时间：2024-01-25 15:53:25
序论：在您撰写云计算基本架构时，参考他人的优秀作品可以开阔视野，小编为您整理的7篇范文，希望这些建议能够激发您的创作热情，引导您走向新的创作高度。
NTT的国际国内长途电话业务部门将收购Virtela Technology公司，这样能使其在之前未获得业务许可的一些国家开展数据业务。Virtela Technology公司总部位于美国科罗拉多州丹佛市，它在超过190个国家和地区与当地公司合作为企业客户提供数据服务。NTT准备收购的另一家云计算公司的情况，目前外界还不得而知。
在语音业务收入出现下滑的大背景下，NTT公司在中国香港和英国开设了数据中心，它计划从本财年到2016年3月，实现云计算业务收入比2011/12财年翻一番，达到2000亿日元（约合20亿美元）。
近年来，不差钱的日本公司在海外大举收购企业。在通信和信息技术行业，软银公司于今年7月以216亿美元收购了总部位于美国堪萨斯州的有线及无线通信公司Sprint，这是迄今日本发生的最大一笔海外收购案例。
Facebook收购以色列移动技术初创企业Onavo
10月中旬，Facebook收购了以色列的初创企业Onavo，后者致力于研发手机应用程序的数据压缩技术。
这笔交易的具体金额没有披露，但据美国金融日报Calcalist估计，交易额应该超过1亿美元。
Facebook公司在发给媒体的一封电子邮件中表示：“Facebook的使命是让更多人上网，我们期望Onavo的数据压缩技术能在实现这一目标的过程中发挥核心作用。Onavo的分析工具将帮助我们生产出更好、更有效率的移动产品。”
根据交易协议，Onavo的特拉维夫办公室将继续保留，此举将使以色列拥有第一家Facebook研发中心。
Onavo公司建立于2010年，致力于研发数据压缩技术和移动分析的实际应用。它使用的数据来自数百万用户，以此评估移动应用程序的普及程度。但有媒体分析认为，Facebook看重的并不是0navo的评估能力，而是为了利用其数据压缩技术来实现Facebook移动应用程序数据耗费的最小化，目前Facebook移动应用程序存在着运行速度慢和数据臃肿的问题。
关键词：云计算；虚拟化；VMware;VMware vSphere；架构
中图分类号：TP303文献标识码：A文章编号：16727800（2012）008000602
作者简介：连鸿鹏(1987-)，福建师范大学协和学院初级网络工程师，研究方向为云计算。
0引言
虚拟化技术是伴随着计算机的产生而发展的，虚拟化意味着对计算机资源的抽象。虚拟化技术实现了物理资源的逻辑抽象和统一表示，通过它可以提高资源利用率，并能够根据用户业务需求的变化，快速、灵活地进行资源部署，因此，虚拟化技术已经成为构建云计算环境的一项关键技术。
VMware 云基础架构能够让现有的用户从虚拟化中获益，加速了现有数据中心云计算的转移，与公共云基础兼容，铺平了向混合云模式前进的道路，成为云计算的新里程碑。
本文主要讨论作为X86体系结构虚拟化技术的代表，VMware公司基于已有的虚拟化技术和优势，提供了云基础架构及管理、云应用平台和终端用户计算等多个层次上的解决方案，主要支持企业级组织机构利用服务器虚拟化技术，实现从目前的数据中心向云计算环境转变方面的架构分析。
1VMware vSphere 简介
VMware vSphere是在原来的VI3基础上推出的系统，被成为业界首款云计算操作系统。vSphere将应用程序和操作系统从底层硬件分离出来，从而简化了 IT 操作。现有的应用程序可以看到专有资源，而服务器则可以作为资源池进行管理。vSphere以原生架构的ESX/ESXi Server为基础，让多台ESX Server能并发负担更多个虚拟机。主要包括3部分：一是虚拟化管理器VMM部分的VMware ESX 4，VMware ESX Server主要是用于调配物理服务器中内存、CPU、存储及网络各种硬件资源，运行在物理服务器上的一个虚拟层并根据预定好的策略将这些资源分配到运行在其中的各虚拟机中，这些虚拟机以安全独立的模式并行运行；二是用于整合和管理VMM的VMware vCenter，提高在虚拟基础架构每个级别上的集中控制和可见性，通过主动管理发挥 vSphere 潜能，是一个具有广泛合作伙伴体系支持的可伸缩、可扩展平台；三是用于管理客户端的软件VMware Infrastructure Client。
2VMware vSphere 的基本架构
VMware vSphere 主要通过虚拟化技术将数据中心转变为云计算基础架构，通过虚拟化提供自助部署和调配的功能，将IT基础架构作为服务来交付使用。vSphere是一个整体架构而非单个产品，基本架构如图1。
图1VMware vSphere 的基本架构
2.1vSphere的云端部分
vSphere所谓的云端是指平台及架构部分（PaaS和IaaS）,可以分为内部和外部云端。内部云端由各种硬件资源组成，并有vSphere负责统合云端资源，在IaaS及PaaS中，资源为硬件及OS资源。外部云端vSphere可以将这些第三方提供的资源集成到企业的IT架构中。
2.2vSphere的底层：架构服务（Infrastructure Service）
有了硬件资源之后，就需要一个Hypervisor将资源集成，然后ESX和ESXi服务器将负责硬件资源虚拟化。Infrastructure Service主要可以分为运算部分的vCompute、存储部分的vStorage以及网络部分的vNetwork。
（1）vCompute部分。vCompute包括了ESX/ESXi以及DRS。ESX/ESXi主要实现服务器整合、提供高性能并担保服务品质、流水式测试和部署及可伸缩的软硬件架构。DRS确保按需调整资源配置，根据需要和优先级压缩和增加应用系统的资源，动态的响应负载平衡。
（2）vStorage部分。vStorage包括VM所在硬盘的文件系统VMFS以及动态分配大小的Thin Provisioning，提供多种存储虚拟连接选择，通过vStorage VMotion减少或消除计划内停机，通过精简部署降低虚拟环境的存储要求，通过vStorage API简化管理并提高存储操作的效率。VMFS是专门为虚拟机设计的高性能集群文件系统，该系统可以在VMware虚拟机的VMware虚拟数据中心环境中访问共享存储。
