序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇云計算的基礎(chǔ)架構(gòu)范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

摘 要 鑒于傳統(tǒng)構(gòu)架的協(xié)同決策（CDM）系統(tǒng)不能適應(yīng)民航事業(yè)快速發(fā)展，提出建立基于云計算平臺的CDM系統(tǒng)。

首先概述了云計算的基本概念和主要特征，并總結(jié)了云計算的關(guān)鍵技術(shù)和基本架構(gòu)。之后，研究了對云計算拓撲設(shè)計算法，在樹形拓撲結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對三種算法進行了比較和選擇，確定方案為merge-MST。最后，完成云計算平臺的初步總體設(shè)計，并搭建仿真測試平臺，測試結(jié)果證明所設(shè)計的云計算CDM系統(tǒng)具有較好的性能。

關(guān)鍵詞 民航，協(xié)同決策系統(tǒng)，云計算

中圖分類號：TP392 文獻標(biāo)識碼：A

doi:10.3969/j.issn.1674-7933.2015.04.004

*基金項目：上海市2013 年“ 科技創(chuàng)新行動計劃”信息技術(shù)領(lǐng)域項目（13511504700） 。

作者簡介：葉云斐，1984 年生，本科，助理工程師，主要從事及研究領(lǐng)域：航空計算機信息管理，Email ：leaves616@126.com ；

陳曉建，研究生，高級工程師；

陳偉青，本科，工程師；

谷葉，研究生，助理工程師。

0 引言

近年來我國民航事業(yè)快速發(fā)展，航班延誤現(xiàn)象愈發(fā)嚴(yán)重。中國民用航空局的《2013年民航行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報》顯示： 2013年不正常航班占比27.66%，旅客投訴率較2012年增長13.66%。華東區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展迅速，人口密度大，以全國1/9的空域面積承載著1/3的航班流量，問題尤為顯著。以發(fā)展的眼光看問題，有必要依靠各方可靠、全面、實時的信息，采用高效合理的航班排序、放飛算法，充分利用空域時隙資源，協(xié)同決策（CDM）的概念應(yīng)運而生。

民航華東空管局CDM系統(tǒng)于2012年12月上線運行，系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)多，計算量大，對軟硬件資源要求高。以上海虹橋、浦東兩個機場為例，每天就有5 000多架航班起落，涉及空域航路點300~400個，各航路點又分3~4個高度層；在此基礎(chǔ)上，CDM系統(tǒng)必須結(jié)合實時的流量控制、氣象預(yù)報等信息反復(fù)計算調(diào)整，且任何時刻的航班重新規(guī)劃都會影響到一整條航路上與之相關(guān)的所有航班，使計算量成倍增加。隨著航空流量的逐年增加，CDM系統(tǒng)計算量也以指數(shù)方式快速增長。

現(xiàn)有系統(tǒng)采用傳統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計，不能滿足前瞻性設(shè)計要求。理想的CDM系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)具有虛擬化、易擴展、按需部署、高靈活性、高可靠性、高性價比的特點。本文提出一種基于云計算的CDM系統(tǒng)構(gòu)架，利用自動拓撲設(shè)計算法（merge-MST）設(shè)計網(wǎng)絡(luò)拓撲，采用Hadoop開源管理軟件實現(xiàn)任務(wù)調(diào)度，最后通過仿真手段驗證了該方案的可行性和適用性。

1 現(xiàn)有民航CDM系統(tǒng)的不足

協(xié)同決策是一種技術(shù)手段，更是一種基于資源共性和信息交互的多主體（空管、機場、航空公司等）聯(lián)合協(xié)作運行模式。華東空管局CDM系統(tǒng)從各個參與單位引接實時航班數(shù)據(jù)，建立塔臺電子進程單系統(tǒng)、A-CDM系統(tǒng)、飛行計劃處理系統(tǒng)等，并形成三大客戶端——流量管理客戶端、塔臺客戶端和公司機場客戶端，系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

`該系統(tǒng)基于傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，以塔臺電子進程單為例，架構(gòu)示意圖如圖2所示。盡管其成熟度高、可靠性好，但隨著數(shù)據(jù)量逐漸增大，數(shù)據(jù)范圍逐漸拓寬，其存儲和查詢效率已不能滿足需求。

2 云計算平臺及其架構(gòu)設(shè)計

2.1 定義和特點

云計算是一種新的計算模式，由分布式計算、并行計算和網(wǎng)格計算的發(fā)展而來。其后臺大量采用虛擬機，并通過互聯(lián)網(wǎng)形成資源池。這些虛擬資源可以根據(jù)不同的負載動態(tài)重新配置，快速并以最小的管理代價提供服務(wù)[1]。從用戶角度看，云計算具有可靠的存儲技術(shù)和嚴(yán)格的權(quán)限策略，可為客戶提供安全可靠的數(shù)據(jù)存儲中心；對用戶端的設(shè)備要求低，支持手機、平板電腦等無線通信設(shè)備；可實現(xiàn)不同設(shè)備間的數(shù)據(jù)、應(yīng)用共享。

從硬件的角度看，云計算高度靈活，可按需投入或釋放硬件資源，從而提高整體利用率。2.2 類型

云計算按其服務(wù)層次分為三類[2]，如圖3所示：

1)基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS，infrastructure as a service）

在虛擬化技術(shù)的支持下，利用廉價計算機實現(xiàn)大規(guī)模集群運算能力，同時按需配置，為用戶提供個性化的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)。此類型的典型代表有亞馬遜云計算AWS（Amazon Web Services）、IBM藍云等。

2) 平臺即服務(wù)（PaaS，platform as a service）

提供的服務(wù)是開發(fā)環(huán)境，允許用戶使用中間商提供的設(shè)備開發(fā)自己的程序。此類型的典型代表有GoogleApp Engine（GAE）等。

3) 軟件即服務(wù)（SaaS，software as a service）

通過Internet直接提供運行在云計算設(shè)備上的應(yīng)用程序。用戶無需考慮基礎(chǔ)設(shè)施及軟件授權(quán)等內(nèi)容。此類型的典型代表有Salesforce公司的CRM服務(wù)、ZohoOffi ce、Webex等。

2.3 關(guān)鍵技術(shù)

云計算作為一種集群計算和服務(wù)模式，運用了多種計算機技術(shù)，以編程模型、數(shù)據(jù)存儲管理、虛擬化最為關(guān)鍵。

1) 編程模型

Google提出的Map-Reduce[3]是一種流行的云計算編程模式，Map（映射）程序?qū)?shù)據(jù)分割成不相關(guān)的數(shù)據(jù)塊，Reduce（化簡）程序則將將數(shù)據(jù)處理的中間結(jié)果進行歸并，如圖4所示。Map-Reduce可將海量異構(gòu)數(shù)據(jù)的分析處理工作分解成任意粒度的子任務(wù)，并允許在多個計算節(jié)點之間進行靈活的數(shù)據(jù)調(diào)度，此外，程序員無需關(guān)心數(shù)據(jù)塊的分配和調(diào)度，該部分工作由平臺自動完成。

2) 數(shù)據(jù)存儲管理

云計算采用分布式的方法存儲和管理數(shù)據(jù)，并利用冗余存儲保證數(shù)據(jù)的可靠性，常用技術(shù)有Google的GFS及Hadoop團隊的HDFS[4]，其中后者是前者的開源實現(xiàn)。

GFS系統(tǒng)架構(gòu)如圖5所示，整個系統(tǒng)節(jié)點分三類：Client（客戶端）是GFS提供給應(yīng)用程序的訪問接口、Master（主服務(wù)器）是管理節(jié)點， Chunk Server（數(shù)據(jù)塊服務(wù)器）則負責(zé)具體工作。Chunk Server可有多個，每個Chunk對應(yīng)一個索引號（Index）。作為對比，HDFS體系結(jié)構(gòu)如圖6所示。

云計算的數(shù)據(jù)管理需滿足大規(guī)模海量數(shù)據(jù)的計算和分析，大多采用列存儲的數(shù)據(jù)管理模式。現(xiàn)有技術(shù)中最主流的是Google的BigTable，Google對BigTable給出了如下定義：BigTable是一種為了管理結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)而設(shè)計的分布式存儲系統(tǒng)，這些數(shù)據(jù)可以擴展到非常大的規(guī)模。此外，Hadoop團隊也開發(fā)了類似BigTable的開源產(chǎn)品HBase和Hive。

3) 虛擬化技術(shù)

虛擬化技術(shù)是云計算區(qū)別于一般并行計算的根本性特點，其實質(zhì)是實現(xiàn)軟件應(yīng)用與底層硬件相隔離，把物理資源變成邏輯可管理資源。目前云計算中虛擬化技術(shù)主要包括將單個資源劃分成多個虛擬資源的裂分模式，也包括將多個資源整合成一個虛擬資源的聚合模式。根據(jù)對象又可分為存儲虛擬化、計算虛擬化、應(yīng)用級虛擬化等等。

將虛擬化的技術(shù)應(yīng)用到云計算平臺，使得云計算具有靈活的進程遷移方式，更有效的使用主機資源，在部署上也更加靈活。

2.4 架構(gòu)設(shè)計

云計算體系結(jié)構(gòu)的特點包括：設(shè)備眾多、規(guī)模大、采用虛擬機技術(shù)、任意地點、多種設(shè)備匯集，并可以定制服務(wù)質(zhì)量等等。文獻[5]提出了一種面向市場應(yīng)用的云計算體系結(jié)構(gòu)，如圖7所示：

1) 用戶：用戶可以在任意地點提交服務(wù)請求；

2) SLA資源分配器：充當(dāng)云后端和用戶之間的接口，包括服務(wù)請求檢測和接納控制模塊、計價模塊、會計模塊、VM監(jiān)視器模塊、分發(fā)器模塊和服務(wù)請求監(jiān)視器模塊；

3) 虛擬機（VMs）：為實現(xiàn)在一臺物理機上的多個服務(wù)提供最大彈性的資源分配；

4) 物理設(shè)備：包括服務(wù)器、存儲設(shè)備及路由器等。

基于云計算平臺的華東CDM系統(tǒng)還處于初步研究階段，采用本架構(gòu)進行初步設(shè)計及仿真驗證。

3 云計算網(wǎng)絡(luò)拓撲設(shè)計

云計算系統(tǒng)后端的網(wǎng)絡(luò)由大量服務(wù)器組成，分布廣泛，復(fù)雜度高。要保證數(shù)據(jù)的暢通傳輸，需要設(shè)計一個合理高效的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。

首先，為保證管理擴展和維護的方便，將云計算系統(tǒng)分成多個子網(wǎng)，各子網(wǎng)采用樹形拓撲結(jié)構(gòu)，如圖8所示。在此基礎(chǔ)上，把每個子網(wǎng)看成一個節(jié)點，各個節(jié)點具備流量、交換能力、地理位置等屬性，將云計算網(wǎng)絡(luò)拓撲抽象成圖論數(shù)學(xué)模型。如何連接各個節(jié)點，才能即滿足冗余度要求，又盡可能降低網(wǎng)絡(luò)架設(shè)花銷已被證明為NP-hard[6][7]，故只能求解近似最優(yōu)解。此類問題的解法有兩種，一種是在限定網(wǎng)絡(luò)花銷的情況下最大化網(wǎng)絡(luò)的抗毀能力[8]，另一種是在保證網(wǎng)絡(luò)一定抗毀能力的條件下盡可能減小花銷[7]，本文按照后者進行設(shè)計。

在圖論領(lǐng)域，該問題可簡化為求解特定連通度k時最小生成子圖的問題，本文主要考慮基于圖論的k-FOREST算法[9]、merge-MST算法[10]和啟發(fā)式算法TEA[7]。通過理論推導(dǎo)，三種算法的時間復(fù)雜度如表1所示，其中TMST=O(m?logm)或O(n2),m代表圖邊數(shù)，n代表點數(shù)。

