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1、云计算的架构从技术角度剖析云计算在写剖析云计算 （编者注： InfoQ中文站随后推出该Minibook）一书的时候，我发现虽然云计算本身有三层之分， 也就是 SaaS ， PaaS 和 IaaS ， 但这种分层本身主要是从用户体验的角度来而言，比如，SaaS主要将应用作为服务提供给客户，IaaS 是主要是将虚拟机等资源作为服务提供给用户。而本文将从技术角度来分析和总结云计算的架构。综述基于对现有的一些云计算产品的分析和我个人的一些经验，总结出一套云计算的架构，具体请看下图：图1. 云计算的架构这套架构主要可分为四层，其中有三层是横向的，分别是显示层、中间件层和基础设施层，通过这三层技术能够提供
2、非常丰富的云计算能力和友好的用户界面，还有一层是纵向的，称为管理层，是为了更好地管理和维护横向的三层而存在的。接下来将一个个地给大家介绍每个层次的作用和属于这个层次的主要技术。显示层这层主要是用于以友好的方式展现用户所需的内容，并会利用到下面中间件层提供的多种服务，主要有五种技术：HTML ：标准的 Web 页面技术，现在主要以HTML4 为主，但是将要推出的HTML5 会在很多方面推动 Web 页面的发展，比如视频和本地存储等方面。JavaScript：一种用于 Web 页面的动态语言， 通过 JavaScript，能够极大地丰富Web 页面的功能，最流行的JS 框架有 jQuery和 Pr
3、ototype。CSS ：主要用于控制Web 页面的外观，而且能使页面的内容与其表现形式之间进行优雅地分离。Flash ：业界最常用的RIA （Rich Internet Applications）技术，能够在现阶段提供HTML 等技术所无法提供的基于Web 的富应用，而且在用户体验方面，非常不错。Silverlight：来自业界巨擎微软的RIA 技术，虽然其现在市场占有率稍逊于Flash ，但由于其可以使用 C# 来进行编程，所以对开发者非常友好。在显示层，大多数云计算产品都比较倾向HTML ， 、JavaScript和 CSS 这对黄金组合，但是Flash和Silverlight等 RIA
4、 技术也有一定的用武之地，比如VMware vCloud就采用了基于Flash 的 Flex 技术，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 9 页 - - - - - - - - - 而微软的云计算产品肯定会在今后使用到Silverlight。中间件层这层是承上启下的，它在下面的基础设施层所提供资源的基础上提供了多种服务，比如缓存服务和REST服务等，而且这些服务即可用于支撑显示层，也可以直接让用户调用，并主要有五种技术：REST ：通过 REST 技术，能够非常
5、方便和优雅地将中间件层所支撑的部分服务提供给调用者。多租户 ：就是能让一个单独的应用实例可以为多个组织服务，而且保持良好的隔离性和安全性，并且通过这种技术，能有效地降低应用的购置和维护成本。并行处理 ：为了处理海量的数据，需要利用庞大的X86 集群进行规模巨大的并行处理，Google的 MapReduce是这方面的代表之作。应用服务器 ： 在原有的应用服务器的基础上为云计算做了一定程度的优化，比如用于 Google App Engine的 Jetty应用服务器。分布式缓存 ：通过分布式缓存技术，不仅能有效地降低对后台服务器的压力，而且还能加快相应的反应速度，最著名的分布式缓存例子莫过于Memc
6、ached。对于很多 PaaS 平台，比如用于部署Ruby应用的 Heroku云平台，应用服务器和分布式缓存都是必备的，同时 REST 技术也常用于对外的接口， 多租户技术则主要用于SaaS 应用的后台， 比如用于支撑Salesforce的 Sales Cloud等应用的F多租户内核，而并行处理技术常被作为单独的服务推出，比如Amazon的 Elastic MapReduce。基础设施层这层作用是为给上面的中间件层或者用户准备其所需的计算和存储等资源，主要有四种技术：虚拟化 ：也可以理解它为基础设施层的“ 多租户 ” ，因为通过虚拟化技术，能够在一个物理服务器上生成多个虚拟机，并且能在这些虚拟
7、机之间能实现全面的隔离，这样不仅能减低服务器的购置成本，而且还能同时降低服务器的运维成本，成熟的X86 虚拟化技术有VMware的 ESX 和开源的 Xen 。分布式存储 ：为了承载海量的数据，同时也要保证这些数据的可管理性，所以需要一整套分布式的存储系统，在这方面，Google的 GFS 是典范之作。关系型数据库 ：基本是在原有的关系型数据库的基础上做了扩展和管理等方面的优化，使其在云中更适应。NoSQL：为了满足一些关系数据库所无法满足的目标，比如支撑海量的数据等，一些公司特地设计一批不是基于关系模型的数据库，比如Google的 BigT able 和 Facebook的 Cassandr
