由于云計算分為IaaS、PaaS和SaaS三種類(lèi)型，不同的廠(chǎng)家又提供了不同的解決方案，目前還沒(méi)有一個(gè)統一的技術(shù)體系結構，對讀者了解云計算的原理構成了障礙。為此，本文綜合不同廠(chǎng)家的方案，構造了一個(gè)供商榷的云計算體系結構。這個(gè)體系結構如圖3所示，它概括了不同解決方案的主要特征，每一種方案或許只實(shí)現了其中部分功能，或許也還有部分相對次要功能尚未概括進(jìn)來(lái)。

圖3  云計算技術(shù)體系結構

云計算技術(shù)體系結構分為4層：物理資源層、資源池層、管理中間件層和SOA構建層，如圖3所示。物理資源層包括計算機、存儲器、網(wǎng)絡(luò )設施、數據庫和軟件等；資源池層是將大量相同類(lèi)型的資源構成同構或接近同構的資源池，如計算資源池、數據資源池等。構建資源池更多是物理資源的集成和管理工作，例如研究在一個(gè)標準集裝箱的空間如何裝下2000個(gè)服務(wù)器、解決散熱和故障節點(diǎn)替換的問(wèn)題并降低能耗；管理中間件負責對云計算的資源進(jìn)行管理，并對眾多應用任務(wù)進(jìn)行調度，使資源能夠高效、安全地為應用提供服務(wù)；SOA構建層將云計算能力封裝成標準的Web Services服務(wù)，并納入到SOA體系進(jìn)行管理和使用，包括服務(wù)注冊、查找、訪(fǎng)問(wèn)和構建服務(wù)工作流等。管理中間件和資源池層是云計算技術(shù)的最關(guān)鍵部分，SOA構建層的功能更多依靠外部設施提供。

云計算的管理中間件負責資源管理、任務(wù)管理、用戶(hù)管理和安全管理等工作。資源管理負責均衡地使用云資源節點(diǎn)，檢測節點(diǎn)的故障并試圖恢復或屏蔽之，并對資源的使用情況進(jìn)行監視統計；任務(wù)管理負責執行用戶(hù)或應用提交的任務(wù)，包括完成用戶(hù)任務(wù)映象(Image)的部署和管理、任務(wù)調度、任務(wù)執行、任務(wù)生命期管理等等；用戶(hù)管理是實(shí)現云計算商業(yè)模式的一個(gè)必不可少的環(huán)節，包括提供用戶(hù)交互接口、管理和識別用戶(hù)身份、創(chuàng )建用戶(hù)程序的執行環(huán)境、對用戶(hù)的使用進(jìn)行計費等；安全管理保障云計算設施的整體安全，包括身份認證、訪(fǎng)問(wèn)授權、綜合防護和安全審計等。

基于上述體系結構，本文以IaaS云計算為例，簡(jiǎn)述云計算的實(shí)現機制，如圖4所示。

圖4  簡(jiǎn)化的IaaS實(shí)現機制

用戶(hù)交互接口向應用以Web Services方式提供訪(fǎng)問(wèn)接口，獲取用戶(hù)需求。服務(wù)目錄是用戶(hù)可以訪(fǎng)問(wèn)的服務(wù)清單。系統管理模塊負責管理和分配所有可用的資源，其核心是負載均衡。配置工具負責在分配的節點(diǎn)上準備任務(wù)運行環(huán)境。監視統計模塊負責監視節點(diǎn)的運行狀態(tài)，并完成用戶(hù)使用節點(diǎn)情況的統計。執行過(guò)程并不復雜：用戶(hù)交互接口允許用戶(hù)從目錄中選取并調用一個(gè)服務(wù)。該請求傳遞給系統管理模塊后，它將為用戶(hù)分配恰當的資源，然后調用配置工具來(lái)為用戶(hù)準備運行環(huán)境。