本文

參考文獻[11]的仿真手段對三種算法進行比較，考慮7、10、15、25個節(jié)點的場景，得到平均邊數(shù)和平均花銷的比較示意圖如圖9、10所示。

通過比較可看出，在節(jié)點數(shù)目較少時TEA算法表現(xiàn)最佳，但隨著節(jié)點數(shù)目增多性能迅速下降；在節(jié)點數(shù)多于20個時，則是merge-MST算法更優(yōu)。

考慮到CDM系統(tǒng)規(guī)模龐大，僅華東區(qū)域就需要計算機點80~100個，故選取merge-MST進行網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計。

4 總方案設(shè)計

基于云計算架構(gòu)的CDM系統(tǒng)，依托中心節(jié)點、區(qū)域節(jié)點和業(yè)務(wù)集中節(jié)點，整合分布的物理資源，形成統(tǒng)一的可調(diào)配的邏輯資源?？偡桨附Y(jié)構(gòu)如圖11所示。包括基礎(chǔ)設(shè)施、虛擬資源層、信息共享云平臺層，應(yīng)用層以及貫穿始終的安全層和管理層。

1) 基礎(chǔ)設(shè)施層：既包括支持民航CDM系統(tǒng)運行所必需的基礎(chǔ)設(shè)施，也包括行業(yè)內(nèi)可整合入CDM系統(tǒng)的其他設(shè)施。

2) 虛擬資源層：采用云計算技術(shù)，整合分布的硬件資源，形成資源池，靈活調(diào)配提供服務(wù)。

3) 云平臺層：涵蓋管理底層資源、支撐上層應(yīng)用的各個軟件和模塊，包括平臺管理、負載均衡、中間件、業(yè)務(wù)流程管理軟件等等。

4) 應(yīng)用層：將CDM系統(tǒng)功能進行最后一步封裝后提供給用戶。

5) 安全層：負責(zé)整個CDM系統(tǒng)的安全。

6) 管理層：管理整個CDM系統(tǒng)運行配置，包括資源管理、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、部署管理、內(nèi)容管理以及用戶管理等，監(jiān)控硬件、軟件等多個層次，提高整體運行效率。

5 系統(tǒng)測試與應(yīng)用

為驗證所設(shè)計方案的可行性，并測試方案性能，本文搭建了測試環(huán)境，針對CDM系統(tǒng)多項業(yè)務(wù)進行了測試。

CDM系統(tǒng)主要業(yè)務(wù)涵蓋協(xié)同決策系統(tǒng)、流量管理系統(tǒng)、統(tǒng)一飛行計劃處理系統(tǒng)和塔臺電子進程單系統(tǒng)。其中協(xié)同決策系統(tǒng)為頂層系統(tǒng)；流量管理系統(tǒng)幫助最大限度利用空中交通服務(wù)的容量；統(tǒng)一飛行計劃處理系統(tǒng)負責(zé)接收、處理和飛行計劃；塔臺電子進程單系統(tǒng)則協(xié)助塔臺管制員管制飛機的起降。

5.1 硬件環(huán)境

云計算集群設(shè)有3個master節(jié)點，18個slave節(jié)點，各節(jié)點均是基于X86架構(gòu)的PC機。PC機配置如表2所示。

所有測試主機均連接在千兆網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中不存在其他設(shè)備，干擾因素可忽略不計。

5.2 軟件環(huán)境

測試采用Hadoop團隊開發(fā)的開源軟件，版本如表3所示。

5.3 測試結(jié)果

通過編寫程序，在測試環(huán)境中進行電報處理、雷達軌跡處理、氣象與情報處理、橋位信息處理、航班信息、數(shù)據(jù)查詢以及協(xié)同航班處理等壓力測試，平均日最大處理條目數(shù)量如表4所示。

測試結(jié)果表明：云計算平臺計算能力強，能夠彌補現(xiàn)有民航CDM系統(tǒng)的不足，可滿足華東地區(qū)CDM系統(tǒng)前瞻性設(shè)計要求。

6 結(jié)束語

本文針對華東地區(qū)巨大的航班吞吐量，提出了一套基于云計算平臺的CDM系統(tǒng)設(shè)計方案。通過測試驗證，該系統(tǒng)架構(gòu)具備良好的計算能力和業(yè)務(wù)處理能力，使用靈活，更滿足系統(tǒng)安全可靠、成本低、易拓展的需求。

基于云計算的華東空管CDM系統(tǒng)是現(xiàn)有CDM系統(tǒng)的發(fā)展方向，將在2015年開始詳細設(shè)計。

參考文獻

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篇（2）

中圖分類號：TP302文獻標(biāo)識碼：A文章編號文章編號：16727800（2013）0010000104

作者簡介：趙曦（1971-），男，博士，上海金融學(xué)院信息管理學(xué)院副教授，研究方向為互聯(lián)網(wǎng)金融應(yīng)用。

0引言

隨著大型商業(yè)銀行業(yè)務(wù)規(guī)模的擴大和信息技術(shù)的發(fā)展， 數(shù)據(jù)中心已經(jīng)成為大型商業(yè)銀行業(yè)務(wù)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)資源進行集中業(yè)務(wù)處理的樞紐，匯集了規(guī)?；腎T計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源。

銀行主要承擔(dān)本外幣儲蓄、信用卡、對公存貸款業(yè)務(wù)，銀行匯票及聯(lián)行業(yè)務(wù)，國際結(jié)算和外匯買賣，代收代付等業(yè)務(wù) [1]。銀行業(yè)以網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)作為其業(yè)務(wù)處理的核心支撐，形成了前端業(yè)務(wù)信息采集、中端數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)中心處理“分布采集、集中處理”模式。隨著業(yè)務(wù)量的增加和金融新產(chǎn)品的涌現(xiàn)，業(yè)務(wù)管理和信息處理“大集中”后對流程處理效率、系統(tǒng)擴展性和數(shù)據(jù)存儲可靠性提出了更高的要求。金融行業(yè)特別是銀行業(yè)在處理在線聯(lián)機業(yè)務(wù)（online transaction）的同時，還需要處理大量的離線批處理業(yè)務(wù)（batch processing），如影像文件處理、票據(jù)結(jié)算、外匯清算、薪資、各類報表，批處理業(yè)務(wù)具有數(shù)據(jù)量大、占用計算資源多、限時處理完成的特點，銀行信息中心通常要配備足夠的資源在特定時間段（夜間、周末、月末）進行批量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理。如何提高批處理業(yè)務(wù)能力、合理配置計算資源是銀行信息中心不斷要面對的挑戰(zhàn)。

以計算資源和服務(wù)虛擬化為核心的云計算架構(gòu)和技術(shù)得到了廣泛的認(rèn)同，正在成為IT產(chǎn)業(yè)和信息化應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)的發(fā)展趨勢，實踐表明，基于云計算架構(gòu)的系統(tǒng)在資源利用、服務(wù)效率、運行成本及能源消耗方面具有明顯的優(yōu)勢。

本文提出了一種應(yīng)對批量業(yè)務(wù)流程處理的優(yōu)化方法，基本原理是將業(yè)務(wù)流程的任務(wù)節(jié)點進行分解和分類，形成流程隊列和若干可以進行并行處理分類任務(wù)隊列，使用Hadoop MapReduce并行計算框架進行并行處理，MapReduce提供的資源調(diào)度和容錯機制能夠有效提高業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)的可擴展性和穩(wěn)定性。模擬實驗表明，流程任務(wù)分解優(yōu)化方法比通常的以流程為處理單元的方式具有一定的優(yōu)勢，可以在云計算環(huán)境下分組處理具有共同特征的計算和操作任務(wù)，實現(xiàn)優(yōu)化資源調(diào)配，提高批量業(yè)務(wù)處理的效率。

1批處理業(yè)務(wù)流程優(yōu)化

批量業(yè)務(wù)處理是指一組遵循同一處理流程的重復(fù)操作，而涉及的業(yè)務(wù)流程是一組將輸入轉(zhuǎn)化為輸出的相互關(guān)聯(lián)或相互作用的活動，活動之間不僅有嚴(yán)格的先后順序限定，而且活動的內(nèi)容、方式、責(zé)任等也都必須有明確的安排和界定，以使不同活動在不同角色之間進行交接成為可能，批量處理業(yè)務(wù)流程活動之間的轉(zhuǎn)移不需要人工干預(yù)。處理流程中的活動根據(jù)數(shù)據(jù)處理的要求和特點進行設(shè)計，如先進行數(shù)據(jù)核對，然后進行計算，最后進行賬戶操作，每個活動會產(chǎn)生臨時數(shù)據(jù)。為了提高處理能力和資源使用效率，流程活動設(shè)計盡可能遵循以下幾個原則：

①獨立于其它流程和活動，可進行重復(fù)操作；②使用較少類別的計算資源，CPU、網(wǎng)絡(luò)、存儲；③能夠進行并行處理。

圖1示意了批量流程處理的原理，銀行信息中心在每個批處理周期安排若干批處理的規(guī)劃，配置計算資源，啟動和監(jiān)控批處理過程。每個批處理中包括對應(yīng)同一處理流程的批量處理任務(wù)。

銀行信息中心根據(jù)資源配置情況，安排批處理規(guī)劃中的批處理執(zhí)行，可以做到并行處理，以滿足處理時限的要求，每個批處理分配固定的或虛擬化的資源（服務(wù)器、CPU、存儲、外設(shè)），當(dāng)現(xiàn)有資源不能滿足批處理要求時，則需要不斷增加資源。這種以批處理流程為單位來決定資源配置的模式（圖2）不一定能夠確保資源的高效使用，如：需要大量CPU計算的流程同時配置I/O性能較高的資源，造成I/O資源的浪費。經(jīng)過分析，可以通過優(yōu)化批處理業(yè)務(wù)流程和操作來進行改進（圖3），以進一步提高資源的使用效率。

以優(yōu)化流程任務(wù)作為并行計算單元，形成批量處理任務(wù)隊列，根據(jù)任務(wù)操作的類型來分配最適合的資源，理論上提高了資源配置的精細程度，有助于提高資源使用效率。

2基于MapReduce的批處理優(yōu)化計算

為了驗證提出的以流程任務(wù)為基礎(chǔ)配置資源的批處理運算架構(gòu)（圖3），我們搭建了Hadoop/MapReduce并行計算實驗環(huán)境，通過模擬批處理業(yè)務(wù)，對兩種資源配置模式進行比較。

Hadoop[6]云計算平臺的核心由HDFS分布存儲和映射機制及MapReduce并行計算架構(gòu)組成，具有開放性、穩(wěn)定性和擴展性方面的優(yōu)勢，成為了云計算研究和應(yīng)用的重要平臺之一，其架構(gòu)與提出的批處理流程優(yōu)化模型吻合程度高。

MapReduce[8]通過兩個函數(shù)Map和Reduce提供并行計算框架， 將計算任務(wù)（Job）分解為可以進行獨立和并行計算操作集合（Tasks），提交給Map函數(shù)處理，而Reduce函數(shù)收集、整理、排序Map函數(shù)的計算結(jié)果。其基本功能是按一定的映射規(guī)則將輸入的 （k1，v1）鍵值對轉(zhuǎn)換成另一個或一批list（k2，v2）對輸出，而Reduce將一個或多個Map輸出的list（k2，v2）轉(zhuǎn)換為新的鍵值對list（k3，v3），作為任務(wù)計算的輸出[2]。

一種基于C++的腳本語言和解釋器封裝了實現(xiàn)上述功能的基本功能函數(shù)，用來描述任務(wù)的執(zhí)行操作。根據(jù)上述模擬批次規(guī)劃和流程節(jié)點類型，得出計算隊列表。

