云计算架构与实施

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2012-07-30,#,云计算架构与实施,云计算介绍,云计算是英文,Cloud Computing,的中文翻译。简单来说，云计算就是提供基于互联网的软硬件服务。,有人说今天属于互联网，那么明天则属于云计算。云计算是未来,IT,工业的基石，,Gartner,公司就曾预测，云计算产业将从,2008,年得,464,亿美元急剧增加到,2013,年得,1500,亿美元。（以上信息来自,2009,年,6,月,15,日出版的美国商务周刊）,信息技术的一个梦想就是使得信息产品（软件和硬件）能够像水电一样用多少付多少。云计算的出现让人们第一次看到实现这个梦想的希望。,目前云计算就像,20,世纪,90,年代初期的互联网一样，正处于成长的初期和快速发展时期。但是，正如我们所看到的，互联网已经在最近十几年间彻底改变了整个世界。云计算也将会如此，我们正在步入一个“什么东西都是云服务”的时代。,那么究竟什么是云计算呢？,1.1,什么是云计算,1.,从,IT,人员的角度来说，云计算就是提供基于互联网的软件服务。云计算最重要的概念是用户所使用的软件并不需要安装在他自己的电脑里，而是利用互联网，通过浏览器访问在外部机器上的软件来完成全部的工作。用户所使用的软件由其他人运转和维护，而用户只需要通过互联网建立起连接就可以了。用户的文件和数据也存储在那些外部的机器里。,其实云计算离我们并不遥远！,举一个简单的例子,电子邮件就是一个云计算的例子，我们几乎每个人都在使用电子邮件，每次我们登录电子邮箱，收发电子邮件，我们的电子邮件并未存储在我们自己的机器上，而是存储于云服务平台的数据中心，这使得我们在任何可以上网的地方都可以查看和下载邮件！,当大多数人逐步习惯于使用这些个人云服务（如电子邮件）的同时，通过相同的方式访问企业云服务也越来越获得认可。虽然企业的软件服务非常复杂，但是，随着互联网网速的不断提升，企业的云服务也变得现实起来。有一些企业已经开始使用云计算为其客户提供基于互联网的软件服务了。另一些大企业也已把他们的软件系统移到了云计算平台上面（管理软件和财务软件）。,例如：,亚马逊公司（,Amazon,）目前提供了一个名为,EC2,（,Elastic Compute Cloud,，弹性云计算）和,S3,（,Simple Storage Service,，简单存储服务）的云计算服务，,Nasdaq,（纳斯达克）和,New York Time,（纽约时报）都是该服务的客户。纽约时报将,4T,（,1T=1024G,）的新闻报道放在亚马逊的云计算平台上；纳斯达克也将股票的历史交易数据放在放在亚马逊的云计算平台上。在亚马逊,2008,年第三季度的财务报告中包括网络服务在内的相关收入达到了,1.3,亿美元，占总收入的,42%,，这其中由云计算带来的收入不在少数。,另一个完全使用云计算来提供企业级服务的公司是,S,和,（他们是同一个公司的平台）。该公司是是全球按需,CRM,解决方案的领导者。它拥有业界无可比拟的客户成功率。该公司建立了基于,Internet,的客户关系管理（,CRM,）的业务架构。例如，,JobScience,公司在,平台上实现了他们的招聘业务。根据,2009,年,11,月,30,日出版的商务周刊的报道，成立仅十年的,Salesforce,公司在,2008,年的收入超过了,10,亿美元，并且以每年,20%,速度递增。西门子（,SIEMENS,）、星巴克（,STARBUCKS,）、戴尔（,DELL,）等都是,Salesforce,云计算平台的客户。,很多大型的,IT,公司都在快速地部署云计算平台。微软公司在,2010,年,1,月,1,日正式上线,Windows Azure,平台。在该平台上，软件开发商可以使用,.NET,库创建应用程序，微软可以利用自己的数据中心来运转和维护这些程序，而用户仅需通过互联网接入使用服务即可，不需在自己的电脑上安装任何开发工具。