云计算平台设计参考架构
云计算基础架构
云计算基础架构胡经国本文作者的话本文是根据有关文献和资料编写的《漫话云计算》系列文稿之一。
现作为云计算学习笔录，奉献给云计算业外读者，作为进一步学习和研究的参考。
希望能够得到大家的指教和喜欢！云计算不仅是技术，更是服务模式的创新。
云计算之所以能够为用户带来更高的效率、灵活性和可扩展性，是基于对整个IT领域的变革。
其技术和应用涉及：硬件系统、软件系统、应用系统、运维管理、服务模式等各个方面。
IaaS (基础设施即服务)，作为云计算的三大服务模式之一，将基础架构进行云化，从而更好地为应用系统的上线、部署和运维提供支撑，提升效率，降低TCO。
同时，由于IaaS包含各种类型的硬件和软件系统，因而在向云迁移过程中也面临前所未有的复杂性和挑战。
TCO (Total Cost of Ownership)，即总拥有成本，包括产品采购到后期使用、维护的成本。
这是一种公司经常采用的技术评价标准。
那么，云基础架构包含哪些组件？主要面临哪些问题？有哪些主要解决方法呢？一、云计算基础架构1传统IT部署构架及其存在的主要问题传统IT部署架构是“烟囱式”的，或者叫做“专机专用”系统。
在这种架构中，在新的应用系统上线的时候，需要分析该应用系统的资源需求，确定基础架构所需的计算、存储、网络等设备的规格和数量。
这种部署模式存在的主要问题有以下两点:①、硬件高配低用考虑到应用系统未来3〜5年的业务发展，以及业务突发的需求，为满足应用系统的性能、容量承载需求，往往在选择计算、存储和网络等硬件设备的配置时，会留有一定比例的余量。
但是，硬件资源上线后，应用系统在一定时间内的负载并不会太高，使得较高配置的硬件设备利用率不高。
②、整合困难用户在实际使用中也注意到了资源利用率不高的情形。
当需要上线新的应用系统时，会优先考虑部署在既有的基础架构上。
但是，因为不同的应用系统，所需的运行环境、对资源的抢占会有很大的差异，更重要的是考虑到可靠性、稳定性、运维管理问题，将新、旧应用系统整合在一套基础架构上的难度非常大。
云上安全架构设计原则
云上安全架构设计原则
在云计算技术的飞速发展之时，保障云上数据安全成为企业如何
合理地利用云服务的关键点，也是保障企业安全发展的重要保证。
为了保护企业资源、数据安全，设计一套合理的安全架构也是十
分必要的，那么，在云上的安全架构中，有哪些设计原则可以参考呢？
首先，在设计云上安全架构时应该注意安全策略，即将安全策略
与云上环境相结合，建立完善的安全管理和安全控制体系，形成安全
的知识产权保护体系。
其次，安全监控也是十分重要的，在云上安全
架构设计中应当设置安全监控系统，利用这套监控系统可以实时发现
系统安全数据变化，做到及时响应。
此外，还有一个非常重要的原则
就是明晰落实准入管控，即建立明确的访问准入管控体系，对所有对
云服务进行访问做出限制，采取权限审核、安全验证、安全认证等措施，维护系统安全，避免数据出现外泄。
总之，云上安全架构设计的原则主要是要结合实际，设置安全策略、实时监测安全变化、严格实施访问准入管控，有效地保障企业数
据安全，保障企业经济安全发展。
云计算由于其优势，受到企业的广泛应用，但应当注意，企业在
使用云计算技术来保障企业数据安全时，仍需按照上述原则进行安全
架构设计，以确保企业信息的安全。
云计算技术的标准规范和安全架构
云计算技术的标准规范和安全架构云计算是一个快速发展的领域，为企业和个人带来了巨大的便利。
企业可以借助云计算技术提高业务效率、优化IT基础设施，个人可以享受强大的计算能力和无限的存储空间。
但是，随着云计算规模的增大和云计算服务在生产环境中的广泛应用，云计算安全问题也逐渐变得越来越严重。
在此背景下，云计算的标准规范和安全架构显得尤为重要。
一、云计算标准规范云计算的标准规范是衡量云计算服务质量的重要指标。
目前，业界通用的云计算标准主要有以下几个：1. NIST云计算参考架构NIST是美国国家标准与技术研究所的一个机构，其提出的云计算参考架构已经成为业界标准。
NIST参考架构包括五个核心组件：服务模型、部署模型、管理模型、安全模型和数据模型。
这些组件帮助云计算用户理解和评估云计算服务供应商的能力。
2. ISO/IEC 17788云计算参考模型ISO/IEC 17788是一个国际标准，提供了云计算的参考模型。
