云计算架构及其相关技术

1、云计算架构及其相关技术胡经国本文作者的话本文是根据有关文献和资料编写的漫话云计算系列文稿之一。现作为 云计算学习笔录，奉献给云计算业外读者，作为进一步学习和研究的参考。希 望能够得到大家的指教和喜欢！下面是正文架构是一个计算机术语，通常是指软件架构 ， 是有关软件整体结构与组件 的抽象描述，用于指导大型软件系统各个方面的设计。云计算的影响广度和深度越来越大。云计算架构呼之欲出。云计算架构分为显示层、中间件层、基础设施层和管理层4 层。一、显示层及其相关技术显示层主要是用于以友好的方式展现用户所需要的内容和服务体验；并会利用到下面中间件层提供的多种服务。与显示层相关的主要有以下 5 种技术：1、

2、 HTML这是标准的 Web 页面技术。现在主要以 HTML4 为主。但是，将要推出的HTML5 ，会在很多方面推动Web 页面技术的发展，比如在视频和本地存储等方面。HTML （HyperText Markup Language,超文本标记语言），是标准通用标 记语言下的一个应用。2、 JavaScriptJavaScript是一种用于Web页面的动态语言。通过 JavaScript,能够极大地 丰富 Web 页面的功能。并且，能够用以JavaScript 为基础的AJAX 创建更具交互性的动态页面。AJAX （Asynchronous Javascript And XML ,异步 Java

3、Script和 XML ）,是 指一种创建交互式网页应用的网页开发技术。 AJAX ，即异步 JavaScript 和 XML o XML （Extensible Markup Language,可扩展标记语言），是标准通用标 记语言的子集。3、 CSSCSS主要用于控制 Web页面的外观；而且能使页面的内容与其表现形式之 间优雅地进行分离。CSS （Cascading Style Sheets层叠样式表）,是一种用来表现 HTML （标准通用标记语言的一个应用）或 XML （标准通用标记语言的一个子集）等文件 样式的计算机语言。4、 Flash：这是业界最常用的 RIA （ Rich Int

4、ernet Applications ，丰富互联网程序）技术。能够在现阶段提供HTML 等技术所无法提供的基于 Web 的富应用；而且在用户体验方面非常不错。Flash 的中文名称为固态存储器与动画编辑器，属于动画创作软件。5、 Silverlight这是来自业界巨擎微软的 RIA 技术。虽然其现在市场占有率稍逊于Flash,但是由于它可以使用 C#来进行编程，因而对开发者非常友好。Microsoft Silverlight （微软银光）是一个跨浏览器、跨平台的插件，为网络带来下一代基于 .NET Framework 的媒体体验和丰富的交互式应用程序。Silverlight 提供灵活的编程模型

5、，并可以很方便地集成到现有的网络应用程序中。 Silverlight 可以对运行在Mac 和 Windows 上的主流浏览器提供高质量视频信息的快速、低成本的传递。RIA （ Rich Internet Applications ，丰富互联网程序），具有高度互动性、丰富用户体验以及功能强大的客户端。RIA最突出的特点为“Rich ,同时RIA最核心的部分也体现在“Rich中。“Rich包含了两层含义：丰富的数据模型和丰富的界面元素。二、中间件层及其相关技术中间件层是承上启下的。它在下面的基础设施层所提供的资源的基础上，提供了多种服务，比如缓存服务和 REST 服务等。而且，这些服务既可用于支撑

6、显示层，也可以直接让用户调用。与中间件层相关的主要有以下 5 种技术：1、 REST通过 REST 技术，能够非常方便和优雅地将中间件层所支撑的部分服务提 供给调用者。REST （Representational State Transfer 表述性状态传递）,是 Roy Fielding 博士在 2000 年他的博士论文中提出来的一种软件架构风格。它是一种针对网络 应用的设计和开发方式，可以降低开发的复杂性，提高系统的可伸缩性。目前，在三种主流的 Web 服务实现方案中，由于REST 模式的 Web 服务，与复杂模式的 Web 服务相比，明显地更加简洁，因而越来越多的 Web 服 务开始采用

