基于云環境下的高性能服務平臺研究與應用

張若曦,楊 漾,劉文彬,蘇 凱

（廣東電網公司信息中心,廣東廣州,510000)

0 引言

云計算的核心部分是平臺即服務（PaaS)，是以服務的方式提供計算平臺和軟件組合。在其所提供的環境中，企業或者用戶可以使用任何預置的組件或接口，進行應用平臺的構建和運行。

一個云計算的平臺可以按需地進行動態部署、配置、重新配置以及取消服務等。物理服務器通過虛擬化的抽象和整合，形成虛擬服務器集群，易于管理，提高基礎設施的資源利用率，提高系統效率，改善系統性能。

與分布式相比，云計算的一個典型的特征是具有彈性服務能力。表現在其對于用戶提供按需服務。在業務和用戶的增長時，系統進行擴展，滿足需求。而在業務和用戶減少時，系統進行收縮，提高使用效率。

1 云計算

典型的云計算架構，分為三個層次，分別是基礎設施層，平臺層和應用層，如圖1 所示。

服務器和存儲器等物理資源通過虛擬化技術，進行整合和抽象，提供給基礎設施層，使之提供計算資源、存儲資源、網絡資源等基礎設施服務（IaaS）。較為成熟的基礎設施服務有亞馬遜云服務及阿里巴巴的阿里云服務等。

圖1：云計算架構

平臺架設在基礎設施之上，用以提供一個易于編程和部署的環境，具體來說就是提供統一的編程接口和應用部署環境，從而向開發者提供平臺服務（PaaS）。比較典型的平臺服務有Google的GAE 和新浪的SAE 等。

應用層位于整個云計算結構的頂部，提供面向最終用戶的軟件服務（SaaS）。用戶可以根據自己的需要，選用具有合適功能和性能的軟件。比較成熟的軟件服務有Salesforce.com 的CRM 服務，Google 的Google Doc 服務等。

2 高性能云計算服務平臺

高性能服務平臺將現有各種業務能力進行整合，向下根據業務能力需要測算基礎服務能力通過高性能企業級安全云計算平臺提供的API 調用硬件資源，向上提供業務調度中心服務，實現監控平臺的各種資源，并將這些資源的API 開放給上層資源用戶。

2.1 高性能服務平臺體系架構

高性能服務平臺作為企業級的PaaS 產品，提供安全可靠的服務運行和部署環境，自助工具可以讓用戶上傳編好的代碼并簡化了應用程序的部署，管理和擴展，同時通過共享服務，提高了開發人員的生產力，減少成本，改善了基礎設施利用率，消除人工配置任務，并在適當時提供自助服務接口。

2.2 服務通信機制

服務平臺內部模塊之間的通訊通過云消息總線來完成，消息總線將各個服務模塊按照統一的消息協議連接起來，并在服務模塊之間傳遞消息，它扮演著一種消息路由的角色。在通信中使用TLS (Transport Layer Security)協議作為通信通道的加密方法，保證通信的安全。

圖3：消息總線連接機制

2.3 服務調度中心

服務平臺提供智能的調度中心服務，調度中心實時監控服務、資源運行狀態，如果發生服務、資源訪問不可達到，調度中心能立即通過監控模塊來通知系統管理員來處理，并對發生問題的服務、資源進行屏蔽，但對上層用戶來說都是透明的，平臺上的服務、資源都采用多備份，多節點的方式進行部署。

2.4 分布式運行模式

高性能服務平臺上的服務模塊都不可能是單一服務節點，采用多機組成集群部署來提供服務，增強系統的可擴展性、穩定性和執行效率。分布式運作模式使整個系統橫向擴展和豎向擴展成為可能，同時協作與互聯、經濟性、性能與可伸縮性、容錯性是分布式系統的主要特點。

2.5 服務部署方式

高性能平臺服務采用多點部署模式部署平臺共享服務和用戶自助服務，默認情況下將在三個服務節點上部署同樣的服務模塊，每個服務模塊都具有相對的獨立性，服務的調用都依賴調度中心來分配，每個服務模塊都有自己獨立的運行環境。

圖5：平臺服務彈性部署

圖6：平臺用戶統一管理

2.6 平臺服務管理

高性能服務平臺提供簡單的編程規范，按照規范編寫的程序包會被平臺接受，并自動發布成接口服務。接口發布者可以對接口進行開啟、關閉、調試、廢棄等操作。同時用戶可以根據每個程序包的版本來對程序包重新上傳和發布。

2.7 服務平臺用戶管理

高性能服務平臺的用戶分為平臺用戶、接口調用用戶和平臺管理用戶。平臺對用戶做統一管理，完成用戶創建、用戶授權、角色分配、權限分配、權限判斷、第三方接口授權等工作。

3 高性能 平臺服務組件

3.1 云調度服務

云計算平臺中，調度服務是云計算技術中一個重要的組成部分，它主要解決的問題是如何將用戶提交的任務實現最優調度，調度算法的設計與算法的應用環境和調度環境有密不可分的聯系。所有服務模塊、服務節點運行狀態，對服務請求按照一定的策略進行均衡分配，通過服務的彈性部署來滿足外界對平臺服務的需求。

3.1.1 服務節點調度

高性能服務平臺服務節點可以是虛擬機也可以是實體機，服務節點劃分成云接口服務器、云服務平臺服務器、分布式文件系統節點、分布式數據庫節點、云消息總線服務器、云文件鏡像服務器、云統一授權服務器。

3.1.2 服務節點檢測

服務節點注冊完畢后，調度服務對每個服務節點連接狀態進行實時監控，如發現與服務節點已經失去連接，會對注冊信息進行凍結，外部暫時訪問不到該服務節點上的服務，同時服務節點也會接受到斷開連接的通知進行重新連接，超時后服務節點再次連接到調度服務器后就是重新注冊的過程。

3.1.3 第三方服務調度

第三方服務按照平臺規范開發完畢后部署到平臺上，平臺會選擇一臺云平臺服務節點來部署該服務，服務正常部署完畢后也會向云調度服務進行注冊。按照平臺服務接口提供規范，服務接口按照組織、組、服務實例、方法四級進行劃分，根據四級劃分原則能在平臺上確定唯一接口。

3.2 云統一授權服務

高性能云統一授權服務提供諸如用戶注冊、認證、帳戶權限設置、策略管理、日志、審計與計量等云訪問控制服務。

4 結論

本文提出了一種基于云計算的高性能服務平臺，高性能服務平臺包括云接口服務、云調度服務、云消息總線、云共享服務、云自助服務、云管理服務；云共享服務包括用戶身份認證服務、用戶管理服務、會話管理服務、日志管理服務、訪問控制服務、監控服務、數據源管理服務、資源管理服務；共享服務組成平臺的基礎服務對平臺用戶、平臺服務、平臺資源進行有效的管理和運作；服務平臺內部模塊之間的通訊通過云消息總線來完成，消息總線將各個服務模塊按照統一的消息協議連接起來，并在服務模塊之間傳遞消息。

[1] 陳全,鄧倩妮.云計算及其關鍵技術[J].計算機應用, 2009,29(9):2562-2567.

[2] 朱福喜,何炎祥.并行分布計算中的調度算法理論與設計[M].武漢大學出版社, 2003.