淺析云計算架構及調度機制

苗 壯

（西安外事學院，西安，710077）

0 引言

想要實現最終資源的整合，就需要制定一個比較完整的云架構，云計算的研究不僅僅改變了用戶的日常生活與工作，面對著業務越來越繁雜、計算量越來越大的企業來說，云計算的引進也十分必要。因此，做好云計算架構以及調度的相關研究，對用戶和企業至關重要。

1 云計算架構的概況

1.1 云計算架構的研究現狀

目前，國內外對于云計算的研究正在不斷的發展之中，為了實現云計算的最終目的，學者們紛紛提出了不同的觀點，例如虛擬化、人工智能化等。透明計算作為一種新型的計算模式在我國剛剛發展，它是指將計算機的常規的計算操作與存儲技術分離，從而實現不同位置的獨立工作，具體的工作原理是將計算機的系統操作應用到服務器之上，利用服務器的功能完成相關程序的應用，而真正的實際操作卻是在用戶自己的計算機之中，通俗點說，也就是大腦與肢體的獨立運行。資源的調度對用戶來說沒有絲毫的掩藏，雖然計算的全程都是由計算機系統自身來完成的，但是用戶能夠對計算的環節進行監控，并且可以對計算中所涉及到的資源隨意使用。

1.2 云計算的概念

云計算的應用研究還處于初級階段，國內外對云計算的概念還沒有真正的統一，例如維基百科，它對于云計算的概念介紹與目標管理的概念有些相似，是指通過計算機網絡的聯入對計算目標進行拆分，從而將總體目標劃分為一個個的小程序，再將這些程序分配給不同的網絡進行解決，最終將處理完成的小程序進行整合并反饋給用戶，從上述的概念介紹不難看出，云計算對于龐大數據的計算能力很強大，有時甚至能夠用數以億計來形容。

IBM對云計算的定義相對貼于實際，它將云計算概括為一個應用平臺，并不只是將其定義為一個流程，認為云計算僅僅是網絡應用程序的一種擴展，就像網絡防火墻一樣，只不過防火墻適用于安全防護的，而云計算是用于資源訪問的?；谏鲜鰞蓚€概念的整合，筆者對云計算提出了自己的定義：云計算是指通過分布式計算原理，將網絡上的虛擬資源實質化，以此向用戶提供高度整合的信息資源的網絡平臺。

1.3 云計算的特點

首先，云計算對于資源的整合是基于系統化、透明性的原則，采用了計算機軟硬件、網絡平臺以及用戶服務的方式向用戶提供信息，信息提供的過程是完全透明的。分布式的計算模式，使大型數據的處理變為了可能，通過大規模的計算機以及服務器的構建，能夠將大型數據進行劃分，并將數據任務劃分給各類服務器進行解決，規?；臄祿幚砟芰O大的提升的數據處理的速度，滿足了信息化時代下社會對效率的要求。

其次云計算技術大部分是以虛擬化的形式呈現在用戶面前的，能夠循環往復的被利用，動態化的數據傳輸能夠滿足各類用戶對信息的需求，不僅提升了資源的利用率，而且保證了網絡環境的生態高效。動態化的云計算模式，彌補了未來發展的局限性，通過對未來計算模式的研究以及對現有資源的掌握，能夠實時進行更新滿足用戶需求。

2 云計算的架構

云計算的架構是影響云計算研究的重要問題，我國學者對云計算的架構環節進行了分層，認為其架構主要是由節點構成的，并將節點進行轉變，通過程序語言的編寫，使用戶能夠通過接口的連接實現對云計算的使用。也有一些學者根據云計算的硬件將其架構從底層到頂層劃分了9層。雖然國內外對于云計算架構劃分的觀點不同，但是，其最終都是針對云計算整體而言的，并不會對原本的計算產生影響，在這里，筆者就根據云計算的軟硬件對架構進行闡述：

