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。

云计算分层体系结构研究作者：彭国庆周冠宇来源：《移动通信》2010年第16期【摘要】文章首先探讨了云计算的定义,接着对其体系结构进行梳理,将IT业内的相关业务和技术分别归纳到该体系结构的五个层面中,最后阐述了云计算在国内的应用。

【关键词】云计算体系结构业务实例IDC1 云计算定义从严格意义上来说,云计算不是一个具体的技术概念,并没有明确的定义,也因其所指的“什么都能做”而受到业界的广泛批评。

尽管如此,我们却可以对云的特性进行分析,从而明确云计算的涵义。

可以通过以下几条语句来描述它:(1)云计算是通过互联网广泛共享计算资源的一种计算方式,而不是使用本地PC的软件或存储;(2)云计算是快捷接入互联网所提供的远端站点的一种延伸。

理论上,这是一种范式转移,对用户来说,云将实现的技术细节抽象了,用户不需要也不用了解和控制组成云的技术架构;(3)云计算描述了一种新的基于互联网IT服务的补充、消费和交付模式,它提供典型的基于互联网的业务——以动态可扩展的和虚拟的资源作为服务;(4)典型的云计算提供商交付公共在线商业应用,这些商业应用在客户端通过网页浏览器访问,而软件和数据则被存储在服务器端。

由此,我们可以尝试着给云计算下一个定义:提供计算能力,将底层技术架构(如:服务器、存储和网络)抽象为计算资源,方便地、按需地通过网络访问可配置计算资源的共享池,计算资源能以少量的管理代价或由服务提供商交互而被快速提供和释放。

这个定义描述了云计算的五个必要特性:(1)按需自助服务:申请、调整和释放资源均由用户在管理界面上自行操作;(2)广泛网络访问:任何时间、任何地点和任何接入方式均可以访问到云计算所提供的服务;(3)资源的池化:计算机的物理资源不再专人专用,而是有需求才占用,不需要就释放;(4)良好的弹性:资源的调度能够及时响应用户需求的扩张和收缩;(5)计费服务:可满足公用服务的运营需求,资源的使用以计时和计量来收取费用。

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。

云计算简介什么是云计算云计算简介：什么是云计算现代科技的飞速发展让人们的生活离不开计算机和互联网，而云计算作为一种新兴技术，以其高效、安全、灵活的优势成为了当前IT领域发展的热点之一。

那么，什么是云计算呢？一、云计算的定义云计算是一种基于互联网的计算模式，它通过提供虚拟化的计算资源，以“按需使用”和“按使用量计费”的模式，为用户提供设备、软件和数据存储等服务。

云计算的核心概念是“资源共享”，通过网络连接，支持用户随时随地访问服务器上的应用程序和存储数据。

二、云计算的种类目前，云计算主要分为三种模式：公有云、私有云和混合云。

1. 公有云：是由第三方提供商在互联网上构建的云计算平台，向多个企业或个人提供服务。

用户可以通过互联网购买和使用提供商所提供的各种计算资源，如服务器、存储空间、应用程序等。

2. 私有云：是由单一机构或企业自建的云计算平台，只允许内部员工使用。

私有云可以提供更为安全高效的计算资源管理和数据隔离。

3. 混合云：是由公有云和私有云组合而成的云计算体系结构。

混合云可以整合不同的云计算平台，提供更加强大、灵活和可靠的计算服务。

三、云计算的优势云计算有诸多优点，其中最为突出的是：1. 灵活性：用户可以根据需求随时增加或减少资源，以满足业务需求的变化。

2. 高效性：云计算平台可以自动分配和部署计算资源，提高了数据中心的利用率。

同时，无需等待硬件采购等传统IT部署工作，大大提高了响应速度。

3. 可靠性：云计算提供商将资源部署在不同的数据中心中，能够大大提高业务的可靠性和容错性。

4. 安全性：云计算提供商会采用现代化的安全技术来保障数据的安全性，如数据加密、访问控制等。

四、云计算的应用云计算可以广泛应用于各种领域，如金融、电商、医疗、教育等。

以下是云计算的一些具体应用场景：1. 大数据分析：云计算可以提供强大的计算能力和存储空间，使得大数据的分析更加高效和准确。

2. 云存储：用户可以将数据存储在云计算平台上，做到数据的备份、共享和迁移。

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。

计算机云计算的原理与应用一、基本原理云计算的基本原理是将用户所需的计算分布在数量无限的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中，使得企业数据中心的运行类似于互联网，企业能够将资源切换到需要的应用上，根据需求访问计算机及其存储系统。

就像从古老的单台发电机模式转向了电厂集中供电的模式，从而意味着计算能力透过互联网来作为一种商品进行流通，如同水电一样，取用方便，费用低廉。

目前，云计算有IaaS、PaaS和SaaS三种类型，不同的厂家提供不同的解决方案，但没有形成统一的技术体系架构。

笔者综合不同厂家的方案，提出了一个如图2所示，供大家商榷的云计算体系架构。

云计算技术体系架构可分为物理资源层、资源池层、管理中间件层和SOA构建层等4层。

其中，物理资源层包括计算机、内存、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，资源池构建主要是物理资源的集成和管理工作。