（3）vNetwork部分。VMware的网络虚拟化技术主要通过VMware vSphere 中的vNetwork网络元素实现。通过这些元素，部署在数据中心物理主机上的虚拟机可以像物理环境一样进行网络互连。vNetwork的组件主要包括虚拟网络接口卡Vnic、vNetwork标准交换机vSwitch和vNetwork分布式交换机dvSwitch。vSphere提供了一个Distributed Network的架构，不但有完整的Bridged/NAT/Host only架构，更和Cisco合作推出一个专门安装在vSphere上的分布式网络。
2.3vSphere的Application Service
关键词：云计算技术；计算机应用大赛；应用
如今的计算机已经越来越趋向智能化发展，为信息的查找、储存和计算带来了便利条件。在时展的影响下，人们需要存储和查找的信息越来越多，对计算机也更加依赖，云计算技术就是在这样的背景下产生的，云计算技术的出现与现代人的需求非常吻合，得到很快的发展。那么云计算技术是什么，它是如何在大学计算机大赛中应用的，下面就让我们带着这些疑问一起走进下面的内容。
一、云计算技术是什么
物美价廉是云计算技术的最大优势。成本低得原因在于云计算技术本身是由众多实用性强、性价比高，同时又物美价廉的服务器组合而成，虚拟化技术是这种组合的媒介。虽然这种组合比较松散，技术含量也不是很高，但是它却可以最终构成一个非常庞大的存储系统，这个系统中包含的信息可谓不计其数。在此基础上，该系统还具有将计算机中心进行大范围扩展的功能。因为使用者在支付金额时可以根据自身的信息存储来进行，所以该系统还具有为互联网付费的业务。用户在支付费用之前可以对自己需要的资源数量进行估算，然后进行购买支付，这样的付费流程可谓简单快捷，又省时省力。
大学计算机应用大赛需要对大赛每一位参与者的作品和参与信息进行存储，所以需要的信息量是非常大的，所以专门在大学计算机应用大赛中应用到的系统是有别于其他系统的，它本身存在着一定的专业性与特殊性，因为用户提交上来的东西一般只是作品的代码，这就是这个系统的特别之处。如果利用传统的软件，就要用户通过邮箱将作品上交，经过评委进行审核。在云计算技术的帮助下，一个在线交流与审核作品的平台形成了，通过这样的流程对作品进行审核，省却了很多复杂的程序，节约了人力与时间资源。
二、云计算技术是如何在大学计算机应用大赛中应用的
（一）云计算技术针对大学计算机应用大赛的应用架构
云计算技术在花费少的基础上还具有扩展功能、服务、计算机功能以及很多隐性价值，其主要特点是用互联网、用服务和使用量做基础。云计算技术的核心主要有虚拟化技术、网络计算、网络存储等等。云计算技术的基本架构可以分为三个方面：基础设施、应用程序和应用平台，他们分别为使用者提供互联网资源、存储资源和计算机资源，资源的全面性不可小觑。
1.云计算技术的基本架构――基础设施
云计算技术在大学计算机大赛中的应用主要表现在为参赛者和评委之间搭建交流的平台。这个平台式利用硬件服务来完成的，换一种说法就是，它运用的是由众多服务器组合而成的存储资源池和内存资源地。所以可以为平台服务和存储空间提供不同的等级，云计算技术可以针对与计算及应用竞赛相关的重要数据进行适当的处理，服务方便并且快捷。
2.云计算技术的基本架构――应用程序
应用程序主要由参赛团队对作品进行布置，在最短的时间内完成远程调试的工作，这样才能在最大的程度上对大赛服务系统和评审系统进行服务。
3.云计算技术的基本架构――应用平台
应用平台的最重要功能就是为操作系统和围绕特定应用提供重要服务。换句话说，利用虚拟化技术提供IOS操作系统和Linus操作系统以及相应的操作模板。还可以为计算机竞赛提供专门制定的七大移动开发平台，比如Apple、Android等。
（二）针对计算机应用竞赛的云计算应用得以实现
云计算技术在计算机竞赛中主要的责任范围就是为参赛团和参赛者提供计算资源。资源量的提供与实际的需求应该达到吻合的状态。还有，大学生计算机应用大赛的规模通常都比较大，而且对参赛者和参赛团的地域没有任何限制。这样，云计算就应该发挥平台作用，为评委提供跨区域的评审环境。选手可以通过网址对云端开发环境随时随地的进行浏览以及访问。
云计算平台的主要技术有网络安全技术和负载均衡技术，有了这两大技术的帮忙，云计算平台无论是数据的访问速度还是硬件的支撑能力都得到了大幅度的提高，从而使系统的应用性和安全性得到了提高。
云计算平台对云计算带来的负载和失衡问题都能够得到有效的解决。云平台应该做到服务的安全性，所以无论是着眼于网络安全、数据安全还是虚拟化安全云安全都是最佳选择。为了保护数据的安全，云安全将数据进行备份，如果真的不慎发生数据丢失的现象，只需要短短的一个小时，数据就可以得到复原。为了给来自互联网的威胁做保障，云计算还很好的引用了虚拟技术。
（三）云计算技术的具体应用过程
首先参赛者或参赛团需要向资源平台提出资源请求，可供选择的平台有多个，选择后只要付费就可使用。由云平台提供的资源的用处是多方位的，可以将各开发环境和版本进行备份，还可以建立并维护快照。在整个竞赛过程中使参赛者和参赛团体之间和睦的展开工作，工作效率也得到了提高。
大学计算机应用大赛规模非常大，参赛者、参赛团体甚至评委都是来自五湖四海的人，这时是很难建立起集中的现场评审模式的。云计算平台在这时充分发挥出它的作用：评委只需要进入网址，登陆云计算平台，就可以对参赛团队的作品代码进行查看，最后对作品进行公平公正的评判。
结语：
基于以上论述，云计算技术在大学计算机应用大赛中进行应用可谓势在必行，云计算技术的应用不仅使异地评审得以实现，而且省时省力，最大程度上保障了参赛团体数据的安全性。并且，云计算技术还具有使用简单、价格低廉等特点，随着技术的不断完善，云计算技术一定会为更多计算机竞赛所应用。
参考文献：
[1]牛爱芳，杜煜，钟丽，杨沛. 基于云技术开展大学生计算机应用大赛的研究[J]. 实验技术与管理，2013（9）.