硬件計算架構(gòu)使用5臺Ubantu Linux服務(wù)器提供Hadoop MapReduce并行計算平臺，1個NameNode和4個DataNode，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為100M局域網(wǎng)，通過SSH實現(xiàn)服務(wù)器之間的連接、控制和HDFS數(shù)據(jù)復(fù)制，流程和任務(wù)隊列管理程序運行在NameNode上，Map和Reduce實現(xiàn)分布在DateNode上。圖7所示為流程優(yōu)化模擬架構(gòu)。

平臺模擬了以業(yè)務(wù)流程為處理單元和任務(wù)分解優(yōu)化兩種計算架構(gòu)，使用同樣的模擬流程和數(shù)據(jù)，同時檢測了當(dāng)一個DateNote服務(wù)器宕機時的任務(wù)容錯機制和性能，表4匯總模擬運行的比較數(shù)據(jù)。

圖7Haddop MapReduce流程優(yōu)化模擬系統(tǒng)架構(gòu)

流程最短處理時間指流程任務(wù)按照關(guān)鍵邏輯路徑執(zhí)行需要的累計時間，當(dāng)一個任務(wù)處理完成后才能激活后續(xù)節(jié)點任務(wù)。以流程為單位的隊列處理模式在4個DataNode平均分配流程，每個DataNode處理的流程數(shù)量幾乎均等，資源的使用率也相同。任務(wù)優(yōu)化分解方法形成了7個任務(wù)隊列，DateNode資源分配按照優(yōu)先資源對照表3進行。

流程平均處理時間指進入流程隊列到所有任務(wù)處理完畢的時間，包括等待和任務(wù)處理時間，資源使用差異指CPU和I/O在高度使用和過度空閑的比例關(guān)系。

根據(jù)實驗平臺記錄的運行數(shù)據(jù)，在同樣的批處理流程和硬件架構(gòu)條件下，使用業(yè)務(wù)流程分解優(yōu)化的并行計算能夠處理更多的事務(wù)（320min對比430min），資源的使用效率得到提高（54%對比31%），即使考慮到流程分解和多個任務(wù)隊列管理的額外開銷，運行結(jié)果還是表明了所提出方法的優(yōu)勢，為進一步深入研究和完善提供了基礎(chǔ)。

3結(jié)語

銀行批處理“大集中”后，其數(shù)量和規(guī)模不斷擴大，銀行信息中心不斷面臨IT資源優(yōu)化和靈活配置的挑戰(zhàn)，一方面要提升IT架構(gòu)的資源數(shù)量和技術(shù)水平，另一方面要優(yōu)化批處理的模式來更有效地利用IT資源（計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)、I/O）。

云計算技術(shù)的研究和應(yīng)用成為了IT產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個重要方向，基于云計算架構(gòu)的系統(tǒng)在資源利用、服務(wù)效率、運行成本及能源消耗方面具有明顯的優(yōu)勢。云計算架構(gòu)的出現(xiàn)也引發(fā)了在信息系統(tǒng)設(shè)計、功能開發(fā)和維護服務(wù)的巨大變化。作為以信息化技術(shù)作為重要支撐的銀行業(yè)，正在逐步嘗試和分享云計算帶來的各種優(yōu)勢。本文在此背景下，提出了一種針對銀行批處理業(yè)務(wù)的優(yōu)化流程分解方法。

業(yè)務(wù)流程分解優(yōu)化方法通過對流程任務(wù)分組，可以為實時處理大批量流程的應(yīng)用領(lǐng)域（銀行、證券、保險、電子商務(wù)）提高處理效率，MapReduce原理為流程節(jié)點處理提供了并行計算框架，其調(diào)度和容錯機制可以實現(xiàn)系統(tǒng)計算資源的高擴展性和穩(wěn)定性。模擬實驗表明，本文介紹的基于并行計算的優(yōu)化流程分解方法比以整個批量處理流程為處理單元的方法在效率、架構(gòu)和靈活性方面具有一定的優(yōu)勢。下一個階段，擬將該方法進一步完善，在銀行等典型批處理業(yè)務(wù)應(yīng)用領(lǐng)域進行深化和拓展。

參考文獻：

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[5]DEAN J， GHEMAWAT S. MapReduce： simplified data processing on large clusters[J].Communications of the ACM，2008， 51（1）： 107113.

篇（3）

引言

電信業(yè)的重組促使了運營商正式轉(zhuǎn)型為全業(yè)務(wù)運營模式，而全業(yè)務(wù)運營的市場競爭中，各運營商的重點都放在了業(yè)務(wù)提供速度的提升、服務(wù)的因人而異的定制個性化、差異化以及精準(zhǔn)化的運營管理。

就過去的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)而言，業(yè)務(wù)系統(tǒng)規(guī)模的擴張勢必增加投資費用以及管理費用，業(yè)務(wù)能力的重用性以及開放性并不理想，容易造成重復(fù)的建設(shè)，而且產(chǎn)品推出的周期都會受到極大影響，并且業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)暫時無法提供融合業(yè)務(wù)，所以并不能提供全業(yè)務(wù)運營能力。中國移動在各類運營商中最先SDA業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，使得統(tǒng)一管理、現(xiàn)有平臺的定位等部分問題得到解決，但是依然缺乏SDA業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)提供融合業(yè)務(wù)建設(shè)方面指導(dǎo)。

在零九年開始，云計算概念成為了IT領(lǐng)域最熱門的概念之一，在業(yè)界紛紛出現(xiàn)各類運營商提出的自家對云計算概念的理解以及自家推出的云計算產(chǎn)品。云計算是一種資源交付、使用模式以及計算模式，在此模式的運用中，數(shù)據(jù)、應(yīng)用以及IT資源都可以通過服務(wù)方式以網(wǎng)絡(luò)為媒介提供給各個用戶使用。云計算同時也是基礎(chǔ)架構(gòu)方法論的其中一種，可以提供給用戶使用高度虛擬化資源。

一、云計算

1.1架構(gòu)

云計算的架構(gòu)主要分為基礎(chǔ)架構(gòu)和服務(wù)架構(gòu)，基礎(chǔ)架構(gòu)主要提供出快速部署和靈活拓展的云平臺；服務(wù)架構(gòu)則是在基礎(chǔ)架構(gòu)的基礎(chǔ)上提供各類云計算服務(wù)。而云計算架構(gòu)又可以分為基礎(chǔ)差、平臺層以及應(yīng)用層三個層次。

基礎(chǔ)架構(gòu)的構(gòu)造主要由硬件設(shè)備的資源虛擬化、管理的自動化、軟件版本的標(biāo)準(zhǔn)化以及服務(wù)流程的一體化等手段來完成，用來為眾多用戶提供一定水平的服務(wù)?；A(chǔ)架構(gòu)又可以細分為靈活的基礎(chǔ)架構(gòu)、企業(yè)云計算管理平臺、端對端服務(wù)申請管理平臺和中心服務(wù)IT管制四個子層。靈活的基礎(chǔ)架構(gòu)主要利用了虛擬化技術(shù)來實現(xiàn)物理設(shè)備內(nèi)部資源共享以及動態(tài)調(diào)配，主要由服務(wù)器池、存儲資源池和SAN等基礎(chǔ)的資源組成；企業(yè)云計算管理平臺主要負責(zé)IT資源自動分配、管理以及回收的工作，達到資源的部署和管理的自動化；端對端服務(wù)申請管理平臺通過工作流引擎將企業(yè)中各個部門的合作進行協(xié)調(diào)工作，在端到端之間進行流程管理，從而顯著提升了管理效率。

云計算的服務(wù)模式大致劃分為基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)、平臺即服務(wù)以及軟件即服務(wù)三類基本服務(wù)?；A(chǔ)設(shè)施即服務(wù)簡稱laaS，是將儲存和計算能力等基礎(chǔ)IT資源作為標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)項目提供給終端用戶使用的一種服務(wù)；平臺即服務(wù)簡稱PaaS，是針對開發(fā)環(huán)境抽象和對有效服務(wù)負載的封裝服務(wù)，擁有強大的靈活性，可是受制于提供服務(wù)的供應(yīng)商的能力大?。卉浖捶?wù)簡稱SaaS是一個通過多重租用根據(jù)需求提供服務(wù)的完整應(yīng)用程序，“多重租用”即是指云星宇基礎(chǔ)層基礎(chǔ)設(shè)施上的軟件，可以同時為多個用戶提供不同的服務(wù)。

二、云計算的應(yīng)用

云計算主要應(yīng)用在各類資源的共享及分配管理，架構(gòu)分為基礎(chǔ)層、平臺層以及應(yīng)用層。

1、基礎(chǔ)層?；A(chǔ)層可以為各類平臺提供基礎(chǔ)軟件與硬件資源、資源共享、資源管理、動態(tài)配置以及流程管理等服務(wù)。它可以利用虛擬化技術(shù)，虛擬化整合系統(tǒng)架構(gòu)、全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)層的IT資源、應(yīng)用程序基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)庫、借口、網(wǎng)絡(luò)、桌面系統(tǒng)以及業(yè)務(wù)流程、有效的節(jié)約了成本并提升了工作效率。

2、平臺層。平臺層可以達到平臺能力的、調(diào)用以及申請的能力，主要根據(jù)全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)功能的需求才用以SOA為基礎(chǔ)的方法重新構(gòu)建全業(yè)務(wù)網(wǎng)的功能框架，整合各平臺以及提供各平臺的能力。以云計算為基礎(chǔ)的全業(yè)務(wù)網(wǎng)架構(gòu)在平臺層使用了SOA架構(gòu)方法，融合了現(xiàn)有的SDA的控制區(qū)域，打造出具有服務(wù)能力的注冊平臺，把重心放在了平臺與平臺之間的業(yè)務(wù)上邏輯處理工作。

3、應(yīng)用層。應(yīng)用層主要提供SaaS服務(wù)，以用戶的需求作為工作根據(jù)，將平臺層中的各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供的應(yīng)用提供給終端用戶使用。在全業(yè)務(wù)網(wǎng)架構(gòu)中，應(yīng)用層擁有快速提供融合應(yīng)用的巨大優(yōu)勢，因此地位十分重要。

結(jié)語：本文主要在全業(yè)務(wù)網(wǎng)運營方面，研究了云計算架構(gòu)以及全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)功能的框架，并且提出了以云計算為基礎(chǔ)的全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)建設(shè)。在全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中利用云計算模式，可以帶來良好的融合業(yè)務(wù)環(huán)境，擁有了實現(xiàn)平臺資源、I務(wù)管理、業(yè)務(wù)交付以及業(yè)務(wù)提供的融合統(tǒng)一的能力。同時，可以覆蓋多種網(wǎng)絡(luò)將業(yè)務(wù)進行自動統(tǒng)一，全面地滿足全業(yè)務(wù)運營各方面的需求。

參 考 文 獻

篇（4）

0 引言

近年來，全球云計算產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。我國云計算產(chǎn)業(yè)興起于 20 世紀(jì)90 年代，云計算產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成了競爭性的產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢，以展覽展示、網(wǎng)絡(luò)游戲、遠程教育、數(shù)字電視內(nèi)容制作以及各種影視動畫制作為主流的云計算消費市場日漸成熟，但傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)云計算也存在對應(yīng)的問題，需要對之加以完善。

1 發(fā)展基于云平臺服務(wù)云建設(shè)產(chǎn)業(yè)的歷史機遇

1.1 云計算——第四次IT產(chǎn)業(yè)革命

作為新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，云計算被稱為是繼大型計算機、個人計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后的第四次IT產(chǎn)業(yè)革命，也是未來3～5年全球范圍內(nèi)最值得期待的技術(shù)革命，將可能引發(fā)信息產(chǎn)業(yè)商業(yè)模式的根本性改變。因此，傳統(tǒng)IT巨頭把云計算看作為未來決定成敗的“必爭高地”，紛紛向云計算模式轉(zhuǎn)型，推出自己的云戰(zhàn)略。

