云计算:体系架构与关键技术
罗军舟金嘉晖宋爱波东方
东南大学计算机科学与工程学院,江苏南京211189
摘要:系统地分析和总结云计算的研究现状,划分云计算体系架构为核心服务、服务管理、用户访问接口等3个层次。围绕低成本、高可靠、高可用、规模可伸缩等研究目标,深入全面地介绍了云计算的关键技术及最新研究进展。在云计算基础设施方面,介绍了云计算数据中心设计与管理及资源虚拟化技术;在大规模数据处理方面,分析了海量数据处理平台及其资源管理与调度技术;在云计算服务保障方面,讨论了服务质量保证和安全与隐私保护技术。针对新型的云计算应用和云计算存在的局限性,又探讨并展望了今后的研究方向。最后,介绍了东南大学云计算平台以及云计算研究与应用方面的相关成果。
云计算;虚拟化;数据中心;海量数据处理;服务质量;安全与隐私
T P393A1000-436X(201107-0003-19
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要研究方向为网格与云计算、下一代网络体系结构、协议工.程、网络安全和管
理、服务计算。
金嘉晖(1986-,男,浙江温州人,东南大学博士生,主要研究方向为云计算、海量数据处理。
宋爱波(1970-,男,山东烟台人,博士,东南大学副教授,主要研究方向为网格与云计算、海量数据处理、P e t r i网理论与应用。
东方(1982-,男,江苏南京人,博士,东南大学讲师,主要研究方向为云计算、网格计算、海量数据处理。
万方数据
云计算:体系架构与关键技术
作者:罗军舟, 金嘉晖, 宋爱波, 东方, LUO Jun-zhou, JIN Jia-hui, SONG Ai-bo, DONG Fang
作者单位:东南大学计算机科学与工程学院,江苏南京,211189
刊名:
通信学报
英文刊名:Journal on Communications
年,卷(期:2011,32(7
参考文献(68条
1.OpenQRM 2011
2.TIAN T;LUO J;WU Z A replica replacement algorithm based on value-cost prediction 2008
3.ZHOU J;LUO J;SONG A Grid service discovery based on cross-vo service domain model 2008
4.ZHOU J;LUO J;SONG A NETOP:a non-cooperative game based topology optimization model towards improving search performance
5.DONG F;LUO J;SONG A Resource load based stochastic DAGs scheduling mechanism for grid environment 2010
华为云计算结构和解决方案 一、FusionSphere虚拟化解决方案： 1、FusionCompute软件介绍 FC=Fusioncompute=华为虚拟化产品 CNA=资源虚拟化=计算节点代理=uvp+vna=统一虚拟化平台+虚拟节点代理=EXSI VRM=虚拟资源管理=虚拟化资源池管理=Vcenter vrm.zip=用于虚拟机模式安装部署vrm vrm.iso=用于物理机模式安装部署vrm cna.iso=CNA只能物理机模式安装部署 2、FusionManager软件介绍 FusionManager是华为自研的私有云管理平台，可以对虚拟化资源、非虚拟化资源进行统一管理运营。 能够对接的虚拟化平台有Vmvare ESXi和华为的FC CMP=云管理平台=cloud management platforms 运营中心=FM-TOP=SC（server center） 提供给租户和管理员，进行资源的申请、发放 运维中心=FM-LOCAL=SV（server virtual） 对资源和系统进行监控维护，并对接虚拟化平台和硬件资源，形成可用分区。
All in one模式=SC+SV =一套系统包含两种功能 Top Local模式=Top+Local=SC和SV分开部署 二、FusionCloud私有云解决方案： FSO替代了FM-Local，MO替代了FM-top——但为什么mo包含部分SV的运维功能？ 1、ManagerOne软件介绍 MO=ManagerOne=SC+OC=Service Center+Operate Center 私有云解决方案中的管理平台，负责资源的管理、运营。 服务中心=SC=Service Center=提供租户和管理员的交互界面操作中心=OC=Operate Center=对硬件和虚拟机状态进行监控和运维 //包含了FM的部分SV功能，但是不对接虚拟化平台。仅做监控和运维 2、FusionSphereopenstack介绍 FSO=FusionSphereopenstack 华为openstack，是华为基于社区版openstack进行加固优化版本。 CPS=cloud program sevice 进行FSO平台的基础配置，用于对接资源池（计算存储网络镜像）