[2]薛永献. 云计算技术在大学计算机应用大赛中的应用[J]. 电子测试，2013（13）.
[3]张可. 云计算技术在企业信息工作中的应用研究[J]. 科技致富向导，2013（27）.
[关键词]VMware vSphere；云平台；应用技术
中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）47-0249-01
0 引言
自2006年以来，云概念的提出受到IT界内的很大重视，各大IT公司纷纷研发相应的云产品，为代表的云计算在全世界内得到快速发展。广义范围上，云技术是通过网络服务器向客户提供在线软件服务、软件租借、数据存储及数据挖掘的服务，涵盖多种技术，如虚拟化、分布式计算、分布式数据库及分布式存储等技术。虚拟化技术是云计算技术的基石，是实施的关键技术。利用虚拟化技术才可实现软硬件、操作系统、存储及网络等的虚拟化，最终得以实现云计算的目标。VMware vSphere作为重要的虚拟技术，对于云平台的搭建有着不容小视的作用。
1 VMware vSphere系统概述
1.1 虚拟化技术的含义及地位
当今社会的虚拟化技术是目前大型的数字化控制中心进行硬件资源的整合及提高价值的重要 技术，分为完全虚拟化、部分虚拟化及操作系统层虚拟化三种形式。虚拟化属于一个抽象概念，打破了普通物理硬件和操作系统间的物理连接形式。
服务器虚拟化系统实质是利用虚拟技术在服务器里虚拟出许多客户机进行整合式管理，而这些 客户机是能够相互独立且运行不同操作系统及应用程序。为了成为面向全体用户的系统，必须要设 计一个拥有简洁友好界面的虚拟化客户应用程序，能够更好满足对用户灵活有效管理与服务，实现虚拟化，VMware vSphere就是其中的典型虚拟技术。虚拟化技术涉及的范围十分广，包含服务器虚拟化、桌面虚拟化等技术。
1.2 VMware vSphere虚拟技术简介
VMware vSphere是从原先的VI3基础之上推出的新系统，被称作信息技术业界首款的云计算操作系统。它将应用程序及操作系统从底层的硬件分离出，并通过此简化了IT的操作难度。在现有的应用程序中可以看到有专有的资源，其服务则能够作为其资源池来进行管理。 系统主要包括三个部分：首先是虚拟化的管理器VMM处部分的VMware ESX4，Server一般是用于调配的物理服务器中相应内存、CPU、存储和网络之中的各种硬件资源，在物理服务器上运行的一个虚拟层并通过由此预定的策略将这些相关的资源分配到其中不同虚拟机的运行之中，这些相应的虚拟机凭借安全独立的模式进行并行运行；其次，用来整合及管理vCenter，在虚拟基础架构所有级别上集中控制及可见性都需要提高，利用主动地管理发挥其内在潜能，成为具有广泛合作的伙伴体系可支持、可伸缩及可扩展的平台。
2 云平台系统搭建中VMware vSphere的应用
2.1 VMware vSphere云计算应用综述
VMware vSphere系统能够利用虚拟化技术将数据中心转换为云计算的基础架构，能使IT行业拥有提供灵活可靠服务的机会。其两个核心组件包括VMware ESXi及VMware vCenter Server。其中ESXi属于用来创建及运行虚拟机的中体平台。而vCenter Server[2]可以归类于一种服务，相当于连接到网络的ESXi系统主机的主管理员。
vCenter Server可以将多个主机资源加入资源池中对这些资源进行。此外，vCenter Server还提供许多额外功能，可以来监控及管理物理及虚拟基础的架构。典型数据中心由物理构建块，如x86虚拟化服务器及存储器网络等。
2.2 可扩展VMware vCenter虚拟技术及其应用程序
VMware vCenter常指VMware vCenter Server。VMware vCenter Server提供一个可伸缩且可扩展的平台，给虚拟管理奠定基础。该管理的主机可以提升虚拟性构架的可见性，并能够实现集中化的控制与管理，对其潜能的充分发挥具有十分重要的作用。vCenter Client影响到所有VM的创建、管理、运行及维护的水平，可以使管理主机的服务器优化资源并提高其可用性，从而实现动态化迁移、容错率提高，并完成应用备份。一般VMware vCenter应用程序包含三种，其主要表现如表1所示。
2.3 Mware Data Recovery虚拟备份技术
VMware Data Recovery技术能够创建虚拟机备份，还可以不会中断虚拟机使用或其数据及资料的提供。Data Recovery可以管理现有备份数据资料，并且在备份过时后及时将它们删除。此外，它还可以支持重复功能用来删除其余的数据。
Data Recovery是建立在VMware vStorage API for Data Protection基础上的，与VMware vCenter Server之间集成，可以进行集中调度备份作业。通过与vCenter Server之间的集成，还可实现虚拟机的备份，也就是使用VMwarev Motion及VMware Distributed Resource Scheduler移动该类虚拟机。
Data Recovery可以使用虚拟机以及客户端插件来进行管理和还原相应的备份数据。备份设备是为了开放虚拟化格式而提供的。因此，该插件需要安装Client，基本可在所有由VMware ESXi支持虚拟磁盘上的存储备份。此外，还可以利用存储区域网络、网络附加存储设备和基于具体公用文件的系统。
3 总结
VMware vSphere的应用对于构建当今信息社会的云平台有不容忽视的作用，它的虚拟化的管理器VMM及用来整合及管理的vCenter等对于“云计算”虚拟管理十分重要。随着信息时代的发展，VMware vSphere、Mware Data Recovery等新虚拟平台应用将会越来越为人们所接受。