如今，云計算已逐漸滲透進了眾多行業(yè)，對于我國經(jīng)濟發(fā)展日趨起到重要的影響和推動作用。作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的“重頭戲”，云計算無疑成為了“十二五”期間我國政府的發(fā)展重點。

1.2 政策力挺“十二五”云計算發(fā)展

日前，國家發(fā)改委、工信部、科技部等多部委共同參與的《加快發(fā)展高技術(shù)服務(wù)業(yè)的指導(dǎo)意見》已進入起草階段，其中，云計算產(chǎn)業(yè)將被作為未來高技術(shù)服務(wù)業(yè)的主角?！笆濉币?guī)劃綱要及《國務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》，均把“云計算”作為新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要部分來強調(diào)。

為了加快應(yīng)用和落地，推進云計算產(chǎn)業(yè)的切實發(fā)展，2010年10月18日，工業(yè)和信息化部圈定北京、上海、深圳、杭州、無錫等5個城市先行開展云計算服務(wù)創(chuàng)新發(fā)展試點示范工作，試點內(nèi)容涵蓋了平臺搭建、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、核心技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化以及標(biāo)準(zhǔn)和安全管理規(guī)范的研究制定等。今年，多個政企合作的云計算應(yīng)用項目有望落地。

1.3 云計算引發(fā)商業(yè)模式發(fā)生巨大變革

云計算技術(shù)將從概念層面逐漸走向應(yīng)用。許多研發(fā)公司已經(jīng)將云計算作為新的戰(zhàn)略核心，并探索其企業(yè)級、社會級的應(yīng)用。云計算的技術(shù)實現(xiàn)手段并不是新生事物，從技術(shù)上講已趨于成熟，但還缺乏成熟的商業(yè)模式。

云計算作為IT領(lǐng)域的一場變革，對于現(xiàn)有的公司是一種挑戰(zhàn)也是一種威脅。云計算會推動新一代云存儲、云網(wǎng)絡(luò)、云安全的巨大需求和服務(wù)模式的創(chuàng)新，同時也會產(chǎn)生新的產(chǎn)業(yè)和商業(yè)模式。

根據(jù)IDC最新的報告預(yù)測，全球用于云計算服務(wù)上的支出在接下來的5年時間可能會出現(xiàn)3倍的增長，其增長速度將是傳統(tǒng)IT行業(yè)增長率的6倍。到2012年，云計算將達到420億美元的市場規(guī)模，占據(jù)IT支出增長總量中25%的份額。從2009年底到2013年底，云計算能為中國帶來超過1.1萬億元的凈業(yè)務(wù)收入。

可以說，國內(nèi)云計算萬億市場啟動在即。賽迪顧問IT系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)研究中心總經(jīng)理孫會峰對記者表示，云計算是提高生產(chǎn)效率的一個有效手段，是可以改變IT現(xiàn)狀的應(yīng)用模式，是一種可以更加高效、更加低成本、更加可持續(xù)發(fā)展的方法。

同時，他還指出，云計算等新興技術(shù)將成為促進中國經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級的新引擎。對于產(chǎn)業(yè)來講，新興技術(shù)將會帶動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級改造，調(diào)整經(jīng)濟結(jié)構(gòu)，帶動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，還將孵化出一些新的產(chǎn)業(yè)。傳統(tǒng)IT企業(yè)向云計算方向轉(zhuǎn)型將會成為必然和根本所在，同時，其商業(yè)模式也可能發(fā)生變化。

2 傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)云計算存在的主要問題

首先，云計算企業(yè)規(guī)模相對普遍較小，云計算資源相對匱乏，難以與內(nèi)容供應(yīng)商有效合作，無法形成云計算創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)鏈。

其次，科技投入不足，缺乏風(fēng)險投資環(huán)境，缺乏在線運營經(jīng)驗和收費渠道，難以形成規(guī)模經(jīng)濟，總體反映出中小型 服務(wù)商進入門檻較高。

再次，大型云計算服務(wù)商都擁有自己的數(shù)據(jù)中心，分散、高耗能、成本高，互聯(lián)網(wǎng)接入的數(shù)據(jù)缺乏一致性，少數(shù)大的數(shù)據(jù)中心需要進一步整合。

最后，在綜合布局上，各區(qū)之間缺少橫向交流，難于實現(xiàn)聯(lián)動和錯位競爭，形成云計算產(chǎn)業(yè)鏈；數(shù)據(jù)搭設(shè)和服務(wù)相互割裂，各自為政，資源無法實現(xiàn)共享，運營商的內(nèi)部資源使用效率較低。

基于以上考慮，主要從下面這樣幾個方面對云平臺的服務(wù)云建設(shè)進行完善。云計算云平臺最終的目標(biāo)用戶定位為中小云計算服務(wù)商。通過云計算服務(wù)云的搭建，實現(xiàn)如下的建設(shè)目標(biāo)：

通過搭建可靠的基礎(chǔ)架構(gòu)云（主要包括虛擬節(jié)點資源、存儲資源、網(wǎng)絡(luò)資源）將基礎(chǔ)架構(gòu)資源進行整合，采用最新的云平臺技術(shù)達到減少物理資源及能源的使用成本，提高資源利用率。

1）搭建服務(wù)云的平臺基礎(chǔ)，包括管理平臺和運營平臺，提供多項基礎(chǔ)的SDK接口，具備為中小型 服務(wù)商接入云計算云平臺的能力。

2）引導(dǎo)中小型云計算服務(wù)商接入云計算云平臺，從初期的“提供內(nèi)容服務(wù)資源”，最終過渡到“提供完整云計算云應(yīng)用運營平臺”的分階段建設(shè)。

3）最終目標(biāo)是將現(xiàn)有的各類運營系統(tǒng)納入到云計算云平臺中來，搭建業(yè)務(wù)運營模式完整的云計算資源運營平臺；利用現(xiàn)有的計費模塊及無線互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的成熟模塊建立新的業(yè)務(wù)運營模式，以實現(xiàn)多渠道、全方位的增值服務(wù)。實現(xiàn)運營商、 服務(wù)商以及內(nèi)容提供商共贏的運營模式。

基于以上的研究目標(biāo)，需要從以下幾個層次逐級展開研究工作：

1）高靈活性、高可用性的基礎(chǔ)架構(gòu)云（IAAS）建設(shè)實驗和研究；

2）基于基礎(chǔ)架構(gòu)云的PAAS解決方案的研究；

3）面一站式SAAS平臺對于 商廣泛商用的可行性研究；

4）整體盈利模式及行業(yè)領(lǐng)先前景展望。

3 云計算服務(wù)云平臺整體規(guī)劃的研究

3.1 基礎(chǔ)架構(gòu)云（IAAS）

基礎(chǔ)架構(gòu)云在物理資源基礎(chǔ)上搭建虛擬化資源池，包括硬件資源、虛擬資源、云計算內(nèi)容（中國音像著作權(quán)集體管理協(xié)會協(xié)助認(rèn)證）的資源池，云計算服務(wù)商可按照運營模式租用資源池內(nèi)的各類資源?；A(chǔ)架構(gòu)云通過IAAS的相關(guān)服務(wù)提供虛擬資源的統(tǒng)一管理與使用。IAAS架構(gòu)如下圖：

3.2 平臺服務(wù)云（PAAS）

平臺服務(wù)云以云計算數(shù)據(jù)管理和成熟運營模式為基礎(chǔ)，提供各類服務(wù)接口，提供運營商的服務(wù)管理門戶和云計算服務(wù)商的接入門戶。平臺服務(wù)云是整個云計算云平臺的核心管理與運營平臺，除了需要提供面向 服務(wù)商的各類服務(wù)接口之外，還要支持對各類資源管理、申請、分配、監(jiān)控等相關(guān)的業(yè)務(wù)應(yīng)用。平臺服務(wù)云分為兩個部分：管理運營平臺和服務(wù)接口平臺，整個平臺服務(wù)云由統(tǒng)一的安全管理機制保證系統(tǒng)安全。

管理運營平臺為運營商提供基礎(chǔ)架構(gòu)云及資源運營管理支持，運營人員可以通過管理運營平成虛擬資源管控、資源管理、服務(wù)資源管理、運營管理、數(shù)字版權(quán)管理、統(tǒng)計分析等功能。

服務(wù)平臺為服務(wù)商提供接入服務(wù)，服務(wù)商可以通過此平成如下工作：

其一，服務(wù)資源、產(chǎn)品的訂單申請、內(nèi)容檢索、資源監(jiān)控等管理功能；其二，服務(wù)商應(yīng)用（SAAS）可直接訪問資源服務(wù)接口，為最終用戶提供資源服務(wù)；其三，服務(wù)商可以選購運營商的非常成熟的運營服務(wù)接口，并將其引入到自建的應(yīng)用中，這些運營服務(wù)接口包括但不限于如下內(nèi)容：其一，轉(zhuǎn)碼接口：以適應(yīng)服務(wù)商的應(yīng)用平臺可以更容易的覆蓋傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)與移動互聯(lián)網(wǎng)用戶，通過對用戶的差異化服務(wù)；其二，廣告管理接口：服務(wù)商可以選擇運營商提供的廣告打包服務(wù)，也可以通過接口直接在用戶訪問的流中增加廣告數(shù)據(jù)；其三，短信、彩信、位置、計費等運營接口：這些接口在移動互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域已經(jīng)有了非常成熟的運營模式，服務(wù)商可以通過這些接口實現(xiàn)建立更加靈活、高效的運營模式。比如：移動服務(wù)的包月服務(wù)、訂閱服務(wù)、流量計費；同時也可以將移動互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的運營模式擴展到傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。其四，服務(wù)商可以通過服務(wù)平臺申請基礎(chǔ)架構(gòu)云中的虛擬資源并將自有的應(yīng)用（SAAS）部署到運營商的基礎(chǔ)架構(gòu)云中。

3.3 應(yīng)用云（SAAS）

應(yīng)用云（SAAS）的建設(shè)初衷是搭建以提供云計算內(nèi)容服務(wù)為主的服務(wù)平臺云，為中小型服務(wù)商提供基于傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)容服務(wù)。應(yīng)用云由云計算服務(wù)商自行建設(shè)和管理，利用平臺服務(wù)云提供的各類接口為最終用戶服務(wù)，遠期目標(biāo)可以由運營商完成應(yīng)用云的建設(shè)。應(yīng)用云（SAAS）的建設(shè)有三種方式：

1）通過SDK、API、Web Service等多種通用接口與平臺服務(wù)云（PAAS）中的服務(wù)、運營服務(wù)接口進行應(yīng)用整合。

2）服務(wù)商的SAAS也可以到基礎(chǔ)架構(gòu)云中，為服務(wù)商提供更低成本、更高效率的“云”服務(wù)。

3）平臺服務(wù)云也會逐步提供各種增值應(yīng)用服務(wù)，將整個云平善為一個從基礎(chǔ)架構(gòu)云（IAAS）到應(yīng)用云（SAAS）的完整的云計算應(yīng)用云平臺，為各種不同規(guī)模的服務(wù)商提供更加多樣的、差異化的云平臺服務(wù)。差異化服務(wù)可以為運營商建立起更加穩(wěn)定。

4 高靈活性、高可用性的基礎(chǔ)架構(gòu)云（IAAS）建設(shè)實驗和研究

4.1 基礎(chǔ)架構(gòu)云（IAAS）業(yè)務(wù)需求分析

4.1.1 核心架構(gòu)需求分析

1）方便的資源申請：IAAS應(yīng)該允許用戶方便的請求各種資源如CPU，存儲，內(nèi)存，網(wǎng)絡(luò)等，而不需要考慮實際的計算能力，帶寬，存儲等物理資源的具體配置、位置等信息。如用戶在申請?zhí)摂M機實例的時候就可以方便的指定CPU的規(guī)模，內(nèi)存的大小，存儲的大小，網(wǎng)絡(luò)的基本設(shè)置，甚至針對運營商的網(wǎng)絡(luò)帶寬限制條件，可以在用戶選擇資源的時候直接選擇帶寬的性質(zhì)（獨占或共享）和帶寬的大小。

