苗 壯

（西安外事學(xué)院，西安，710077）

0 引言

想要實(shí)現(xiàn)最終資源的整合，就需要制定一個(gè)比較完整的云架構(gòu)，云計(jì)算的研究不僅僅改變了用戶的日常生活與工作，面對(duì)著業(yè)務(wù)越來(lái)越繁雜、計(jì)算量越來(lái)越大的企業(yè)來(lái)說(shuō)，云計(jì)算的引進(jìn)也十分必要。因此，做好云計(jì)算架構(gòu)以及調(diào)度的相關(guān)研究，對(duì)用戶和企業(yè)至關(guān)重要。

1 云計(jì)算架構(gòu)的概況

1.1 云計(jì)算架構(gòu)的研究現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于云計(jì)算的研究正在不斷的發(fā)展之中，為了實(shí)現(xiàn)云計(jì)算的最終目的，學(xué)者們紛紛提出了不同的觀點(diǎn)，例如虛擬化、人工智能化等。透明計(jì)算作為一種新型的計(jì)算模式在我國(guó)剛剛發(fā)展，它是指將計(jì)算機(jī)的常規(guī)的計(jì)算操作與存儲(chǔ)技術(shù)分離，從而實(shí)現(xiàn)不同位置的獨(dú)立工作，具體的工作原理是將計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)操作應(yīng)用到服務(wù)器之上，利用服務(wù)器的功能完成相關(guān)程序的應(yīng)用，而真正的實(shí)際操作卻是在用戶自己的計(jì)算機(jī)之中，通俗點(diǎn)說(shuō)，也就是大腦與肢體的獨(dú)立運(yùn)行。資源的調(diào)度對(duì)用戶來(lái)說(shuō)沒(méi)有絲毫的掩藏，雖然計(jì)算的全程都是由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自身來(lái)完成的，但是用戶能夠?qū)τ?jì)算的環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控，并且可以對(duì)計(jì)算中所涉及到的資源隨意使用。

1.2 云計(jì)算的概念

云計(jì)算的應(yīng)用研究還處于初級(jí)階段，國(guó)內(nèi)外對(duì)云計(jì)算的概念還沒(méi)有真正的統(tǒng)一，例如維基百科，它對(duì)于云計(jì)算的概念介紹與目標(biāo)管理的概念有些相似，是指通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)入對(duì)計(jì)算目標(biāo)進(jìn)行拆分，從而將總體目標(biāo)劃分為一個(gè)個(gè)的小程序，再將這些程序分配給不同的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行解決，最終將處理完成的小程序進(jìn)行整合并反饋給用戶，從上述的概念介紹不難看出，云計(jì)算對(duì)于龐大數(shù)據(jù)的計(jì)算能力很強(qiáng)大，有時(shí)甚至能夠用數(shù)以億計(jì)來(lái)形容。

IBM對(duì)云計(jì)算的定義相對(duì)貼于實(shí)際，它將云計(jì)算概括為一個(gè)應(yīng)用平臺(tái)，并不只是將其定義為一個(gè)流程，認(rèn)為云計(jì)算僅僅是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的一種擴(kuò)展，就像網(wǎng)絡(luò)防火墻一樣，只不過(guò)防火墻適用于安全防護(hù)的，而云計(jì)算是用于資源訪問(wèn)的?；谏鲜鰞蓚€(gè)概念的整合，筆者對(duì)云計(jì)算提出了自己的定義：云計(jì)算是指通過(guò)分布式計(jì)算原理，將網(wǎng)絡(luò)上的虛擬資源實(shí)質(zhì)化，以此向用戶提供高度整合的信息資源的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。

1.3 云計(jì)算的特點(diǎn)

首先，云計(jì)算對(duì)于資源的整合是基于系統(tǒng)化、透明性的原則，采用了計(jì)算機(jī)軟硬件、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)以及用戶服務(wù)的方式向用戶提供信息，信息提供的過(guò)程是完全透明的。分布式的計(jì)算模式，使大型數(shù)據(jù)的處理變?yōu)榱丝赡?，通過(guò)大規(guī)模的計(jì)算機(jī)以及服務(wù)器的構(gòu)建，能夠?qū)⒋笮蛿?shù)據(jù)進(jìn)行劃分，并將數(shù)據(jù)任務(wù)劃分給各類服務(wù)器進(jìn)行解決，規(guī)?；臄?shù)據(jù)處理能力極大的提升的數(shù)據(jù)處理的速度，滿足了信息化時(shí)代下社會(huì)對(duì)效率的要求。

