云计算及其应用模式探讨

云计算及其应用模式探讨摘要：随着信息技术的不断发展，云计算的地位更加重要，它被人们誉为信息技术产业的发展方向。云计算的发展给传统的软硬件行业带来了深远的影响。云计算为信息资源利用和信息服务模式提供了一种全面的支撑，云计算应用服务模式一定会随着云计算的不断实践内涵愈加丰富。本文通过探讨云计算及其应用模式。关键词：应用；云计算；模型云计算被公认为是未来信息技术产业的发展方向，将对传统的软硬件行业带来理念和模式上的深远变革。但是，由于云计算涉及面广，理念先进，到目前为止并未在业界形成统一的、行之有效的定义和规范，再加上从业者的认识局限，客观上导致了概念的泛滥，大跃进式的“云计算”建设。本文结合传统应用特征和问题，提出一个云计算应用模型，并分析涉及的技术，服务模式以及实施策略。云计算及其应用模式概述1.1云计算的本质无论云计算概念如何定义，云计算的核心理念是一致的集约构建弹性服务，体现为：资源统筹化：聚合硬件，软件，网络等资源，使其邮寄整合成为庞大的资源地；服务定制化：对外提供弹性可定制的服务；管理透明化：面向资源和服务的高效管理。从技术的角度来看，云计算对外提供的服务需求满足高性能、高可用、高可靠、高可伸缩几个方面的特性。1.2应用模式概述云计算既然是以服务为导向的，包含了从硬件设施到高层软件的多层次服务，往往基于服务的对象和功能差异划分为三层服务。SaaS：将应用软件统一部署在服务提供商的服务器上，用户通过互联网以租用方式向厂商定制应用软件服务，服务提供商根据客户服务协定进行收费，并且通过浏览器向客户提供软件的模式。如GoogleDoc，GoogleApps，Zohooffice；PaaS：将应用运行环境及开发环境作为服务来提供，如GoogleAppEngine，Amazon的AWS，Sales-force的平台；IaaS：将支撑软件运行的基础设施作为服务提供给客户，包括服务器、操作系统、磁盘存储、数据库、信息资源、内存、I/O设备等，并整合成为一个虚拟的资源池为整个业界提供所需要的存储资源和虚拟化服务器等服务。如AmazonEC2，IBM的BlueCloud。在部署模式上，云计算分为公有云、私有云和混合云。公有云主要面向中小企业、大众，建设统一的服务中心，基于Internet提供服务。私有云则主要面向大企业，建设专属的服务中心，基于企业内网提供服务。在私有云基础上拓展公网入口，提供相关服务，则为混合云模式。对于一个标准的云计算应用，无论是公有云、私有云还是混合云，IaaS、PaaS和SaaS三层服务必须得到体现。但应用本身并非需要构建完整的服务层次，往往会由硬件提供商、平台服务提供商、集成商等按层次提供相关支持，这样也就形成了云计算产业链。私有云往往接近传统的企业级应用，服务提供商面向特征化的企业应用领域，结合云计算技术和企业及应用技术，建立支撑大规模数据中心的运维机制，借助商业及开源技术产品的支撑实现灵活敏捷的业务服务体系。公有云相对私有云来说，除了其本身体现的外网与内网区别外，更有商业模式上的区别，公有云需要对外运营，因此在服务评估和计费方面非常显著，其最终用户体现为面向组织和个人的租户，通方案与应用过SLA体系提供免费和收费服务，并以租户为中心建立安全服务体系。公有云最终对外体现的服务可以使某个具体层次的，如IaaS公有云、PaaS公有云，也可以是贯穿多层，比如全层次公有云可以对外提供完整的3个层次的服务。互联网企业更倾向于公有云的实施，国内的阿里云、淘宝开放平台、腾讯开放平台等都是这样的范例。优势在于聚合中小企业、个人、以及组织资源形成丰富的社会化面向特定领域服务的资源池，以互联网促进传统产业发展。而对于政府，大型企业与机构则更倾向于私有云的实施，因为其内部的资源丰富，相关管理机制较为完善，并且在一定范围内形成共享，并且有较多的遗留企业应用需要统筹，因此私有云可以降低企业长期投资，加速内部资源整合。