7、 REST 风格设计和实现。2、多租户这项技术能让一个单独的应用实例，可以为多个组织服务；而且保持良好的隔离性和安全性。并且，通过这种技术，能有效地降低应用的购置和维护成本。3、并行处理为了处理海量数据，需要利用庞大的x86集群，进行规模巨大的并行处理。Google的MapReduce是这方面的代表之作。x86是一种复杂指令集，用于控制芯片的运行的程序。现在 x86已经广泛 运用到了家用PC领域。MapReduce是一种编程模型，用于大规模数据集（大于仃B）的并行运4、应用服务器在原有应用服务器基础上为云计算做了一定程度的优化，比如用于GoogleApp Engine的Jetty应用服务器。G

8、oogle App Engine （Google应用程序引擎），让您可以在 Google的基础 架构上运行您的网络应用程序。Jetty是一个开源的Servlet容器和应用服务器。它极度轻量级、高便携性、 功能强大、灵活和扩展性好，而且支持各种技术。Jetty对于开发来说非常便利，也已经广泛应用于生产环境。Servlet （Server Applet,服务器小应用程序）是 Java Servlet的简称，是为 小服务程序或服务连接器，用 Java编写的服务器端程序。其主要功能在于交互 式地浏览和修改数据，生成动态 Web内容。5、分布式缓存通过分布式缓存技术，不仅能有效地降低对后台服务器的压力，

9、而且还能 加快相应的反应速度。最著名的分布式缓存例子莫过于MemcachedMemcached是一个高性能的分布式内存对象缓存系统，用于动态Web应用以减轻数据库负载。它通过在内存中缓存数据和对象来减少读取数据库的次 数，从而提高动态数据库驱动网站的速度。三、基础设施层及其相关技术基础设施层的作用是为给上面的中间件层或者用户准备其所需的计算和存储等资源。与基础设施层相关的主要有以下 4种技术：1、虚拟化虚拟化也可以理解为基础设施层的多租户因为，通过虚拟化技术，能够在一个物理服务器上生成多个虚拟机；并且能在这些虚拟机之间实现全面的 隔离。这样，不仅能减低服务器的购置成本，而且还能同时降低服务器的

10、运维 成本。成熟的x86虚拟化技术，有VMware的ESX和开源的Xen。ESX是VMware的企业级虚拟化产品，可以视为虚拟化的平台基础，部署 于实体服务器上。Xen 是一个开放源代码虚拟机监视器，由剑桥大学开发。它打算在单个计算机上运行多达100 个满特征的操作系统。操作系统必须进行显式地修改（ “移植 ”）以在 Xen 上运行（但是提供对用户应用的兼容性）。这使得Xen 无需特殊硬件支持，就能达到高性能的虚拟化。2、分布式存储为了承载海量数据，同时也要保证这些数据的可管理性，所以需要一整套分布式存储系统。3、关系型数据库基本上是在原有关系型数据库的基础上，做了扩展和管理等方面的优化，使其

11、在云中更适应。4、 NoSQL为了满足一些关系型数据库所无法满足的目标，比如支撑海量数据等，一些公司特地设计出了一批不是基于关系模型的数据库 非关系型数据库。四、管理层及其相关技术纵向的管理层是为横向的 3 层（显示层、中间件层和基础设施层）服务的，并给这3 层提供多种管理和维护等方面的技术。与管理层相关的主要有下面 6 个方面：1、帐号管理通过良好的帐号管理技术，能够在安全的条件下方便用户登录，并方便管理员对帐号的管理。2、 SLA 监控对各个层次运行的虚拟机、服务和应用等进行性能方面的监控，以便使它们都能在满足预先设定的SLA （Service Level Agreement,服务等级协议

12、）的情 况下运行。SLA （Service Level Agreement,服务等级协议），是关于网络服务供应商 和客户间的一份合同，其中定义了服务类型、服务质量和客户付款等术语。3、计费管理也就是对每个用户所消耗的资源等进行统计，以准确地向用户索取费用。4、安全管理对数据、应用和帐号等IT 资源，采取全面保护，使其免受犯罪分子和恶意程序的侵害。5、负载均衡通过将流量分发给一个应用或者服务的多个实例来应对突发情况。负载均衡(Load Balance),其意思就是将负载分摊到多个操作单元上进行 执行，例如 Web 服务器、 FTP 服务器、企业关键应用服务器和其它关键任务服务器等，从而共同完成工作任务。负载均衡建立在现有网络结构之上。它提供了一种廉价有效透明的方法扩展网络设备和服务器的带宽，增加吞吐量，加强网络数据处理能力，提高网络的灵活性和可用性。6