管理中间件层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构建层是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。

管理中间件层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。

二、主要特征与技术特点云计算服务是由多组机群系统或一个类似网络操作系统的用户体验所构成。

用户操作的响应完全由云端多组不同用处的机群来承担，用户依托浏览器所呈现的网络操作系统来获得一个亲切、丰富的用户体验。

(1)主要特征目前，云计算的主要特征可概括为6个方面。

其一是自主计算，即“可自我管理的计算机系统”。

其二是客户服务器模式，即客户端服务器计算主要通过引用分布式应用程序来区分服务提供者(服务器)和服务请求者(客户端)。

其三是网格计算，即采用一种由集群网络化和松散耦合计算机的协同来构建可执行巨大任务的`‘超级计算机及其虚拟” 。

云计算技术的应用现状及趋势云计算技术是近年来迅速发展的一项技术，它的推广应用已经渗透到了各行各业。

云计算技术是一种基于互联网的计算方式，利用网络技术将大量计算资源集中在一起，形成一个大型的计算中心，能够提供高效、低成本的计算、存储和数据处理服务。

本文将从云计算技术的基础概念、应用现状和未来趋势三个方面进行论述，以便更好的展现云计算技术的应用价值。

一、云计算技术的基础概念1.云计算的概念云计算是一种基于互联网的计算方式，不再依赖于传统的本地计算机，而是以云服务商的形式，提供方便快捷、低成本、易于扩展、高可靠性的计算资源和服务，用户只要能够联网，就可以随时、随地地使用云服务商所提供的资源和服务。

2.云计算的特点云计算的特点主要有以下几点：（1）高度灵活：用户可以根据实际需求和业务变化，把计算资源按照需要进行灵活配置和扩展。

（2）低成本：由于可以充分利用云服务商所提供的大型计算中心，用户不需要购买昂贵的硬件设备，只需要支付使用云服务的费用即可。

（3）高可靠性：云计算中心可以通过实时备份和冗余存储，确保数据的安全性和可靠性。

（4）易于管理：用户只需要通过简单的终端设备就能够管理和控制云计算资源，不需要进行复杂的系统安装和管理。

二、云计算技术的应用现状1.云计算在企业中的应用云计算技术作为一种服务化的IT技术，已逐渐渗透到了企业的各个方面，如云存储、云数据库、云应用等。

云计算技术的应用能够为企业提供了更高效、灵活、可靠的服务，同时也降低了企业的IT成本。

例如，企业可以通过云存储服务将数据存储在云端，不需要占用企业本地存储空间；通过云数据库，可以随时随地操作数据库；通过云应用，可以随时使用各种应用程序。

2.云计算在医疗行业中的应用云计算技术在医疗行业中的应用，主要是构建电子病历和医疗大数据平台。

通过云计算技术，医疗机构可以将传统的纸质病历转变为电子病历，更加高效地管理和维护病历信息，并可以实现病历数据的共享和交换。

《云计算技术》课程教学大纲一、课程基本信息二、课程教学目标通过本课程的学习，使学生对云计算技术的兴起、由来、概念及分类、云计算的原理及关键技术建立基本的概念，并通过实践了解云服务，云服务接口，并行计算与云计算的相互关系等相关内容；通过对云计算开源平台Hadoop的介绍，让学生对云计算平台的一种技术实现方式有所了解；结合云计算平台中各项应用及核心技术的介绍，拓展学生对云计算的认识。

三、教学学时分配理论学时包括讨论、习题课等学时。

《云计算技术》课程实验内容设置与教学要求一览表四、教学内容和教学要求第一章绪论（2学时）（一）教学要求通过本章内容的学习，了解云计算的概念、发展现状、发展环境、发展优势和应用前景；理解云计算的实现机制。

（二）教学重点与难点教学重点：云计算的概念和发展现状。

教学难点：云计算实现机制。

第一节云计算的概念1．了解云计算的概念；2．掌握云计算的特点和三种类型。

第二节云计算发展现状1．了解云计算的发展历程和现状。

第三节云计算实现机制1．了解云计算技术体系结构；2．理解云计算的实现机制。

第四节网格计算与云计算1.了解网格计算的概念；2．理解网格计算和云计算的关系和区别。

本章习题要点：简述云计算的概念、发展现状、发展环境、实现机制、发展优势和应用前景。

第二章 Google云计算原理与应用（4学时）（一）教学要求通过本章内容的学习，了解Google云计算的应用，掌握Google云计算基本工作原理，理解和掌握数据表Bigtable的数据模型、系统架构。

（二）教学重点与难点教学重点：Google文件系统GFS，分布式数据处理MapReduce教学难点：分布式结构化数据表Bigtable。

第一节 Google文件系统GFS1.了解Google文件系统GFS的架构、容错机制和系统管理技术。

第二节并行数据处理MapReduce1．了解并行数据处理MapReduce的产生背景；2．理解和掌握MapReduce的编程模型和实现机制。