面向服務的云計算框架模型設計與實現

摘 要：云計算是一種在大范圍共享資源的新型服務計算模式，目前我國對云計算框架模型的設計與實現還處于探索階段。本文通過介紹云計算的概念，提出了面向服務架構的云計算框架模型的設計和實現辦法，為云計算框架模型的設計與實現提供了一個可行的探索方向。

關鍵詞：云計算；云用戶；SOA；應用層；設計；實現

中圖分類號：TP31 文獻標識碼：A

隨著信息時代的到來，各個計算領域都需要處理大規模、海量的數據，而目前的孤身奮戰的臺式計算機遠遠不能滿足當今對計算能力的需求，在這種情況下，云計算的概念被提了出來。云計算是一種在大范圍共享資源的新型服務計算模式，是分布式處理、并行處理和網格計算的發展，通過使計算分布在大量的分布式計算機上，使得用戶能夠將資源切換到需要的應用上，根據需求訪問計算機和存儲系統。而SOA面向服務體系結構框架下的云計算框架模型是一個優勢互補的系統。下面，就談談面向服務的云計算框架模型的設計與實現。

1 云計算概述

1.1 云計算概念

云是由一系列相互聯系并且虛擬化的計算機組成的并行和分布式系統模式，這些虛擬化的計算機動態地提供一種或多種統一化的計算和存儲資源，這些資源通過服務提供者和服務消費者之間的協商來流通，基于這樣云的計算稱為云計算。簡單地說，云計算即指基于互聯網絡的超級計算模式，即把存儲于個人電腦、服務器和其他設備上的大量存儲器容量和處理器資源集中在一起，統一管理并且協同工作。

1.2 基于服務的架構

面向服務的體系結構（Service-Oriented Architecture，SOA）是一個組件模型，它將應用程序的不同功能單元（稱為服務）通過這些服務之間定義良好的接口和契約聯系起來。接口是采用中立的方式進行定義的，它應該獨立于實現服務的硬件平臺、操作系統和編程語言。這使得構建在各種這樣系統中的服務可以一種統一和通用的方式進行交互。

SOA設計原則，SOA也是一門方法論，類似于面向對象的設計，它也有自己的一些原則，SOA的服務設計原則有：規范化的服務契約，松散耦合性，服務抽象性，服務重用性，服務自治性。這些原則是不可或缺的，自治性、松散耦合、抽象以及規范化的契約視為形成SOA根本基礎的核心原則。

云計算的各部分與企業數據中心的各部分一樣，同樣包括諸多編程語言、操作系統、數據庫、Web服務器、協議和應用編程接口（API）。關鍵就是確認哪些云服務真正適合自己內部的系統、應用程序和專長技能。而云計算得以推廣的根本是必須確保云服務與本企業的基礎架構相互集成。這就需要一種易擴展、二次開發費用低的基礎架構能夠結合兩者，而SOA架構剛好彌補了云計算在這些方面的缺點，可以將二者有機的結合起來，從而形成一種更有競爭力的框架模型。

2 基于服務的云計算框架模型設計

基于服務的云計算結構可以分為四層：云計算服務應用層、云計算服務調度層、云計算服務虛擬機層和云計算服務物理層。云計算服務應用層是云計算和終端用戶的接口層，云計算服務實現的最終目的是通過云計算服務應用層給用戶提供其所需的云計算服務，云計算服務物理層是云計算服務結構模型的最底層，是云計算結構的核心層，是給上層提供云計算服務的基礎設施層。本文考慮到QoS需求，基于SOA的云計算框架模型主要包括云用戶、云供應商、云服務市場三種角色，如圖1所示，且模型中引入了QoS管理機制。

