唐國(guó)純， 羅自強(qiáng)

（1.瓊臺(tái)師范高等專科學(xué)校 信息技術(shù)系，?？?571100 ；2.海南師范大學(xué) 信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院，海口 571100）

云計(jì)算具有廣闊的發(fā)展前景，從技術(shù)角度講，它是將企業(yè)所有服務(wù)器、存儲(chǔ)等基礎(chǔ)設(shè)施以及網(wǎng)絡(luò)整合到統(tǒng)一的云平臺(tái)上。企業(yè)的運(yùn)營(yíng)管理、決策分析都將基于云平臺(tái)展開?；ヂ?lián)網(wǎng)的計(jì)算架構(gòu)正在從“服務(wù)器 + 客戶端”模式向“云服務(wù)平臺(tái) +客戶端”模式演變。無(wú)論是 SaaS、PaaS 或 IaaS，其核心概念都是為用戶提供按需服務(wù)。云計(jì)算就是數(shù)據(jù)、應(yīng)用和服務(wù)存儲(chǔ)在云端, 充分利用數(shù)據(jù)中心強(qiáng)大的計(jì)算能力, 實(shí)現(xiàn)用戶業(yè)務(wù)系統(tǒng)的自適應(yīng)性?；谶@種理念，以云計(jì)算為核心的創(chuàng)新型應(yīng)用不斷產(chǎn)生。門戶的設(shè)計(jì)要遵循應(yīng)用即服務(wù)（Application as a service，AaaS）的理念，所有的資源和功能都以服務(wù)的形式提供給云客戶端。

1 云計(jì)算的定義與特點(diǎn)

云計(jì)算是一種通過Internet以服務(wù)的方式提供動(dòng)態(tài)可伸縮的虛擬化資源的計(jì)算模式，可表現(xiàn)為4種部署模型、3種服務(wù)模型、7個(gè)特征，如圖1。

圖1 云計(jì)算表現(xiàn)形式

2 云應(yīng)用系統(tǒng)的服務(wù)架構(gòu)層次

2.1 云應(yīng)用系統(tǒng)的分類與特性

當(dāng)前的云計(jì)算應(yīng)用系統(tǒng)主要分為垂直型云計(jì)算系統(tǒng)和混合型云計(jì)算系統(tǒng)。

特性表現(xiàn)為：（1）云計(jì)算中資源是物理分布、邏輯統(tǒng)一的整體。（2）硬件和軟件都是云計(jì)算中的資源，所有資源都被視為服務(wù)。（3）所有資源都可以根據(jù)用戶需求動(dòng)態(tài)擴(kuò)展和配置，具有高度的可伸縮性。（4）用戶可以根據(jù)需求選擇任意規(guī)模、任意類型的資源，并按實(shí)際使用量付費(fèi)。

2.2 云存儲(chǔ)架構(gòu)層次

云存儲(chǔ)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型由4層組成，如圖2。存儲(chǔ)層：是云存儲(chǔ)基礎(chǔ)部分，存儲(chǔ)設(shè)備可以是光纖通道（FC）存儲(chǔ)設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)器（NAS）中的存儲(chǔ)設(shè)備，數(shù)量龐大且分布在不同地域，彼此之間通過廣域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)或 FC網(wǎng)絡(luò)連接?；A(chǔ)管理層：是云存儲(chǔ)核心部分，通過集群、分布式文件系統(tǒng)和網(wǎng)格計(jì)算等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)云存儲(chǔ)中多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備之間的協(xié)同工作，使多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備可以對(duì)外提供同一種服務(wù)，并提供數(shù)據(jù)訪問性能。內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)加密技術(shù)保證云存儲(chǔ)中的數(shù)據(jù)不會(huì)被未授權(quán)的用戶所訪問，同時(shí)，通過各種數(shù)據(jù)備份和容災(zāi)技術(shù)與措施，保證云存儲(chǔ)自身安全和穩(wěn)定，數(shù)據(jù)不丟失。應(yīng)用接口層：云存儲(chǔ)最靈活多變的部分，不同的云存儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)單位可以根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)類型，開發(fā)不同的應(yīng)用服務(wù)接口，提供不同的應(yīng)用服務(wù)。訪問層：任何一個(gè)授權(quán)用戶都可以通過標(biāo)準(zhǔn)的接口登錄云存儲(chǔ)系統(tǒng)，享受云存儲(chǔ)服務(wù)。云存儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)單位不同，提供的訪問類型和訪問手段也不同。

圖2 云存儲(chǔ)架構(gòu)圖

2.3 云網(wǎng)絡(luò)參考架構(gòu)層次

云網(wǎng)絡(luò)參考架構(gòu)，分為4個(gè)層次：網(wǎng)絡(luò)資源池（NRP）、網(wǎng)絡(luò)操作接口（NOI）、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境（NRE）和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議服務(wù)（NPS），如圖3。其中，NRP是一些網(wǎng)絡(luò)資源，如端口、帶寬、隊(duì)列、地址，可作為一個(gè)基本的服務(wù)相關(guān)的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)。NOI是開放的，標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用程序編程接口（API），配置和管理的NRP。NRE可以設(shè)立和運(yùn)行協(xié)議服務(wù)實(shí)例（一個(gè)協(xié)議集），負(fù)責(zé)計(jì)費(fèi)，資源分配，評(píng)估，互連每個(gè)協(xié)議服務(wù)實(shí)例和可靠的保證。NPS包括3個(gè)功能：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的服務(wù)描述，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的服務(wù)生命周期管理，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的服務(wù)組成。