2）集中的管理、統(tǒng)一的調(diào)度和維護：有了IAAS平臺后，資源都統(tǒng)一的放置在資源池中，這樣CPU、存儲、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)等資源應(yīng)該全部由基礎(chǔ)架構(gòu)云來管理；并通過統(tǒng)一的調(diào)度平臺進行資源的合理化彈性調(diào)度；由于已經(jīng)把硬件資源統(tǒng)一的進行了管理，自然，將由運維團隊對硬件資源進行統(tǒng)一的維護。

3）兼容性：作為基礎(chǔ)架構(gòu)云平臺，應(yīng)該滿足兩方面的兼容性，即軟件和硬件，軟件方面要保持和國際云計算的兼容，硬件方面要能夠支持多樣化，即不同型號、品牌的服務(wù)器都可以納入資源池進行統(tǒng)一資源管理。

4）云計算數(shù)據(jù)源：在基礎(chǔ)架構(gòu)云平臺的存儲控制器上增加對云計算數(shù)據(jù)源的管理調(diào)度。云計算數(shù)據(jù)使用分布式存儲技術(shù)存儲在云的存儲池中，而管理員平時則無需知曉最終數(shù)據(jù)的最終存放位置，這部分工作由基礎(chǔ)架構(gòu)云的存儲控制器角色完成。而PAAS（服務(wù)云）則可以直接通過相應(yīng)接口調(diào)用相關(guān)數(shù)據(jù)。

4.1.2 可擴展性需求分析

基礎(chǔ)架構(gòu)云（IAAS）必須是分層的可擴展的基礎(chǔ)架構(gòu)，以便未來可靈活擴展基礎(chǔ)架構(gòu)云的規(guī)?；虿渴鹉Ｐ汀＿@樣我們可以在計算資源不足時，可以很方便的實現(xiàn)資源池的擴容。

4.1.3 安全性需求分析

所有基礎(chǔ)架構(gòu)云的管理節(jié)點都必須容災(zāi)，以保證虛擬機可以移動到其他節(jié)點，確保操作任務(wù)不會丟失。

4.1.4 網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)安全

基礎(chǔ)架構(gòu)云必須保證在網(wǎng)絡(luò)層面上的安全性。必須有訪問控制功能。數(shù)據(jù)安全的主要工作在于：保證基礎(chǔ)架構(gòu)云底層操作系統(tǒng)安全；保證基礎(chǔ)架構(gòu)云上的虛擬機安全；保證用戶權(quán)限的合理分配與管理。

4.2 方案整體概述

在此方案中我們采用國內(nèi)最先進的云產(chǎn)品構(gòu)建基礎(chǔ)架構(gòu)云（IAAS）。

產(chǎn)品特點主要體現(xiàn)在彈性、自助和標(biāo)準(zhǔn)化三個主要方面：

4.2.1 彈性資源伸縮?？芍悄苷{(diào)度管理從數(shù)臺到數(shù)千臺的物理服務(wù)器，依據(jù)貪婪模式、省電模式等資源調(diào)度策略進行自動化管理。并可將計算、存儲以及網(wǎng)絡(luò)能力進行開放讓普通應(yīng)用系統(tǒng)也可具備像水電一樣，獲得即開即用能力。

4.2.2 自助式服務(wù)。提供了一個友好的web界面可供使用，使用者可依據(jù)被分配的資源配額（資源是指虛擬機、存儲、IP、負載均衡、防火墻等云資源），快速的創(chuàng)建資源，監(jiān)控資源使用情況，關(guān)聯(lián)資源（關(guān)聯(lián)資源是指虛擬機掛接存儲、為多個虛擬機創(chuàng)建負載均衡等云資源之間的關(guān)聯(lián)操作），自動化部署應(yīng)用系統(tǒng)等工作。

通過自助式服務(wù)，將會把運營商IT運維人員從繁雜的工作中解脫出來，簡易的操作界面，可以使最終用戶方便的利用Step By Step方式的操作很快的申請到資源，進而事業(yè)虛擬機、存儲及網(wǎng)絡(luò)資源。

4.2.3 標(biāo)準(zhǔn)化平臺。使用開放式云計算標(biāo)準(zhǔn)接口與技術(shù)，與現(xiàn)有大多數(shù)基礎(chǔ)架構(gòu)云平臺相兼容，可實現(xiàn)在不同廠家的云平臺產(chǎn)品之間進行自由穿梭；不做技術(shù)綁架，用戶可自由選擇已經(jīng)購買的虛擬化產(chǎn)品、服務(wù)器（需要支持Intel或AMD的虛擬化技術(shù)）、存儲及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提高資產(chǎn)利用率，避免不必要的投資。

4.2.4 邏輯拓撲概述。云平臺采用多層架構(gòu)，可有效提升整個云平臺的可擴展性。采用控制器橫向堆疊的方式，可將云基礎(chǔ)架構(gòu)的規(guī)模提高至一個新的層次，如下圖：

當(dāng)需要擴展集群規(guī)模時，在現(xiàn)有集群中添加節(jié)點即可。當(dāng)需要擴展整個云的規(guī)模時，可創(chuàng)建新的群集。

云中的主要角色和服務(wù)：

1）云控制器。云控制器（Cloud controller＼CLC）可以管理調(diào)度底層的一個或多個集群控制器（CC）的計算資源和網(wǎng)絡(luò)資源，也可以管理調(diào)度底層的一個或多個存儲控制器（SC）的存儲資源。

2）集群控制器。集群控制器（Cluster controller＼CC）

是下屬節(jié)點控制器（NC）所組成的計算群集的前端（Front—end）橋頭堡和管理者，它包括虛擬機鏡像、節(jié)點群集調(diào)度、虛擬網(wǎng)絡(luò)管理等功能。

3）存儲控制器。存儲控制器（Storage controller＼SC）

是基于網(wǎng)絡(luò)的塊存儲（按照Amazon的稱呼，稱為EBS，彈性塊存儲）實現(xiàn)，一個塊存儲被節(jié)點上運行實例的操作系統(tǒng)認(rèn)為一個塊設(shè)備，但其實它是一個通過網(wǎng)絡(luò)連接到存儲控制器的設(shè)備。支持通過iSCSI、AOE、FC SAN等存儲適配器來訪問各種存儲設(shè)備。

4）節(jié)點控制器。節(jié)點控制器（Node controller＼NC）可以是虛擬機的計算宿主，也可以是組成分布式冗余存儲系統(tǒng)的存儲節(jié)點或者存儲目錄節(jié)點。如果節(jié)點是計算宿主，也就是實例的運行載體，它將根據(jù)上層的集群控制器的指令來負責(zé)執(zhí)行、監(jiān)控、終止、善后處理實例，同時還需要及時將目前的可用資源通知集群控制器。

4.3 產(chǎn)品功能架構(gòu)

以下是云的產(chǎn)品架構(gòu)示意圖，我們基于Erlang OTP，使用Eucalyptus框架，兼容AmazonEC2標(biāo)準(zhǔn)。

主要分為四層：系統(tǒng)核心層、接口調(diào)用層、實用工具層、應(yīng)用服務(wù)層。

1）系統(tǒng)核心層。其主要功能是操作系統(tǒng)的主體內(nèi)容，負責(zé)將計算機分布式群集中的各種資源管理、調(diào)度和監(jiān)控。對應(yīng)的具體功能如下：實例管理；存儲管理；網(wǎng)絡(luò)管理；資源監(jiān)控；運行支撐。

篇（5）

現(xiàn)在很多企業(yè)一提到云計算成功模式就會聯(lián)想到谷歌，繼而馬上認(rèn)為分布式就是云計算，殊不知谷歌和亞馬遜的業(yè)務(wù)應(yīng)用和技術(shù)實力與自身企業(yè)存在著不同，一旦部署了分布式云平臺，結(jié)果導(dǎo)致兩個孤島式的架構(gòu)，造成資源上的浪費，雖然很快的部署了云計算，但沒有達到最終的效果。建設(shè)云計算，要根據(jù)企業(yè)性質(zhì)和業(yè)務(wù)應(yīng)用的不同做到量身定制，同時應(yīng)提升到戰(zhàn)略層面。

提起云計算，必會談及虛擬化，為什么說虛擬化如此重要呢？虛擬化可以提高設(shè)備的使用效率，提高設(shè)備的靈活性，獲得更多的資源利用率。雖然大多數(shù)用戶已經(jīng)意識到虛擬化的重要性，但需要注意的是，云計算平臺需要企業(yè)級的虛擬化，企業(yè)級虛擬化才是云計算的基礎(chǔ)。

不管是x86架構(gòu)還是RISC架構(gòu)，世界上沒有一個架構(gòu)一定是最好的，只要是適合企業(yè)的業(yè)務(wù)架構(gòu)就應(yīng)是最好的，任何架構(gòu)都要與業(yè)務(wù)相結(jié)合。企業(yè)中不同的工作負載要根據(jù)性質(zhì)的不同放在不同的架構(gòu)平臺上，對于一般性業(yè)務(wù)應(yīng)用運行在x86架構(gòu)上，而關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)部署在Unix平臺。最后即使云計算架構(gòu)不一定是統(tǒng)一的，但要實現(xiàn)統(tǒng)一的管理。在這一方面，IBM Starter Kit for Cloud(SKC)可將您的虛擬化環(huán)境從“云就緒”狀態(tài)過渡到真正的“云”環(huán)境，SKC是一個跨平臺的快速云服務(wù)管理軟件，它不僅能對Power平臺提供無縫支持，而且對于用戶已有的x86甚至都能提供支持。SKC對于x86上KVM提供與Power的一體化支持，統(tǒng)一部署引擎，統(tǒng)一管理界面。

根據(jù)IDC的《中國云計算基礎(chǔ)架構(gòu)建設(shè)指南》報告顯示，以云計算為基礎(chǔ)的第三平臺已經(jīng)來臨。何為第三平臺呢？第一平臺是以主機為核心，第二平臺以PC為核心、局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)為核心，第三平臺以移動設(shè)備和應(yīng)用為中心，實際上是以人為中心。其中云服務(wù)、大數(shù)據(jù)、商業(yè)分析、移動寬帶社會化，這四方面作為第三平臺的核心。在這里面，最大的基礎(chǔ)是云，云在最底層，社會化移動普及率越高，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量就越大，對IT基礎(chǔ)設(shè)施的需求也就越大。所以說，云計算是實現(xiàn)智慧行業(yè)的重要途徑，而云基礎(chǔ)設(shè)施是重要基礎(chǔ)。

對于行業(yè)企業(yè)來說，企業(yè)服務(wù)化是一個大的趨勢，特別是中國制造企業(yè)服務(wù)化趨勢，目前很多制造企業(yè)已經(jīng)往服務(wù)化轉(zhuǎn)型，而不再是我們印象中的傳統(tǒng)制造企業(yè)只生產(chǎn)產(chǎn)品，而是給用戶或間接為有提供服務(wù)。所以采用云計算可以增強企業(yè)的核心競爭力。企業(yè)進行業(yè)務(wù)變革和轉(zhuǎn)型，需要IT系統(tǒng)做很好的支撐，這些支撐后臺一定要有云計算，需要數(shù)據(jù)整合。

企業(yè)建設(shè)云計算的六大誤區(qū)

IDC(中國)行業(yè)研究與咨詢服務(wù)部助理副總裁武連峰，在IBM Power Cloud新一代企業(yè)級基礎(chǔ)架構(gòu)云媒體交流會上，談到了現(xiàn)在企業(yè)建設(shè)云計算時存在著六大誤區(qū)：