参考文献
关键词：云计算；数字图书馆；服务平台；架构设计
中图分类号：TP391 文献标示码：A 文章编号：2095-1302（2014）02-0080-02
0 引 言
云计算具有超大规模、虚拟化、高可靠性、易用性、高可扩展性、按需服务、廉价等优点，因此，研究人员已经探索将云计算技术应用到数字图书馆服务共享平台建设中，以提高资源共享度。喻昕、王敬一[1]提出了一种数字图书馆云服务平台的架构模型，并设计了服务平台管理、运行机制。裴红罗[2]等提出了一种基于云计算的数字图书馆平台架构，该平台架构分为模型数据库、控制算法层和表现应用层。陈宫、牛秦洲[3]采用Eucalyptus和Portlet 等技术，实现了一种基于云计算的数字图书馆信息服务平台。在我国，数字图书馆建设主要集中在高校，但目前关于数字图书馆云计算平台架构的研究，几乎都将平台定位于学术资源共享，而忽视了平台可以为数据挖掘、基因序列测定、天文信号分析等需高性能计算支撑的工作提供计算资源，此外，研究都没有涉及云计算平台的实现技术。因此，本文提出一种基于云计算的数字图书馆服务平台的架构及实现技术，为高校自主建设数字图书馆云服务平台提供参考。
1 云计算
1.1 云计算的基本架构
Voorsluys等[5]介绍了多个云计算架构，其中普遍被认可的云计算通用基本架构如图1所示。其中：IaaS（Infrastructure as a service）表示基础设施即服务，基础设施由虚拟机、服务器、存储设备、网络设备、负载均衡设备等组成；PaaS（Platform as a service）表示平台即服务，PaaS层包括数据库、Web服务器和开发工具集等；SaaS （Software as a service）译为软件即服务，SaaS层属于应用层，为云用户提供各种软件服务。例如，Google APPEngine实际上提供了PaaS服务；Amazon的云服务包括：EC2、S3存储服务和Elastic Beanstalk，从技术架构来看，前两者属于IaaS，而Elastic Beanstalk则属于PaaS。
图1 云计算的基本架构
1.2 云计算平台发展趋势
Google、Amazon等公司提供的云计算平台无法满足不同用户的特定需求，所以，很多机构（如美国国防部）开始构建私有内部云。一些小公司也致力于帮助客户构建云，如3Tera公司声称能够提供许多Amazon没有的管理服务，自主建设私有云已经成为一种潮流。Xen等开源平台及软件的出现，使得学术界、中小企业自主搭建中小型云平台成为可能[6]，也为自主建设数字图书馆云服务平台提供了一种更加贴近实际需求的选择。
2 基于云计算的数字图书馆服务平台架构
本文提出的基于云计算的数字图书馆服务平台架构如图2所示，平台由物理资源层、虚拟化资源层、数据层、服务层和用户层组成，可以满足用户对于存储资源、计算资源和网络资源的需求。
用户层 服务汇总、服务个性化定制、不同访问设备兼容
服务层 用户管理、安全管理、资源管理、借阅、检索、书刊推荐、专题订阅等
数据层 异构数据库及数据库访问模块
虚拟化资源层 存储资源、计算资源、网络资源
物理资源层 服务器、存储器、网络设备等
图2 基于云计算的数字图书馆服务平台架构
2.1 物理资源层
最底层的物理资源主要包括服务器、存储器、网络设备等。物理资源的规模与结构相对固定，难以支持多变的服务需求，需要通过虚拟化方式将其整合，以便为上层服务。
2.2 虚拟化资源层
利用虚拟化技术将各种物理资源整合（或划分）并转换为相应的虚拟化资源，为云计算平台提供了资源调配上的灵活性，提高了资源利用率。虚拟化资源层包括存储资源、计算资源、网络资源等。存储资源通常由网络文件系统和分布式存储技术实现。计算资源主要包含 CPU 资源和内存资源。网络资源虚拟化抽象隔离了网络中的路由器、交换机、网络端口以及其他物理元素的网络流量，将每个物理元素用虚拟表示形式代替，虚拟网络元素配置灵活，能够满足特定需求。
物理资源层和虚拟化资源层共同组成了基础设施层。为降低建设成本，可以采用开源技术构建基础设施层，从功能、虚拟化技术支持程度和商用评估三个方面综合来看，OpenStack是构建基础设施层的理想选择[7]。作为开源云端运算软件的典型代表，OpenStack具有良好的灵活性、扩展性和兼容性，采用分布式和异步的体系结构，支持多种局域网管理方式、虚拟机镜像和实例管理、iSCSI 存储容器管理等，能帮助用户快速构建云基础设施，已有超过 100 多个全球领先的 IT 公司参与了OpenStack项目。
2.3 数据层
数据层包含各种异构数据库和数据库访问模块。数据库软件种类繁多，既有商业化的数据库软件，也有开源的数据库软件，不同的数据库软件依赖于不同的操作系统，如SQL Server只能运行在Windows平台上，无法与Unix兼容。在云计算环境下，各数字图书馆组成联盟有利于资源最大程度的共享，作为网络节点的数字图书馆，其节点异构性是不可避免的。数据库访问模块（也称为信息集成模块）用于屏蔽各种数据库的差异性，并提供访问接口，便于上层服务完成对异构数据库的操作，可以利用Java持久化API等技术实现这个模块。Java持久化API简称JPA是Java EE 5规范中用于对象/关系映射的一组API，它使得对象（构成上层服务的基本组件）持久化更加规范和容易实现。
2.4 服务层
服务层由用户管理服务、安全管理服务、资源管理服务、借阅服务、检索服务、书刊推荐、专题订阅等模块组成。用户管理服务实现用户的增加、删除、修改、查询，并通过角色划分赋予各用户以不同的权限。安全管理服务完成用户身份认证，按角色来区分访问控制。资源管理服务负责存储资源、计算资源和网络资源的管理，包括调度、动态部署、配置和回收。借阅服务实现纸质图书资料的管理。检索服务满足学术资源的检索、下载，书刊推荐和专题订阅等则实现个性化服务。
