1.4 云计算实现机制

由于云计算分为IaaS、PaaS和SaaS三种类型，不同的厂家又提供了不同的解决方案，目前还没有一个统一的技术体系结构，对读者了解云计算的原理造成了障碍。为此，本书综合不同厂家的方案，构造了一个供读者参考的云计算技术体系结构。这个体系结构如图1-4所示，它概括了不同解决方案的主要特征，每一种方案或许只实现其中部分功能，或许还有部分相对次要的功能尚未概括进来。

云计算技术体系结构分为四层：物理资源层、资源池层、管理中间件层和SOA（Service-Oriented Architecture，面向服务的体系结构）构建层。物理资源层包括计算机、存储器、网络设施、数据库和软件。资源池层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。构建资源池更多的是物理资源的集成和管理工作，如研究在一个标准集装箱的空间如何装下2000个服务器、解决散热和故障节点替换的问题并降低能耗。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构建层将云计算能力封装成标准的Web Services服务，并纳入SOA体系进行管理和使用，包括服务接口、服务注册、服务查找、服务访问和服务工作流。管理中间件层和资源池层是云计算技术最关键的部分，SOA构建层的功能更多依靠外部设施提供。

管理中间件层负责资源管理、任务管理、用户管理和安全管理工作。资源管理负责均衡地使用云资源节点，检测节点的故障并试图恢复或屏蔽它，并对资源的使用情况进行监视统计；任务管理负责执行用户或应用提交的任务，包括完成用户任务映象（Image）部署和管理、任务调度、任务执行、生命期管理；用户管理是实现云计算商业模式必不可少的一个环节，包括账号管理、用户环境配置、用户交互管理、使用计费；安全管理保障云计算设施的整体安全，包括身份认证、访问授权、综合防护和安全审计。

基于上述体系结构，本书以IaaS云计算为例，简述云计算的实现机制，如图1-5所示。

用户交互接口向应用以Web Services方式提供访问接口，获取用户需求。服务目录是用户可以访问的服务清单。系统管理模块负责管理和分配所有可用的资源，其核心是负载均衡。配置工具负责在分配的节点上准备任务运行环境。监视统计模块负责监视节点的运行状态，并完成用户使用节点情况的统计。其执行过程并不复杂，用户交互接口允许用户从服务目录中选取并调用一个服务，该请求传递给系统管理模块后，它将为用户分配适当的资源，然后调用配置工具为用户准备运行环境。