云计算技术及体系结构.

云计算的体系结构引言随着互联网技术的不断发展，云计算作为一种新兴的计算模式，已经逐渐成为企业和个人所依赖的重要技术之一。

它将计算任务分配给多个服务器组成的资源池，以提供按需、弹性的服务。

这种技术不仅可以提高资源的利用率，还能降低成本，提高系统的可靠性。

本文将详细介绍云计算的体系结构，包括其组成部分、层次关系以及优势等方面。

概述云计算是一种以服务为基础的计算模式，它将计算任务、数据存储和应用程序等资源通过互联网进行分配和调度。

其体系结构包括三个主要组成部分：基础设施层、平台层和应用层。

这三个层次各自承担着不同的角色，共同完成云计算的任务。

基础设施层基础设施层是云计算体系结构的最底层，主要负责硬件资源和虚拟化技术的管理。

该层包括计算资源、存储资源、网络资源等基础设施，通过虚拟化技术将这些资源转化为虚拟的资源池。

这些资源池可以根据需要进行动态分配和管理，从而提高资源的利用率和系统的可靠性。

平台层平台层是云计算体系结构的中间层，主要负责应用程序的开发、部署和管理。

该层提供了一系列应用程序开发工具、运行环境和操作系统，使得开发者可以基于云计算平台开发出高效、可靠的应用程序。

同时，平台层还可以对应用程序进行管理和监控，确保系统的稳定性和安全性。

应用层应用层是云计算体系结构的最高层，主要负责为用户提供具体的应用服务。

该层根据用户的需求提供各种应用程序和服务，比如云存储服务、云安全服务、云数据分析服务等。

用户可以通过这些服务进行数据存储、备份、分析和处理等操作，从而更加方便地进行工作和生活。

云计算的架构云计算的架构可以分为三个层次：平台层、服务层和应用层。

其中，平台层主要面向开发者，提供应用程序的开发、部署和管理工具；服务层主要面向用户，提供各种云服务；应用层则主要负责将用户与具体的业务场景进行对接。

这三个层次之间通过API接口进行通信，共同完成云计算的任务。

云计算的优势云计算作为一种新兴的技术，具有多方面的优势。

云计算的体系结构云计算的体系结构⒈介绍⑴定义云计算是一种基于互联网的计算模式，通过共享的计算资源（包括网络、服务器、存储、应用等），提供灵活的、可扩展的和经济高效的计算服务。

