效的組織互聯(lián)信息資源，滿足用戶的需求，是一種新興的網(wǎng)絡(luò)資源組織結(jié)構(gòu)。云計(jì)算作為一種新興的計(jì)算架構(gòu)和應(yīng)用模式，具有很多優(yōu)勢(shì)，主要包括高可靠性、超大規(guī)模及其可擴(kuò)展性和信息服務(wù)的便捷性和通用性。
2.1.1 超大規(guī)模及其可擴(kuò)展性。“云”具有漫無邊際、超大規(guī)模的自然特征，“云計(jì)算”雖然是一種計(jì)算技術(shù)，但是其同樣具有上述特性，能夠利用網(wǎng)絡(luò)資源，構(gòu)建超大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施、信息基地、信息服務(wù)等為用戶服務(wù)，云計(jì)算能夠?qū)⑦@些用戶終端或者服務(wù)設(shè)施擴(kuò)展到大規(guī)模的集群上，實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接，可以同時(shí)處理數(shù)量級(jí)規(guī)模的節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求，因此，對(duì)用戶來講，“云”的規(guī)模可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)伸縮，以便滿足用戶不同時(shí)期不同大小的需求，具有極強(qiáng)的可擴(kuò)展性。
2.1.2 高可靠性。虛擬化技術(shù)、分布式計(jì)算技術(shù)和網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)日趨成熟，并且應(yīng)在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，因此，這些實(shí)現(xiàn)云計(jì)算的基本技術(shù)保障了云計(jì)算的可靠性；在安全方面，云計(jì)算技術(shù)使用的大量的不同的服務(wù)器計(jì)算節(jié)點(diǎn)可以采用同構(gòu)互換技術(shù)，具有極好的容錯(cuò)容災(zāi)能力，能夠確保數(shù)據(jù)的安全性、完整性，進(jìn)而確保了用戶使用的可靠性。
2.1.3 信息服務(wù)的通用性和便捷性。云計(jì)算誕生以后，用戶可以隨時(shí)隨地享受云計(jì)算帶來的優(yōu)勢(shì)，不會(huì)受到時(shí)空限制，用戶在享受云平臺(tái)的服務(wù)時(shí)，用戶只需要擁有通過Internet 或者通過收費(fèi)或者免費(fèi)獲取的訪問驗(yàn)證信息即可使用云服務(wù)，也不會(huì)受到訪問平臺(tái)和系統(tǒng)的制約。
2.2 云計(jì)算核心技術(shù)
作為一種高性能的服務(wù)計(jì)算模式，其涉及了許多先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，其核心技術(shù)主要包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)、數(shù)據(jù)管理技術(shù)、大規(guī)模服務(wù)器串聯(lián)技術(shù)和分布式的并行編程模型等四種。
2.2.1 云數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)。云計(jì)算平臺(tái)承載的用戶規(guī)模數(shù)量級(jí)上升，因此，為了滿足海量用戶的需求，云數(shù)據(jù)雖然存儲(chǔ)在不同的節(jié)點(diǎn)上，但是為了滿足這么大規(guī)模的用戶訪問，需要保證存儲(chǔ)器的容量，并且提供高吞吐率和高傳輸率等訪問性能。基于云計(jì)算的Google 平臺(tái)采用了GFS 文件系統(tǒng)，其串聯(lián)了數(shù)以萬計(jì)的普通硬盤，可以按照GB 級(jí)的數(shù)據(jù)處理度量。
2.2.2 云數(shù)據(jù)管理技術(shù)。云數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是專門管理分布式數(shù)據(jù)庫中存放的數(shù)據(jù)的，其用來處理PB 級(jí)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，云數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以有效實(shí)現(xiàn)用戶訪問的透明性，對(duì)于用戶來講，其訪問數(shù)據(jù)就猶如在一個(gè)終端上。