誤區(qū)一：重概念，輕本質(zhì)。用戶往往關(guān)注于買多少軟硬件產(chǎn)品或服務(wù)，而忽略了云計算的本質(zhì)是提高服務(wù)器資源利用率，節(jié)省成本和如何提供即時服務(wù)。

誤區(qū)二：重實施，輕規(guī)劃。

誤區(qū)三：x86架構(gòu)就是云計算。

誤區(qū)四：重硬件，輕較件。很多企業(yè)一提到云計算，馬上買服務(wù)器，買存儲，如果云計算沒有很好的基礎(chǔ)架構(gòu)軟件，沒有很好的系統(tǒng)管理自動化軟件，云計算硬件就不能發(fā)揮它的作用。

誤區(qū)五：重虛擬，輕管理。大部分企業(yè)只是實現(xiàn)局部的虛擬化。云計算本質(zhì)應(yīng)該是一個全方位的虛擬化，這些虛擬化必須要用到很好的管理，才能夠使它自動化起來，使整個IT架構(gòu)做更好的提升。

誤區(qū)六：重創(chuàng)新，輕移植。大部分用戶部署云計算是為了部署新應(yīng)用，而忽略了對原有應(yīng)用該如何進行移植。

基于以上六個誤區(qū)，IDC建議云計算基礎(chǔ)架構(gòu)實施應(yīng)經(jīng)歷以下三個時期：

第一時期：一是規(guī)劃，二是準(zhǔn)備

在規(guī)劃方面應(yīng)首要注意兩點，一是明確企業(yè)實施云計算的目的，二是確保最高管理層的參與。從云計算整個基礎(chǔ)架構(gòu)來看，促進業(yè)務(wù)比節(jié)約成本更重要。云計算對于企業(yè)來講，不僅是IT的變革，實際上還涉及到IT整體架構(gòu)的改變，而這種變革與業(yè)務(wù)的變革息息相關(guān)，所以一定要有最高領(lǐng)導(dǎo)的參與，在實施過程中才會更加得心應(yīng)手。

在準(zhǔn)備階段要明確企業(yè)IT中有哪些應(yīng)用，對企業(yè)自身的業(yè)務(wù)進行分析，不同的業(yè)務(wù)將會采用不同的體系架構(gòu)實施。對于企業(yè)的核心

應(yīng)用，交付成本高，適合企業(yè)級的私有云的基礎(chǔ)架構(gòu)；而一些數(shù)據(jù)分析，包括一些協(xié)作，更適合融合性的云計算基礎(chǔ)架構(gòu)；與消費自動化相關(guān)的應(yīng)用，適合開放云計算架構(gòu)；像電子郵件或網(wǎng)站，更適合公共云的外包。

第二時期：實施和深化

虛擬化是云計算的開始，但需要注意的是一定要建立企業(yè)級的虛擬化資源池。通過虛擬化創(chuàng)建資源池，其中安全性是用戶認(rèn)為最重要的技術(shù)特性，靈活和可擴展性，硬件性能排在安全性的后面。

全方位的虛擬化，包括服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)。這三個虛擬化，一是計算能力的虛擬化，二是存儲能力的虛擬化，三是傳輸能力的虛擬化，這樣就會把服務(wù)器的計算資源、存儲資源、網(wǎng)絡(luò)帶寬資源都會充分利用起來，不會有一個瓶頸。但現(xiàn)實情況是，用戶購買了很多服務(wù)器，但如果做云計算，就需要采購一些虛擬化軟件支持整個云計算平臺基礎(chǔ)設(shè)施，結(jié)果發(fā)現(xiàn)購買虛擬化軟件甚至比買一臺服務(wù)器還貴。最后還是要用單機甚至集群的方式把硬件搭建起來以后，在運行使用過程中出現(xiàn)很多問題。一是從性能和資源協(xié)調(diào)上沒有把這些服務(wù)器做很好的資源利用。二是從自動化的角度來講，沒有做很好的自動化，包括資源分配的過程中，很多需要IT人員參與，大大降低了效率。

虛擬化完成之后，一定要通過管理自動化和資源自動化，最后實現(xiàn)資源的整體調(diào)度，包括資源池的實時監(jiān)控，包括生命周期管理，映像管理，快速部署，動態(tài)遷移等。在這一方面，國內(nèi)外用戶的差異很大，國內(nèi)用戶在這方面的投資相較于國外要吝嗇的多，其實，如果不做好管理自動化和資源自動化，做好資源池的匹配調(diào)度的話，實際上整個云計算的基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)備并沒有很好地發(fā)揮起來，整個IT效率沒有提高。

從虛擬化到自動化的云計算深化過程，分為4個階段，第一階段是虛擬化，據(jù)據(jù)IDC全球研究結(jié)果顯示，服務(wù)器虛擬化率已經(jīng)達到64%，第二階段是將虛擬化和自動化流程結(jié)合起來，這部分用戶有32%，第三階段是把虛擬化、自動化流程以及融合的基礎(chǔ)架構(gòu)，包括網(wǎng)絡(luò)、存儲融合起來，從綠色節(jié)能以及從總體效率上會更少，這里目前還很低，只有3%。第四階段是一個理想狀況，通過虛擬化、自動化流程到融合架構(gòu)，最后做到自服務(wù)、自適應(yīng)，這樣大大減少IT部門人員的壓力，同時使IT能更好地跟業(yè)務(wù)融合。這部分用戶只有2%。

第三時期：應(yīng)用和管理

篇（6）

IDc中國企業(yè)級系統(tǒng)研究部高級研究經(jīng)理周震剛認(rèn)為，云計算的實施不是簡單的軟硬件集成項目，而是一種企業(yè)IT戰(zhàn)略的改變。企業(yè)用戶應(yīng)著重考慮相關(guān)的一系列配套措施，包括業(yè)務(wù)和組織架構(gòu)等各方面，需要把云計算提升到企業(yè)戰(zhàn)略的層面上進行統(tǒng)籌。他建議企業(yè)用戶在實施云計算項目之前需要謹(jǐn)慎評估，并與有經(jīng)驗的IT咨詢服務(wù)提供商進行合作，對云計算項目進行整體的規(guī)劃，考慮云計算中心的管理模式，將未來的運營納入到整體規(guī)劃中。

IDC針對企業(yè)用戶的調(diào)研顯示，在建設(shè)云計算基礎(chǔ)架構(gòu)的各類企業(yè)中，公共云服務(wù)提供商更關(guān)注如何通過云計算形成新的可持續(xù)盈利的業(yè)務(wù)模式，支撐和促進業(yè)務(wù)發(fā)展；私有云用戶則更關(guān)注如何通過云計算提高IT系統(tǒng)使用效率，優(yōu)化IT架構(gòu)，實現(xiàn)IT部門的服務(wù)模式轉(zhuǎn)型，使其從企業(yè)的成本中心轉(zhuǎn)化為業(yè)務(wù)支撐中心。周震剛說：“企業(yè)用戶在考慮如何建設(shè)云計算基礎(chǔ)架構(gòu)之前，首先應(yīng)明確建設(shè)云計算的目的，一定要避免為了云計算而云計算?！?/p>

IDC根據(jù)多年研究和廣泛調(diào)研為中國企業(yè)實施云計算項目設(shè)計了一個路線圖，包括準(zhǔn)備（完成數(shù)據(jù)集中、資源整合和系統(tǒng)架構(gòu)）、實施（實現(xiàn)虛擬化和資源池化）、深化（完成管理和資源的自動化）以及應(yīng)用（包括開發(fā)API/應(yīng)用移植和開發(fā)）這四個階段。而路線圖中有幾個要點需要企業(yè)特別給予關(guān)注。

首先，在云計算平臺的系統(tǒng)設(shè)計和架構(gòu)階段方面，企業(yè)應(yīng)重點考慮幾個因素：根據(jù)自身的業(yè)務(wù)特點和行業(yè)特征選擇系統(tǒng)架構(gòu)，選擇具有充分?jǐn)U展性和高效能的硬件平臺，從技術(shù)和業(yè)務(wù)兩個方面保證云計算平臺與現(xiàn)有平臺的連續(xù)性。在Google和AWS等知名的公共云計算案例中，很多是基于分布式架構(gòu)的云計算平臺。這是由于互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)普遍具有自身技術(shù)實力雄厚、IT資產(chǎn)生命周期短、核心業(yè)務(wù)對實時性要求不高等特點。某公共云計算服務(wù)提供商CTO也認(rèn)為x86是最理想的云計算系統(tǒng)架構(gòu)：“我們運營云計算服務(wù)的，成本是最重要的因素。使用x86服務(wù)器構(gòu)建分布式結(jié)構(gòu)可以讓硬件成本降到最低，同時分布式結(jié)構(gòu)還可以保證系統(tǒng)的可靠性。”但周震剛指出，分布式計算或其他計算模式并沒有絕對的孰優(yōu)孰劣，互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)選擇了適合自己的分布式計算，而其它行業(yè)本身的特性未必與互聯(lián)網(wǎng)類似，用戶應(yīng)考慮自身的行業(yè)特征來選擇真正適合自己的云計算架構(gòu)。總之，對于大型企業(yè)的云計算平臺，其對整體架構(gòu)和硬件平臺的選擇是和企業(yè)自身情況以及平臺上運行的工作負載息息相關(guān)的，系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)考慮一致性和兼容性，如果在系統(tǒng)遷移中要求對現(xiàn)有應(yīng)用重新編寫，那么風(fēng)險評估是不可缺少的。

其次，有些企業(yè)認(rèn)為自己已經(jīng)用虛擬化技術(shù)將物理服務(wù)器分成了若干虛擬機，并在不同的虛擬機上運行不同的應(yīng)用，這便完成了云計算架構(gòu)的部署。周震剛認(rèn)為這種認(rèn)識是片面的，雖然企業(yè)級虛擬化平臺的創(chuàng)建是建設(shè)云計算基礎(chǔ)架構(gòu)必不可少的環(huán)節(jié)，但是僅將物理服務(wù)器分成虛擬機并不是完整的云計算實施過程，企業(yè)級虛擬化還要考慮更多方面。例如，從安全與穩(wěn)定性角度來看，由于虛擬化所具有的整合特性，在其基礎(chǔ)上可能會運行對企業(yè)至關(guān)重要的核心應(yīng)用，企業(yè)在使用中考慮其底層的軟硬件承載平臺是否具有高安全性，高穩(wěn)定性等特點；而從靈活性角度來看，先進的虛擬化軟件應(yīng)該可以做到對硬件資源的更細粒度調(diào)用，對底層硬件資源可以進行增加和減少操作從而實現(xiàn)真正的靈活控制與按需使用。靈活性的另一個體現(xiàn)方面則是應(yīng)用可以在不影響業(yè)務(wù)的前提條件下在不同物理主機間進行遷移，達到平衡不同物理服務(wù)器負載，并使業(yè)務(wù)可以運行在更合適的環(huán)境中。

篇（7）

近日，杭州華三通信技術(shù)有限公司（簡稱華三通信）推出了全新的UIS（Unified Infrastructure System）統(tǒng)一基礎(chǔ)架構(gòu)系統(tǒng)，它是華三通信面向云計算基礎(chǔ)設(shè)施層推出的融合基礎(chǔ)架構(gòu)，基于UIS架構(gòu)，華三通信推出了集刀片服務(wù)器、機架服務(wù)器、交換機、存儲于一體的全融合產(chǎn)品。UIS從全融合、全虛擬化、全面管理三方面入手，將計算、網(wǎng)絡(luò)、存儲三大類IT資源緊密集成，實現(xiàn)了軟件定義IT基礎(chǔ)設(shè)施資源。

華三通信的UIS正是希望通過一體機的方式，讓云計算從基礎(chǔ)架構(gòu)層面開始就變得簡單。華三通信云計算產(chǎn)品線總裁吳健介紹，構(gòu)建云計算基礎(chǔ)架構(gòu)的傳統(tǒng)方式，需要硬件平臺、虛擬化軟件和云管理軟件分階段部署，或者把多個廠商的各類產(chǎn)品拼湊起來交付給用戶，而華三通信UIS為用戶提供的是云計算基礎(chǔ)設(shè)施的一站式交付和運維。

