云计算：从概念到平台--平台

平台

目前，Amazon、Google、IBM、Microsoft、Sun、Alisoft等公司提出的云计算基础设施或云计算平台，虽然商业化，但是对于研究云计算确实比较有参考价值的。当然，针对目前商业云计算解决方案存在的各种问题，开源组织和学术界也纷纷提出了许多云计算系统或平台解决方案。

1)Google的云计算基础设施

Google的云计算基础设施是在最初为搜索应用提供服务基础上逐步扩展的，主要有分布式系统Google File System （GFS）、大规模分布式数据库BigTable、程序设计模式MapReduce、分布式锁机制Chubby等几个相互独立又紧密结合的系统组成。GFS是一个分布式文件系统，它能处理大规模的分布式数据，结构如下图：

系统中每个GFS集群有一个主服务器和多个块服务器组成，被多个客户端访问。主服务器负责管理元数据，存储文件和块的名空间、文件到块之间的映射关系以及每一个块副本的存储位置；块服务器存储块数据，文件被分割成为固定尺寸（64MB）的块中国 云计算开源，快服务器把块作为Linux文件保存在本地硬盘上。为了保证可靠性，每个块被缺省保存三个备份。主服务器通过客户端向块服务器发送数据请求，而块服务器则取得的数据直接返回给客户端。

2)IBM“蓝云”计算平台

IBM的“蓝云（blue cloud）”计算平台是由一个数据中心、IBM Tivoli监控软件（Tivoli monitoring）、IBM DB2数据库、IBM Tivoli部署管理软件（Tivoli provisioning manager）、IBM WebSphere应用服务器以及开源虚拟化软件和一些开源信息处理软件共同组成，如下图所示：

系统的虚拟化和管理，包括硬件、软件和服务

lRational eclipse Tivoli

l基于开源操作系统Linux和Xen

1.基于开发标准和开源软件

2.包括软件、硬件及服务

3.支持Power和X86处理器

4.基于Web2.0的资源预约系统。

“蓝云”采用了Xen、powerVM虚拟技术和Hadoop技术，以期帮助客户构建云计算环境。“蓝云”软件平台的特点主要体现在虚拟机以及所采用的的大规模数据处理软件Hadoop。该体系结构图侧重于云计算平台的核心后端，未涉及用户界面。由于该架构是完全基于IBM公司产品设计的，所有也可以理解为“蓝云”产品架构。

3)Sun的云基础设施

Sun提出的云基础设施体系结构包括服务、应用程序、中间件、操作系统、虚拟服务器、物理服务器等六个层次，如下图所示：

形象的体现了其提出的“云计算可描述在从硬件到应用程序的任何传统层级的服务”的观点。

4)微软的Azure云平台

微软的Azure云平台包括4个层次，如下如所示：

底层是微软全球基础服务系统（global foundation service GFS），由遍布全球的第四代数据中心构成；云基础设施服务层（cloud infrastructure service）以Window Azure操作系统为核心，主要从事虚拟化计算资源管理和智能化任务分配；Window Azure之上是一个应用服务平台，它发挥着构建（building block）的作用，为用户提供一系列的服务，入Live服务、NET服务、SQL服务等；再往上是微软提供给开发者的API、数据结构和程序库，最上层是微软为客户提供的服务（finished service），如Window Live、Office Live、Exchange Online等。

5)Amazon的弹性计算云

Amazon是最早提供云计算服务的公司之一，该公司的弹性计算云（Elastic computing cloud EC2）平台建立在公司内部的大规模计算机、服务器集群上，平台为用户提供网络界面操作在“云端”运行的各个虚拟机实例（instance）。用户只需为自己所使用的计算平台实例付费，运行结束后计费也随之结束。

弹性计算云用户使用客户端通过SOAP over HTTPS协议与Amazon弹性计算云内部的实例进行交互，如下图：

弹性计算云平台为用户或者开发人员提供了一个虚拟的集群环境，在用户具有充分灵活的同时，也减轻了云计算平台拥有者（Amazon公司）的管理负担。弹性计算云中的每一个实例代表一个运行中的虚拟机。用户对自己的虚拟机具有完整的访问权限，包括针对此虚拟机操作系统的管理员权限。虚拟机的收费也是根据虚拟机的能力进行费用计算的，实际上，用户租用的是虚拟的计算能力。

6)学术领域提出的云平台

Luis M.Vaquero等从云计算参与者的角度，设计了一种与计算平台的层次机构。该结构中，服务提供商负责为服务消费者提供网络访问的各种应用服务，基础架构提供商以服务的形式提供基础设施给服务提供商，从而降低供应商以服务的形式提供基础设施给服务提供商，从而降低服务提供商的运行成本，提供了更大灵活性和可伸缩性。

美国伊利诺伊大学（university of Illinois）的Robert L.Grossman等提出并实现了一种基于高性能光域网的云计算平台Sector/Sphere，实验测试显示性能方面优于Hadoop。

澳大利亚墨尔本大学（university of Melbourne）的Rajkumar Buyya等提出了一种面向市场资源分配的云计算平台原型，其中包括用户（user/broker）、服务等级协议资源分配器（SLA resource allocator）、虚拟机（VM）、物理机器（physical machine）等4个实体层次，如下图；

清华大学（Tsinghua university）的张尧学教授研究团队提出的“透明计算平台”与云计算基础服务设施构想也基本一致，改同名计算平台的3层体系结构包括：a、透明客户端（transparent client），包括各种个人计算机、笔记本、PDA、智能手机等；b、中间的透明网络（transparent network）则整合了各种有线和无线网络传输设施，主要用来在各种透明客户端与后台服务器之间完成数据的传递，而用户无需意识到网络的存在。c、透明服务器（transparent server）不排斥任何一种可能的服务提供方式，即可通过当前流行的PC服务器集群方式来构建透明服务器集群，也可使用大型服务器等。

云存储-中国计算机学会通讯中也提出一种典型的云存储平台体系结构，包括资源池、分布式文件系统、服务等级协议（SLA）、云服务接口等4个主要部分。

7)开源云计算平台

Hadoop由于得到Yahoo、Amazon等公司的直接参与和支持，已成为目前应用最广、最成熟的云计算开源项目。Hadoop本来是Apache Lucene的一个子项目，是从Nutch项目中分离出来的专门负责分布式存储以及分布式运算的项目。Hadoop实现了一种分布式文件系统—（Hadoop distributed file system,HDFS）,采用主从架构，如下图：

每个集群由一个名字节点（name node）、多个数据节点（data node）、多个客户端组成。Hadoop还是先了MapReduce分布式计算模型，将应用程序的工作分解成很多小的工作小块（small block of work）。

此外，国内外很多开源云计算平台项目也都提出了叫完整的体系结构设计，比较成熟的包括AbiCloud、Eucalyptus、MongoDB、ECP、Numbus等项目，均有助于对云计算平台的理解。

（编辑：拼字网 - 核心网）

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