从整体来看，Google的云计算平台包括了如下的技术层次。 ●网络系统：包括外部网络(Exterior Network) ，这个外部网络并不是指运营商自己的骨干网，也是指在Google 云计算服务器中心以外，由Google 自己搭建的由于不同地区/国家，不同应用之间的负载平衡的数据交换网络。内部网络（Interior Network），连接各个Google自建的数据中心之间的网络系统。 ●硬件系统：从层次上来看，包括单个服务器、整合了多服务器机架和存放、连接各个服务器机架的数据中心（IDC）。 ●软件系统：包括每个服务器上面的安装的单机的操作系统经过修改过的Redhat Linux。Google 云计算底层软件系统（文件系统GFS、并行计算处理算法Mapreduce、并行数据库Bigtable，并行锁服务Chubby Lock，云计算消息队列GWQ） ●Google 内部使用的软件开发工具Python、Java、C++ 等 ●Google 自己开发的应用软件Google Search 、Google Email 、Google Earth 外部网络系统介绍 当一个互联网用户输入的时候，这个URL请求就会发到Google DNS 解析服务器当中去，Google 的DNS 服务器会根据用户自身的IP 地址来判断，这个用户请求是来自哪个国家、哪个地区。根据不同用户的IP地址信息，解析到不同的Google的数据中心。 进入第一道防火墙，这次防火墙主要是根据不同端口来判断应用，过滤相应的流量。如果仅仅接受浏览器应用的访问，一般只会开放80 端口http，和443 端口https （通过SSL加密）。将其他的来自互联网上的非Ipv4 /V6 非80/443 端口的请求都放弃，避免遭受互联网上大量的DOS 攻击。 在大量的web 应用服务器群（Web Server Farm）前，Google使用反向代理（Reverse Proxy）的技术。反向代理（Reverse Proxy）方式是指以代理服务器来接受internet 上的连接请求，然后将请求转发给内部网络上的服务器，并将从服务器上得到的结果返回给Internet 上请求连接的客户端，此时代理服务器对外就表现为一个服务器。
云计算平台设计参考架构 在私有云当中，主要包含以下几个组件：物理基础架构、虚拟化层、服务自动化层、服务门户、安全体系、云API和可集成的其它功能。（如图私有云参考架构） 图3.4 私有云参考架构 a) 物理基础架构 物理架构的定义是组成私有云的各种计算资源，包括存储、计算服务器、网络，无论是云还是传统的数据中心，都必须基于一定的物理架构才能运行。
在私有云参考架构中的物理基础架构其表现形式应当是以资源池模式出现，也就是说，所有的物理基础架构应当是统一被管，且任一设备可以看成是无状态，或者说并不与其它的资源，或者是上层应用存在紧耦合关系，可以被私有云根据最终用户的需求，和预先定制好的策略，对其进行改变。 b) 虚拟化层 虚拟化是实现私有云的前提条件，通过虚拟化的方式，可以让计算资源运行超过以前更多的负载，提升资源利用率。虚拟化让应用和物理设备之间采用松耦合部署，物理资源状态的变更不影响到虚拟化的逻辑计算资源。且可以根据物力基础资源变化而动态调整，提升整体的灵活性。 c) 服务自动化层 服务自动化层实现了对计算资源操作的自动化处理。它可以集中的监控目前整体计算资源的状态，比如性能、可用性、故障、事件汇总等等，并通过预先定义的自动化工作流进行
相关的处理。 服务自动化层是计算资源与云计算服务门户相关联的重要部件，服务自动化层拥有自动化配置和部署功能，可以进行服务模板的制定，并将服务内容和选择方式在云计算服务门户上注册，用户可以通过服务门户上的服务目录来选择相应的计算资源请求，由服务自动化层实现服务交付。 d) 云API 云应用开发接口提供了一组方法，让云服务门户和不同的服务自动化层进行联系，通过云API，可以在一个私有云当中接入多个不同地方的计算资源池，包括不同架构的计算资源，并通过各自的服务自动化体系去进行服务交互。 e) 云服务门户 云服务门户是用户使用私有云计算资源的接口，云服务门户上提供了所有可用服务的目录，并提供了完善的服务申请流程，用户可以执行申请、变更、退回等计算资源使用服务。
《云计算基础架构平台构建与应用》 2019课程标准
目录 一、课程定位与内容概括 (1) 二、课程目标 (1) （一）总体目标 (1) （二）分类目标 (2) 三、课程内容与要求 (3) （一）教学软件的版本要求： (4) （二）教学设计与评价 (4) （三）课程模块与要求 (5) 四、课程实施的建议 (6) 五、推荐教材和教学资源 (8) （一）推荐教材 (8) （二）课程资源的开发与利用 (8) 六、课程标准说明 (9)
《云计算基础架构平台构建与应用》课程标准 一、课程定位与内容概括 建议学时：56课时(两周实训课) 适用专业: 云计算技术与应用，云计算技术，以及计算机专业群中其他专业。 本课程是云计算技术与应用专业，云计算技术专业的岗位能力课程,专业核心课程。课程也可根据实际需要用于计算机专业群中其他相关专业的人才培养计划中。课程以云计算Openstack技术为主要内容，详细讲解与介绍了Openstack技术的基本原理和实战操作；同时课程中的内容为云计算/云计算运维工程师，以及云计算/大数据开发工程师在生产环境中工作所必备的最重要最常用的基础内容；课程内容按模块划分，不同模块中理论与操作实践相结合，形成了基于云计算技术的知识技能的体系结构。 本课程建议大二开设，开设本课程前，学生应该具备一定的Linux操作系统基础（基于centos7.2以上版本），以及一定的网络基础知识。本课程中内容可以直接为学生进一步学习后续课程（例如：Docker 容器虚拟化技术，云计算产品开发，以及云计算产品部署等）以及今后学生的就业打下坚实的基础。课程内容也可以更具院校课时要求或教学要求横向纵向扩展。 二、课程目标 （一）总体目标 通过本课程的学习，学生能够了解Openstack技术的相关知识，包括云计算技术概况，云计算技术的分类，Openstack项目的概况，Openstack搭建的相关内容，如何通过Openstack命令进行基本的运维管理，Keystone对平台的权限管理，Glance镜像服务构建虚拟系统，Nova计算服务管理云主机生命周期，Neutron网络服务实现网络通信，Cinder块存储服务通过多种后端驱动提供数据磁盘，Swift提供对象存储，Horizon图形化方式调用API资源等等。 掌握上述的内容，可以让学生具备云计算运维工程师，开发工程师，以及云计算工程师等岗位的基本技能要求。让学生在生产环境中能够应用本课程所学内容解决实际项目中所遇到的问题。老师通过本课程的授课，还可以更进一步引导优秀的学生自主，深入，扩展的学习本课程所涉及的内容，为云计算/云计算产业培养优质人才。 （二）分类目标 1.知识目标： （1）能够了解Openstack的发展与历史； （2）能够说出Openstack的较新版本；