⑵目标云计算的目标是提供按需、可扩展、可靠、安全的计算资源，以满足不同用户的需求。

⒉云计算的组成部分⑴基础设施层基础设施层提供硬件资源，包括服务器、存储设备、网络设备等。

⑵平台层平台层提供运行环境和开发工具，包括操作系统、数据库、开发框架等。

⑶应用层应用层提供具体的应用服务，包括电子邮件服务、数据存储服务、虚拟机服务等。

⒊云计算的体系结构模型⑴公有云公有云是由云服务提供商提供的基础设施和应用服务，可以被多个组织和个人共享使用。

⑵私有云私有云是由单个组织或个人专属使用的云计算环境，建立在私有网络上，并提供与公有云相似的服务。

⑶混合云混合云是将公有云和私有云相互关联的一种云计算模式，可以根据需求灵活地调整使用公有云和私有云的比例。

⑷社区云社区云是一个由共同利益的组织共同使用和维护的云计算环境，可以提供特定行业或共同需求的服务。

⒋云计算中的关键技术⑴虚拟化技术虚拟化技术可以将物理资源（如服务器、存储设备）抽象为虚拟资源，实现资源的灵活调度和共享。

⑵自动化管理自动化管理技术可以通过自动化流程和工具实现对云计算环境的自动配置、部署、监控和维护。

⑶多租户隔离多租户隔离技术可以实现在一个云计算环境中，多个租户共享资源但彼此独立，保证安全性和性能。

⑷弹性扩展弹性扩展技术可以根据业务需求，自动调整云计算环境的资源，提供灵活的扩容和收缩。

⒌云计算的优势和挑战⑴优势- 灵活性：云计算提供按需分配和弹性扩展的计算资源，可以根据需求灵活调整。

- 经济效益：云计算可以大幅降低计算成本，避免不必要的硬件和维护开销。

- 高可用性：云计算通过分布式架构和冗余设计，提供高可靠性和容灾能力。

- 共享资源：云计算通过虚拟化和多租户隔离，实现资源共享，提高资源利用率。

开放云计算体系及云架构设计——核心技术与IaaS曹玮祺博士资深云计算架构师Systems LOB -Greater ChinaSystems EngineeringSun Microsystems, Inc.1.云计算的来龙去脉2.云计算的核心技术2.1 虚拟化技术2.2 大规模分布式数据管理与并行计算3.落地的IaaS存储云解决方案及演示4.落地的IaaS计算云解决方案及演示5.围绕“APIs”构建云平台及演示6.弹性自适应承载的计算云7.云计算数据中心自动化8.云计算的新起点内容IT到云计算的演进所有的人都在谈论云计算•Database as a Service •Utility Computing•Virtualization •Application Hosting•Infrastructure as a Service•Grid Computing •Platform as a Service •Storage as a Service•Software as a Service•SOA不同视角•用户•开发者•云的架构师/建设者用户希望从云中得到什么Must be easy, automated and friendly.开发者希望从云中得到什么架构师眼中的云但是云可以如此不同Software as a ServicePlatform as a ServiceInfrastructure as a ServiceHPCAnalyticsFinanceWebMedicalPublicPrivateHybridApplication DomainsXaaSLayersCloudBusinessModel云计算层次Software as a ServiceApplications offered on-demand over the network(, Oracle CRM on-demand)Platform as a ServiceDeveloper platform with built-in services(Google App Engine)Infrastructure as a ServiceBasic storage and compute capabilities offeredas a service (Amazon web services)关键挑战构建云计算服务面临的关键挑战构建不同层面的云计算面临着不同的关键挑战，如SaaS服务需要在多租户复用时提高用户体验，PaaS需要支撑服务的开发、编排及混搭，IaaS要实现低成本、高可用和透明化的基础设施提供。

云计算技术1.大数据特点：数据量大，数据类型繁多，处理速度快，价值密度低。

2.信息科技需要解决信息存储，信息传输和信息处理三个核心问题，人类社会在信息科技领域的不断进步为大数据时代的到来提供技术支持。

3.云计算的概念：云计算实现了通过网络提供可伸缩的，廉价的分布式计算能力，用户只需在具备网络接入的条件的地方，就可以随时随地的获得所需的各种it资源。

云计算代表了以虚拟化技术为核心，以低成本为目标，动态可扩展的网络基础应用设施。

3层服务模式IaaS（3基础设施即服务）PaaS（2平台即服务）SaaS（1软件即服务）.4.大数据技术层面：（数据采集与预处理）（数据存储与管理HBase，Hive）（数据处理与分析Map reduce，Spark）（数据安全与隐私保护）云计算的关键技术：虚拟化，分布式存储，分布式计算，多租户5.HDFS是GFS的开源实现，HBase是Big Table的开源实现。

6.传感器类型：光敏，声敏，气敏，化学，压敏，温敏，流体7.大数据云计算物联网的关系：云计算为大数据提供技术基础，为物联网提供海量数据的存储能力，大数据为云计算提供用武之地，大数据技术为物联网数据分析提供支持，物联网是大数据的重要来源，物联网为云计算提供广阔应用空间。