该模型描述了云计算中的角色、关系及其互动方式。
标准涵盖了从云计算的用户到服务提供商的各个角色，同时提供了在不同云计算环境下应该遵循的原则和流程。
3. ISO/IEC 27017云计算安全控制ISO/IEC 27017是ISO/IEC 27002的一个补充标准，专门面向云计算安全。
该标准提供了一些云计算安全的控制措施，能够帮助企业获得云计算服务所需的保障。
一些典型的控制措施包括数据分类、访问控制、网络安全等等。
二、云计算安全架构云计算的安全架构是保障云计算服务安全可靠的基石。
云计算的安全架构可以从以下几个方面来考虑：1. 安全管理云安全管理是云计算安全的重要部分，它包括风险评估、策略制定、安全事件监控和响应等。
云计算服务提供商应该根据用户的需求和风险等级制定相应的安全策略，同时建立一套完整的安全管理机制。
2. 访问控制云计算安全的另一个重要方面是访问控制。
云计算服务提供商应该建立一套完善的访问控制策略，包括身份认证、授权管理和审计跟踪等。
CloudX：打造云计算平台范本
CloudX：打造云计算平台范本作者：金小鹿来源：《中国计算机报》2014年第36期“为了降低存储的成本，我们使用了更高效、更快速、更安全的网络。
”这是微软在Open Networking Summit 2014 （ONS 2014）大会上做主题报告，介绍Windows Azure时所强调的。
Azure所采用的网络解决方案就来自于高性能计算、数据中心端到端互连方案提供商Mellanox。
如今，Mellanox再进一步，宣布推出全新的CloudX平台。
据介绍，CloudX是一个可以帮助企业构建高效云计算平台的参考架构。
该解决方案使用户可以利用通用的基础设施：服务器、存储、互连设备，以及软件，组建IaaS、SaaS和PaaS 等各种云平台。
Cloudx的初衷为何Mellanox会以参考架构的形式推出CloudX平台？CloudX项目高级总监Erez Cohen 娓娓道来。
“虽然目前云计算的概念已经被业界所接收，而且包括私有云、公有云和混合云在内的多种云模式也已经落地，在实际中有所应用，但是由于软硬件的优化问题，这些云架构的整体运行效率并不高。
”Erez Cohen对此深表遗憾。
而在软硬件优化和打破网络瓶颈方面具有丰富经验的Mellanox，从自身优势出发，推出了CloudX平台。
可以说，CloudX融入了许多Mellanox对云数据中心建设的深刻理解。
“对于云计算平台而言，计算资源、存储和高速闪存之间进行高速、高效、安全的数据传输，实现高吞吐量和低延迟，具备良好的可扩展性以便企业开发新应用，这些是关键。
而能有效利用现有的基础设施也是一个重要的考量指标，这可为企业节省大笔开支而避免重复建设。
”以上问题在“Mellanox推出的革命性的云计算架构”CloudX中均迎刃而解。
“CloudX的目标就是实现工业标准设备的云计算优化平台，实现效率的最大化，达到高效的目的。
”Erez Cohen 认为，这一参考架构的意义在于直接向用户展示了如何打造高性能、高性价比的云计算架构，并且尽可能地简化管理、减少数据中心复杂度，以及降低能耗。
云计算平台架构图
Hadoop生态系统数据流程图及架构图
1、mysql、oracle、sql server等关系型数据库的结构化数据通过sqoop2工具导入到hive、hdfs中，通过hive、mapreduce等工具进行过虑、清洗、统计、分析、计算等操作，将操作后的数据放到hdfs云存储里面，或者再通过sqoop2工具导回到关系型数据库。
2、日志、文档、图片、小视频等半结构化数据及非结构化数据通过flume或者其他数据采集工具采集，采集的数据可以放到hdfs云存储、hbase分布式数据库等。
3、通过hbase api的接口将各类数据组织之后放到hbase分布式数据库中。
4、数据采集工具采集到的一部分数据可以进行流式计算，即数据先缓存到kafka等消息队列，然后实时传送给storm系统进行数据挖掘，数据分析等，将所得结果放到关系型或非关系型数据库。
5、spark系统和hadoop系统结合使用，spark系统读取hdfs,hbase上的数据通过其高效率的内存计算功能进行计算，挖掘，分析等操作，将所得结果存放到关系型或非关系型数据库。
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云计算导论第二章
