云计算平台架构深度解析

### 云计算平台架构深度解析 #### 1. 云计算服务中的数据中心实现 在云计算服务里，基于容器的数据中心若采用工厂式的机架安装、堆叠和打包方式，能实现更高效的部署。要避免在客户现场进行多层包装。不过，目前的数据中心大多还是定制化构建，而非预制单元。模块化方法具有更高的空间效率，功率密度可超过 1250 瓦/平方英尺，并且在屋顶或停车场安装也是可行的。同时，要预留足够的冗余，以便日后进行升级。 #### 2. 计算与存储云的架构设计 ##### 2.1 通用云架构设计 - **云平台设计目标**：云计算平台有四个主要设计目标，即可扩展性、虚拟化、效率和可靠性。云支持 Web 2.0 应用，云管理接收用户请求，找到合适资源，然后调用供应服务来调用云中的资源。云管理软件需同时支持物理机和虚拟机。此外，共享资源和数据中心的共享访问安全也是设计挑战。 - **可扩展性**：系统可扩展性得益于集群架构。若某个服务需要大量处理能力、存储容量或网络流量，添加更多服务器和带宽很简单。 - **可靠性**：数据可存于多个位置，例如用户电子邮件可存于三个不同地理位置的数据中心磁盘中，即使一个数据中心崩溃，用户数据仍可访问。通过添加更多服务器和扩大网络连接，云架构规模可轻松扩展。 - **云的使能技术**：云计算背后的关键驱动力包括宽带和无线网络的普及、存储成本下降以及互联网计算软件的不断改进。云用户能在高峰需求时要求更多容量、降低成本、尝试新服务并移除不必要的容量，而服务提供商可通过多路复用、虚拟化和动态资源供应提高系统利用率。以下是云使能技术的相关信息： | 技术 | 要求和好处 | | --- | --- | | 快速平台部署 | 快速、高效且灵活地部署云资源，为用户提供动态计算环境 | | 按需虚拟集群 | 按需提供虚拟化的虚拟机集群，根据工作负载变化重新配置虚拟集群 | | 多租户技术 | SaaS 可将软件分发给大量用户，实现同时使用和资源共享 | | 大规模数据处理 | 互联网搜索和网络服务通常需要大规模数据处理，尤其支持个性化服务 | | 网络级通信 | 支持电子商务、远程教育、远程医疗、社交网络、数字政府和数字娱乐应用 | | 分布式存储 | 大规模存储个人记录和公共存档信息，需要在云上进行分布式存储 | | 许可和计费服务 | 许可管理和计费服务对各种云服务在效用计算中非常有益 | - **通用云架构**：互联网云被设想为一个大规模的服务器集群，这些服务器按需提供，使用数据中心资源执行集体网络服务或分布式应用。云平台通过供应或取消供应服务器、软件和数据库资源动态形成。云服务器可以是物理机或虚拟机。用户通过用户界面请求服务，供应工具划分云系统以提供请求的服务。除了构建服务器集群，云平台还需要分布式存储和相关服务。云计算资源构建在数据中心，通常由第三方提供商拥有和运营。消费者无需了解底层技术，在云中软件即服务。云需要对从大型数据中心检索的大量数据有高度信任，因此需要构建一个框架来处理存储系统中的大规模数据，这需要在数据库系统之上建立分布式文件系统。其他云资源，如存储区域网络（SANs）、数据库系统、防火墙和安全设备也会添加到云平台中。网络服务提供商提供特殊 API 让开发者利用互联网云，监控和计量单元用于跟踪供应资源的使用和性能。 ##### 2.2 分层云架构开发 云架构在三个层面进行开发：基础设施层、平台层和应用层，这三个层面通过云中提供的硬件和软件资源的虚拟化和标准化实现。公共云、私有云和混合云的服务通过互联网和内部网的网络支持传达给用户。 - **基础设施层**：由虚拟化的计算、存储和网络资源构建，这些硬件资源的抽象为用户提供了灵活性。内部通过虚拟化实现资源的自动供应并优化基础设施管理流程。 - **平台层**：用于通用和重复使用软件资源集合，为用户提供开发应用程序、测试操作流程以及监控执行结果和性能的环境，能确保用户具有可扩展性、可靠性和安全保护，可看作云的基础设施层和应用层之间的“系统中间件”。 - **应用层**：由 SaaS 应用所需的所有软件模块组成，包括日常办公管理工作，如信息检索、文档处理、日历和认证服务等，企业在商业营销和销售、客户关系管理（CRM）、金融交易和供应链管理等方面也大量使用该层。需要注意的是，并非所有云服务都局限于单一层面，许多应用可能会混合使用不同层面的资源。从提供商角度看，不同层面的服务对提供商的功能支持和资源管理要求不同，一般来说，SaaS 要求提供商做最多工作，PaaS 居中，IaaS 要求最少。例如，亚马逊 EC2 不仅为用户提供虚拟化 CPU 资源，还管理这些供应的资源；Salesforce.com 的 CRM 服务，提供商不仅提供底层硬件和顶层软件，还提供平台和软件工具供用户进行应用开发和监控。 ##### 2.3 面向市场的云架构 随着消费者越来越依赖云提供商满足其计算需求，他们要求提