（1）云計算服務應用層

云計算服務應用層的作用是為終端用戶消費云計算服務提供統一規范的接口。終端用戶通過專用入口通道進入云計算服務中心，訂制和消費其所需的服務。

通過云計算服務應用層，終端用戶可以在不投入大量資金來改善本地機器性能的情況下，進行遠遠超過其機器性能上限的高強度計算和大存儲容量的工作。

（2）云計算服務調度層

云計算服務調度層是云計算服務請求和響應層。云計算服務調度層也可稱為云計算服務決策層，其作用是檢測和響應云計算服務應用層提交過來的云計算服務消費請求。

云計算服務調度層一個最重要的特征是實時更新可用資源庫，以便不會錯誤地處理終端用戶的云計算服務請求。當接收到云計算服務應用層提交過來的云計算服務消費請求時，云計算服務調度層先檢測此請求是否合法，如果不合法，則直接拒絕此請求；如果合法，則再在其資源庫中查詢是否還有滿足此QoS請求所要消費的資源，若不滿足，則繼續拒絕此請求；若滿足，但已分配完畢，則仍拒絕此請求；如還有此資源，則將此請求轉交到云計算服務虛擬機層。

（3）云計算服務虛擬機層

該層管理實例和核心實體（VMs、主機、數據中心和應用程序）的執行，這一層能夠同時執行和透明的管理數以千計的大規模云基礎設施，為基于用戶需求、管理應用程序執行和動態監測的主機提供虛擬機也在這層被處理。該層中也定義了關于主機如何在云中分配不同的競爭虛擬機有清晰的界限。

（4）云計算服務物理層

云計算服務物理層是云計算服務的基礎設施層，是云計算服務結構的骨干層。其作用是為上層提供可供終端用戶消費的云計算資源。云計算服務物理層提供的基本云計算資源包括：CPU資源，數據存儲器資源，寬帶等資源。該層可以同時共享大量的能夠滿足用戶定義服務質量的應用程序虛擬機。

云用戶：云用戶向云服務市場提出自己的要求，包括所需完成任務的描述、服務質量要求QoS。用戶應用的QoS參數包括時間、成本、可靠性和信任系數等。

云服務市場：云服務市場提供云環境中云用戶和云供應商的交易場所，是進行資源管理和交易的基礎設施。云服務市場可以聯接不同的云，具有服務信息目錄、服務發現、服務管理、注冊、撤銷、訂閱、服務交易等管理功能。

云供應商：云供應商可以集成各種資源提供特定的服務，也可以是一個具體的資源。云供應商將資源包裝為服務，通過注冊，進入云服務市場，退出時從市場撤消注冊。

3 面向服務的云計算框架模型的實現

基于以上分析，本文提出了一種面向服務的云計算框架模型的實現模式。

云用戶1首先向云服務市場提交服務請求，服務市場在自己的服務范圍內查找是否存在該項服務，如果不存在，直接拒絕此項服務申請；如果存在，則需要通過QoS模塊，進一步檢查是否滿足用戶QoS需求，若不滿足，則繼續拒絕此項服務，若滿足，則回復消息通知云用戶1具體的訪問位置。云用戶1訪問該位置上的服務接口程序，并通過接口調用云服務調度層。云服務調度層接到調用后，查找云資源服務器中的虛擬機，根據用戶1提出的資源請求，分配其具體的服務器資源，從而用戶1可以使用該云中的服務器資源。云用戶2、云用戶3……云用戶n的服務過程類似。

模型中引入QoS模塊在模型中實現管理QoS管理機制。云市場要實現資源監測、存儲、網絡、虛擬機、服務遷移和容錯性等功能，必然面臨QoS問題。服務質量QoS提供了服務性能保證、可用性保證，以及安全性、可靠性等其他方面的服務質量。通過查詢QoS模塊，實現了資源的最優分配，保證了云服務質量，滿足了用戶的需求。

結語

云計算提供了一種基于互聯網的全新計算模式，受到學術界高度關注。目前云計算框架模型的設計與實現處于起步的階段，而面向服務的云計算框架模型能使用戶從云市場獲取所需服務，通過QoS約束保證云服務質量，實現了資源的優化調度，充分體現了云計算與面向服務架構的優勢，以此，為將來的企業化應用奠定基礎。

參考文獻

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[2] 崔云飛，李藝，李昀，祝冀魯.基于SOA的云計算體系結構研究[J].裝備指揮技術學院學報，2011（04）.