1.Hadoop最初由Apache Lucene项目的创始人Doug Cutting开发的文本搜索库。

2.Hadoop的特性：高可靠性，高效性，高可拓展性，高容错性，成本低，运行在Linux平台，支持多种编程语言。

3.Hbase是一个提供高可靠性，高性能，可伸缩，实时读写，分布式的列式数据库，一般采用HDFS作为其底层数据存储。

（一般关系数据库采用基于行的存储）4.Zookeeper是针对谷歌Chubby的开源实现，是高效可靠的协同工作系统。

提供分布式锁之类的基本服务，用于构建分布式应用，减轻分布式应用所承担的协调任务。

5.Hadoop的安装5步骤：（1）创建Hadoop用户（2）安装Java（3）设置SSH 登录权限（4）单机安装配置（5）伪分布式，分布式安装配置。

云计算体系架构与关键技术解析云计算是一种新型的信息技术，具有灵活的服务，资源池，计费服务，按需服务和无泛在接入等特点。

云计算架构主要分为三层，包括服务管理，核心服务和用户访问接口，它们对应不同的服务功能。

同时，为了进一步满足不同用户的实际使用需求，云计算广泛应用了虚拟化技术，数据中心节能技术等关键技术。

标签：云计算；基本概念；体系架构；关键技术；发展前景1 引言云计算具有广阔的发展前景，系统体系结构等相关的关键技术不断完善和进步，现代业务处理和软件应用的信息化、全球化和自动化，将为云计算的发展和应用前景提供广阔的市場。

云计算具有超大规模、高可用性、高可靠性、虚拟化、按需服务和低成本等特点。

近年来，随着许多关键技术的成熟和成功应用，正在迅速普及。

2 云计算的基本概念和特点2.1 云计算的定义云计算主旨是对大的程序进行分解，写结成每个小部分然后再加以处理，最终传回给用户。

而如今，业界对云计算的定义各有不同，当前云计算的定义美国则是根据标准局对云计算的定义是云计算是一种根据用户使用量来进行收费的模式，这种模式可以进入可配置的计算资源共享池，这些资源能够呗快速的提供给用户，只需投入很少的工作。

2.2 云计算的特点从商业角度看，云计算是一种全新的用户体验和商业模式，它提供标准化、自助服务，支持快速的服务交付和基于使用的交付；从专业技术角度看，云计算是一种新的IT基础设施管理模式，它是物理资本源合成资源池，应用虚拟化资源，进行弹性扩展，动态部署。