云计算数据中心架构 胡经国 本文作者的话 本文是根据有关文献和资料编写的《漫话云计算》系列文稿之一。现作为云计算学习笔录，奉献给云计算业外读者进一步学习和研究的参考。希望能够得到大家的指教和喜欢！ 下面是正文 对于云计算而言，应着重从高端服务器、高密度低成本服务器、海量存储设备和高性能计算设备等基础设施领域，提高云计算数据中心的数据处理能力。 云计算要求基础设施具有良好的弹性、扩展性、自动化、数据移动、多租户、空间效率和对虚拟化的支持。那么，云计算环境下的数据中心基础设施各部分的架构，应该是什么样的呢？ 一、云计算数据中心总体架构 云计算数据中心总体架构，分为服务和管理两大部分。 1、服务部分 服务部分主要以提供给用户的基于云的各种服务为主。它包括以下3个层次（服务模式）：基础设施即服务IaaS、平台即服务PaaS、软件即服务SaaS。 2、管理部分 管理部分主要以云的管理层为主。它的功能是：确保整个云计算中心能够安全、稳定地运行，并且能够被有效管理。 云计算数据中心总体架构包括：中心机房架构、网络系统架构、主机系统架构、储存系统架构和应用平台架构。 二、云计算数据中心机房架构 根据多年的经验，为满足云计算服务弹性的需要，云计算数据中心机房采用标准化、模块化的机房设计架构。模块化机房包括：集装箱模块化机房和楼宇模块化机房。 1、集装箱模块化机房 集装箱模块化机房，在室外无机房场景下应用。减轻了建设方在机房选址方面的压力，帮助建设方将原来半年的建设周期缩短到两个月；而能耗仅为传
统机房的50％；可适应沙漠炎热干旱地区和极地严寒地区的极端恶劣环境。 2、楼宇模块化机房 楼宇模块化机房，采用冷热风道隔离、精确送风、室外冷源等领先制冷技术；可适用于大中型数据中心的积木化建设和扩展。 三、云计算数据中心网络系统架构 1、设计理念 网络系统总体架构规划，应坚持区域化、层次化、模块化的设计理念，使网络层次更加清楚、功能更加明确。 2、规划内容 数据中心网络，根据业务性质或网络设备的作用进行区域划分，可从以下几方面的内容进行规划。 ⑴、按照传送数据业务性质和面向用户的不同，网络系统可以划分为：内部核心网、远程业务专网、公众服务网等区域。 ⑵、按照网络结构中设备作用的不同，网络系统可以划分为：核心层、汇聚层、接入层。 ⑶、从网络服务的数据应用业务的独立性、各业务的互访关系及业务的安全隔离需求综合考虑，网络系统在逻辑上可以划分为：存储区、应用业务区、前置区、系统管理区、托管区、外联网络接入区、内部网络接入区等。 3、Fabric网络架构 此外，还有一种Fabric网络架构。在数据中心部署云计算之后，传统的网络架构有可能使网络延迟问题成为一大瓶颈。这就使得在服务器之间的低延迟通信和更高的双向带宽的需要，变得更加迫切。这就需要网络架构向扁平化方向发展。最终的目标是：在任意两点之间尽量减少网络架构的数目。 Fabric网络架构的关键之一，就是“消除网络层级”的概念。Fabric网络架构，可以利用阵列技术来扁平化网络；可以将传统的三层结构压缩为二层；并最终转变为一层；通过实现任意点之间的连接，来消除复杂性和网络延迟。 例如，在服务超过10亿用户的情况下，需要重新设计网络架构。而使用新的Fabric网络架构目的就在于，保证在社交网络流量不断扩张的情况下，网站能够保持正常运行。不过，Fabric这个新技术，目前还没有统一的标准。其推广应用还有待更多的实践。 链接：Fabric Fabric是IBM公司推出的企业级区块链。2017年，IBM公司将其贡献给了Hypherlegder项目。Fabric和Sawtooth是Hypherlegder的两个重要企业级项目。
云计算架构的设计原则
关于“架构”概念的介绍，包括： ?“事物的组织、结构或格局。” -- 《现代汉语大词典》?“建筑的科学或艺术。”-- 《牛津辞典》 ?“①建造，构筑；②框架，支架。-- 《新华词典》
1.公有云进入快车道，逐渐成为主流：Gartner 数据显示，2016 年全球IaaS 投入增长为38.4%， 达到了224 亿美元，并预计到2020 年，全球IaaS 投入将增至560.5 亿美元，复合年增长率将达到29%。
2.企业自建数据中心不断减少：Gartner 预测未来企业数据中心将会不断消失，逐渐会向公有云上 迁移。 3.公有云和企业IT 会长期并存，形成混合云形态：根据Gartner 预测，在2017 年全球公有云服 务市场规模预计增长18%，相比2016 年的2092 亿美元，总数将达2468 亿美元。但相比全球总的IT 开销来看，全球3.8 万亿美元的IT 总开销相比，还只是刚刚起步。长期开看，企业自有IT 和公有云会长期并存，形成混合云形态。 原则二：混合云成为必然 企业架构师需要具备双模IT 的思想，双模IT 的实现基础是混合云架构。根据IDC 的预测，未来3 年内将会有超过80% 的企业会采纳混合云模式部署，大幅推动组织变革和业务创新。混合云成为企业必然的选择： 1.私有云部分负责承担关键业务、敏感数据、合规性要求、交易型平台。
2.公有云部分负责承担交互类应用、创新类业务、数字化业务服务等 3.私有云和公有云之间可以进行平滑的负载迁移，在私有云高负载的情况下，部分业务可以平滑迁 移到公有云部署；公有云业务随着企业管控要求，可以随时回归到私有云环境中；公有云和私有云可以进行混合型业务部署，私有云承担关键业务交易，公有云承担读写分离式的查询业务（类似于12306）。