“UIS系統(tǒng)實現(xiàn)了可定制化的云計算基礎(chǔ)設(shè)施整體交付，并對軟硬件設(shè)備的性能進行了全面優(yōu)化，用戶不必考慮軟、硬件基礎(chǔ)設(shè)施之間的兼容性問題，UIS同時也解決了多廠商之間服務(wù)協(xié)調(diào)難度大，響應(yīng)速度慢等問題，使用戶從繁瑣的設(shè)備選型、采購等環(huán)節(jié)中解放出來，從而把更多的精力投入自身業(yè)務(wù)的規(guī)劃當(dāng)中?！眳墙≌f。

吳健認(rèn)為，IT基礎(chǔ)架構(gòu)的融合是最難的。所謂的融合架構(gòu)，不是把各類產(chǎn)品簡單疊加在一起，而是可以將各類資源無縫融合，同時可以更簡單、靈活地進行調(diào)度和調(diào)試，將IT管理員的管理難度和復(fù)雜度降到最低。UIS中的統(tǒng)一管理矩陣套件UISM（Unified Infrastructure System Manager）就是基于這種理念進行設(shè)計的，它具有統(tǒng)一的、符合中國用戶使用習(xí)慣的管理界面，可以真正將用戶的全IT基礎(chǔ)資源和應(yīng)用進行統(tǒng)一管理。對管理員而言，UISM可作為其IT基礎(chǔ)架構(gòu)管理的唯一入口，可以做到新設(shè)備的自助上線、應(yīng)用的一鍵部署。

篇（8）

中圖分類號：TB文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3198（2012）01-0291-01

1 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的進步，IT行業(yè)所在的環(huán)境復(fù)雜性與日俱增，更多的IT預(yù)算被用于維護基礎(chǔ)架構(gòu)和維持應(yīng)用程序的正常運行，而不是更好地滿足客戶的需要。云的出現(xiàn)似乎給人們帶來了新的希望，于是有人做出這樣的預(yù)測――未來云時代。

2 云架構(gòu)體系設(shè)計

2.1 云架構(gòu)的概念及特點

云架構(gòu)這一概念是Google在2006年首次提出的，它是為滿足按需分配的服務(wù)而設(shè)計的軟件架構(gòu)。云架構(gòu)與我們所熟悉的傳統(tǒng)計算機體系不同，云架構(gòu)是一個層結(jié)構(gòu)，整個云架構(gòu)層分為顯示層、中間層、基礎(chǔ)設(shè)施層和管理層四個層次。顯示層主要用于向用戶顯示所需的內(nèi)容，并且利用HTML、JavaScript、CSS和Flash等云技術(shù)中間件層為用戶提供更多的服務(wù)。中間層起著過渡作用，它不但為顯示層提供支撐，也可以為基礎(chǔ)設(shè)施層提供資源上的便利，還可以為用戶直接使用。中間層主要通過5種云技術(shù)實現(xiàn)：REST、多租戶、并行處理、應(yīng)用服務(wù)器和分布式緩存。管理層則是為上面三個層服務(wù)的，它提供賬號管理、SLA監(jiān)控、安全管理等技術(shù)，目的在于更全面地管理和維護三個橫向?qū)拥姆€(wěn)定。通過上述分析，整個云架構(gòu)層可用如下框架來表示（見圖1）：

圖1 云架構(gòu)層云架構(gòu)的特點是建立在云架構(gòu)層的基礎(chǔ)上的，它具有如下特點：（1）規(guī)模大?！霸啤毕到y(tǒng)涵蓋大規(guī)模的容量，例如IBM、微軟、蘋果等的“云”具有成千上萬臺服務(wù)器運行，“云”的計算能力和數(shù)據(jù)容量是一般計算機技術(shù)不能媲美的。（2）數(shù)據(jù)安全性強。云架構(gòu)層中的管理層對數(shù)據(jù)、帳號等資源監(jiān)控和保護，使其免受不必要的侵害；而且管理層可以憑借自身的服務(wù)功能應(yīng)對橫向3個層的突況，因此云架構(gòu)中儲存的數(shù)據(jù)是相當(dāng)安全的。（3）普適性強。云架構(gòu)受“云”的支撐，可以對變幻莫測的應(yīng)用加以控制，一個“云”就可以掌控多種不同的應(yīng)用程序。（4）伸縮性強。云架構(gòu)可以根據(jù)用戶的需要隨時改變其最佳容量，達到最優(yōu)狀態(tài)。

2.2 云架構(gòu)的設(shè)計

要實現(xiàn)“云”的強大功能，前提是必須要有完整的云架構(gòu)體系。云架構(gòu)是一種計算模式架構(gòu)，它通過“云”把資源、數(shù)據(jù)和應(yīng)用等以服務(wù)形式提供到用戶端?；谇叭说难芯?，云架構(gòu)主要包括服務(wù)控制機群、存儲節(jié)點機群、計算節(jié)點機群、應(yīng)用節(jié)點機群、輸入和輸出設(shè)備這六大部分。前面分析了云架構(gòu)層的結(jié)構(gòu)，于是可以根據(jù)云架構(gòu)層進行拓展，對整個云架構(gòu)體系具體設(shè)計（見圖2）。

冗余度就是指數(shù)據(jù)的重復(fù)度，計算機系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的重復(fù)存貯稱為數(shù)據(jù)冗余。數(shù)據(jù)冗余不但對數(shù)據(jù)庫的完整帶來影響，還會浪費存儲系統(tǒng)資源。盡可能地降低數(shù)據(jù)冗余度，是云架構(gòu)設(shè)計的主要目標(biāo)之一。與關(guān)系模式的規(guī)范化理論一樣，計算機系統(tǒng)處理冗余問題的主要思想就是最小冗余原則。

云計算框架可以更好的管理存儲空間，利用云計算的數(shù)據(jù)冗余處理機制，把數(shù)據(jù)資料分成若干文件片，分別存儲在云層中不同的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備上，如果有存儲設(shè)備出現(xiàn)異常，也不會影響到存儲資料的完整性。云層中采用節(jié)點提取文件特征值，減少數(shù)據(jù)的重復(fù)性，在云層中創(chuàng)建了數(shù)據(jù)冗余的信息庫。

如圖2所示，云架構(gòu)中存在冗余策略，表明在云架構(gòu)存儲中可能存在大量的數(shù)據(jù)冗余。由于有些關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)可能需要重復(fù)存儲，而降低相同數(shù)據(jù)的儲存量，使關(guān)聯(lián)范式達到最優(yōu)化，是未來云架構(gòu)所走的畢竟之路。關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的局限性體現(xiàn)在數(shù)據(jù)重復(fù)存儲，從而產(chǎn)生冗余，加大了云架構(gòu)的計算量，不僅浪費了存儲空間，也減慢了計算機的運行速度。處理能力的受限性表現(xiàn)在對簡單信息搜索、對復(fù)雜信息屏蔽以及動態(tài)信息混亂等。由于產(chǎn)生了數(shù)據(jù)冗余，使得計算機系統(tǒng)運行速度慢、維護難，達不到顧客的要求，滿足不了客戶的需要。

由于云存儲服務(wù)都采用了分布式數(shù)據(jù)存儲方式，通過將冗余數(shù)據(jù)分散存儲在連入云系統(tǒng)的大量存儲設(shè)備中去，以提高系統(tǒng)的抗摧毀性。在云架構(gòu)中主要存在副本備份冗余，對于其備份可使用存儲文件的不同之處，減少其存儲量，處理好云架構(gòu)中的數(shù)據(jù)冗余，節(jié)省資源，達到系統(tǒng)最優(yōu)存儲。

4 結(jié)語

篇（9）

IT即服務(wù)是云計算發(fā)展的最終目標(biāo),這是毫無疑問的。但是,從現(xiàn)有基礎(chǔ)架構(gòu)過渡到云計算架構(gòu),這中間還要經(jīng)歷多少步驟呢?

VMware明確提出了云計算發(fā)展的三個階段:第一階段以IT生產(chǎn)為標(biāo)志,其核心任務(wù)是使現(xiàn)有基礎(chǔ)架構(gòu)的價值最大化,比如構(gòu)建共享的資源池,實現(xiàn)容量的靈活供給;第二階段以業(yè)務(wù)生產(chǎn)為標(biāo)志,目標(biāo)是提升服務(wù)的質(zhì)量,提高系統(tǒng)的可用性、可控性和快速響應(yīng)能力等;第三階段就是IT即服務(wù),目標(biāo)是增強業(yè)務(wù)的靈活性,確定服務(wù)級別,實現(xiàn)自助式服務(wù)和按需付費。

“目前,大多數(shù)企業(yè)還處于第一階段。經(jīng)過這三個階段,并最終達到IT即服務(wù)的目標(biāo)可能需要幾年甚至更長的時間?！盫Mware公司總裁兼首席執(zhí)行官Paul Maritz表示,“早在兩年前,VMware就確立了構(gòu)建現(xiàn)代化數(shù)據(jù)中心和實現(xiàn)IT變革的愿景目標(biāo)。VMware的虛擬化平臺vSphere為實現(xiàn)前兩個階段的目標(biāo)奠定了堅實的基礎(chǔ)?！?/p>

其實,實現(xiàn)云計算的最終目標(biāo),技術(shù)因素只占50%,還有50%在于企業(yè)對自身流程的改造以及采用什么樣的實施方式等。對于企業(yè)來說,明智的做法是,將基礎(chǔ)架構(gòu)全部虛擬化,使應(yīng)用與基礎(chǔ)架構(gòu)相分離,讓數(shù)據(jù)和應(yīng)用能夠透明地移動,IT基礎(chǔ)設(shè)施可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求的變化而靈活調(diào)配,從而實現(xiàn)快速響應(yīng)。

IDC的數(shù)據(jù)顯示,2009年,全球部署在虛擬機上的應(yīng)用數(shù)量已經(jīng)超過了運行在物理服務(wù)器上的應(yīng)用數(shù)量。2010年,全球虛擬機的數(shù)量將達到1000萬。虛擬化技術(shù)的快速發(fā)展將改變操作系統(tǒng)和終端設(shè)備的發(fā)展軌跡。Paul Maritz表示,由于創(chuàng)新能力逐漸減弱,傳統(tǒng)操作系統(tǒng)雖然不會消失,但是其作用和功能將進一步弱化。虛擬化應(yīng)用的終端設(shè)備將變得多樣化,特別是包括iPad在內(nèi)的移動終端設(shè)備越來越多,使得用戶更加注重應(yīng)用體驗。

將IT即服務(wù)和實現(xiàn)混合云計算作為目標(biāo)之后,VMware實現(xiàn)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型順理成章。“VMware不再是一個單純提供虛擬化軟件的廠商,而是以實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的自動化為己任。時至今日,VMware已經(jīng)是一個名副其實的基礎(chǔ)架構(gòu)解決方案提供商,并在此道路上不斷進行技術(shù)創(chuàng)新和變革?！盤aul Maritz表示,“VMware公司的定位十分明確,即不涉足硬件業(yè)務(wù),不提供公共云服務(wù),不插手行業(yè)應(yīng)用,更不會與核心的合作伙伴發(fā)生任何業(yè)務(wù)上的沖突?！?/p>

云計算創(chuàng)新三部曲

在通往云計算的道路上,創(chuàng)新是沒有止境的。VMware公司首席技術(shù)官Stephen Herrod表示,VMware在IT體系架構(gòu)的每個關(guān)鍵層都進行了創(chuàng)新,包括基礎(chǔ)架構(gòu)、應(yīng)用平臺和終端。VMware在本次大會上推出了多款新產(chǎn)品,主要包括vCloud Director、vShield、vCloud數(shù)據(jù)中心服務(wù)和咨詢服務(wù)以及View 4.5等。

