雲計算服務由哪些服務組件構成?

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  雲計算商業應用主要有:基礎設施及服務(IaaS,infrastructure as a Service),平臺即服務(PaaS,Platform as a Service)和軟件即服務(Saas,Software as a Service),而且服務的範圍越朝基礎設施方向,通用性就越強。平臺即服務的客戶主要是互聯網的應用開發者們,給客戶提供整個平臺環境,而客戶將這種平臺視作一種服務,在這樣的平臺基礎上,開發各自的應用程序,並通過其服務器和互聯網傳遞給軟件需求者,這種模式為軟件開發者提供了應用軟件的研發平臺。基礎設施即服務是將雲計算系統的底層資源開放,服務器等的物理資源進行整合集中,提供給客戶一個資源共享接口。這個接口使得IT行業能為其他行業提供虛擬的計算和數據資源,使得網絡中的計算單元、存儲設備、輸入輸出設備以及網絡帶寬等硬件資源集成,作為一個虛擬的資源中心,為整個計算網絡中的客戶服務。相當於把不同位置或者不同公司的服務器集成為網絡可訪問的雲端設備,使得有資源需求的客戶能夠使用。這樣通過虛擬的資源中心提供給客戶使用,使用者付費來獲得一定程度的使用權。該應用模式的優勢是使得用戶能夠動態申請或者釋放節點,而這種服務器的規模一般都是非常大的,數量可以達到幾十萬臺,用戶在按使用量付費時,可以認為資源是無限的。

  1 虛擬化技術在雲計算中的應用

  雲計算實現是一個關係到很多問題的過程,而虛擬化技術是比較關鍵的環節,虛擬化的順利應用與否影響到雲計算服務的發展,計算機方面的虛擬化,指的是計算的基礎是在虛擬資源上,而不像現實中的計算機,虛擬化技術使得計算的硬件資源得到很大地優化,如將虛擬化技術應用於單個CPU,則可以虛擬出多個CPU並行運行,從而可以使得多個操作系統在CPU上運行,應用程序也可以在相互獨立的各類資源空間運行,計算機的利用率得到了很大地提高。虛擬化技術在雲計算中的應用大致如下所示:

  1.1 全虛擬化。這種虛擬化方式是利用虛擬機管理器,把需要虛擬化的硬件設備進行徹底虛擬化,通過這樣的技術手段,使得虛擬化處理後的硬件設備具有傳統計算機的功能,能夠進行計算,網絡訪問等各種功能。這種虛擬化計算機組中的每個計算機,可能具有不同的操作系統,這並不影響它們組合;而且操作系統不需要修改內核,也能在虛擬化計算機組中運行。操作系統中的指令大部分可以虛擬化,不能虛擬化的指令,可使用虛擬機管理器來將這些指令進行譯碼,使得操作系統和虛擬計算機組基本可以很好對兼容,總體上節約了硬件資源,而且也使得服務更加完善。

  1.2 半虛擬化。和上述與操作系統的很好地兼容不同,這種方式需要通過操作系統來達到虛擬化的目的。而且該方式需要修改一部分操作系統的內核,以達到部分不能直接虛擬化指令的通用性,也就是非底層軟件不能直接使用的指令用修改後的指令更換,這樣來實現操作系統的完整功能。在這種虛擬化環境中,操作系統能夠識別出是在虛擬環境運行或物理環境運行。

  1.3 硬件虛擬化。從上可以看出,軟件都進行了一定程度地虛擬化,硬件虛擬化則不需要。但其也需要一定的硬件指令來進行虛擬化,這種虛擬化方式,使得虛擬機管理器和操作系統可以在不同環境中運行,如虛擬機管理器可以物理環境運行,而操作系統則可以在虛擬環境中運行;甚至是依據客戶的需要來決定其運行環境,因為虛擬環境中操作系統的計算速度比較慢。相對於上述涉及軟件虛擬化來說,硬件虛擬化能夠一定程度增加資源的利用率,使得計算機計算速度更快,減少了中間譯碼的時間,而且虛擬機管理器的結構與原理變得容易設計,系統的性能變得穩定可靠。

  2 雲計算平臺的構建

  雲計算服務的興起,使得傳統的IT行業經歷了新的變遷,逐漸由原來的購買軟硬件資源向購買服務過渡,而且是由雲計算供應商經網絡提供相應的軟硬件資源。本文研究如何構建動態的IaaS雲計算平臺,使得服務使用者能夠方便快捷的獲得軟硬件資源的使用權限。而云計算的服務提供商降低成本的手段也有很多,如增加集成率以及高效管理等。