由于云计算分为IaaS、PaaS和SaaS三种类型，不同的厂家又提供了不同的解决方案，目前还没有一个统一的技术体系结构，对读者了解云计算的原理构成了障碍。为此，本文综合不同厂家的方案，构造了一个供商榷的云计算体系结构。这个体系结构如图3所示，它概括了不同解决方案的主要特征，每一种方案或许只实现了其中部分功能，或许也还有部分相对次要功能尚未概括进来。 图3 云计算技术体系结构 云计算技术体系结构分为4层：物理资源层、资源池层、管理中间件层和SOA构建层，如图3所示。物理资源层包括计算机、存储器、网络设施、数据库和软件等；资源池层是将大量相同类型的资源构成同构或接近同构的资源池，如计算资源池、数据资源池等。构建资源池更多是物理资源的集成和管理工作，例如研究在一个标准集装箱的空间如何装下2000个服务器、解决散热和故障节点替换的问题并降低能耗；管理中间件负责对云计算的资源进行管理，并对众多应用任务进行调度，使资源能够高效、安全地为应用提供服务；SOA构建层将云计算能力封装成标准的Web Services服务，并纳入到SOA体系进行管理和使用，包括服务注册、查找、访问和构建服务工作流等。管理中间件和资源池层是云计算技术的最关键部分，SOA构建层的功能更多依靠外部设施提供。 云计算的管理中间件负责资源管理、任务管理、用户管理和安全管理等工作。资源管理负责均衡地使用云资源节点，检测节点的故障并试图恢复或屏蔽之，并对资源的使用情况进行监视统计；任务管理负责执行用户或应用提交的任务，包括完成用户任务映象(Image)的部署和管理、任务调度、任务执行、任务生命期管理等等；用户管理是实现云计算商业模式的一个必不可少的环节，包括提供用户交互接口、管理和识别用户身份、创建用户程序的执行环境、对用户的使用进行计费等；安全管理保障云计算设施的整体安全，包括身份认证、访问授权、综合防护和安全审计等。 基于上述体系结构，本文以IaaS云计算为例，简述云计算的实现机制，如图4所示。 用户交互接口向应用以Web Services方式提供访问接口，获取用户需求。服务目录是用户可以访问的服务清单。系统管理模块负责管理和分配所有可用的资源，其核心是负载均衡。配
浅谈Google云计算架构 成都信息工程大学信息安全工程学院 方欣方睿廖勇 摘要：本文通过对google云计算架构的介绍，分析数据在云计算中存储，读取，获取等一系列技术，本文将google云计算分为两部分分别为外网与内网，从两个部分讲解google云计算架构，重点分析云计算架构的原理。 关键字：云计算，平台，架构，技术，网络 Introduction to Google cloud computing architecture Abstract:Based on the introduction to Google cloud computing architectures, analyze the data stored in the cloud computing, to read, access and a series of technology, this article will Google cloud computing is divided into two parts, respectively for the outside network and Intranet, from the two parts on Google cloud computing architectures, focuses on analyzing the principle of cloud computing architectures. Key words: Cloud computing ,platform, architecture, technology, and networks 1、引言
云计算不仅是技术，更是服务模式的创新。云计算之所以能够为用户带来更高的效率、灵活性和可扩展性，是基于对整个IT领域的变革，其技术和应用涉及硬件系统、软件系统、应用系统、运维管理、服务模式等各个方面。 IaaS(基础架构即服务)作为云计算的三大部分之一，将基础架构进行云化，从而更好的为应用系统的上线、部署和运维提供支撑，提升效率，降低TCO。同时，由于IaaS包含各种类型的硬件和软件系统，因此在向云迁移过程中也面临前所未有的复杂性和挑战。那么，云基础架构包含哪些组件?主要面临哪些问题?有哪些主要的解决方法呢? 一、云基础架构 如图1所示，传统的IT部署架构是“烟囱式”的，或者叫做“专机专用”系统。 图1传统IT“烟囱”模式部署架构 在这种架构中，新的应用系统上线的时候需要分析该应用系统的资源需求，确定基础架构所需的计算、存储、网络等设备规格和数量，这种部署模式主要存在的问题有以下两点： l硬件高配低用。考虑到应用系统未来3～5年的业务发展，以及业务突发的需求，为满足应用系统的性能、容量承载需求，往往在选择计算、存储和网络等硬件设备的配置时会留有一定比例的余量。但硬件资源上线后，应用系统在一定时间内的负载并不会太高，使得较高配置的硬件设备利用率不高。 l整合困难。用户在实际使用中也注意到了资源利用率不高的情形，当需要上线新的应用系统时，会优先考虑部署在既有的基础架构上。但因为不同的应用系统所需的运行环境、对资源的抢占会有很大的差异，更重要的是考虑到可靠性、