,IBM,公司在,Watson,、,Zurich,和印度等地建立了云计算研究中心,RC2,（,Research Computing Cloud,）。,Google,公司则提供了,Google AppEngine,平台，软件开发人员可以在其平台上开发传统的网上应用系统。还有很多其它的公司也都在大力实施云计算平台。,1.2,商务人员的定义,整个企业业务分为两大类：面向客户的业务（外部业务）和内部业务（操作）。只有面向客户的业务才能为企业产生效益，而内部业务是企业的成本开销。另外，在当今信息化环境下企业能否成功，取决于企业如何快速和高效地适应市场的变化。在美国，把能够快速适应变化的企业叫做,agile,企业（,agile,的中文意思是“灵活的”）。简单地说，就是同时间竞争：产品设计的时间，响应客户的时间，等等。这就需要一个灵活的系统，该系统能够最大化的接近客户，能够响应客户的动态需求，帮助企业抓住动态的商务机会。所以企业的业务处理必须走出企业自己的范围，同多个客户和合作伙伴协调。,Agile,企业的定义：,一个能够快速响应市场上未知变化的灵活企业。,Agile,企业往往能够同其客户和供应商在一个,IT,系统上完成自动业务，并能快速的响应客户的动态需求。,例如：,新长安公司是一家为零售商、批发商和厂商提供信息服务的公司，我们知道，一个零售店给批发商所发的订单中往往包含多个厂商的产品。在传统方式下，该批发商挨个给厂商打电话，询问厂商有多少现货。新长安的订单服务就提供了一个自动化服务，帮助零售商立即获得订单确认信息。如果零售商、供应商、厂商共用一套订单平台，那么这种需求实现起来非常简单,多企业自动协调系统,总之，从商务人员的角度出发，云计算是一个,7*24,小时全天候企业操作平台（,Busses Operation Platform,）。在这个平台上，各个业务流程相互操作，各协作企业协调工作。所以，云服务是一个独立的商业服务，而不是一个独立的,IT,系统。企业可以根据他们的需要组合他们自己的业务系统。企业可以像买菜一样，在市场上订购不同的云服务，组合成一个他所需要的业务系统。从某种意义上说，软件开发人员开发的服务就像一个模板，不同的企业订购模板，组合成一个大的系统，再进行相关的配置，就变成该企业所需要的软件系统。这个组合和配置的过程可能只需要几个小时或者几天即可完成。,根据上面的的介绍，我们来总结一下云计算给我们带来的好处：,标准化的软件服务，而不仅仅只是一个定制的软件应用程序，他们都采用面向服务的结构。,快速的部署，而不需要等待几个月到几年的开发时间。,低价的,IT,系统，而不再需要前期投入大量成本购买硬件、软件和雇佣,IT,管理人员。根据美国权威机构的统计，使用云服务的企业可以节省该项成本的,84%,。,灵活的软件服务，使用服务的时间和容量也是动态的。通过云平台、企业可以像用水电一样：“用多少，付多少”。,方便快捷的访问。即可以随时随地办公。,高度的可扩展性，企业可以弹性的使用云服务。当新的业务需求出现时，就订购新的服务；当业务规模增大时就扩大服务的使用量。,最新和最安全的软件服务。企业不需要自己安装补丁，云服务提供商总是提供最新的服务。云服务提供商提供多种安全措施来保证系统的安全性。,1.3,云计算的体系结构,我们首先看看云计算的体系结构。云计算不仅仅只在于应用软件层，而是包括了硬件和系统软件在内的多个层次。简单的可以用以下三层结构来表示：,很多厂商都提供了上面的部分或所有平台。如,IBM,的,Smart Business Storage Cloud,和亚马逊的,EC2,主要是提供云计算的硬件平台（硬件作为服务），,Google,的,Application Engine,主要是一个云平台，而,SalesForce,公司则是云服务的提供商。,硬件平台,硬件平台是包括是包括服务器、网络设备、存储设备等在,内的所有硬件设施。