  2.1 雲計算平臺的組成部分。本文中的管理平臺主要是由以下部分組成:虛擬化內核平臺(操作系統級)、虛擬化管理系統(應用軟件級)以及雲業務管理中心。虛擬化內核平臺的實際作用是硬件設備層以及操作系統的連接與過渡,平臺中的操作系統需要使用底層硬件資源時,由於硬件的底層結構可能不同,為了減少這種差異對操作系統的正常運行的影響,避免操作系統因硬件結構不同而採用不同的驅動,導致驅動過多,從而降低系統運行速度。也一定程度的提升了硬件的兼容性以及可靠性等。虛擬化管理系統的作用則是使數據中心內的運算及存儲等硬件資源的虛擬化,使得上層應用可以在不同的硬件設施上執行,同時也可以使得上層應用的運行環境得到自動化的保護。業務範圍一般有:虛擬計算、虛擬網絡等。雲業務管理中心則是一系列雲基礎業務模塊組成的,把雲計算數據中心的計算、存儲等架構資源按一定的方式集成,使用戶根據需求來確定資源組合,最終構成用戶的組合集。業務範圍有:自助式服務門戶、虛擬式數據中心等。

  2.2 虛擬化平臺的特徵。管理平臺能夠把服務器計算機和虛擬機集成到整個雲計算系統中,不但有比較分明的分層結構,展示了數據中心、主機等之間的邏輯及功能聯繫,極大地減少了資源管理的負擔。而對於這樣將整個集群進行管理還有如下的優勢,如:(1)管理員可以經過一個友好而功能完善的人機接口,對整個雲計算系統監控及實時調整,達到縮減管理過程及減少成本的目的;(2)管理的難度降低,同時也具有了很高的可靠性,當某一主機出現異常時,在雲計算系統中的另一臺計算機上重啟受到影響的虛擬機;(3)雲計算系統的管理平臺中的文件系統,不同於普通操作系統的文件系統,能夠使得不同的雲計算節點同時訪問同一虛擬機文件。而由於虛擬架構系統中的虛擬機實際上是被集成為一個檔案文件以及幾個環境配置文件,把這些文件存放在存儲陣列中,不同服務器中的虛擬機也就可以訪問該文件,從而防止單點故障的發生。

  2.3 雲計算平臺的設計。後臺管理模塊是負責依據一定的規則,使得資源使用者依據一定的規則,獲取雲計算中計算機的虛擬機管理權限,每隔一定的時間獲取一次訪問計算機及虛擬機信息,使得用戶也能實時跟蹤雲計算系統的硬件變化。輔助功能模塊則主要是事件追蹤等功能,是藉由日誌記錄實現的。界面功能模塊則是把雲計算系統中的軟硬件信息反饋給管理員,使得雲計算系統的軟硬件得到實時監控。Vnc功能模塊則是實現虛擬機的網絡人機接口,可以在用戶計算機上,遠程訪問雲計算主機的虛擬機中。

  參考文獻:

  [1]成陽.可信雲計算服務平臺研究[D].北京交通大學,2013.

  [2]楊娟.基於雲計算的設計服務模式研究及原型應用[D].重慶大學,2012.

  [3]王文婧.移動雲計算的QoE評價與優化研究[D].北京郵電大學,2013.








榮耀科技先行者


與傳統的存儲設備相比,雲存儲不僅僅是一個硬件,而是一個網絡設備、存儲設備、服務器、應用軟件、公用訪問接口、接入網、和客戶端程序等多個部分組成的複雜系統。各部分以存儲設備為核心。通過應用軟件來對外提供數據存儲和業務訪問服務。

雲存儲系統的結構模型由4層組成。

1存儲層

存儲層是雲存儲最基礎的部分。存儲設備可以是FC光纖通道存儲設備,可以是NAS和iSCSI等IP存儲設備,也可以是SCSl或SAS等DAS存儲設備。雲存儲中的存儲設備往往數量龐大且分佈多不同地域。彼此之間通過廣域同、互聯網或者FC光纖通道網絡連接在一起。

存儲設備之上是一個統一存儲設備管理系統,可以實現存儲設備的邏輯虛擬化管理、多鏈路冗餘管理,以及硬件設備的狀態監控和故障維護。

2基礎管理層

基礎管理層是雲存儲最核心的部分,也是雲存儲中最難以實現的部分。基礎管理層通過集群、分佈式文件系統和網格計算等技術,實現雲存儲中多個存儲設備之間的協同工作,使多個的存儲設備可以對外提供同一種服務,並提供更大更強更好的數據訪問性能。

CDN內容分發系統、數據加密技術保證雲存儲中的數據不會被未授權的用戶所訪問,同時,通過各種數據備份和容災技術和措施可以保證雲存儲中的數據不會丟失,保證雲存儲自身的安全和穩定。

3應用接口層

應用接口層是雲存儲最靈活多變的部分。不同的雲存儲運營單位可以根據實際業務類型,開發不同的應用服務接口,提供不同的應用服務。比如視頻監控應用平臺、IPTV和視頻點播應用平臺、網絡硬盤引用平臺,遠程數據備份應用平臺等。

4訪問層

任何一個授權用戶都可以通過標準的公用應用接口來登錄雲存儲系統,享受雲存儲服務。雲存儲運營單位不同,雲存儲提供的訪問類型和訪問手段也不同。


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