3 云计算体系架构3.1 核心服务层云计算系统的核心服务层可分为基础设施服务层、软件服务层和平台服务层。

基础设施服务层为云计算系统提供硬件基础设施部署服务，可根据用户需求提供虚拟或实体计算、存储和网络信息资源。

在用户使用基础设施服务层之前，他们需要向服务提供者提供与基础设施相关的配置信息、运行基础设施的程序代码和相关的用户数据。

虚拟化技术的引入使基础设施服务层大大提高了服务的规模和可靠性。

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。

部署管理提供对服务实例的自动化部署和配置，当用户通过订阅管理增加新的服务订阅后，部署管理模块自动为用户准备服务实例。

云计算体系结构云计算是一种基于互联网的计算方式，通过将计算资源、存储和应用程序等服务提供给用户，实现根据需求按需使用的计算模式。

在云计算中，体系结构的设计和构建是关键，它决定了云计算系统的可靠性、可扩展性和性能。

一、云计算体系结构概述云计算体系结构是指云计算系统各个组件和模块之间的关系和交互方式。

一个完善的云计算体系结构应该包含以下几个关键组件：客户端、虚拟化层、资源管理与调度层、存储层、网络层和应用层。

这些组件相互配合，共同构成了一个高效可用的云计算平台。

1. 客户端客户端是云计算服务的使用者，通常是一个终端设备，例如个人电脑、智能手机、平板电脑等。

客户端通过网络连接到云计算平台，向平台请求所需的计算资源和服务，同时接收来自云计算平台返回的处理结果。

客户端可以通过云计算平台提供的接口和工具，实现对云资源的管理和监控。

2. 虚拟化层虚拟化层是云计算体系结构中的核心组成部分，它负责将物理的计算资源（服务器、存储设备等）进行虚拟化，以提供更灵活、可扩展的计算环境。

虚拟化技术可以将物理资源划分为多个虚拟资源，每个虚拟资源可以独立运行不同的操作系统和应用程序，实现资源的合理利用和隔离。

3. 资源管理与调度层资源管理与调度层是负责管理和分配云计算中的各种资源，包括虚拟机、存储空间、网络带宽等。

资源管理与调度层根据用户的需求和优先级，动态地对资源进行分配和调度，确保资源的高效利用和平衡。

同时，资源管理与调度层还需要监控资源的使用情况，及时调整资源分配策略，以应对不同的负载和访问需求。

4. 存储层存储层是云计算体系结构中的重要组成部分，它负责存储用户的数据和应用程序。

存储层可以使用分布式文件系统或对象存储来实现数据的存储和管理。

同时，存储层还需要提供高可用和数据备份机制，以确保数据的安全性和可靠性。

5. 网络层网络层是连接云计算平台各个组件和服务的基础设施。

网络层需要提供高速、可靠的网络环境，以支持用户的数据传输和通信需求。

云计算的体系结构云计算的体系结构：一、引言1.1 背景1.2 目的1.3 范围二、云计算基础2.1 云计算概述2.2 云计算的特点2.3 云计算的部署模式2.3.1 公有云2.3.2 私有云2.3.3 混合云2.4 云计算的服务模式2.4.1 基础设施即服务(IaaS)2.4.2 平台即服务(PaaS)2.4.3 软件即服务(SaaS)三、云计算体系结构设计3.1 云计算架构概述3.2 前端和后端3.2.1 前端3.2.2 后端3.3 设备管理与自动化3.3.1 物理设备管理3.3.2 虚拟设备管理3.4 资源池管理3.4.1 虚拟机管理3.4.2 存储管理3.4.3 网络管理3.5 服务编排与调度3.5.1 服务编排3.5.2 任务调度3.6 数据安全与隐私保护3.6.1 访问控制3.6.2 数据加密3.7 监控与管理3.7.1 性能监控3.7.2 故障管理3.7.3 自动化运维四、云计算实施及管理4.1 云计算实施步骤4.2 云计算的管理策略 4.2.1 成本管理4.2.2 性能管理4.2.3 安全管理4.2.4 用户管理4.3 云计算的监控与优化 4.3.1 监控指标4.3.2 优化方法五、云计算的发展与趋势5.1 云计算的发展历程5.2 云计算的未来趋势5.2.1 边缘计算5.2.2 容器化技术5.2.3 与机器学习六、附件附件一、云计算体系结构示意图附件二、云计算实施流程图附件三、云计算管理策略表格法律名词及注释：1、云计算：一种通过网络提供可按需访问的共享计算资源的模式。