稳定性、运维管理问题，将新、旧应用系统整合在一套基础架构上的难度非常大，更多的用户往往选择新增与应用系统配套的计算、存储和网络等硬件设备。 这种部署模式，造成了每套硬件与所承载应用系统的“专机专用”，多套硬件和应用系统构成了“烟囱式”部署架构，使得整体资源利用率不高，占用过多的机房空间和能源，随着应用系统的增多，IT资源的效率、扩展性、可管理性都面临很大的挑战。 云基础架构的引入有效解决了传统基础架构的问题(如图2所示)。 图2云计算融合模式部署架构 云基础架构在传统基础架构计算、存储、网络硬件层的基础上，增加了虚拟化层、云层： 虚拟化层：大多数云基础架构都广泛采用虚拟化技术，包括计算虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化等。通过虚拟化层，屏蔽了硬件层自身的差异和复杂度，向上呈现为标准化、可灵活扩展和收缩、弹性的虚拟化资源池; 云层：对资源池进行调配、组合，根据应用系统的需要自动生成、扩展所需的硬件资源，将更多的应用系统通过流程化、自动化部署和管理，提升IT效率。 相对于传统基础架构，云基础架构通过虚拟化整合与自动化，应用系统共享基础架构资源池，实现高利用率、高可用性、低成本、低能耗，并且通过云平台层的自动化管理，实现快速部署、易于扩展、智能管理，帮助用户构建IaaS(基础架构即服务)云业务模式。
云计算设计毕业论文 目录 摘要【中文】 (1) 1 引言 (3) 2 认识云计算 (5) 2.1什么是云计算 (5) 2.2云计算的兴起 (6) 2.3云计算的发展 (7) 2.4云计算的特点 (10) 3 云计算架构 (11) 3.1云计算基础原理 (11) 3.2云计算模式下的网络 (12) 3.3云计算基础架构 (13) 3.3.1云计算实现机制 (13) 3.3.2云计算服务层次 (15) 3.3.3云计算技术层次 (16) 3.4云计算应用 (17) 3.4.1SaaS（软件即服务） (17) 3.4.2平台即服务 (18) 3.4.3按需计算（Utility Computing） (18) 3.5云计算对企业的影响 (20) 3.6典型云计算平台 (21) 3.6.1 Google File System 文件系统 (22) 3.6.2 MapReduce分布式编程环境 (24) 3.6.3分布式大规模数据库管理系统BigTable (25) 3.6.4 Google的云应用 (26) 4 部云（私有云） (27) 4.1私有云的定义 (27) 4.2创建私有云的几种模式 (28) 4.3企业所面临的问题 (29) 4.4私有云的优势 (30) 4.5私有云VS公有云 (31) 5 企业部私有云平台的搭建 (32) 5.1系统设计 (33) 5.1.1系统整体架构 (33)
5.1.2系统功能分析 (34) 5.1.3系统工作流程 (35) 5.2认识Hadoop (36) 5.2.1 Hadoop简介 (36) 5.2.2前提和设计目标 (36) 5.3 Hadoop安装说明——Cloud Computing (38) 5.3.1 Hadoop安装步骤 (38) 5.3.2遇到的问题 (46) 5.4成果截图 (47) 总结 (52) 致谢 (54) 参考文献 (55)
云计算体系结构 云计算基本原理 云计算是对分布式处理（Distributed Computing）、并行处理（Parallel Computing）和网格计算（Grid Computing）及分布式数据库的改进处理，其前身是利用并行计算解决大型问题的网格计算和将计算资源作为可计量的服务提供的公用计算，在互联网宽带技术和虚拟化技术高速发展后萌生出云计算。 许多云计算公司和研究人员对云计算采用各种方式进行描述和定义，基于云计算的发展和我们对云计算的理解，概括性给出云计算的基本原理为：利用非本地或远程服务器（集群）的分布式计算机为互联网用户提供服务（计算、存储、软硬件等服务）。这使得用户可以将资源切换到需要的应用 上，根据需求访问计算机和存储系统。云计算可以把普通的服务器或者PC 连接起来以获得超级计算机计算机的计算和存储等功能，但是成本更低。云计算真正实现了按需计算，从而有效地提高了对软硬件资源的利用效率。云计算的出现使高性并行计算不再是科学家和专业人士的专利，普通的用户也能通过云计算享受高性能并行计算所带来的便利，使人人都有机会使用并行机，从而大大提高了工作效率和计算资源的利用率。云计算模式中用户不需要了解服务器在哪里，不用关心内部如何运作，通过高速互联网就可以透明地使用各种资源。 云计算体系结构
云计算是全新的基于互联网的超级计算理念和模式，实现云计算需要多种技术结合，并且需要用软件实现将硬件资源进行虚拟化管理和调度，形成一个巨大的虚拟化资源池，把存储于个人电脑、移动设备和其他设备上的大量信息和处理器资源集中在一起，协同工作。 按照最大众化、最通俗理解云计算就是把计算资源都放到互联网上，互联网即是云计算时代的云。计算资源则包括了计算机硬件资源（如计算机设备、存储设备、服务器集群、硬件服务等）和软件资源（如应用软件、集成开发环境、软件服务）。 云计算体系结构 云计算平台是一个强大的“云”网络，连接了大量并发的网络计算和 服务，可利用虚拟化技术扩展每一个服务器的能力，将各自的资源通过云计算平台结合起来，提供超级计算和存储能力。通用的云计算体系结构如下图所示： 云计算体系结构 云用户端：提供云用户请求服务的交互界面，也是用户使用云的入口，用户通过Web浏览器可以注册、登录及定制服务、配置和管理用户。打开应用 实例与本地操作桌面系统一样。 服务目录：云用户在取得相应权限（付费或其他限制）后可以选择或定制的服务列表，也可以对已有服务进行退订的操作，在云用户端界面生成相应的图标或列表的形式展示相关的服务。 云计算体系结构 管理系统和部署工具：提供管理和服务，能管理云用户，能对用户授权、认证、登录进行管理，并可以管理可用计算资源和服务，接收用户发送的请求，根据用户请求并转发到相应的相应程序，调度资源智能地部署资源和应用，动态地部署、配置和回收资源。 监控：监控和计量云系统资源的使用情况，以便做出迅速反应，完成节点同步配置、负载均衡配置和资源监控，确保资源能顺利分配给合适的用户。 服务器集群：虚拟的或物理的服务器，由管理系统管理，负责高并发量的用户请求处理、大运算量计算处理、用户Web应用服务，云数据存储时采用
