云计算的架构及核心技术

云计算的架构及核心技术

作者：薛慧丽

来源：《智能计算机与应用》2014年第04期

摘要：云计算的核心技术主要包括云架构体系、云核心技术、云的未来走向等三各方面，其中云架构体系部分，主要包括SaaS、PaaS、IaaS在内的云服务层，以及包括用户层、机制层、检测层在内的云管理层。云核心技术主要包括MAP-Reduce编程模型、海量数据分存技术、海量数据管理技术、虚拟化技术、云计算平台管理技术等五大内容。“云计算”的未来走向目前仍存在着挑战与机遇。

关键词：云计算；架构体系；核心技术

中图分类号：TP308 文献标识码：A文章编号：2095-2163（2014）04-0063-05

Abstract：The architecture of the system and its core technology of cloud computing are introduced and analyzed in the paper. Cloud architecture system is divided into two parts： cloud services， including SaaS， PaaS， IaaS layer and cloud management， including user layer，mechanism layer， detection layer. After that， the paper clarifies the top five core technologies of cloud computing， which are respectively： MAP-reduce programming model， mass data storage technology， massive data management technology， virtualization technology and cloud computing platform management technology. Finally， there still exist challenges and opportunities for the future of cloud computing.

Key words：Cloud Computing； Architecture System； Core Technology

0引言

云计算是近年来的一个热门词汇，其含义已经跨越了学术和科技界，并且融入到许多社会行业之中。根据美国国家标准与技术研究院（NIST）的定义[1]，云计算是一种利用互联网实现随时随地、按需、便捷地访问共享资源池（如计算设施、存储设备、应用程序等）的计算模式。

近年来，新一代大规模的互联网应用的发展势头极为迅猛，其中主要包括数字城市、网络教育、网络传媒、搜索引擎、电子商务、电子政务、在线视频、产业应用、主题应用等，这些应用的最大特点就是数据存储量大、增长速度快、以及维护费用高。据统计，传统企业在IT 建设中所投入的费用，用于软硬件更新与商业价值提升的费用仅占其中的20%，而用于系统维护的费用则占到了80%。另据2006年IDC对200家企业的统计，部分企业的信息技术人力成本已达到l 320美元（每人/每台服务器），而部署一个新的应用系统则需要花费5.4周[2]。面

对如此庞大的数据和高昂的成本等现实问题，如果能引入“云计算”的技术和方法，相应问题即有望获得根本性的解决。本文即对“云计算”的架构体系及其核心技术展开深入的探讨与剖析。

1云计算的架构体系

云计算这种新的应用技术虽然涉及到非常多的产品与技术，且貌似错综复杂，但是如果对云计算系统进行深入分析，其架构体系仍是清晰且确定的，云计算的具体架构体系概略如图1所示。该架构体系主要分为“服务”和“管理”两大组成部分。

1.1云计算的服务设计

在服务设计中，所提供的主要是基于云计算的各种云服务，其中共包括三个服务层。一是Software as a Service层（简称SaaS），软件即是服务，其作用就是将各种应用软件以Web的方式提供给广大用户；二是Platform as a Service（简称PaaS），平台就是服务，其作用则是将应用开发与部署这个大平台作为一种服务提供给各种用户；三是Infrastructure as a Service（简称IaaS），基础设施就是服务，相应作用就是将最底层、最基础的各种计算和存储等功能以及其他资源作为一种服务提供给广大用户。虽然这三个服务层所提供的服务完全不同，但是各层之间却是相互独立，又相互依存的关系。如：软件服务层（SaaS）的产品和服务，必须依赖平台服务层（PaaS）以及基础设施服务层（IaaS）的各种技术与资源。下面即对各层的功能性质进行全面的阐述和呈现。

1.1.1软件服务层（SaaS）

这是最先出现、也是最常见的云计算服务。在该种服务模式下，用户只要能进入互联网，就可以通过浏览器直接使用或运行放置于云层上的资源或应用。云层上的软件配置和硬件设施都由SaaS云供应商负责统一的管理和维护，供应商可以设置用户免费使用，也可以设定用户按需使用并收取一定的费用。这种云服务最大的好处就是用户勿需再为软件的安装、升级以及病毒防护等问题付出考虑，而且更重要的则是免除了用户在硬件和软件方面的高昂费用支出。SaaS的前身其实就是ASP（Application Service Provider，应用服务提供商），但是其概念和思想已经和ASP相差甚远。 和Netsuit都是最早的ASP厂商。直到2003年后，当时的ASP 企业在Salesforce的带领下转向了SaaS的研发，并随着技术和商业的不断成熟，国外的一些SaaS的企业（如Salesforce、WebEx和Zoho等）已经获得了可观的成功，而国内的一些企业（诸如用友、金算盘、金碟、阿里巴巴和八百客等）也正积极地加入到SaaS这一行列中来，以尽快提升其科研实力。

1.1.2平台服务层（PaaS）

因为PaaS的整合率非常惊人，诸如Google App Engine这样的一台服务器，即能够支撑成千上万个应用，也就是说，PaaS是最经济的一种平台服务模式，为此PaaS面向的用户主要是技术开发人员。而且不论在什么时候、什么地点，用户都可以在PaaS这个平台上编辑各种文