2.2 .2平台即服务
云计算服务模型
2.2 .2平台即服务 部署开发环境简单
云计算服务模型
服务丰富
代码实时托管
维护方便
著名的PaaS云服务包括Google App Engine、Microsoft Azure和Saleforce Platform。
2.2 .3软件即服务
云计算服务模型
2.2 .3软件即服务
云计算系统架构参考模型
2.1.1 NIST云计算参考架构
云 计 算 参 考 架 构
云计算系统架构参考模型
2.1.1 NIST云计算参考架构
角色
云消费者 云审核员 云提供商 云代理商 云承载者
职责
与云提供商保持业务关系，并使用云提供商提供的云计算服 务的个人或组织
能够对云计算服务、信息系统操作、性能和安全性进行独立 评估的中立机构
云计算服务模型
2.2 云计算服务模型
云计算是一种通过出售服务盈利的商业模式，具有一套完整 的业务交付系统，即云计算服务模型。
基础设施即服务（Infrastructure as a Service，IaaS） 平台即服务（Platform as a Service，PaaS） 软件即服务（Software as a Service，SaaS）
资 源 层 资源层即基础设施经过虚拟化后形成的IT资源池。
平 台 层 平台层是链接应用层和资源层的中间层。
应用层
应用层直接面向客户的需求，通常采用友好的交互界面，以向云消 费者提供高度集成化的软件云服务。
2.1.2”四层两域“模型
云计算系统架构参考模型
服务域 管理域
服务域由基础设施层、资源层、平台层和应用层共同构成，它主 要是面向云计算系统的用户提供资源服务、平台资源调用服务和应用 服务等。
云计算体系架构与关键技术解析
云计算体系架构与关键技术解析云计算是一种新型的信息技术，具有灵活的服务，资源池，计费服务，按需服务和无泛在接入等特点。
云计算架构主要分为三层，包括服务管理，核心服务和用户访问接口，它们对应不同的服务功能。
同时，为了进一步满足不同用户的实际使用需求，云计算广泛应用了虚拟化技术，数据中心节能技术等关键技术。
标签：云计算；基本概念；体系架构；关键技术；发展前景1 引言云计算具有广阔的发展前景，系统体系结构等相关的关键技术不断完善和进步，现代业务处理和软件应用的信息化、全球化和自动化，将为云计算的发展和应用前景提供广阔的市場。
云计算具有超大规模、高可用性、高可靠性、虚拟化、按需服务和低成本等特点。
近年来，随着许多关键技术的成熟和成功应用，正在迅速普及。
2 云计算的基本概念和特点2.1 云计算的定义云计算主旨是对大的程序进行分解，写结成每个小部分然后再加以处理，最终传回给用户。
而如今，业界对云计算的定义各有不同，当前云计算的定义美国则是根据标准局对云计算的定义是云计算是一种根据用户使用量来进行收费的模式，这种模式可以进入可配置的计算资源共享池，这些资源能够呗快速的提供给用户，只需投入很少的工作。
2.2 云计算的特点从商业角度看，云计算是一种全新的用户体验和商业模式，它提供标准化、自助服务，支持快速的服务交付和基于使用的交付；从专业技术角度看，云计算是一种新的IT基础设施管理模式，它是物理资本源合成资源池，应用虚拟化资源，进行弹性扩展，动态部署。
3 云计算体系架构3.1 核心服务层云计算系统的核心服务层可分为基础设施服务层、软件服务层和平台服务层。
基础设施服务层为云计算系统提供硬件基础设施部署服务，可根据用户需求提供虚拟或实体计算、存储和网络信息资源。
在用户使用基础设施服务层之前，他们需要向服务提供者提供与基础设施相关的配置信息、运行基础设施的程序代码和相关的用户数据。
虚拟化技术的引入使基础设施服务层大大提高了服务的规模和可靠性。
云计算平台架构图
云计算平台架构图随着数字化转型的趋势不断加强，企业对云计算平台的需求呈现出爆炸性增长。
云计算平台以其超高的计算、网络和存储能力，成为企业追求高效率、低成本的首选。
而理解云计算平台的架构，可以帮助我们更好地利用这一强大的工具。
一般来说，云计算平台架构可以分为三个主要部分：基础设施层（IaaS）、平台层（PaaS）和软件层（SaaS）。
这三个部分构成了云计算平台的骨架，为企业提供稳定、高效的IT服务。
1、基础设施层（IaaS）基础设施层是云计算平台的最底层，主要提供计算、存储和网络等基础设施服务。