其次云計(jì)算技術(shù)大部分是以虛擬化的形式呈現(xiàn)在用戶面前的，能夠循環(huán)往復(fù)的被利用，動(dòng)態(tài)化的數(shù)據(jù)傳輸能夠滿足各類用戶對(duì)信息的需求，不僅提升了資源的利用率，而且保證了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的生態(tài)高效。動(dòng)態(tài)化的云計(jì)算模式，彌補(bǔ)了未來(lái)發(fā)展的局限性，通過(guò)對(duì)未來(lái)計(jì)算模式的研究以及對(duì)現(xiàn)有資源的掌握，能夠?qū)崟r(shí)進(jìn)行更新滿足用戶需求。

2 云計(jì)算的架構(gòu)

云計(jì)算的架構(gòu)是影響云計(jì)算研究的重要問(wèn)題，我國(guó)學(xué)者對(duì)云計(jì)算的架構(gòu)環(huán)節(jié)進(jìn)行了分層，認(rèn)為其架構(gòu)主要是由節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的，并將節(jié)點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)變，通過(guò)程序語(yǔ)言的編寫(xiě)，使用戶能夠通過(guò)接口的連接實(shí)現(xiàn)對(duì)云計(jì)算的使用。也有一些學(xué)者根據(jù)云計(jì)算的硬件將其架構(gòu)從底層到頂層劃分了9層。雖然國(guó)內(nèi)外對(duì)于云計(jì)算架構(gòu)劃分的觀點(diǎn)不同，但是，其最終都是針對(duì)云計(jì)算整體而言的，并不會(huì)對(duì)原本的計(jì)算產(chǎn)生影響，在這里，筆者就根據(jù)云計(jì)算的軟硬件對(duì)架構(gòu)進(jìn)行闡述：

2.1 硬件設(shè)計(jì)架構(gòu)

2.1.1 服務(wù)器

基于分布式的云計(jì)算能夠?qū)?shù)據(jù)分化，并傳送給不同的服務(wù)器。也就是說(shuō)數(shù)據(jù)的大小和子程序的多少?zèng)Q定著服務(wù)器的架構(gòu)數(shù)量，針對(duì)大型的數(shù)據(jù)處理，需要服務(wù)器的集群。大量的服務(wù)器集中在一點(diǎn)，就為服務(wù)器的串聯(lián)工作帶來(lái)了很大的難度，其散熱問(wèn)題也很難解決。目前，服務(wù)器的放置采用了集裝箱的原理，將大量的服務(wù)器放置在一個(gè)貨柜之中，通過(guò)對(duì)貨柜的技術(shù)研發(fā)，從而方便了對(duì)集群服務(wù)器的整體控制，在一定程度上能夠緩解集群帶來(lái)的負(fù)面影響，但是隨著數(shù)據(jù)的增加，對(duì)服務(wù)器的數(shù)量要求將越來(lái)越高，能否做好大規(guī)模的服務(wù)器集群處理，對(duì)云計(jì)算的未來(lái)發(fā)展至關(guān)重要。為了更加高效的對(duì)服務(wù)器平臺(tái)進(jìn)行利用，就需要加強(qiáng)對(duì)服務(wù)器空間、伸縮性、容錯(cuò)、預(yù)警機(jī)制的研究，加大服務(wù)器的負(fù)載能力，以滿足串聯(lián)之后服務(wù)器整體的處理能力。

2.1.2 存儲(chǔ)器

存儲(chǔ)器的大小直接影響云計(jì)算的運(yùn)行速度，如果不能快速的完成數(shù)據(jù)的交換就會(huì)導(dǎo)致存儲(chǔ)器內(nèi)數(shù)據(jù)的堆積，堆積的數(shù)據(jù)會(huì)阻擋正常的數(shù)據(jù)交換，造成數(shù)據(jù)的輸入與輸出速度過(guò)慢，想要真正提升存儲(chǔ)器的儲(chǔ)存能力可以從三個(gè)方面下手，第一，增加存儲(chǔ)器的數(shù)量。第二，增加個(gè)體存儲(chǔ)器的容量[3]。第三，改變存儲(chǔ)器的處理程序，等級(jí)性的處理方案既能防止重要數(shù)據(jù)的遺失，也能提升處理的效率。

2.1.3 網(wǎng)絡(luò)的高速化

網(wǎng)絡(luò)的全球化決定著云計(jì)算的推行必然要與整個(gè)世界接軌，屆時(shí)，云計(jì)算涉及到的服務(wù)器和存儲(chǔ)器將不再局限在一個(gè)地區(qū)、一個(gè)國(guó)家之中，整個(gè)世界的信息交互對(duì)網(wǎng)絡(luò)的流量的速度提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，突破原有的流量局限，消除網(wǎng)絡(luò)中的阻礙因素，是擺在云計(jì)算技術(shù)研究前的一個(gè)重大障礙。