1.基礎(chǔ)架構(gòu)的變革

VMware vCloud Director是一種全新的基礎(chǔ)架構(gòu)交付和使用模式。它在改變IT交付基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)方式的同時,也改變了用戶訪問和使用這些服務(wù)的方式。通過擴展VMware vSphere的資源池化功能,VMware vCloud Director使得IT部門能夠創(chuàng)建虛擬數(shù)據(jù)中心(VDC),包括計算、網(wǎng)絡(luò)和存儲資源組成的資源池以及預(yù)定義的管理策略、服務(wù)水平協(xié)議和定價機制。IT部門可以通過完全自動化的自助服務(wù)訪問方式,為用戶提供VDC以及包括虛擬設(shè)備、虛擬機和操作系統(tǒng)鏡像等在內(nèi)的基礎(chǔ)架構(gòu)和應(yīng)用服務(wù)目錄。

為了保證云的安全,VMware推出了vShield產(chǎn)品系列,包括vShield Edge、vShield App和vShield Endpoint。vShield產(chǎn)品系列可以對包括防火墻、虛擬專用網(wǎng)(VPN)和負載均衡等在內(nèi)的安全和邊緣服務(wù)進行虛擬化,使其擺脫物理基礎(chǔ)架構(gòu)的束縛。vShield產(chǎn)品系列能夠提供比傳統(tǒng)的物理部署模式更加安全的VMware虛擬化環(huán)境和云環(huán)境,而且成本較低。

2.應(yīng)用開發(fā)模式的變革

云應(yīng)用需要與之相匹配的開發(fā)平臺和工具。此開發(fā)平臺和工具應(yīng)具備如下特點:具有高性能,能夠?qū)崿F(xiàn)快速交付,包含能夠提高開發(fā)效率和確保應(yīng)用可移植性的應(yīng)用框架,具有高度集成性,并由策略驅(qū)動。用戶采用這一新的開發(fā)平臺構(gòu)建應(yīng)用,既可以確保應(yīng)用在異構(gòu)云環(huán)境中的可移植性,又可以與底層基礎(chǔ)架構(gòu)智能地共享信息,從而進一步提升應(yīng)用性能、服務(wù)質(zhì)量和基礎(chǔ)架構(gòu)的利用率。

VMware當(dāng)初收購Spring Source公司,就是想獲得新的云應(yīng)用開發(fā)平臺,在云基礎(chǔ)架構(gòu)和云應(yīng)用之間搭建一座溝通的橋梁?，F(xiàn)在看來,VMware不僅實現(xiàn)了當(dāng)初的目標(biāo),而且在Spring Source產(chǎn)品的基礎(chǔ)上又推出了vFabric。vFabric是一個集Spring Source產(chǎn)品與監(jiān)控和管理功能于一體的平臺。Spring Source的產(chǎn)品不僅可以應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)等新興行業(yè),而且可以廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)行業(yè)。很多中國的開發(fā)人員一直在使用開源的Spring Source的產(chǎn)品。

Stephen Herrod表示:“全球75%的Java開發(fā)人員都在使用Spring Source的產(chǎn)品。未來,Spring Source將繼續(xù)走開源的道路,并且要在非關(guān)聯(lián)性的數(shù)據(jù)訪問以及與社交網(wǎng)站和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的集成方面多下功夫,進一步簡化開發(fā)的過程,更好地適應(yīng)虛擬化環(huán)境下的開發(fā)需要?！?/p>

3.終端計算模式的變革

構(gòu)建云計算平臺,不僅要實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的變革以及應(yīng)用開發(fā)模式的創(chuàng)新,而且要改變終端用戶的計算方式。

VMware桌面虛擬化產(chǎn)品View 4.5的推出,標(biāo)志著以PC為核心的個人計算模式正轉(zhuǎn)向以客戶為中心的多終端訪問模式。在新模式下,任何人都可以通過任何設(shè)備安全地訪問所需的應(yīng)用和數(shù)據(jù)。采用VMware View 4.5解決方案,IT服務(wù)交付將變得更加靈活,系統(tǒng)的購買成本變得更低,數(shù)據(jù)訪問更加安全,管理更加高效。VMware View 4.5的推出比原計劃晚了兩個月。Stephen Herrod表示,這是因為VMware要確保產(chǎn)品的品質(zhì)。

服務(wù)器虛擬化與桌面虛擬化是否具有關(guān)聯(lián)性?通常情況下,已經(jīng)部署了服務(wù)器虛擬化技術(shù)的用戶會更容易接受桌面虛擬化的理念。但是與標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)器虛擬化技術(shù)相比,桌面虛擬化的應(yīng)用需求比較特殊,用戶必須搞清楚后端服務(wù)器與前臺終端之間如何進行配合,安全性能否得到保證以及其他的限制條件。Stephen Herrod表示:“桌面虛擬化更注重流程以及前后臺設(shè)備的銜接。對于用戶來說,重要的不是擁有多少種終端設(shè)備,而是桌面虛擬化能帶來什么樣的價值和應(yīng)用體驗?！?/p>

云計算新勢力

篇（10）

VMware公司標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)總監(jiān) Winston Bumpus

云計算的浪潮正席卷而來。通過提供靈活、自助式的IT基礎(chǔ)架構(gòu)，云計算促使信息處理方式發(fā)生了革命性的轉(zhuǎn)變。在這場變革中，虛擬化技術(shù)發(fā)揮了決定性作用。它所帶來的獨立性、高度整合性和移動性，改變了當(dāng)前的IT基礎(chǔ)架構(gòu)、流程以及成本，通過消除長期存在于應(yīng)用層與物理主機之間的障礙，虛擬化使部署更為輕松便捷，工作負載的移動性顯著增強?？梢哉f，沒有虛擬化的云計算是無法想象的。

然而，真正實現(xiàn)從傳統(tǒng)計算向云計算的變遷，還有一道障礙需要跨越。目前推出的各種云計算方案，由于連接各種計算機系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、維護云計算正常運行的軟件技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等多有不同，使用戶在具體方案的選擇上難免困惑，這極大地限制了云計算的普及與推廣。因此，制定行業(yè)互操作性標(biāo)準(zhǔn)已成為當(dāng)前云計算面臨的最大挑戰(zhàn)。

標(biāo)準(zhǔn)掣肘

目前，業(yè)界關(guān)于云計算的定義不勝枚舉。參照美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）的定義，云計算是“一種基于按使用付費的模式，通過便攜、按需的網(wǎng)絡(luò)訪問資源共享池，以最少的消費管理成本和服務(wù)提供商協(xié)作，獲取可配置、可靠、能夠快速提供及的計算資源，如網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲、應(yīng)用、服務(wù)等”。

針對云計算的使用模式，業(yè)界也提出了三個不同的概念：軟件即服務(wù)（Software-as-a-Service，即SaaS）、平臺即服務(wù)（Platform-as-a-Service，即PaaS）和基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)（Infrastructure-as-a-Service，即IaaS）。SaaS是一種基于Web的軟件租賃模式；PaaS是開發(fā)定制的、托管于Web系統(tǒng)的應(yīng)用；IaaS則是指服務(wù)器、存儲和計算能力采用“即付即用”的使用模式，在防火墻的內(nèi)部和外部均能有效獲取，分別對應(yīng)相互獨立的內(nèi)部云和外部云。假如能在內(nèi)部云與外部云之間制定一種標(biāo)準(zhǔn)，使兩者實現(xiàn)協(xié)同管理，那么一種跨越內(nèi)部云和外部云的虛擬私有云便將成為現(xiàn)實，它將幫助企業(yè)獲得云計算的所有好處。

企業(yè)對于靈活性、可用性、性能等需求的日益增長，使IT管理標(biāo)準(zhǔn)越發(fā)彰顯其重要價值。部署支持管理標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)、工具和解決方案，將有助于降低系統(tǒng)管理的復(fù)雜性并降低IT的總體擁有成本。然而，當(dāng)前內(nèi)部云和外部云之間普遍缺乏一種互操作標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致內(nèi)部資源和可利用的外部資源無法實現(xiàn)有效連接。同時，用戶由于普遍擔(dān)心在專有工具、格式和基礎(chǔ)架構(gòu)方面的巨大投資無法取得預(yù)期回報，而不敢貿(mào)然選擇云供應(yīng)商。因此，標(biāo)準(zhǔn)的缺失導(dǎo)致云計算無法釋放其全部潛能。

為實現(xiàn)云計算這一全新模式，有必要研發(fā)、采用和推廣一種具備互操作性的IT管理標(biāo)準(zhǔn)。唯有如此，用戶才能放心地選擇云技術(shù)，獲得隨需應(yīng)變的靈活性。同時，這還將促使IT技術(shù)廠商專注于改進功能、可靠性及性能，不必再將重點放在格式、和協(xié)議等方面。

創(chuàng)建OVF標(biāo)準(zhǔn)

為了描述基礎(chǔ)架構(gòu)的成熟度，Gartner專門創(chuàng)建了一種實現(xiàn)動態(tài)IT基礎(chǔ)架構(gòu)的模型。該模型分為五個層次，其中第一層是集中和標(biāo)準(zhǔn)化，第三層是虛擬化和便攜性，第五層是IT基礎(chǔ)架構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闃I(yè)務(wù)自動化平臺，最終實現(xiàn)“基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)”。由此可見，為了實現(xiàn)最終的業(yè)務(wù)靈活性，既需要虛擬化技術(shù)實現(xiàn)便攜性，又需要相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)互操作性，從而更加全面地管理整個業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)架構(gòu)，使用戶不必像過去那樣管理IT基礎(chǔ)架構(gòu)的所有要素，只需要利用一系列簡單的工具，便可管理、控制計算基礎(chǔ)架構(gòu)，實現(xiàn)整個基礎(chǔ)架構(gòu)的自動化，令I(lǐng)T得以提供高水準(zhǔn)的業(yè)務(wù)靈活性。

目前，業(yè)界已經(jīng)建立了一個標(biāo)準(zhǔn)的、便攜的元數(shù)據(jù)模型，使得跨虛擬化平臺的虛擬機部署成為現(xiàn)實。獨立軟件開發(fā)商（ISV）通過測試和開發(fā)，可將應(yīng)用與操作系統(tǒng)封裝在一起并進行虛擬機認(rèn)證。虛擬機在沒有任何外部依賴的情況下作為預(yù)先配置、預(yù)先封裝的單元迅速地轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，這無疑非常具有吸引力。這種預(yù)先部署、可隨時運行、封裝成虛擬機（VM）的應(yīng)用被稱為虛擬設(shè)備。為使這種虛擬設(shè)備得到更加廣泛的應(yīng)用，必需采取獨立于廠商的標(biāo)準(zhǔn)進行虛擬機和元數(shù)據(jù)封裝，使任何虛擬化平臺都能夠自動、安全地進行安裝、配置和運行虛擬設(shè)備。

這一由分布式管理任務(wù)組（DMTF）的開放虛擬化格式（OVF）標(biāo)準(zhǔn)，具備諸多優(yōu)勢：有效提高用戶體驗，簡化安裝過程；為用戶提供獨立、靈活的虛擬化平臺；輕松地創(chuàng)建復(fù)雜的、預(yù)先配置的、多層次的服務(wù)；通過便攜式虛擬機高效地交付企業(yè)軟件；使特定平臺功能增強，通過可擴展性更容易地采納虛擬化技術(shù)的進展。

OVF與云的互操作

2009年4月，DMTF宣布組建一個被命名為“開放云計算標(biāo)準(zhǔn)孵化器”的組織，以便在系統(tǒng)管理標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)、確認(rèn)、升級和采納等環(huán)節(jié)展開合作，滿足云計算對于開放管理標(biāo)準(zhǔn)的需求，為云資源管理制定一系列規(guī)范。