服务层的实现可采用J2EE平台。J2EE是当前的主流平台之一，具有支持异构环境、可伸缩性强、采用多层的分布式服务模型等优点，开发J2EE的工具很多（如Eclipse），这些工具通常都提供向导、上下文帮助、可视化工具及代码自动生成等功能，可避免不必要的重复编码，帮助开发人员快速构建应用程序。
2.5 用户层
用户通过门户访问云服务，而访问方式却各不相同，可以分Web服务、Web应用、外部服务和非Web应用等，因此，需要实现内外部服务的汇总、服务个性化定制以及针对计算机、手机、平板电脑等不同设备的显示。实现技术可以采用JSF（JavaServer Faces），JSF提供了一种以组件为中心的用户界面（UI）构建方法，采用基于组件和事件驱动的开发模式，为Java Web应用程序开发带来了极大的便利，使得开发人员可以专注于业务逻辑，加速Web应用程序的构建。
3 结 语
作为图书馆的主要依托单位，各高校应该将最新的云计算技术应用于数字图书馆或联盟的建设，构建云服务平台，实现资源大范围共享，减少重复建设。在经费有限的情况下，高校可以充分利用研发人员优势，自主建设云服务平台。本文分析了高校对于云服务平台的主要需求，提出了基于云计算的数字图书馆服务平台架构模型，详细说明了架构模型每层的构成及功能，在研究主流开发技术的基础上，介绍了架构的实现技术，选用的技术具有成熟度高、兼容性强、研发难度低等特点，适合于快速构建云服务平台，可以为今后的建设工作提供参考和借鉴。
参 考 文 献
[1] 喻昕，王敬一. 基于云计算技术的数字图书馆云服务平台架构研究[J]. 情报科学， 2011， 29（7）：1049-1053.
[2] 裴红罗，王运圣，江洪涛，等. 基于云计算的数字图书馆平台架构设计[J]. 中国农业科技导报， 2010， 12（6）：126-129.
[3] 陈宫，牛秦洲. 基于云计算的数字图书馆信息服务平台[J]. 情报科学， 2012，30（5）：684-687.
[4] 倪煜佳. 基于云计算的图书馆联盟服务平台构建研究[D]. 长春：东北师范大学， 2012.
[5] VOORSLUYS W， BROBERG J， BUYYA R. Introduction to Cloud Computing [M]. New York， USA： Wiley Press， 2011.
[6] 丘群业. 企业私有云计算基础架构研究与设计[D]. 广州：华南理工大学， 2012.
购买推荐
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目 录
第1章 绪论
1.1 云计算的概念
1.2 云计算发展现状
1.3 云计算实现机制
1.4 网格计算与云计算
1.5 云计算的发展环境
1.5.1 云计算与3G
1.5.2 云计算与物联网
1.5.3 云计算与移动互联网
1.5.4 云计算与三网融合
1.6 云计算压倒性的成本优势
习题
参考文献
第2章 Google云计算原理与应用
2.1 Google文件系统GFS
2.1.1 系统架构
2.1.2 容错机制
2.1.3 系统管理技术
2.2 分布式数据处理MapReduce
2.2.1 产生背景
2.2.2 编程模型
2.2.3 实现机制
2.2.4 案例分析
2.3 分布式锁服务Chubby
2.3.1 Paxos算法
2.3.2 Chubby系统设计
2.3.3 Chubby中的Paxos
2.3.4 Chubby文件系统
2.3.5 通信协议
2.3.6 正确性与性能
2.4 分布式结构化数据表Bigtable
2.4.1 设计动机与目标
2.4.2 数据模型
2.4.3 系统架构
2.4.4 主服务器
2.4.5 子表服务器
2.4.6 性能优化
2.5 分布式存储系统Megastore
2.5.1 设计目标及方案选择
2.5.2 Megastore数据模型
2.5.3 Megastore中的事务及并发控制
2.5.4 Megastore基本架构
2.5.5 核心技术——复制
2.5.6 产品性能及控制措施
2.6 大规模分布式系统的监控基础架构Dapper
2.6.1 基本设计目标
2.6.2 Dapper监控系统简介
2.6.3 关键性技术
2.6.4 常用Dapper工具
2.6.5 Dapper使用经验
2.7 Google应用程序引擎
2.7.1 Google App Engine简介
2.7.2 应用程序环境
2.7.3 Google App Engine服务
2.7.4 Google App Engine编程实践
习题
参考文献
第3章 Amazon云计算AWS
3.1 Amazon平台基础存储架构：Dynamo
3.1.1 Dynamo在Amazon服务平台的地位
3.1.2 Dynamo架构的主要技术
3.2 弹性计算云EC2
3.2.1 EC2的主要特性
3.2.2 EC2基本架构及主要概念
3.2.3 EC2的关键技术
3.3.4 EC2安全及容错机制
3.3 简单存储服务S3
3.3.1 基本概念和操作
3.3.2 数据一致性模型
3.3.3 S3安全措施
3.4 简单队列服务SQS
3.4.1 SQS基本模型
3.4.2 两个重要概念
3.4.3 消息
3.4.4 身份认证
3.5 简单数据库服务Simple DB
3.5.1 重要概念
3.5.2 存在的问题及解决办法
3.5.3 Simple DB和其他AWS的结合使用
3.6 关系数据库服务RDS
3.6.1 SQL和NoSQL数据库的对比
3.6.2 RDS数据库原理
3.6.3 RDS的使用
3.7 内容推送服务CloudFront
3.7.1 内容推送网络CDN
3.7.2 云内容推送CloudFront
3.8 其他Amazon云计算服务