2.2.3 數(shù)據(jù)中心服務(wù)器串聯(lián)技術(shù)。云計(jì)算數(shù)據(jù)中心能夠串聯(lián)龐大的、海量的數(shù)據(jù)服務(wù)器集群，串聯(lián)技術(shù)包括集群的部署、服務(wù)器的串聯(lián)方式、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)遷移和數(shù)據(jù)快照等。
2.2.4 云編程模型。云編程模型可以為云數(shù)據(jù)提供訪問模型，為用戶提供編程接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行訪問和存儲(chǔ)等功能，Google 云數(shù)據(jù)采用的云編程模型的核心技術(shù)是MapReduce，該技術(shù)也是目前被廣泛應(yīng)用于云計(jì)算的編程模型。
3.云計(jì)算架構(gòu)模式研究
3.1 云計(jì)算架構(gòu)模式概述
云計(jì)算作為一個(gè)具有高可靠性、高并行性、分布性的計(jì)算和服務(wù)模式，其架構(gòu)一直受到諸多學(xué)者的關(guān)注和研究。雷萬云等人認(rèn)為云計(jì)算的體系架構(gòu)包括六層，其能夠由各種服務(wù)器節(jié)點(diǎn)、終端用戶節(jié)點(diǎn)等共同組成，并且能夠利用邏輯編程語言實(shí)現(xiàn)接口模式，以便供用戶使用；Youself等人認(rèn)為，云計(jì)算架構(gòu)是一種棧結(jié)構(gòu)，由軟硬件構(gòu)成的固件、云平臺(tái)系統(tǒng)共同構(gòu)成；王鵬等人認(rèn)為云計(jì)算是一種基于不可信節(jié)點(diǎn)的計(jì)算架構(gòu)，并且給出了從構(gòu)成云計(jì)算平臺(tái)的底層硬件到表層應(yīng)用的9 層模型；JohnW.Ritting-house 等人提出了通信即服務(wù)、技術(shù)設(shè)施即服務(wù)、檢測(cè)即服務(wù)、平臺(tái)即服務(wù)和軟件即服務(wù)的系統(tǒng)架構(gòu)；總的來說云計(jì)算應(yīng)該由實(shí)體部分即基礎(chǔ)設(shè)施和軟件部分即計(jì)算系統(tǒng)構(gòu)成。
3.2 云計(jì)算硬件基礎(chǔ)設(shè)計(jì)架構(gòu)
云計(jì)算硬件基礎(chǔ)架構(gòu)是云計(jì)算的承載實(shí)體，是構(gòu)建云計(jì)算平臺(tái)的必備硬件，其架構(gòu)主要包括三個(gè)組成部分：服務(wù)器集群、海量存儲(chǔ)設(shè)備和高速的網(wǎng)絡(luò)帶寬鏈路。
3.2.1 服務(wù)器集群。云計(jì)算最明顯的特征就是串聯(lián)了海量的服務(wù)器設(shè)備，因此，作為實(shí)現(xiàn)云計(jì)算的基礎(chǔ)，需要解決大規(guī)模服務(wù)器串聯(lián)的問題，比如串聯(lián)服務(wù)器需要散熱問題，云計(jì)算數(shù)據(jù)中心采用了“貨柜式”的放置方法，其能夠?qū)⒋罅康姆⻊?wù)器集群整體擺放在一個(gè)類似于大貨車的集裝箱里面。為了能夠有效的實(shí)現(xiàn)云計(jì)算平臺(tái)的功能，這些規(guī)模龐大的服務(wù)器集群需要采用可伸縮性強(qiáng)、規(guī)模大、數(shù)據(jù)重復(fù)性和容錯(cuò)功能強(qiáng)、平衡負(fù)載能力強(qiáng)的串聯(lián)技術(shù)。目前，許多云計(jì)算數(shù)據(jù)中心采用護(hù)衛(wèi)備份的方法，以便有效的維護(hù)服務(wù)器集群間的平衡，將計(jì)算工作映射均分到各個(gè)服務(wù)器集群上去。
3.2.2 海量存儲(chǔ)空間設(shè)備。云計(jì)算作為基礎(chǔ)設(shè)施既是服務(wù)（Laas）的承載實(shí)體，其需要為海量用戶提供高性能的計(jì)算服務(wù)，同時(shí)必須能夠存儲(chǔ)海量數(shù)據(jù)，以便滿足用戶對(duì)不斷增強(qiáng)的數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)的需求，目前，Google 公司在全球擁有36 個(gè)大規(guī)模數(shù)據(jù)中心，其可以為用戶提供115.2萬兆字節(jié)的內(nèi)容供世界各地的用戶使用，通過GFS 和BigTable 數(shù)據(jù)管理軟件管理海量數(shù)據(jù)。
