引言
云計算，是一種可用于商業(yè)化運作的技術架構(gòu)，云計算是新一代的計算機技術IT模式，是IT發(fā)展歷程的回歸，是自喬布斯創(chuàng)新PC分散應用以來IT領域第一次大集中應用。云計算的誕生，仍然應遵循經(jīng)濟規(guī)律，利用技術上的創(chuàng)新實現(xiàn)需求的增長和運營成本的降低。面對大量資源利用率不足的計算機，通過云的形式，利用富裕的已存在的高性能資源，使其虛擬成池以提供服務滿足社會各方面的信息軟件化需求，這是目前IT業(yè)大舉進攻的目標市場。云計算是技術，有自身的技術架構(gòu)，通過對云計算架構(gòu)中功能模塊的解析和架構(gòu)應用實例的分析，闡述了云計算實現(xiàn)的基本模型，并對云計算的商業(yè)模式進行了分類展望。
1 云架構(gòu)
云計算經(jīng)過初期的摸索，架構(gòu)漸漸清晰，主流分為兩部分：服務和管理。云架構(gòu)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
服務分3層:SaaS，PaaS和IaaS。
SaaS是出現(xiàn)最早且現(xiàn)在應用最普遍的云計算服務。隨著互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，基礎網(wǎng)絡條件的日益成熟，用戶通過瀏覽器聯(lián)網(wǎng)即能用云上的軟件服務。SaaS最靠近用戶，按需付費就能享受云計算服務商提供的軟件服務，用戶因此省去了前期軟硬件和后期維護的資金投入，這種高體驗性服務，促成了SaaS產(chǎn)品在云計算產(chǎn)品中的高市場份額。SaaS包含以下常見技術：
圖1 云架構(gòu)系統(tǒng)框圖
1）超文本標記語言（HTML）。現(xiàn)在主流的Web頁面標準技術HTML4正逐步過渡至HTML5，視頻的高品質(zhì)需求體驗是其推動力。
2）物件導向語言（JavaScript）。用于豐富Web頁面功能的動態(tài)描述語言，提高人機交互時的動畫體驗。
3）級聯(lián)樣式表（CSS）。控制Web頁面的外觀，例如，鏈接文字的變化(頁面的內(nèi)容和表現(xiàn)的形式相互獨立。
另外還有富聯(lián)網(wǎng)應用（RIA）的技術，動畫和矢量表示工具(Flash)和微軟富聯(lián)網(wǎng)應用（Sliverlight），這里不做敘述。開發(fā)涉及成本，由于Adobe公司和微軟涉及軟件許可和應用的收費，所以以上3種技術的組合被市場廣泛采納，通用且學習成本低。在HTML5被人們廣泛接受之前，RIA的應用會占到一定的比例，與HTML4相比，E27在用戶體驗性方面具有優(yōu)勢。
PaaS是目前出現(xiàn)最晚但潛力較大的云計算服務，提供軟件開發(fā)和部署應用平臺給應用軟件的開發(fā)人員。平臺包括軟件開發(fā)工具(開發(fā)部署和測試環(huán)境，具有高整合率，支持上萬的應用軟件。平臺的高經(jīng)濟型，使得開發(fā)人員省去服務器軟硬件和網(wǎng)絡搭建的高投入。PaaS包含以下常見技術：
1）表述性狀態(tài)遷移(representational state transfer，REST)，響應服務調(diào)用的技術，將中間件層所支撐的部分服務提供給調(diào)用者。
2）多租戶。一對多的服務，一個應用實例對應多個組織，具有高經(jīng)濟性。
3）并行處理。應對于海量數(shù)據(jù)處理，服務器集群規(guī)模大，面向科研及統(tǒng)計分析機構(gòu)。
4）應用服務器。處理Web響應的呼叫。
5）分布式緩存。降低后臺服務器的高負荷壓力，提升響應速率，使服務器保持較好的數(shù)據(jù)處理能力。
不同的PaaS平臺，對以上技術的選取也是不同的。應用服務器和分布式緩存是必需的。REST用于對外的接口。多租戶技術用于SaaS應用的后臺，對于有些公司的 PaaS平臺，SaaS的用戶編程接口（API）是依賴 PaaS的API。并行服務的特殊性決定了其作為單獨服務推出。
IaaS是底層技術的云計算服務，面向大中型企業(yè)，這類服務的需求是企業(yè)級的。其常見技術如下:
1）虛擬化技術。在物理服務器上虛擬多個虛擬機，類似電腦中存在多個操作系統(tǒng)。服務器的購置成本和維護成本將大大降低。
2）分布式存儲。將海量數(shù)據(jù)分配至多臺服務器上進行存儲和管理。