云计算下的数据中心架构 来源：机房360 作者：程应军陈鹰更新时间：2011-12-26 10:13:15 摘要：目前最引人关注的的IT 概念非“云计算”莫属，云计算已经成为当今IT 界乃至全球商界最为津津乐道的一个新概念。云计算是指利用大规模的数据中心或超级计算机集群，通过互联网将计算资源免费或按需租用方式提供给使用者。 云计算的一个重要应用在于由第三方机构提供云计算数据中心，并为大量的中小企业提供远程共享式的云计算应用服务。使得这些企业不需要建设自己的数据中心就可以使用所需的计算资源，实现成本最优化、资源共享最大化。 云计算，应当高度贴合网络未来更高层次的发展趋势，着力于提高网络数据处理和存储能力，致力于低碳高效的利用基础资源。具体而言，应着重从高端服务器、高密度低成本服务器、海量存储设备和高性能计算设备等基础设施领域提高云计算数据中心的数据处理能力。云计算要求基础设施具有良好的弹性、扩展性、自动化、数据移动、多租户、空间效率和对虚拟化的支持。那么，云计算环境下的数据中心基础设施各部分的架构应该是什么样的 呢？ 1、云计算数据中心总体架构 云计算架构分为服务和管理两大部分。在服务方面，主要以提供用户基于云的各种服务为主，共包含3个层次：基础设施即服务IaaS、平台即服务PaaS、软件即服务SaaS。在管理方面，主要以云的管理层为主，它的功能是确保整个云计算中心能够安全、稳定地运行，并且能够被有效管理。其总体架构如下图。
2、云计算机房架构 根据长城电子公司多年的经验，为满足云计算服务弹性的需要，云计算机房采用标准化、模块化的机房设计架构。模块化机房包括集装箱模块化机房和楼宇模块化机房。集装箱模块化机房在室外无机房场景下应用，减轻了建设方在机房选址方面的压力，帮助建设方将原来半年的建设周期缩短到两个月，而能耗仅为传统机房的50％，可适应沙漠炎热干旱地区和极地严寒地区的极端恶劣环境。楼宇模块化机房采用冷热风道隔离、精确送风、室外冷源等领先制冷技术，可适用于大中型数据中心的积木化建设和扩展。 3、云计算网络系统架构 网络系统总体结构规划应坚持区域化、层次化、模块化的设计理念，使网络层次更加清楚、功能更加明确。数据中心网络根据业务性质或网络设备的作用进行区域划分，可从以下几方面的内容进行规划。 1）按照传送数据业务性质和面向用户的不同，网络系统可以划分为内部核心网、远程业务专网、公众服务网等区域。 2）按照网络结构中设备作用的不同，网络系统可以划分为核心层、汇聚层、接入层。 3）从网络服务的数据应用业务的独立性、各业务的互访关系及业务的安全隔离需求综合考虑，网络系统在逻辑上可以划分为存储区、应用业务区、前置区、系统管理区、托管区、
云计算架构介绍
白皮书 第 1 版，2009 年 6 月
摘要
云计算可望提高应用程序部署速度、促进创新和降低成本，同时还增强经营敏捷 性。Sun 抱持一种全面的云计算观点，因而可以支持各个层面，其中包括服务器、 存储、网络和虚拟化技术，这些技术将云计算环境扩展到虚拟设备中运行的软件， 而这些虚拟设备可用来在极少时间内成功汇编应用程序。本白皮书探讨云计算如何 变革我们的设计、构建和提供应用程序的方式，以及企业在采纳并应用云计算技术 时必须考虑的架构问题。
本页故意留空。
Sun 公司
目录
引言............................................................... 1 Sun 公司观点. ....................................................... 1 云计算的性质....................................................... 2 扩大已形成的趋势................................................... 2 将虚拟机作为标准部署对象......................................... 2 按需、自助、以使用情况付费的模式................................. 2 通过网络提供服务................................................. 5 开放源软件的作用................................................. 5 云计算基础设施模式................................................. 6 公用云、专用云和混合云........................................... 6 云计算的架构层................................................... 9 云应用程序设计接口.............................................. 11 云计算效益........................................................ 11 缩短运行时间和响应时间.......................................... 11 最大限度地减轻基础设施风险...................................... 12 降低入市成本.................................................... 12 加快创新步伐.................................................... 12 实现 IaaS 必须考虑的架构问题. ....................................... 