它是云计算的数据中心，硬件平台首,先要具有可扩展性，用户可以假定硬件资源无穷多，这样,就可以根据自己的需要动态的使用这些资源，并根据使用,量来支付服务费。再也不用为“支持系统正常运转需要多少,硬件设备”而烦恼了。,当前的虚拟技术可以让多个操作系统共享一个大的硬件设施，使得硬件平台的提供者灵活的提供各类云平台的硬件服务，目前市场上的虚拟收费技术（如,VMware,）也有免费的开源技术（如,Xen,）。通过虚拟机的方式提供硬件设施具有很多好处。由于虚拟机是一类特殊的软件，能够完全模拟硬件的执行，因此能够在他上面运行操作系统，进而能够保留一整套运行环境定义。这样，可以将整个执行环境通过打包的方式传输到其它物理节点上，从而使得执行环境和物理环境隔离，方便了整个应用程序模块的部署。从整体上来说，通过将虚拟化的技术应用到云计算的硬件平台，可以获得很多的好处。,当然硬件平台也未必是一个或多个大型机器，而可以是一些小型机器网络，每个小机器完成部分功能。,很多人往往忽视硬件平台在云计算中的重要性。其实只有当硬件平台具备用较低的成本来实现大规模处理的能力时，整个云计算才能为用户提供低价的服务。另外硬件平台毕竟是一大堆的设备，所以硬件设备所需要的资源的收费也要考虑进去。对于那些想要做硬件平台的,IT,企业来说，可能需要考虑硬件的价格、电费、当地的温度（因为机器不能太热）、管理人员的成本等因素。,云平台,云平台首先提供服务开发工具和基础软件（如：数据库、分布式操作系统），从而帮助云服务的开发者开发服务。另外，它也是云服务的运行平台，所以，云平台要具有,Java,运行库，,Web2.0,应用运行库、各类中间件等等。,云平台和硬件之间可以是一个操作系统（确切的说是一个分布式的操作系统），该操作系统直接动态分配底层硬件；也可以是两个操作系统：一个是与硬件接口衔接并提供虚拟机的分布式操作系统（往往由硬件平台来提供），另一个是在这个虚拟机上的当前流行的操作系统（如,Linux,、,Windows,等）。前一种方案的问题在于，该种操作系统提供了很多私有的接口和开发工具，在其上开发的应用很难迁移到其他平台。而这正是后一个方案的优势所在；开发人员可以使用自己熟悉的语言开发程序，也可以将该程序无缝的迁移到其它类似的平台。,云平台提供商和硬件平台提供商一起构筑了一个大型的数据运营中心。用户不需要再建立自己小型的数据中心。虽然用多少付多少的方式从单个客户上获利很少，但是，用户的数量优势将帮助平台提供商最终实现巨大的利润。,云服务,云服务就是指可以在互联网上使用一种标准接口来访问的一个或多个软件功能（比如：财务管理软件，客户关系管理软件，计算软件）。云服务的传输协议不限于,HTTP,和,HTTPS,，还可以通过消息传递机制来调用。这里建议,Web,服务的标准来实施云服务。云服务有点类似于在云计算出现之前的“软件即服务”。大多数人对“软件即服务”的概念并不陌生。,云服务很容易和,SaaS,（,Software as a Service,）相混淆。一般而言，在“软件即服务”的系统上，服务提供商自己提供和管理硬件平台和系统软件。而对于云平台上的云服务来说，云服务提供商服务提供商不需要提供硬件平台和云平台（系统软件）。云这是云服务和“软件即服务”的一个主要区别。对于软件公司来讲云平台大大的方便了软件服务的推出。,从更广泛的角度来说，云计算包含了如下图所示的体系结构。企业作为云服务的客户通过访问服务目录来查询相关软件服务，然后订购服务。云平台提供了统一的用户管理和访问控制管理，从而一个用户使用一个用户名和密码就可以访问所订购的服务了。另外，在云平台上有多个用户在使用云服务，要保证各个客户数据的安全性和私密性。,1.4,云计算的模式,未来不会只有一个云计算平台，而是按照业务形成多个云计算平台。正如互联网是多个网络的网络，云计算平台也是多个云计算平台的网络（,Cloud Network,），各个平台包含了不同的应用和服务。其中私有云平台也会长期存在。三种模式的云平