3）關系型數(shù)據(jù)庫。利用改良的事物關系表達抽象數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)模型以適應云服務的應用。
4）非關系型數(shù)據(jù)庫(NoSQL)。對關系型數(shù)據(jù)庫的補充，應對非關系型數(shù)據(jù)庫和海量數(shù)據(jù)管理的需求。
雖然不同IaaS平臺對以上技術的選取是不同的，但虛擬化技術是必需的。數(shù)據(jù)庫技術和分布式存儲技術則應根據(jù)不同IaaS云計算服務企業(yè)所投放的服務靈活選取。
管理同樣分3層：客戶層(管理功能層和監(jiān)控層。客戶層，面向使用云計算服務的客戶，通過以下4個功能模塊為客戶提供優(yōu)質(zhì)服務：
1)客戶管理。客戶管理包含3個方面，賬號管理(登陸管理和客戶配置管理。賬號管理對客戶的身份及訪問權(quán)限進行有效管理，當然也包括用戶組。登陸管理，這個在云服務登陸中顯得很特別，對于云中所有可登陸的系統(tǒng)，只需一次登陸成功，就能訪問所有能登陸的系統(tǒng)。客戶配置管理，針對每個客戶，配置的不同性能和應用都要進行記錄、管理和追蹤，實現(xiàn)資源的合理和合法使用。
2)客戶支持。客戶支持是增強客戶體驗的重要手段，在遇到云服務使用困難時，能得到及時有效的解決，客戶支持系統(tǒng)顯得很關鍵。客戶系統(tǒng)應體現(xiàn)差異化服務，針對不同重要級別的客戶，能提供不同的客戶支持服務，客戶體驗的效果會很明顯。
3)計費管理。利用監(jiān)控層采集的數(shù)據(jù)，對用戶使用的資源和服務進行精確收費，并能提供詳細的費用清單。
4)服務管理。云服務中的特殊功能模塊，云是基于面向服務的體系結(jié)構(gòu)(SOA)架構(gòu)，系統(tǒng)是松耦合的，應用可以拆分為多個服務，服務可以通過接口進行連接，既能整合成流程，提高運行效率，又能支持擴展修改。云中存在許多服務，這使得服務管理對于云服務的提供顯得很重要。
管理功能層，保障云整體環(huán)境的安全性及管理自動化，分為以下4個模塊：
1)運維管理。運維管理體現(xiàn)在3個方面：預防維護(能源管理和告警性能管理。預防維護是建立在告警性能管理之上的，對潛在故障隱患進行預警，對已發(fā)生的故障采取冗余或重啟硬件操作。能源管理是對閑置能源進行關閉，能根據(jù)設備負荷對相關耗能硬件進行調(diào)節(jié)，也能根據(jù)機房溫度和能耗統(tǒng)計進行能源的精益管理。告警和性能管理，對云中發(fā)生的事件進行捕捉(記錄和上報。
2)資源管理。資源管理面向云中的物理設備，首先是將云中物理資源進行虛擬化，類似于建水池，集中建造一個資源池；然后，制訂規(guī)則，建立資源使用流程，自動部署資源的使用；最后，進行資源調(diào)度使用，使其能均衡資源于各種應用。
3)安全管理。安全管理是云服務的重點，對數(shù)據(jù)(應用和賬號都要實施安全保障。云安全涉及7個方面：一是對安全進行全面檢測，梳理漏洞；二是物理隔離；三是利用網(wǎng)絡技術實施隔離；四是對數(shù)據(jù)進行加密；五是實施不同的安全策略并制訂不同的安全規(guī)則；六是按責任劃分權(quán)限；七是做好數(shù)據(jù)備份，避免數(shù)據(jù)因人為或管理上的漏洞而丟失。
4)冗余支持。數(shù)據(jù)中心要建立冗余，主數(shù)據(jù)中心發(fā)生毀壞時，云仍能依靠備用數(shù)據(jù)中心進行運行。主備之間要能實時同步，主備能實現(xiàn)自動和快速的倒換。對于物理節(jié)點，其失效是正常的，可以屏蔽掉故障節(jié)點或恢復它正常工作，但前提是不影響云服務的正常運行。
監(jiān)測層，主要涉及3個方面的監(jiān)測：一是對物理資源運行狀況的監(jiān)測，例如CPU使用率等；二是對虛擬資源運行狀況的監(jiān)測；三是服務質(zhì)量的監(jiān)測，記錄其請求響應的相關技術指標，以判斷是否滿足差異化服務。
2 云架構(gòu)應用實例
互聯(lián)網(wǎng)搜索引擎公司Google和云服務提供商Salesforce提供的云計算產(chǎn)品，在業(yè)界享有盛譽，通過對這兩大公司云計算服務構(gòu)架的實例剖析，有助于更好地理解云架構(gòu)。