13 不断发展的应用程序架构............................................ 变革架构的途径.................................................. 变革应用程序设计................................................ 目标仍然相同...................................................... 一致而稳定的抽象层................................................ 标准有助于解决复杂问题.......................................... 松散耦合、无状态、原地失败 (Fail-in-Place) 计算. ........................ 水平扩展.......................................................... 并行化............................................................ 分割并征服...................................................... 数据物理.......................................................... 数据与处理之间的关系............................................ 编程策略........................................................ 合规与数据物理.................................................. 安全性与数据物理................................................ 网络安全做法...................................................... 13 13 13 14 16 16 18 18 19 20 21 21 21 22 22 23
Sun 公司与云计算. .................................................. 24 来自 Sun 社区的创新................................................ 社区与开放式标准.................................................. 选择的重要性...................................................... 选择云计算提供商.................................................. 感谢.............................................................. 24 25 25 25 26
《云计算基础架构与实践》教学大纲 学时：56 代码： 适用专业： 制定： 审核： 批准： 一、课程的地位、性质和任务 云计算基础架构与实践是普通高等工程专科学校计算机网络技术相关专业的一门重要的专业基础课。通过本课程的学习，使学生能够在已有的计算机基础知识的基础上，对云计算基础架构有一个系统的、全面的了解，掌握架构一个私有云所必需的基本理论、基本知识和基本技能，从而能成功架构一个企业的私用云。 二、课程教学基本要求 1. 掌握云计算的基本概念、系统架构、分类，了解云计算的发展趋势、关键技术、资源架构、服务支付等相关知识； 2. 了解云计算存储架构部署过程，熟悉DAS存储技术、NAS存储技术、SAN存储技术等相关知识； 3. 了解VMware vSphere产品的优势、功能、产品架构，了解VSAN技术以及VLAN的相关知识，了解SDN/OpenFlow网络配置技术，熟悉VSAN体系结构与安装和配置的过程，熟悉VMware VSS和VDS安装与设置步骤，熟悉基于开源控制器Floodlight的SDN/OpenFlow网络配置技术； 4. 了解云接入的定义、优点，了解桌面云的定义、优缺点，熟悉桌面云的基本架构，熟悉VMware View的优势、功能、产品架构、体系结构与规划原则、安装与设置步骤； 5. 了解私有云的定义、优点，熟悉私有云的逻辑架构和核心技术，了解CloudStack整体架构和各组件功能。 三、课程的内容 项目一：云计算的认知与体验 1．知识目标 （1）掌握云计算的基本概念、系统架构、分类，了解云计算的发展趋势； （2）了解云计算的关键技术、资源架构、服务支付等； （3）了解云计算给IT服务管理带来的影响和变更。 2．能力目标 （1）能解释导致成功接受云计算的典型步骤，并说明它对组织的意义； （2）能从节源、开流的角度衡量分析云计算框架的优劣； （3）能熟练使用百度、Google等搜索系统； （4）能熟练使用Viso绘图软件绘制云计算架构图； （5）能熟练安装与使用VM虚拟机软件。
?企业应用 ?网络平台 ?系统服务器?中间件 ?数据库 ?存储 ?虚拟化资源池 ?业务连续性（高可用性）?安全性 ?可管理性（ITIL） ?可扩展性 ?高性能 ?业务战略 ?IT战略 ?业务架构 ?应用架构 ?IT架构 ?流程架构 ?架构准则 ?组织架构 ?运维架构 环境：国家政策（税收、优惠政策），经济环境。例如通胀，银行的贷款政策。竞争的策略。 业务： 组织：分析企业的管理架构，包括对人员的组织能力和流程的思路 文化：考绿本公司的企业文化，能不能吸引高精端人才。 从技术角度：IT行业环境，云计算的发展趋势。 STEP：面向2020年未来战略 社会趋势 人口增长 城市化 全球化 信息爆炸 十几年前，外企走进中国，现在，中国本土的企业发展起来，并走出去。比如思科，华为。 行业趋势 移动化 云计算将打破今天的计算和应用模式，同时创造出心地商业与服务模式。
