摘要：針對云計算概念的多種技術組合特征，對其框架模型進行分析，研究面向服務的體系架構(SOA)的主要功能，服務抽象是面向服務模式中的主要設計原則；研究平臺虛擬化、網絡虛擬化、數據庫虛擬化的不同特征和作用，強調數據中心虛擬化是所有虛擬化技術的整合；研究Web關鍵技術在云計算中的作用特征。明確了結論，即云計算中面向服務的體系架構使網絡應用可以滿足按需獲取，虛擬化使應用與底層的基礎設施相互分離，Web技術使云計算中信息內容的合作成為可能，在線社區(qū)交互簡單易行。
關鍵詞：云計算；SOA；虛擬化；Web技術

    云計算是基于因特網的超級計算模式，云代表了網絡和組網，計算代表了與計算機相關的資源、應用和服務。云計算牽涉到人、應用、硬件、軟件、服務供應商等，遠遠超出了純技術的范疇。從云中的軟件到平臺和基礎設施，計算產業(yè)擴展它的領域，云計算技術的優(yōu)勢在眾多領域不斷凸顯出來。

1 云計算主要應用
    谷歌應用程序引擎(Google App Engine)允許用戶運行、創(chuàng)建、維護和擴展其基礎設施上的任意Web應用程序，其Datastore數據庫支持獨特屬性的數據對象和實體，可進行更有效的數據查詢，同時允許互不影響地完成多個事務，最終提高資源利用率。亞馬遜提供的遠程計算服務AWS，主要包括簡單存儲服務(Simple Storage Services，S3)和彈性計算云(Elastic Compute Cloud，EC2)。AWS S3使用最小組進行開發(fā)，不設定最低消費，按使用量收費。AWS EC2允許客戶訪問和控制虛擬計算機，通過Web服務界面運行需要的應用程序。微軟Office Live允許對在線云文檔和傳統(tǒng)離線桌面版本文檔進行同步或者異步的集成。Windows Azure Platform平臺解決方案包括：操作系統(tǒng)Windows Azure，關系型數據庫SQL Azure，Azure AppFabric是一種簡化連接云應用或客戶端內部應用程序的高效方法。VMware每個VMware工作站允許一臺物理機器同時運行多個操作系統(tǒng)，VMware已經與數百臺主機及云計算賣方取得合作，使在通用VMware平臺上靈活傳送成為可能，并允許在不同供應商之間輕松遷移。VMware vSphere使用戶在使用基于云的管理和監(jiān)控特征時，能夠獲得高度的應用保證。
    云計算的應用發(fā)展驅策標準制定團隊創(chuàng)建所需的通用指南和規(guī)范，推動多種解決方案的實現，例如，電信管理論壇(TM Forum)組建了企業(yè)云購買者委員會ECBC，旨在服務調度和流程獲??；分布式管理任務組DMTF開發(fā)了開放虛擬化格式OVF，用于打包和分發(fā)在虛擬機VM上運行的軟件；開放網格論壇OGF創(chuàng)建開放云計算接口工作組OCCI，來定義可操作的解決方案，以實現與IaaS的接口；存儲網絡產業(yè)協(xié)會SNIA創(chuàng)建了云存儲技術工作組，開發(fā)與云存儲技術的系統(tǒng)實現相關的SNIA架構。

2 云計算關鍵技術
    如圖1所示，云模型由5個關鍵特征、3個服務模型和4種部署模型組成。

    在云的關鍵技術中，面向服務的體系架構(SOA)使得網絡應用可以按需獲取，虛擬化使得應用與底層的基礎設施相分離，Web技術使得信息內容的合作成為可能，同時使在線社區(qū)交互簡單易行。
2．1 向服務的體系架構SOA
    面向服務的體系結構(SOA)的實現是一個分層架構，如圖2描繪，其中垂直切分和水平層次適合企業(yè)服務架構。