3.8.1 快速应用部署Elastic Beanstalk和服务模板CloudFormation
3.8.2 云中的DNS服务 Router
3.8.3 虚拟私有云VPC
3.8.4 简单通知服务SNS和简单邮件服务SES
3.8.5 弹性MapReduce服务
3.8.6 电子商务服务DevPay、FPS和Simple Pay
3.8.7 Amazon执行网络服务
3.8.8 土耳其机器人
3.8.9 Alexa Web服务
3.9 AWS应用实例
3.9.1 在线照片存储共享网站SmugMug
3.9.2 在线视频制作网站Animoto
3.10 小结
习题
参考文献
第4章 微软云计算Windows Azure
4.1 微软云计算平台
4.2 微软云操作系统Windows Azure
4.2.1 Windows Azure概述
4.2.2 Windows Azure计算服务
4.2.3 Windows Azure存储服务
4.2.4 Windows Azure Connect
4.2.5 Windows Azure CDN
4.2.6 Fabric控制器
4.2.7 Windows Azure应用场景
4.3 微软云关系数据库SQL Azure
4.3.1 SQL Azure概述
4.3.2 SQL Azure关键技术
4.3.3 SQL Azure应用场景
4.3.4 SQL Azure和SQL Server对比
4.4 Windows Azure AppFabric
4.4.1 AppFabric概述
4.4.2 AppFabric关键技术
4.5 Windows Azure Marketplace
4.6 微软云计算编程实践
4.6.1 利用Visual Studio2010开发简单的云应用程序
4.6.2 向Windows Azure平台应用程序
习题
参考文献
第5章 VMware云计算
5.1 VMware云产品简介
5.1.1 VMware云战略三层架构
5.1.2 VMware vSphere架构
5.1.3 云操作系统vSphere
5.1.4 底层架构服务vCloud Service Director
5.1.5 虚拟桌面产品VMware View
5.2 云管理平台 vCenter
5.2.1 虚拟机迁移工具
5.2.2 虚拟机数据备份恢复工具
5.2.3 虚拟机安全工具
5.2.4 可靠性组件FT和HA
5.3 云架构服务提供平台vCloud Service Director
5.3.1 创建虚拟数据中心和组织
5.3.2 网络的设计
5.3.3 目录管理
5.3.4 计费功能
5.4 VMware的网络和存储虚拟化
5.4.1 网络虚拟化
5.4.2 存储虚拟化
习题
参考文献
第6章 Hadoop：Google云计算的开源实现
6.1 Hadoop简介
6.2 Hadoop分布式文件系统HDFS
6.2.1 设计前提与目标
6.2.2 体系结构
6.2.3 保障可靠性的措施
6.2.4 提升性能的措施
6.2.5 访问接口
6.3 分布式数据处理MapReduce
6.3.1 逻辑模型
6.3.2 实现机制
6.4 分布式结构化数据表HBase
6.4.1 逻辑模型
6.4.2 物理模型
6.4.3 子表服务器
6.4.4 主服务器
6.4.5 元数据表
6.5 Hadoop安装
6.5.1 在Linux系统中安装Hadoop
6.5.2 在Windows系统中安装Hadoop
6.6 HDFS使用
6.6.1 HDFS 常用命令
6.6.2 HDFS 基准测试
6.7 HBase安装使用
6.7.1 HBase的安装配置
6.7.2 HBase的执行
6.7.3 Hbase编程实例
6.8 MapReduce编程
6.8.1 矩阵相乘算法设计
6.8.2 编程实现
习题
参考文献
第7章 Eucalyptus：Amazon云计算的开源实现
7.1 Eucalyptus简介
7.2 Eucalyptus技术实现
7.2.1 体系结构
7.2.2 主要构件
7.2.3 访问接口
7.2.4 服务等级协议
7.2.5 虚拟组网
7.3 Eucalyptus安装与使用
7.3.1 在Linux系统中安装Eucalyptus
7.3.2 Eucalyptus配置和管理
7.3.3 Eucalyptus常用命令的示例和说明
习题
参考文献
第8章 其他开源云计算系统
8.1 简介
8.1.1 Cassandra
8.1.2 Hive
8.1.3 VoltDB
8.1.4 Enomaly ECP
8.1.5 Nimbus
8.1.6 Sector and Sphere
8.1.7 abiquo
8.1.8 MongoDB
8.2 Cassandra
8.2.1 体系结构
8.2.2 数据模型
8.2.3 存储机制
8.2.4 读/写删过程
8.3 Hive
8.3.1 整体构架
8.3.2 数据模型
8.3.3 HQL语言
8.3.4 环境搭建
8.4 VoltDB
8.4.1 整体架构
8.4.2 自动数据分片技术
习题
参考文献
第9章 云计算仿真器CloudSim
9.1 CloudSim简介
9.2 CloudSim体系结构
9.2.1 CloudSim核心模拟引擎
9.2.2 CloudSim层
9.2.3 用户代码层
9.3 CloudSim技术实现
9.4 CloudSim的使用方法
9.4.1 环境配置
9.4.2 运行样例程序
9.5 CloudSim的扩展
9.5.1 调度策略的扩展
9.5.2 仿真核心代码
9.5.3 平台重编译
习题
参考文献
第10章 云计算研究热点
10.1 云计算体系结构研究
10.1.1 Youseff划分方法
10.1.2 Lenk划分方法
10.2 云计算关键技术研究
10.2.1 虚拟化技术