公司收购与合并 内部重组 价值链升级Array新产品 新流程 未来的战略举措 战略发展方向 业务多元化 建立联盟 市场扩张 战略执行主线 企业经营管理 以客户为中心 云计算不仅仅是信息技术创新，同时是商业模式的创新 重构业务模式 “新”运营商 全新的生态系统 如何定位自己的角色。平台提供商or基础设施服务商or云应用提供商 云计算促进信息产业发展 intel定位为硬件芯片行业 打造城市云平台，成就服务新经济 业务战略决定CIO工作
结合企业将业务、管理与技术进行关联 结合企业战略 CEO view 99%认为技术有助于企业成功 科技创新与企业战略规划总方法论和阶段 核心分析框架模型：动成长企业达尔文架构 企业IT转型战略内容模型 从最佳实践角度来考虑，设计定位，到未来的规划架构。企业信息化驱动力：青岛科技商务园 企业信息化战略规划的核心成果 BATOG现状评估模型 云演进规划总体方法 产业园区云计算的整理架构设想 新一代数据中心：云计算中心的商业化运营 企业业务流程和应用架构 云计算数据中心的服务和产品生命周期 云计算的战略角色 IT规划的过程（1） IT规划的过程（2） in detail：信息系统详细架构 AS-IS to-be 管理的三种模式 管理的分析模式 数字医疗应用即服务 智能汽车/交通即服务 物流/供应链可视化应用即服务 智能家居应用即服务 专题技术和管理的演进 传统架构→云架构 云计算和新一代数据中心 IT基础架构规划
云计算：体系架构与关键技术 罗军舟金嘉晖宋爱波东方 东南大学计算机科学与工程学院，江苏南京２１１１８９ 摘要：系统地分析和总结云计算的研究现状，划分云计算体系架构为核心服务、服务管理、用户访问接口等３ 个层次。围绕低成本、高可靠、高可用、规模可伸缩等研究目标，深入全面地介绍了云计算的关键技术及最新研 究进展。在云计算基础设施方面，介绍了云计算数据中心设计与管理及资源虚拟化技术；在大规模数据处理方面， 分析了海量数据处理平台及其资源管理与调度技术；在云计算服务保障方面，讨论了服务质量保证和安全与隐私 保护技术。针对新型的云计算应用和云计算存在的局限性，又探讨并展望了今后的研究方向。最后，介绍了东南 大学云计算平台以及云计算研究与应用方面的相关成果。 云计算；虚拟化；数据中心；海量数据处理；服务质量；安全与隐私 ＴＰ３９３Ａ１０００－４３６Ｘ（２０１１）０７－０００３－１９ Ｃｌｏｕｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ： ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ＬＵＯ Ｊｕｎ－ｚｈｏｕＪＩＮ Ｊｉａ－ｈｕｉＳＯＮＧ Ａｉ－ｂｏＤＯＮＧ Ｆａｎｇ ２０１１－０５－２０２０１１－０６－３０ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（６１０７０１６１， ６１０７０１５８，６１００３２５７，６０７７３１０３，９０９１２００２）；国家重点基础研究发展计划（“９７３”计划）基金资助项目（２０１０ＣＢ３２８１０４）；国家科技支撑计划课题基金资助项目（２０１０ＢＡＩ８８Ｂ０３）；教育部博士点基金课题基金资助项目（２００８０２８６００３１）；江苏省自然科学基金资助项目（ＢＫ２００８０３０）；国家科技重大专项课题基金资助项目（２００９ＺＸ０３００４－００４－０４）：江苏省“网络与信息安全”重点实验室基金资助项目（ＢＭ２００３２０１）；“计算机网络与信息集成” 教育部重点实验室项目（９３Ｋ－９） 万方数据
云计算的体系结构 云计算的体系结构由5部分组成，分别为应用层，平台层，资源层，用户访问层和管理层，云计算的本质是通过网络提供服务，所以其体系结构以服务为核心。 如下图： 1，资源层 资源池层是指基础架构屋面的云计算服务，这些服务可以提供虚拟化的资源，从而隐藏物理资源的复杂性。 物理资源指的是物理设备，如服务器等。 服务器服务指的是操作系统的环境，如linux集群等。
网络服务指的是提供的网络处理能力，如防火墙，VLAN，负载等。 存储服务为用户提供存储能力。 2，平台层 平台层为用户提供对资源层服务的封装，使用户可以构建自己的应用。 数据库服务提供可扩展的数据库处理的能力。 中间件服务为用户提供可扩展的消息中间件或事务处理中间件等服务。 3，应用层 应用层提供软件服务 企业应用是指面向企业的用户，如财务管理，客户关系管理，商业智能等。 个人应用指面向个人用户的服务，如电子邮件，文本处理，个人信息存储等。 4，用户访问层 用户访问层是方便用户使用云计算服务所需的各种支撑服务，针对每个层次的云计算服务都需要提供相应的访问接口。 服务目录是一个服务列表，用户可以从中选择需要使用的云计算服务。 订阅管理是提供给用户的管理功能，用户可以查阅自己订阅的服务，或者终止订阅的服务。 服务访问是针对每种层次的云计算服务提供的访问接口，针对资源层的访问可能是远程桌面或者xwindows，针对应用层的访问，提供的接口可能是web。 4，管理层 管理层是提供对所有层次云计算服务的管理功能： 安全管理提供对服务的授权控制，用户认证，审计，一致性检查等功能。 服务组合提供对自己有云计算服务进行组合的功能，使得新的服务可以基于已有服务创建时间。服务目录管理服务提供服务目录和服务本身的管理功能，管理员可以增加新的服务，或者从服务目录中除去服务。 服务使用计量对用户的使用情况进行统计，并以此为依据对用户进行计费。 服务质量管理提供对服务的性能，可靠性，可扩展性进行管理。