8、a等。现在大多数的IaaS服务都是基于Xen 的，比如Amazon的 EC2 等，但 VMware也推出了基于ESX 技术的vCloud ，同时业界也有几个基于关系型数据库的云服务，比如Amazon的 RDS （Relational Database Service）和 Windows Azure SDS（SQL Data Services）等。关于分布式存储和NoSQL ，它们已经被广泛用于云平台的后端，比如Google App Engine的 Datastore就是基于 BigTable 和 GFS这两个技术之上的，而Amazon则推出基于NoSQL 技术的 Simple DB。管理层名师
9、资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 9 页 - - - - - - - - - 这层是为横向的三层服务的，并给这三层提供多种管理和维护等方面的技术，主要有下面这六个方面：帐号管理 ：通过良好的帐号管理技术，能够在安全的条件下方便用户地登录，并方便管理员对帐号的管理。SLA监控 ：对各个层次运行的虚拟机，服务和应用等进行性能方面的监控，以使它们都能在满足预先设定的 SLA （Service Level Agreement）的情况下运行。计费管理 ：也就是对每个用户所
10、消耗的资源等进行统计，来准确地向用户索取费用。安全管理 ： 对数据，应用和帐号等IT 资源采取全面地保护， 使其免受犯罪分子和恶意程序的侵害。负载均衡 ：通过将流量分发给一个应用或者服务的多个实例来应对突发情况。运维管理 ：主要是使运维操作尽可能地专业和自动化，从而降低云计算中心的运维成本。现在的云计算产品在帐号管理，计费管理和负载均衡这三个方面大都表现地不错，在这方面最突出的例子就是 Amazon 的 EC2 ，但可惜的是，大多数产品在SLA 监控，安全管理和运维管理等方面还有所欠缺。举例接下来，将以Salesforce的 Sales Cloud和 Google的 App Engine这两个
11、著名的云计算产品为例，来帮助大家理解本文所提到的云计算架构：Salesforce Sales Cloud也就是之前的Salesforce CRM（客户关系管理） ，属于云计算中的SaaS 层，主要是通过在云中部署可定制化的 CRM 应用，来让企业用户在很低初始投入的情况下使用上CRM，并且可根据自身的流程来进行灵活地定制，而且只需接入网络就能使用。下图为其在技术层面上大致的架构：图2. Salesforce Sales Cloud 采用的主要技术：显示层 ：基于 HTML 、JavaScript和 CSS 这对黄金组合。中间件层 ： 在此层，Salesforce引入了多租户内核和为支撑此内核运
12、行而经过定制的应用服务器。基础设施层 ：虽然在后端还是使用在企业环境中很常见的Oracle数据库，但是其为了支撑上层的多租户内核做了很多的优化。管理层 ：在安全管理方面，Salesforce提供了多层保护，并支持SSL 加密等技术，除此之外，其还在帐号管理、计费管理和负载均衡这三方面有不错地支持。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 9 页 - - - - - - - - - Google App EngineApp Engine属于云计算中的PaaS 层，其主
13、要提供一个平台，来让用户在Google强大的基础设施上部署和运行应用程序，同时App Engine会根据应用所承受的负载来对应用所需的资源进行调整，并免去用户对应用和服务器等的维护工作，而且支持Java 和 Python这两种语言。由于App Engine属于 PaaS平台，所以关于显示层的技术选择由应用的自身需要而定，与App Engine无关，关于App Engine在技术层面上大致的架构，具体请看下图：图3. Google App Engine 采用的主要技术：中间件层 ： 既有经过定制化的应用服务器，比如上面已经提到过的Jetty ， 也提供基于 Memcached的分布式缓存服务。基
14、础设施层 ：在分布式存储GFS 的基础上提供了NoSQL 数据库 BigT able来对应用的数据进行持久化。管理层 ：由于 App Engine是基于 Google强大的分布式基础设施，使其在运维管理技术方面非常出色，同时其计费管理能做到非常细粒度的API 级计费，而且App Engine在帐号管理和负载均衡这两方面都有非常好地支持。虽然用一张这样简单的图和两个简短的例子来描述庞大的云计算整体架构的确是略显寒酸，但是应该能让大家从技术角度对云计算的架构有一个大致的了解。聊聊 SeaMicro的云主机最近美国一家叫SeaMicro的创业公司推出能支持一款能支持512 颗 Intel ATOM