圖3 云的網(wǎng)格參考結(jié)構(gòu)

2.4 云應(yīng)用系統(tǒng)的服務(wù)架構(gòu)層次

（1）架構(gòu)于系統(tǒng)商業(yè)云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施（IaaS）的云應(yīng)用服務(wù)。（2）架構(gòu)于系統(tǒng)商業(yè)云平臺(tái)（PaaS）上的云應(yīng)用服務(wù)。（3）架構(gòu)于系統(tǒng)商業(yè)云軟件（SaaS）上的云應(yīng)用服務(wù)。（4）架構(gòu)于以上三者混合的系統(tǒng)商業(yè)云上的云應(yīng)用服務(wù)。其中，IaaS的云應(yīng)用服務(wù)的平臺(tái)架構(gòu)如圖4。

圖4 架構(gòu)于系統(tǒng)商業(yè)云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施（IaaS）的云應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)架構(gòu)

云由云計(jì)算平臺(tái)和云服務(wù)應(yīng)用2個(gè)層面組成。企業(yè)可以將基礎(chǔ)設(shè)施包括傳統(tǒng)的服務(wù)器、操作系統(tǒng)、存儲(chǔ)運(yùn)維等都統(tǒng)一部署在一個(gè)平臺(tái)上。政府、企業(yè)和個(gè)人可以根據(jù)不同的需求部署成不同的應(yīng)用，形成個(gè)性化的交付模式，形成一種云服務(wù)。在此基礎(chǔ)上，可以構(gòu)建一般通用的云應(yīng)用系統(tǒng)的服務(wù)架構(gòu)層次，如圖5。

圖5 通用的云應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)架構(gòu)

物理資源層將計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)等組織為資源池的方式進(jìn)行統(tǒng)一管理， 以獲得最大資源利用率。虛擬化平臺(tái)層利用虛擬化技術(shù)將硬件資源劃分為虛擬硬件，從而提供虛擬CPU 、虛擬存儲(chǔ)、虛擬網(wǎng)絡(luò)等資源。IaaS資源服務(wù)提供層主要包括計(jì)算資源和存儲(chǔ)資源，整個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施也可以作為一種服務(wù)向用戶提供，不僅包括虛擬化的計(jì)算資源、存儲(chǔ)，同時(shí)還要保證用戶訪問時(shí)的網(wǎng)絡(luò)帶寬等。平臺(tái)資源PaaS層是整個(gè)云計(jì)算系統(tǒng)的核心層,提供應(yīng)用程序運(yùn)行及維護(hù)所需要的一切平臺(tái)資源。主要包括并行程序設(shè)計(jì)和開發(fā)環(huán)境、分布式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)、分布式文件系統(tǒng)以及實(shí)現(xiàn)云計(jì)算的其它系統(tǒng)管理工具（數(shù)據(jù)庫(kù)、中間件等），開發(fā)者不用擔(dān)心應(yīng)用運(yùn)行時(shí)所需要的資源。應(yīng)用資源SaaS層是面向用戶提供簡(jiǎn)單的軟件應(yīng)用服務(wù)以及用戶交互接口等。SOA構(gòu)建層主要負(fù)責(zé)將信息服務(wù)組件按照 Web服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行封裝，并能通過工作流引擎直接使用系統(tǒng)提供的服務(wù)，也可以通過資源目錄和交換體系進(jìn)行服務(wù)注冊(cè)、發(fā)布、查找和調(diào)用。

3 SaaS架構(gòu)設(shè)計(jì)

SaaS軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)可劃分為5個(gè)層次，如圖6。

目標(biāo)層的驅(qū)動(dòng)因素是要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種相關(guān)角色，配置層的驅(qū)動(dòng)因素是目標(biāo)層中的各種目標(biāo)，業(yè)務(wù)邏輯層的驅(qū)動(dòng)因素是目標(biāo)層和配置層，實(shí)現(xiàn)層的驅(qū)動(dòng)因素是配置層中的各種可配置要求和業(yè)務(wù)邏輯層，采用相映的架構(gòu)技術(shù)，滿足高性能、可擴(kuò)展的多租戶系統(tǒng)。部署層的驅(qū)動(dòng)因素是新的價(jià)值鏈角色服務(wù)提供商。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文研究了云計(jì)算體系結(jié)構(gòu)中的多層次應(yīng)用，包括云存儲(chǔ)架構(gòu)層次、云網(wǎng)絡(luò)參考架構(gòu)層次等，提出了云應(yīng)用系統(tǒng)的服務(wù)架構(gòu)層次和5層驅(qū)動(dòng)模型的SaaS架構(gòu)設(shè)計(jì)等，可為云計(jì)算相關(guān)研究提供參考。

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