3.2.3 高速網(wǎng)絡(luò)帶寬。云計(jì)算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的計(jì)算服務(wù)模式，分布在世界各處的服務(wù)器群和超大規(guī)模的存儲(chǔ)器需要進(jìn)行訪問交互和存儲(chǔ)，其要求云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器之間必須使用高帶寬的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，客戶端也需要擁有高速的網(wǎng)絡(luò)和頻寬，以便滿足用戶的實(shí)時(shí)性、高速型需求。
3.3 云計(jì)算軟件系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)
云計(jì)算的硬件基礎(chǔ)是實(shí)現(xiàn)云計(jì)算服務(wù)的承載實(shí)體，為了更好的組織這些物理實(shí)體，必須設(shè)計(jì)相應(yīng)的系統(tǒng)軟件，組織這些物理實(shí)體，以便更好的發(fā)揮物理實(shí)體的作用。
3.3.1 云文件系統(tǒng)層。為了更好的組織構(gòu)成云基礎(chǔ)的硬件設(shè)施，云計(jì)算底層須有一個(gè)能夠控制這些硬件設(shè)施的文件系統(tǒng)層，以便能夠負(fù)責(zé)硬件的訪問存儲(chǔ)。目前，著名的Google 云計(jì)算平臺(tái)采用的文件系統(tǒng)就是GFS，開源的Hadoop 采用的文件系統(tǒng)為HDFS。
3.3.2 虛擬化層。云計(jì)算服務(wù)系統(tǒng)中，其最為關(guān)鍵的技術(shù)層既是虛擬化層，該層可以將獨(dú)立的服務(wù)器和軟件系統(tǒng)虛擬化為多個(gè)并行的可供操作的多個(gè)邏輯對(duì)象，這些對(duì)象對(duì)于每一個(gè)訪問的用戶來講，都是透明的，訪問時(shí)沒有任何感知，虛擬化技術(shù)將應(yīng)用程序和底層的物理硬件資源實(shí)現(xiàn)了邏輯獨(dú)立，解除了捆綁，使得系統(tǒng)能夠適應(yīng)各種應(yīng)用程序，而與底層物理設(shè)備不再具有相關(guān)性，目前被各大云計(jì)算平臺(tái)廣泛采用的虛擬化軟件是XCP。
3.3.3 計(jì)算模型層。云計(jì)算平臺(tái)的一個(gè)非常關(guān)鍵的指標(biāo)是計(jì)算力。為了提供給用戶更好的感知度，比如高可靠性、高速度性等依賴的計(jì)算力，云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)必須提供一個(gè)簡單的、便捷的計(jì)算模型，該計(jì)算模型屬于并行計(jì)算的范疇，由于云計(jì)算數(shù)據(jù)中心比較密集，因此云計(jì)算模型不會(huì)存在MPI 導(dǎo)致的節(jié)點(diǎn)失效的問題，目前，廣泛應(yīng)用于云計(jì)算平臺(tái)的計(jì)算模型為MapReduce模型。
3.3.4 數(shù)據(jù)庫管理層。云計(jì)算平臺(tái)處理的數(shù)據(jù)具有規(guī)模大、分布廣的特點(diǎn)，因此，為了更好的組織用戶訪問的數(shù)據(jù)，需要數(shù)據(jù)庫管理服務(wù)器專門處理數(shù)據(jù)，這樣才能夠滿足用戶高速的存取數(shù)據(jù)，比如在海量數(shù)據(jù)中查找需要的數(shù)據(jù)，目前，Google 云計(jì)算平臺(tái)采用的數(shù)據(jù)管理工具分別是BigTable。
3.3.5 用戶應(yīng)用與開發(fā)層。云計(jì)算的應(yīng)用平臺(tái)開發(fā)和設(shè)計(jì)的目的是為用戶提供高質(zhì)量、高性能的數(shù)據(jù)信息業(yè)務(wù)，這些業(yè)務(wù)可以供用戶、企業(yè)等做出正確的決策，因此，用戶應(yīng)用層是否擁有友好的、操作簡單的應(yīng)用接口（界面）是非常關(guān)鍵的。
4.結(jié)束語
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，云計(jì)算是能夠滿足大規(guī)模用戶訪問數(shù)據(jù)的需求，隨著科技的發(fā)展，云計(jì)算的應(yīng)用已經(jīng)涉獵學(xué)習(xí)、娛樂等人們的工作、生活的若干方面，具有非常廣闊的發(fā)展前景，云計(jì)算及其架構(gòu)的模式研究也將越來越快，將會(huì)發(fā)展的更加迅速。
核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。
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本文標(biāo)題：云計(jì)算及其架構(gòu)技術(shù)研究
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