2.2 軟件設(shè)計(jì)架構(gòu)

2.2.1 系統(tǒng)層

系統(tǒng)層是構(gòu)建云計(jì)算軟件的基礎(chǔ)，云計(jì)算涉及的硬件系統(tǒng)需要由某些軟件進(jìn)行控制，系統(tǒng)層的應(yīng)用解決了硬件之間的整合問(wèn)題。系統(tǒng)管理層是通過(guò)文件系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，能夠?qū)⒃朴?jì)算涉及到的絕大部分環(huán)節(jié)置于用戶的控制之下，體現(xiàn)人工智能。

2.2.2 虛擬化層

虛擬化是云計(jì)算的顯著特點(diǎn)，如果說(shuō)系統(tǒng)層是硬件控制的大腦，那么虛擬化就是網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)的核心。它改變了服務(wù)器和軟件的物理化特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行了虛擬改革，并且能夠應(yīng)對(duì)多重對(duì)象帶來(lái)的程序要求，操作簡(jiǎn)單、靈活。

2.2.3 計(jì)算能力

云計(jì)算在計(jì)算能力上能夠達(dá)到一個(gè)非常高的層次。但是，計(jì)算能力越高對(duì)程序設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的挑戰(zhàn)就越大，能否架構(gòu)出一套簡(jiǎn)單、方便的計(jì)算模型，對(duì)計(jì)算能力的提升具有重要的影響。另外，需要遵循針對(duì)性的原則，做好應(yīng)用平臺(tái)的開(kāi)發(fā)，保證云計(jì)算始終能夠在高端的領(lǐng)域占有一席之地。

3 云計(jì)算的調(diào)度

調(diào)度機(jī)制的完善目的是為了保證云計(jì)算的各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的資源能夠得到最大程度上的利用，筆者根據(jù)QOS要求以及對(duì)現(xiàn)有技術(shù)下的云計(jì)算調(diào)度環(huán)境進(jìn)行了研究，為云計(jì)算的調(diào)度機(jī)制構(gòu)建提出了自己的一些見(jiàn)解：

3.1 資源管理

想要做好節(jié)點(diǎn)之間的調(diào)度，就需要對(duì)運(yùn)行狀態(tài)下各個(gè)節(jié)點(diǎn)的資源有一個(gè)全面的掌握，需要掌握的資源主要包括文件數(shù)據(jù)的數(shù)量、寬帶的輸送能力、可用磁盤(pán)空間等等，周期性的對(duì)節(jié)點(diǎn)上的資源信息進(jìn)行收集，并對(duì)數(shù)據(jù)的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控，核對(duì)好正在運(yùn)行的進(jìn)程數(shù)量以及占用的內(nèi)存空間。

3.2 服務(wù)管理

對(duì)采集而來(lái)的信息進(jìn)行初步的解析預(yù)處理，將信息傳遞給用于服務(wù)管理的設(shè)備之上，為調(diào)度的決策提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)支持。對(duì)服務(wù)管理模塊所涉及的環(huán)節(jié)進(jìn)行全面的監(jiān)控查找程序中的異常狀態(tài)，并制定相應(yīng)的解決方案，提升服務(wù)質(zhì)量。另外對(duì)于服務(wù)模塊的設(shè)計(jì)需要滿足用戶的個(gè)性化需求，設(shè)計(jì)可視化、簡(jiǎn)便化的操作 。

3.3 服務(wù)調(diào)度

服務(wù)調(diào)度是云計(jì)算調(diào)度中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它主要的任務(wù)是對(duì)整個(gè)調(diào)度流程進(jìn)行控制和監(jiān)督，通過(guò)在知識(shí)庫(kù)中調(diào)取各類有效信息，保證調(diào)度決策的可靠性。服務(wù)調(diào)度擁有自身的評(píng)價(jià)規(guī)則，可以對(duì)每個(gè)調(diào)度的環(huán)節(jié)進(jìn)行干預(yù)，根據(jù)評(píng)價(jià)規(guī)則的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行改變。

4 結(jié)束語(yǔ)

云計(jì)算架構(gòu)的設(shè)計(jì)以及調(diào)度機(jī)制的完善，將推動(dòng)云技術(shù)的研究邁入一個(gè)新的階段，作為計(jì)算機(jī)技術(shù)未來(lái)發(fā)展的方向，將對(duì)今后的數(shù)據(jù)計(jì)算帶來(lái)極大的幫助。

[1]陳康,鄭緯民.云計(jì)算:系統(tǒng)實(shí)例與研究現(xiàn)狀[J].軟件學(xué)報(bào),2009(05).

[2]宋可為.云計(jì)算在電信業(yè)務(wù)平臺(tái)中的應(yīng)用[D].北京郵電大學(xué),2011.