Salesforce公司的客戶管理系統(tǒng)（CRM）云計算產(chǎn)品屬于4554 服務，由于基礎物理資源必需虛擬化且SaaS服務依賴于PaaS的API，所以CRM云服務構(gòu)架包含全部3層，如圖2所示。
圖2 CRM云服務架構(gòu)框圖
CRM產(chǎn)品采用的技術有以下4種：
1）SaaS層，采用HTML，JavaScript和CSS這套組合；
2）IaaS層，采用多租戶技術和支撐多租戶技術的應用服務器；
3）IaaS層，采用關系型數(shù)據(jù)庫；
4）云管理方面，在客戶層提供客戶管理和計費管理，在管理功能層提供安全管理和資源管理。在監(jiān)控層提供監(jiān)控管理。
Google公司的APP Engine產(chǎn)品是PaaS服務，云服務構(gòu)架只有2層，如圖3所示。
圖3 APP Engine云架構(gòu)系統(tǒng)框圖
APP Engine產(chǎn)品采用的技術有3種:
1）PaaS層，采用分布式緩存技術和應用服務器；
2）IaaS層，采用NoSOL數(shù)據(jù)庫的分布式存儲；
3）云管理方面。在客戶層提供計費管理，能進行762級的細顆粒計費。在管理功能層提供運維管理和資源管理。在監(jiān)控層提供監(jiān)控管理。
3 云商業(yè)模式
雖然云技術架構(gòu)是統(tǒng)一的，但技術開發(fā)的目的是為了商業(yè)運作，因客戶需求，就會演變?yōu)椴煌脑颇Ｊ剑笾路譃橐韵?種：
1）公有云。面向公共普通用戶，客戶群龐大，容易形成規(guī)模效益，其成本會變低。公有云可由云服務提供商或綜合型信息服務提供商進行運營，為公共用戶提供各種IT資源。云服務提供商提供軟件環(huán)境(應用(物理等各種資源的管理和維護。使用公共云服務，用戶按需付費即可。云中的資源對于用戶而言是透明的，不過資源存放的位置是未知的，正是基于此，云服務提供商能保證設施和資源的安全性，能滿足安全上的需求。
2）私有云。面向企業(yè)級用戶，特別是IT經(jīng)費充足的企業(yè)。企業(yè)對數(shù)據(jù)有很高的安全需求，希望數(shù)據(jù)在企業(yè)內(nèi)部，而不是在公有云中。私有云就是將云放置在企業(yè)的防火墻內(nèi)，企業(yè)IT人員能對數(shù)據(jù)(安全性和服務進行有效控制。
3）混合云。面向企業(yè)級用戶，適合既對數(shù)據(jù)安全有一定要求，IT經(jīng)費又不足的企業(yè)。具體思路是，將企業(yè)重要的數(shù)據(jù)和應用放至企業(yè)防火墻內(nèi)，將相對次要的數(shù)據(jù)和應用放至公有云中。
4）行業(yè)云。這是未來很重要的一種云模式。云行業(yè)應用和物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應用將在此進行結(jié)合，存在巨大的商業(yè)價值。行業(yè)云將一個行業(yè)的數(shù)據(jù)和應用放至專門的云中，能實現(xiàn)資源的共享和重復使用，降低行業(yè)內(nèi)企業(yè)的開發(fā)成本，例如游戲行業(yè)。
當然，商業(yè)模式離不開需求，云服務提供商應著眼于市場用戶需求，通過移動終端(應用服務平臺(基礎通信設施(基礎IT設施和服務提供合作伙伴的整合聯(lián)動，結(jié)合自身優(yōu)勢有選擇性地開展云計算服務經(jīng)營。成功的商業(yè)模式一定是可持續(xù)的，可復制的，潛在用戶價值的不斷挖掘伴隨著產(chǎn)品運作應用的不斷豐富。
4 結(jié)束語
云，技術價值和商業(yè)價值巨大。2012年是云計算全力發(fā)展的一年，普遍性應用將在明后年開始顯現(xiàn)。云計算將給社會生產(chǎn)和社會生活帶來巨大的變革，使產(chǎn)業(yè)布局得到優(yōu)化，云計算產(chǎn)業(yè)鏈將帶動一大批企業(yè)發(fā)展，實現(xiàn)規(guī)模化效益。云計算構(gòu)架的解析和商業(yè)模式探討，對向云計算靠攏的企業(yè)提供了一些產(chǎn)品和運營選擇上的思路，乘云而上，望企業(yè)在云中實現(xiàn)更快的成長和更好的發(fā)展。
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本文標題：云計算總體架構(gòu)及其應用與商業(yè)模式探討
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