10.2.2 数据存储技术
10.2.3 资源管理技术
10.2.4 能耗管理技术
10.2.5 云监测技术
10.3 编程模型研究
10.3.1 All-Pairs编程模型
10.3.2 GridBatch编程模型
10.3.3 其他编程模型
10.4 支撑平台研究
10.4.1 Cumulus：数据中心科学云
10.4.2 CARMEN：e-Science云计算
10.4.3 RESERVOIR：云服务融合平台
10.4.4 TPlatform：Hadoop的变种
10.4.5 P2P环境的MapReduce
10.4.6 Yahoo云计算平台
10.4.7 微软的Dryad框架
10.4.8 Neptune框架
10.5 应用研究
10.5.1 语义分析应用
10.5.2 生物学应用
10.5.3 数据库应用
10.5.4 地理信息应用
10.5.5 商业应用
10.5.6 医学应用
10.5.7 社会智能应用
10.6 云安全研究
10.6.1 Anti-Spam Grid：反垃圾邮件网格
10.6.2 CloudAV：终端恶意软件检测
10.6.3 AMSDS：恶意软件签名自动检测
10.6.4 CloudSEC：协作安全服务体系结构
习题
参考文献
第11章 总结与展望
11.1 主流商业云计算解决方案比较
11.1.1 应用场景
11.1.2 使用流程
11.1.3 体系结构
11.1.4 实现技术
11.1.5 核心业务
11.2 主流开源云计算系统比较
11.2.1 开发目的
11.2.2 体系结构
11.2.3 实现技术
11.2.4 核心服务
11.3 国内代表性云计算平台比较
11.3.1 中国移动“大云”
11.3.2 阿里巴巴“阿里云”
11.3.3 “大云”与“阿里云”的比较
11.4 云计算的历史坐标与发展方向
11.4.1 互联网发展的阶段划分
11.4.2 云格（Gloud）——云计算的未来
【关键词】 SDN 网络架构 可靠性 可用性 策略
一、背景
随着互联网和移动互联网的高速发展，网络的灵活性和敏捷性要求更高，现有的传统分布式IP网络的局限性日益突显，主要表现为：
1.网络刚性。网络设备大量由单一功能的专用设备构成，造成网络复杂、无法协同、缺乏灵活性等弊端。
2.网元封闭。硬件和软件一体化的封闭结构，导致设备扩展性差、价格昂贵、不同厂家的网元互通困难。
3.业务僵硬。不同厂家的网元设备功能单一封闭，新业务开发周期长、成本高，难以满足快速灵活提供业务的要求。
4.运营复杂。大量厂家的各类专用设备以及相关的协议众多，网络规划复杂，整合难度高，运营复杂，造成运营成本居高不下。
多年来积累的问题已经使得今天的IP网络患有“动脉硬化症”，网络架构重构迫在眉睫。2006年，SDN概念于是应运而生。
SDN（Software Defined Network）即软件定义网络，是一种开放灵活和可持续演进的新型网络架构，采用软件化、虚拟化的“分离”方法，将现有传统的分布式网络架构进行重构，让网络中的控制面和数据转发面进行分离，由传统分布控制向集中控制的网络转变。
关于SDN网络架构，不同的组织有不同的定义，当前较为主流的是开放网络基金会ONF（Open Networking Foundation）对SDN分层架构的定义，如图1所示。
该分层架构模型得到了产业界的广泛认可和推广使用。
SDN的核心是“S”即软件，也就是网络不再是“硬”的，固化封闭的，难以扩展的，而是可以通过软件程序实现灵活的新I务开发和部署，网络资源可以灵活调度，使得网络作为一个管道变得更加智能和弹性可用，较好地解决运营商现有网络运营的痛点，因此，SDN概念一经提出，就受到了运营商的青睐和积极响应。2014年以来，随着SDN技术的逐步成熟，国内运营商开始进行局部试点商用。
二、传统分布式IP网络和SDN网络架构分析
SDN是对运营商现有网络架构进行重构，重构后的网络是否能够稳定运行，是否出了故障能及时恢复，是否能达到或接近传统分布式IP网络的可靠性可用性要求，是运营商关注的重点之一。
2.1可靠性、可用性
网络的可靠性使用网络运行阶段平均业务失效故障间隔时间来描述，用无故障运行时间来衡量。网络的可用性使用网络稳定不出现故障的时间与总的时间的百分比来表示。
从通俗的角度来理解，可靠性高是指网络持续一段较长时间（如一年或两年）运行稳定，不出现业务失效的故障；可用性高是指网络稳定运行不易出现故障，并且一旦出现故障能够快速恢复。
要提升网络的可靠性和可用性，通常采用冗错技术来实现，也就是在网络设计中增加冗余资源，避免单点故障造成业务失效。
2.2传统分布式IP网络基本架构分析
传统分布式IP网络的基本架构如图2所示，分为管理平面、控制平面和数据平面。管理平面为网管系统，负责网络监控和业务配置，当业务配置下发后即使脱网也不影响网络的正常运转。控制平面和数据平面由路由器等设备组成，路由器负责按路由表转发数据包，采用IGP和BGP两种核心分布式动态路由协议，当网管把业务配置上传到路由器后，如果网络状态发生变化，控制平面即路由器会在网络中自动扩散这些变化，各自根据新的状态自动重新计算路由，全网采用冗余路由技术和路由快速收敛技术，当故障发生时能够在秒级时间内使受到影响的业务得以恢复，网络具有故障快速自愈能力。
2.3 SDN网络基本架构分析
SDN网络的基本架构如下图3所示，分为应用层、控制层、基础设施层。应用层由各类商业应用软件程序组成，通过北向接口向控制器提交各种网络应用；控制层由SDN控制器组成，它是整个网络的控制中心和指挥中心，是整个网络的“大脑”，拥有全局网络视图，负责实时采集全网设备状态、网络拓扑和各链路流量，生成流表并通过南向接口下发给网络设备，同时根据网络状态变化或应用层提交的功能更改重新生成流表并下发；基础设施层由网络设备和线路组成，一方面负责接收控制器下发的流表并按之进行数据包转发，另一方面负责将网络资源信息和状态上报给SDN控制器，是执行单元，本身不做决策。