2IaaS应用模型2.1服务模式构建IaaS层次服务，主要是将物理资源整合成为一个可统一管理的资源池，包括服务器和硬件，磁盘列阵，交换机等，通过虚拟化技术进行计算，储存，网络三个层面的资源分配，构建虚拟网络，从而形成为IaaS运维管理建立监控管理服务器集群，提供基础设施统一管理平台，用于管理硬件和虚拟化设施的绑定以及基础设施生命周期，并具备以下特征：故障可转移；资源注册与退出；资源负载动态均衡。如果要建立IaaS公有云，还需要在以上模式的基础上丰富以下功能：用户/租户安全；SLA与计费管理；基础设施运营管理。2.2核心技术基础设施统一管理平台的核心技术是虚拟化技术。虚拟化也是IaaS层面的最重要技术，包括服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化以及桌面虚拟化。其中，服务器虚拟化技术是目前广泛使用的虚拟化技术，分为全虚拟化和半虚拟化两种。2.1.1全虚拟化通过在GuestOS（客户操作系统）和硬件之间捕捉和处理那些对虚拟化敏感的特权指令，使GuestOS无需修改就能运行。这种虚拟化是业界现今最成熟和最常见的，又包含Hosted（托管）和Hypervi-sor（虚拟监管）两种模式，知名的产品有IBMPC/CMS，OracleVirtualbox，KVM，VMwareWorkstation和VMwareESX。2.2.2半虚拟化利用Hypervisor来实现对底层硬件的共享访问，但是由于在Hypervisor上面运行的GuestOS已经集成与半虚拟化有关的代码，使得GuestOS能够非常好的配合Hyperivosr来实现虚拟化。通过这种方法将无需重新编译或捕获特权指令，使其性能非常接近物理机，代表此类虚拟化的产品有Xen、微软的Hyper-V。3PaaS应用模型3.1服务模式PaaS是实现云计算应用的最关键部分，在云计算服务体系中起到承上启下的作用。理想的PaaS应用模式应该在核心技术设施基础上进行扩展，使其可以高效负载上层SaaS应用。核心计算设施：包括用于运行主应用逻辑的应用服务器集群，用于应用访问负载均衡的Http服务器集群。分布式计算设施：提供面向任务分发调度、海量数据处理、分布式协调等方面的能力。云储存设施：提供面向海量数据储存的能力，并有效支持关系型数据，并结构化数据、非结构化数据等。云管理监控设施：提供面向计算和储存的监控管理、应用部署以及安全控制等方面的能力。运营设施：为建立PaaS层公有云提供支持，提供对外运营服务的相关管理。PaaS服务要能在支撑传统企业应用的基础之上增加面向动态增长的数据与业务的支持，实现高度可横向伸缩、资源调配，从而促进SaaS应用的高效、安全、稳定运转。3.2核心技术PaaS层技术涵盖面十分广泛，总体来说包含以下几个维度的技术：运行支撑方面：基于JavaEE、SOA技术，扩展分布式计算技术和云储存技术；管理支撑方面：提供面向计算逻辑和存储逻辑的部署技术，过程监控技术、安全技术；开发支撑方面：面向云计算应用的辅助建模、开发、测试工具；信息技术与信息化业务支撑方面：包含应用安全、字典、工作流等通用业务，以及面向行业领域的构建技术；运营支撑方面：公有云相关的多租户管理技术、SLA、计费技术等。可以看出，PaaS层的技术实际上是传统企业级框架技术的一体化整合，最大差别在于广泛的引入了分布式处理技术和云存储技术。目前业界最为广泛认可的PaaS框架当属A-pacheHadoop，它模仿了Google一系列分布式技术。ApacheHadoop中的MapReduce是最具代表性的云计算技术。此外，云存储技术也是云计算技术中最具代表性的技术之一，涉及到以下方面技术：分库分表技术（sharding）：基于数据库进行垂直和水平伸缩，尤其是水平分割，实现同类数据的分散存储，从而消除海量数据带来的单库单表存储压力；NoSQL技术：专门为面向半结构化和非结构化数据进行存储的数据库技术，分为列示、文档式以及key/value式三种储存模型。参考文献赵勇军.基于云计算的数据存储架构研究J.智能计算机与应用，2014（4）1 刘邦凡，詹国辉.基于云计算的电子服务发展模式研究J.电子政务，2014（2）