15、芯片的云主机。我个人也对这台主机非常感兴趣，所以花了一点时间查阅了一些官方的文档和评论。下面是我对SeaMicro这台云主机的总结。产品介绍SeaMirco云主机主要在 1/4Rack的体积内搭载多达512 颗1.6GHz的 ATOM ，1TB 内存和 64 块2.5 寸硬盘或者 SSD ，并且总体功耗控制在2 千瓦内（相当于8个台式机），其将从今年 7月30 日起大量上市，产品售价为每台 13.9 万美元，下图为其“ 真容 ” ：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4
16、页，共 9 页 - - - - - - - - - 图1. SeaMirco云主机的 “ 真容 ”总体而言，它的目标是在传统PC 服务器的 1/4 大小和 1/4 耗电的情况下实现相同的性能。设计理念在设计理念方面，SeaMicro主要有三点：现在数据中心最主要的工作负载是Web Serving，并不是传统的数据库等应用，而且这种负载也正处于不断增长中。Web Serving这种负载对硬件的需求有它自己的特点，因为其能被分割为细小的块，所以能很好地支持多核，并不特别需要现在逻辑非常复杂，并且能耗很高的强力CPU，所以省电的CPU 将非常适合这个负载，比如Intel的 ATOM 。每台电脑都有很
17、多重复的东西，比如主板的一些部件和电源等，而且这些东西非常耗电，如果这些设备能被共享，将有助于节省能源等开支。组成部分下图是我个人总结的SeaMicro云主机的内部架构名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 9 页 - - - - - - - - - 图2. Sea Micro云主机的内部架构（本人总结的）总的来说， SeaMicro所采用的架构和传统的PC 服务器相比有很大的不同，和Cisco 的 UCS 系统 有异曲同工之妙，它首先将主板上90% 部件离去，并
18、将剩余的核心组件分为Compute Card ，IO Card和Ethernet Card这三种，并且通过一个超级电脑级的Fabric来进行串联，而且还提供一些基本的硬件管理功能。Compute Card也就是用于放置芯片的卡，一个Compute Card 能安装 8个 ATOM 芯片，能每个芯片配置1到2G 内存，一台云主机里面有可以用64 块 Compute Card，所以总体能支撑512 块 ATOM 芯片。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 9 页 -
19、 - - - - - - - - 图3. Compute Card IO Card每台主机有 8 块 IO Card ，每块 IO Card 能支持 8块2.5 寸的硬盘或者SSD ，并能对这些硬盘进行RAID设置。Ethernet Card也共有 8 块 Ethernet Card，每块 Ethernet Card能支持 8个1G 或者2 个10G 的网络接口。Fabric和 Routing Logic这些 Card 之间，主要通过一每秒能传送1.28Tbit的超级电脑级的Fabric 来连接这些Card ，这也意味着每个 ATOM 芯片能占用 2.5G的带宽，并且 Fabric同时支持流量
20、管理和负载均衡等逻辑来保证其正常运行。SeaMirco Manager为了方便用户的使用，其提供内置DHCP 服务器， PXE 启动，内建 Terminal Server和系统管理等功能。由于 8块 IO Card 和8 块 Ethernet Card通过 ASIC技术被 64 块 Compute Card共享，所以可以认为SeaMirco实现了基于硬件的I/O虚拟化。使用场景和潜在的问题首先，就像上面设计理念所提的那样，其比较专注于普通Web Serving应用。还有，由于产品还没上市，我个人无法提出非常有见地的意见，但是下面这三个问题是不得不提的：有学习成本：由于其架构的创新型，使得在使用
21、方法方面和传统的PC 服务器相比有一定的区别，比较类似于 Cisco UCS，所以会产生一定的学习成本。通用性不强：基于其本身的设计的原因和ATOM 芯片在性能方面的缺失，使得其在通用性方面欠佳，不像 Cisco 的 UCS 那样是万金油的解决方案，这有可能会对其今后的发展带来一些不利的因素。不支持ECC 内存：对于企业级应用而言，ECC 内存绝对是一个必须的组件，具体原因可以看James Hamilton的这篇文章 。最后，放一点牢骚，无论对我个人而言，还是对整个国家而言，云计算这个浪潮绝对是不允许错过，所以我们一定要不断地向美国的先行者学习，并力争掌握云计算的核心技术，从而在下下波浪潮到来