这一层通过虚拟化技术，可以将物理硬件资源转化为虚拟资源，供上层使用。
企业可以根据实际需求，动态地获取所需的计算、存储和网络资源，实现按需使用，灵活扩展。
2、平台层（PaaS）平台层位于基础设施层之上，主要为企业提供应用程序开发和部署所需的平台和工具。
这一层集成了数据库、消息队列、缓存等中间件，为上层应用提供稳定、高效的支持。
企业可以利用这一层提供的工具和平台，快速开发、测试和部署应用程序，大大缩短了开发周期，提高了开发效率。
3、软件层（SaaS）软件层是云计算平台的最高层，主要为企业提供具体的软件应用和服务。
这些软件应用和服务包括但不限于客户关系管理（CRM）、企业资源规划（ERP）、数据分析等。
企业可以通过这一层，以低成本、高效率的方式获取所需的应用和服务，满足自身的业务需求。
以上就是云计算平台的基本架构。
可以看出，云计算平台是一个分层、模块化的结构，各层之间相互独立，互不影响。
这种架构使得企业可以根据自身的需求和特点，灵活地选择所需的服务和资源，实现按需使用，高效利用。
同时，云计算平台的可扩展性也非常强，企业可以根据业务的发展需求，随时增加或减少所需的资源和服务。
这种弹性的架构使得企业能够更好地应对市场变化和业务挑战。
云计算平台的开放性也是其重要特点。
通过开放的标准和接口，企业可以方便地集成第三方应用和服务，构建属于自己的云计算生态系统。
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云计算平台设计参考架构
在私有云当中，主要包含以下几个组件：物理基础架构、虚拟化层、服务自动化层、服务门户、安全体系、云API和可集成的其它功能。
（如图私有云参考架构）
图3.4 私有云参考架构
a) 物理基础架构
物理架构的定义是组成私有云的各种计算资源，包括存储、计算服务器、网络，无论是云还是传统的数据中心，都必须基于一定的物理架构才能运行。
．
在私有云参考架构中的物理基础架构其表现形式应当是以资源池模式出现，也就是说，所有的物理基础架构应当是统一被管，且任一设备可以看成是无状态，或者说并不与其它
的资源，或者是上层应用存在紧耦合关系，可以被私有云根据最终用户的需求，和预先定制好的策略，对其进行改变。
b) 虚拟化层
虚拟化是实现私有云的前提条件，通过虚拟化的方式，可以让计算资源运行超过以前更多的负载，提升资源利用率。
虚拟化让应用和物理设备之间采用松耦合部署，物理资源状态的变更不影响到虚拟化的逻辑计算资源。
且可以根据物力基础资源变化而动态调整，提升整体的灵活性。
c) 服务自动化层
服务自动化层实现了对计算资源操作的自动化处理。
它可以集中的监控目前整体计算资源的状态，比如性能、可用性、故障、事件汇总等等，并通过预先定义的自动化工作流进行相关的处理。
服务自动化层是计算资源与云计算服务门户相关联的重要部件，服务自动化层拥有自动化配置和部署功能，可以进行服务模板的制定，并将服务内容和选择方式在云计算服务门户上注册，用户可以通过服务门户上的服务目录来选择相应的计算资源请求，由服务自动化层实现服务交付。
d) 云API
云应用开发接口提供了一组方法，让云服务门户和不同的服务自动化层进行联系，通过云API，可以在一个私有云当中接入多个不同地方的计算资源池，包括不同架构的计算资源，并通过各自的服务自动化体系去进行服务交互。
e) 云服务门户
云服务门户是用户使用私有云计算资源的接口，云服务门户上提供了所有可用服务的目录，并提供了完善的服务申请
退回等计算资源使用服务。
变更、用户可以执行申请、流程，云服务门户收到最终用户的请求时，将根据预先定义好的策略对该请求进行立刻供应、预留或者排队。
不同的用户通过同一个云服务门户当中，将会看到只属于自己的应用、计算资源和服务目录，这是云计算当中的多租户技术，用户使用的资源在后台集中，但是在前端是完全的逻辑分离，有众多的安全保护措施来确保隔离。
f) 安全体系
在私有云当中，具有完整的安全体系，包括物理资源、虚拟化平台、系统安全、应用安全和用户访问安全，每个层次都有相关的安全监控和控制，确保最终用户的应用运行稳定可靠。
g) 集成
私有云当中可以集成其它更多的功能，以达到更好的服务效果。
如服务级别管理，提供更好的服务质量。
容量管理，为私有云的服务能力和扩展趋势作出建议。
计量和收费，真正实现按使用付费。