从SDN网络的架构来看，SDN控制器作为网络的“大脑”是关键部位，成为单点故障引发全网故障的风险点。
2.4两种架构的可靠性可用性比较
从传统分布式IP网络和SDN网络的基本架构来看，传统分布式IP网络的控制功能是分布式的，任何一个单点故障发生时网络具有快速自愈能力，而SDN网络的控制功能全部集中在SDN控制器，有单点故障引发所有业务失效风险，因此，传统分布式IP网络的可靠性和可用性较高，但是，SDN具有简化网络、快速业务开发和部署、低成本等核心价值，值得研究对策，让SDN网络可用。
三、提升SDN网络可靠性可用性的策略
可靠性和可用性是基于网络故障来考虑的，如果能够识别出各层可能发生的故障及对网络的影响程度，拿出应对策略，避免网络因单点故障而瘫痪。
从SDN网络架构来看，各层可能出现的故障如下：
应用层
设备方面：服务器故障、应用程序故障、服务器所在机房出现断电等故障。
链路方面：服务器与SDN控制器的通信链路故障。
安全方面：非法侵入等。
控制层
设备方面：服务器故障、SDN控制器软件故障、服务器所在机楼出现坍塌等故障。
链路方面：SDN控制器和网络设备之间的链路故障。
安全方面：非法接入或受DDOS攻击等。
基础设施层
设备方面：网络设备故障。
链路方面：网络设备之间的链路故障。
安全方面：非法侵入等。
针对以上各层可能出现的故障，以及各层在网络中的重要程度，权衡成本投入以及可接受的可靠性、可用性等因素采取以下的应对策略：
3.1应用层的应对策略
应用层的设备方面故障对网络的运行影响并不大，当应用需求通过北向接口提交给控制器，由控制器生成相关的业务逻辑变成相关流表下发给网络设备执行，此后，应用程序的服务器即使出现脱网等故障也暂时不会影响网络的运行。因此，用层的服务器、应用程序采用冷备份冗余设计，考虑到机房安全问题，在异地机楼部署冷备份系统。当主用系统出现异常时切换到冷备份系统上运行。
防范链路方面的故障，可采用一条主链路和一条备用链路。由于与应用程序通信的外部设备是可知的，因此，防范安全方面造成的故障，采取对连接的设备进行白名单设置并进行严格的身份认证。
3.2控制层的应对策略
SDN控制器是网络的控制中心和指挥中心，一旦SDN控制器无法提供服务，假设基础设施层的网络没有发生变化，网络设备仍按原有的流表进行转发，不影响网络运行，但是此时基础设施层的网络拓扑如果发生变化，没有SDN控制器重新计算路由生成新的转发流表，对网络的运行就会造成重大影响。因此，控制层健壮性设计非常关键。
防范设备方面的故障，采取SDN控制器异地机楼的热备份设计显得尤为重要，承载SDN控制器软件的服务器采用云化虚拟机集群，这些虚拟机独占物理设备不与其他用户分享，软件采用分布式部署，主用控制器和备份控制器同时运行，都在处理业务，是负载均担关系，因此具有超强的自愈能力来应对单台或多台服务器故障，冗余保护措施在故障情况下自动生效，对外服务不中断，故障服务器修复后重新上线，系统自动平衡工作负载。
控制器和网络设备之间的通信链路如果中断导致控制器无法控制网络，会造成重大影响，为了防范链路故障的影响，应采用控制器通过多条链路连接到网络设备，采取带外专门的链路通道，辅以带内控制通道作为冗余链路，使得任何一条链路故障，都不影响控制器与网络设备的通信。
为防范非法接入或受DDOS攻击，应采取在SDN控制器和网络边界处部署防火墙、入侵检测设备以及流量清洗系统。通过防火墙和入侵检测设备进行访问控制、病毒木马防治、非法入侵检测、安全漏洞扫描等，采取只对特定的IP地址提供服务并按需开放端口原则，阻断非法IP接入或攻击；通过清洗系统对进出控制器的流量进行分析，一旦发现非法攻击流量，立即引导非法流量到清洗部件。
3.3基础设施层的应对策略
基础设施层的网络设备或链路故障，会造成部分业务中断，故障发生后，SDN控制器会根据网络变化情况，重新进行路由计算并生成新的流表下发给在线运行的网络设备，实现网络收敛。在设计网络节点时采用传统的设备冗余、链路冗余技术，部署IP FRR快速重路由，一旦节点故障发生，网络设备在没有控制器控制下也能自动完成路径切换。适当加大资源冗余度，以轻载为主，链路带宽利用率控制在50%以下。防范非法侵入网络设备产生的故障，采取管理控制网络与公网隔离，对远程登录进行严格设置和身份认证。
四、SDN可靠性可用性策略在实际网络部署中的应用
中国电信广西公司从2014年以来，积极推进SDN网络的试点工作，在实际SDN试点网络部署中综合考虑以上可靠性可用性策略，采用如图4的方式部署：
应用层和控制层的软件使用云资源池分配的虚拟机来承载，同时在异地机楼云资源池上部署备用系统。应用层和控制层的虚拟机各自独占一个VLAN与云资源池中的其它网络进行隔离。这些虚拟机独占物理设备不与其他用户分享。SDN控制器采用热备份部署。
SDN控制器与网络设备的通信链路，采用带外管理控制网络和带内控制通道相结合的方式。
基础设施层采用设备、链路冗余配置。
在控制层部署防火墙、入侵检测设备和流量清洗系统，保障SDN控制器的安全。
通过在SDN试点网络进行了专线业务开通、业务流量优化、新业务开发和部署、模拟攻击、设备主备倒换等一系列实验，各项业务功能达到了预期效果，网络可靠性可用性也达到商用的要求。
五、结束语
SDN网络架构具有传统网络无可比拟的优势，虽然SDN网络的可靠性可用性相对于传统分布式IP网络而言，还有一些差距，但是可以通过以上的策略来提升SDN网络的可靠性可用性，从而使SDN网络达到可商用的目的。
参 考 文 献
[1]闫长江，吴东君，熊怡 .SDN原理解析―转控分离的SDN架构[M].北京：人民邮电出版社，2016
[2]刘文懋，裘晓峰，王翔 .软件定义安全：SDN/NFV新型网络的安全揭秘[M].北京：机械工业出版社，2016