2、公有云：由第三方服务提供商管理和维护的云计算基础设施，可供公众使用。

3、私有云：由单个组织或实体拥有和控制的云计算基础设施，仅对内部用户开放。

4、混合云：混合了公有云和私有云，允许组织根据需求将工作负载分配到合适的环境中。

5、基础设施即服务(IaaS)：提供基础计算资源的服务模式，如虚拟机、存储和网络。

6、平台即服务(PaaS)：提供开发、运行和管理应用程序的平台，无需担心基础设施层面的管理。

云计算的架构和组成云计算已经成为了现代信息技术领域的重要组成部分。

它能够提供强大的计算能力和存储空间，并且使应用程序可以方便地访问和管理数据。

为了实现这一切，云计算采用了特定的架构和组成部分。

本文将探讨云计算的主要架构和组成要素，以便更好地理解和应用云计算技术。

一、云计算的三层架构云计算通常采用三层架构，包括基础设施层、平台层和应用层。

这三层相互组合，形成了完整的云计算体系结构。

1. 基础设施层（Infrastructure as a Service, IaaS）基础设施层提供了云计算所需的物理资源，包括服务器、网络设备和存储设备等。

通过虚拟化技术，基础设施层能够将资源进行隔离并以虚拟的形式提供给上层应用程序使用。

用户可以根据需要弹性地调整资源规模，实现按需分配和管理。

2. 平台层（Platform as a Service, PaaS）平台层建立在基础设施层之上，为开发者提供了一个完整的开发环境。

开发者可以在平台层上构建、部署和管理应用程序，无需关注底层资源的细节。

平台层还提供了各种开发工具和服务，如数据库、消息队列和身份验证等，以便开发者能够更高效地进行应用程序开发。

3. 应用层（Software as a Service, SaaS）应用层是云计算的最顶层，为最终用户提供各种各样的应用服务。

用户通过云服务提供商提供的界面或应用程序访问和使用这些服务。

常见的SaaS应用包括电子邮件、在线办公套件和客户关系管理等。

二、云计算的组成要素除了三层架构外，云计算还包含许多重要的组成要素，这些要素共同构成了云计算体系结构的核心。

1. 虚拟化技术虚拟化技术是云计算的基础。

它可以将物理资源（如服务器、存储设备）划分为多个虚拟资源，并使它们能够独立地被应用程序使用。

虚拟化技术使资源的使用更加高效，也为云计算的弹性和可扩展性提供了基础。

2. 大数据技术云计算需要处理和存储大量的数据。

为了满足这一需求，大数据技术成为了云计算的重要组成部分。

技术创新软件时空您的论文得到两院院士关注云计算的体系结构域关键技术Key Technology of Cloud Computing Architecture Domain(哈尔滨金融学院)李凌霞LI Ling-xia摘要:云计算作为一种新兴的计算模式,受到学术界和产业界的广泛关注。

基于云计算服务模式及典型服务平台的分析,从云计算的体系结构、特点等方面入手,探讨了云计算的关键技术的研究现状,结合已有的云计算研究成果,指出了云计算亟待解决的关键问题,并展望了云计算未来的发展方向。

关键词:云计算;服务模式;虚拟化;编程模型中图分类号:TP393文献标识码:AAbstract:Cloud computing as a new computing mode,is widely concerned by the academia and the industry.Based on the analysis of cloud computing service mode and typical platform,from cloud computing architecture and characteristics,its key technology were bined with the existing research results of computing cloud,the key problems to be solved were pointed out,and the future direction of cloud computing was prospected.Key words:cloud computing;service model;virtualization;programming mode文章编号:1008-0570(2012)10-0483-031引言云计算是一种新的计算模式,是分布式计算、并行计算、网格计算、虚拟化技术、Web 服务等技术的融合和发展。

云计算的定义、组成及其发展综述摘要:由于互联网技术的飞速发展,信息量与数据量快速增长,导致计算机的计算能力和数据的存储能力满足不了人们的需求。

在这种情况下，云计算技术应运而生.云计算作为一种新型的计算模式，利用高速互联网的传输能力将数据的处理过程从个人计算机或服务器转移到互联网上的计算机集群中，带给用户前所未有的计算能力。

自从云计算的概念提出来以后,立刻引起业内各方极大的关注,现在已成为信息领域的研究热点之一。

本文主要从云计算的定义、云计算的四个发展阶段、云计算组成的六层结构和云计算的发展前景进行了探讨.关键字：云计算、发展阶段、组成、发展现状一、什么是云计算?云计算是由分布式计算、并行处理、网络计算发展来的，是一种新兴的商业计算模型。

目前，对于云计算的认识在不断的发展变化，云计算仍没有普遍一致的定义。

关于云计算的定义有以下几种：［1］维基百科给云计算下的定义：云计算将IT 相关的能力以服务的方式提供给用户，允许用户在不了解提供服务的技术、没有相关知识以及设备操作能力的情况下，通过Internet 获取需要服务。

[2]中国云计算网将云定义为：云计算是分布式计算（Distributed Computing)、并行计算(Parallel Computing）和网格计算(Grid Computing）的发展，或者说是这些科学概念的商业实现。

[3]中国网格计算、云计算专家刘鹏定义云计算为:云计算将计算任务发布在大量计算机构成的资源池上，使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和各种软件服务。

［4］美国国家实验室的资深科学家、Globus项目的领导人Tan Foster: 云计算是由规模经济拖动,为互联网上的外部用户提供一组抽象的、虚拟化的、动态可扩展的、可管理的计算资源能力、存储能力、平台和服务的一种大规模分布式计算的聚合体。

[5］百度百科：云计算（cloud computing）是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。