2.1 硬件設計架構

2.1.1 服務器

基于分布式的云計算能夠將數據分化，并傳送給不同的服務器。也就是說數據的大小和子程序的多少決定著服務器的架構數量，針對大型的數據處理，需要服務器的集群。大量的服務器集中在一點，就為服務器的串聯工作帶來了很大的難度，其散熱問題也很難解決。目前，服務器的放置采用了集裝箱的原理，將大量的服務器放置在一個貨柜之中，通過對貨柜的技術研發，從而方便了對集群服務器的整體控制，在一定程度上能夠緩解集群帶來的負面影響，但是隨著數據的增加，對服務器的數量要求將越來越高，能否做好大規模的服務器集群處理，對云計算的未來發展至關重要。為了更加高效的對服務器平臺進行利用，就需要加強對服務器空間、伸縮性、容錯、預警機制的研究，加大服務器的負載能力，以滿足串聯之后服務器整體的處理能力。

2.1.2 存儲器

存儲器的大小直接影響云計算的運行速度，如果不能快速的完成數據的交換就會導致存儲器內數據的堆積，堆積的數據會阻擋正常的數據交換，造成數據的輸入與輸出速度過慢，想要真正提升存儲器的儲存能力可以從三個方面下手，第一，增加存儲器的數量。第二，增加個體存儲器的容量[3]。第三，改變存儲器的處理程序，等級性的處理方案既能防止重要數據的遺失，也能提升處理的效率。

2.1.3 網絡的高速化

網絡的全球化決定著云計算的推行必然要與整個世界接軌，屆時，云計算涉及到的服務器和存儲器將不再局限在一個地區、一個國家之中，整個世界的信息交互對網絡的流量的速度提出了嚴峻的挑戰，突破原有的流量局限，消除網絡中的阻礙因素，是擺在云計算技術研究前的一個重大障礙。

2.2 軟件設計架構

2.2.1 系統層

系統層是構建云計算軟件的基礎，云計算涉及的硬件系統需要由某些軟件進行控制，系統層的應用解決了硬件之間的整合問題。系統管理層是通過文件系統來實現的，能夠將云計算涉及到的絕大部分環節置于用戶的控制之下，體現人工智能。

2.2.2 虛擬化層

虛擬化是云計算的顯著特點，如果說系統層是硬件控制的大腦，那么虛擬化就是網絡訪問的核心。它改變了服務器和軟件的物理化特點，對其進行了虛擬改革，并且能夠應對多重對象帶來的程序要求，操作簡單、靈活。

2.2.3 計算能力

云計算在計算能力上能夠達到一個非常高的層次。但是，計算能力越高對程序設計標準的挑戰就越大，能否架構出一套簡單、方便的計算模型，對計算能力的提升具有重要的影響。另外，需要遵循針對性的原則，做好應用平臺的開發，保證云計算始終能夠在高端的領域占有一席之地。

3 云計算的調度

調度機制的完善目的是為了保證云計算的各個節點之間的資源能夠得到最大程度上的利用，筆者根據QOS要求以及對現有技術下的云計算調度環境進行了研究，為云計算的調度機制構建提出了自己的一些見解：

3.1 資源管理

想要做好節點之間的調度，就需要對運行狀態下各個節點的資源有一個全面的掌握，需要掌握的資源主要包括文件數據的數量、寬帶的輸送能力、可用磁盤空間等等，周期性的對節點上的資源信息進行收集，并對數據的運行狀況進行監控，核對好正在運行的進程數量以及占用的內存空間。

3.2 服務管理

對采集而來的信息進行初步的解析預處理，將信息傳遞給用于服務管理的設備之上，為調度的決策提供詳細的數據支持。對服務管理模塊所涉及的環節進行全面的監控查找程序中的異常狀態，并制定相應的解決方案，提升服務質量。另外對于服務模塊的設計需要滿足用戶的個性化需求，設計可視化、簡便化的操作 。

3.3 服務調度

服務調度是云計算調度中的關鍵環節，它主要的任務是對整個調度流程進行控制和監督，通過在知識庫中調取各類有效信息，保證調度決策的可靠性。服務調度擁有自身的評價規則，可以對每個調度的環節進行干預，根據評價規則的標準，對運行狀態進行改變。

4 結束語

云計算架構的設計以及調度機制的完善，將推動云技術的研究邁入一個新的階段，作為計算機技術未來發展的方向，將對今后的數據計算帶來極大的幫助。

[1]陳康,鄭緯民.云計算:系統實例與研究現狀[J].軟件學報,2009(05).

[2]宋可為.云計算在電信業務平臺中的應用[D].北京郵電大學,2011.