22、的时候独领风骚。有人会说：“ 这有点痴人说梦 ” ，但我一直觉得男人之间的区别就在于是不是拥有并坚持其梦想。深入分析 IBM 的云计算解决方案经过上次 高峰论坛 的洗礼，使得我对IBM 的云计算解决方案有了新的深入，虽然有很多闪光点，但是瑕不掩瑜，的确也有瑕疵的存在，那么在进行深入分析之前，先和大家聊聊在会场上我和一位IBM 销售的争论，他是负责 IBM XIV 系统存储产品的销售，因为我在网上已经听到很多对XIV 不利的评论，所以我特地将这样问题（比如Double Disk Failure和低利用率等）抛给他，想看一下他是怎么应对的，虽然他被我这几个略带挑拨性的问题给略微激怒了，但是他还是给
23、出了明确并合理的答复，最后，还说了一句值得我回味的话， “ 对于用户而言，一个产品，比如存储设备，用户不会care 什么架构和低利用率的，用户只会关心什么价格和能存多少东西“ 。所以本来主要会试着从用户这个角度来分析IBM 的云计算解决方案。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 9 页 - - - - - - - - - 6+1解决方案图1. IBM 云计算6+1 解决方案该方案能够帮助企业提供6+1 种情景的云环境，包括物联网云，分析云，平台云，IDC 云，开
24、发测试云，基础架构云，一个能够快速部署云计算环境的设备，也就是CloudBurst，并结合 IBM 在各个行业累计的经验，使其能帮助各类企业和机构解决其所需计算资源的问题，如果大家对其细节感兴趣的话，可以看一下这篇文章 和 jinzi的 chart 。接下来就是总体分析一下这些解决方案的优点和不足之处。优点IBM 的云计算解决方案的优势主要体现在下面这五个方面：品牌 ：这绝对是 IBM 的核心竞争力，虽然现在已经没有七八十年代这么响亮了，但是还是有一定含金量的。服务 ：虽然在服务方面， 肯定无法和奥美等本事就身处服务行业的公司相比，但是在 IT 领域还是独树一帜的。行业经验 ：由于 IBM 本
25、身有很多来自各行各业的客户，使其累计很多相关经验，这将会用助于今后云的建设。丰富的产品线 ：不仅 IBM 有上面这六种云计算解决方案，而且其在软硬件各个方面都有丰富的产品线，比如硬件有大型机，Power系列和 X86 这三条产品线， 而软件方面， 则有 DB2 和 WebSphere为代表的五大品牌。充足的人力资源：身为一个曾经在IBM 工作过三年的人，不得不感叹IBM 的人才资源之丰富，从全球而言，有Erich Gamma和 Grady Booch这样的泰斗（这两个人大家都应该认识吧），在国内也有一批顶尖的人才，比如云计算中心的jinzi和方兴， CDL 的毛新生等。不足之处名师资料总结 -
26、 - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 9 页 - - - - - - - - - 其瑕疵主要集中于下面这三点：摊子太大 ：虽然上面提到了IBM 有丰富的产品线和充足的人力资源，但是要想一下子把多个有一定差别的云计算解决方案做好，做精那是很不容易的。缺乏独创性的技术和产品：这点主要是和现在私有云技术领先者Cisco和 VMware相比，虽然IBM 通过 ex5 架构对 Cisco UCS做了一定的回击，但IBM 很难撼动 Cisco ，VMware和 EMC 这对黄金组合在私有云
27、上的技术优势和整合优势。总体而言，IBM 的云计算解决方案基本是对之前一些解决方案的更新，而不是革命。高层的质疑 ：由于众所周知的原因， 使得 IBM 的解决方案收到了质疑，虽然我个人觉得有点多虑，但是高层的看法肯定有他自己的见地。有些朋友会提到其价格高，但我个人觉得价格高不是大问题，只要它能做到一分钱一分货就行。最后，将和开头呼应， 来聊聊那些用户会比较青睐IBM 的云计算解决方案， 首先，由于其价格的因素， IBM的解决方案肯定是属于中高端，同时，由于其主推私有云解决方案，而在全球私有云界IBM 最强大的竞争对手 VCE（VMware ，Cisco ，EMC）联盟还没进入中国市场，使得对于那些需要私有云和相关云服务的政府和大中型企业会等中高端用户而言，IBM 的云计算方案应该是一个不错的选择，毕竟品牌，服务，丰富的经验和充足的资源都是其亮点，但希望它能在其不足的地方进行补强，比如提供领先的产品和解决方案，并做精，同时扫除高层的质疑。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 9 页 - - - - - - - - -