2．1．1 SOA
    SOA分層架構被廣泛作為實現業(yè)務功能的計算模式和標準，主要功能如下：
    業(yè)務應用層  包含2個主要的區(qū)域，即服務編排和業(yè)務展示。服務通過編排被捆綁為流，因此作為一個單獨的應用行動。每一個應用組支持特定的應用案例和業(yè)務流程。業(yè)務展示區(qū)將用戶接口(UI)橋接到成組的應用程序，以便構建端對端的解決方案。
    支持應用層  應用資源和數據可以動態(tài)發(fā)現或靜態(tài)綁定，然后被調用，也可被設計為一個集成服務。服務資源通過企業(yè)服務總線(Enterp rise ServiceBuses，ESB)進行交換。
    計算基礎設施層  為企業(yè)層資產，負責通過架構最佳實踐來確保與服務等級協(xié)議(SIAs)保持一致。
    計算和網絡框架層  由應用程序包、計算硬件和通信設備等組成。SOA的集成分層架構能推動現有系統(tǒng)，并通過使用面向服務的集成技術來集成它們。
    信息保證部分  提供監(jiān)控、管理和維護服務的完整性和安全性的能力。通過感知和反應機制，這一后臺進程和工具在事務處理和會話層確保了端對端的保護。
    系統(tǒng)管理部分  使服務集成成為可能，涉及服務計劃、配置、監(jiān)控、測試和重新配置。包括Web服務管理以及其他相關的通信和應用管理，支持SOA中指定的所有功能。
2．1．2 服務抽象
    為了支持真正的分布式計算環(huán)境，對所提供的服務進行抽象是SOA和云計算解決方案的基本特征。從實現的視角看，服務抽象是面向服務模式中的主要設計原則之一，強調隱藏盡可能多的服務底層細節(jié)。抽象實現了對暴露在外部世界的底層服務邏輯的控制，確保把服務實例設計為通用模式，可以使集成服務更加靈活地完成大量潛在服務請求。因此，這樣的服務能夠更好的定位成可重用的IT資產。
2．2 虛擬化
    虛擬化將應用程序與它的底層資源相分離，允許多個客戶不受地理位置或資源的限制共享應用程序：平臺虛擬化使得依賴于操作系統(tǒng)的應用程序更具可移植性和可擴展性；網絡虛擬化確保更好的通信共享和服務質量保證；數據庫虛擬化提高了數據的完整性和信息共享；平臺虛擬化簡化了軟件的開發(fā)和發(fā)行；數據中心虛擬化整合了所有的虛擬化技術，以提供一個綜合的IT操作環(huán)境；所有這些都是成功實現云服務的關鍵。
2．2．1 虛擬平臺
    平臺虛擬化可以為多個客戶端軟件實例創(chuàng)建一個模擬的計算機環(huán)境，就好像各自都運行在一個專用的物理硬件單元上。虛擬化主機軟件為客戶端軟件決定、執(zhí)行和實施硬件訪問策略。因此，在這樣的模擬環(huán)境中運行時，客戶端軟件實例訪問系統(tǒng)物理資源沒有任何限制。虛擬平臺是較好的聯(lián)合服務器的解決方案，許多小的服務器被一個大的物理服務器替代，從而節(jié)約了成本、提高了利用率。使用虛擬平臺，單個的操作系統(tǒng)可以轉化為不同的操作系統(tǒng)實例，并且能獨立存在于公共虛擬機上，即物理到虛擬(Physical to Virtual，P2V)的遷移。
    虛擬平臺使IT人員能夠通過虛擬平臺對一個公共平臺上運行的多個應用程序進行集中配置、管理和監(jiān)控，從而提高操作效率、降低空間消耗。虛擬平臺提供了高級別的可移植性，使得虛擬機能夠被重新部署成不同規(guī)模的計算資源，可擴展性更好。
2．2．2 虛擬網絡
    網絡虛擬化通過一個共享的基礎設施支持多種并發(fā)網絡，然后每一個實例都被定制，以滿足不同的業(yè)務需求。在虛擬網絡中，組合帶寬為目標用戶、服務器或者設備服務，被分為多個獨立、可靠的虛擬通道。有2種常見的虛擬網絡形式：基于協(xié)議的虛擬網絡和基于設備的虛擬網絡。基于協(xié)議的虛擬網絡的例子包括虛擬局域網VLAN、虛擬專用網VPN、虛擬專用局域網服務VPLS。
    網絡虛擬化技術提供了一種有效的解決方案，來處理使用中經常遭遇突然、巨大和未知的網絡應用問題，同時降低了網絡管理復雜性。
2．2．3 虛擬數據庫
    虛擬數據庫或者聯(lián)邦數據庫使用邏輯數據庫索引，訪問和管理異構的物理數據庫。無論本地還是遠程，物理數據庫組通過一個計算機網絡內部互聯(lián)，虛擬數據庫以對比和聯(lián)邦的方式聚集，消減物理上合并異構數據庫所需的人力、花費。使用虛擬數據庫解決方案的一個最顯著的好處，就是免去物理資源限制的能力，即使構成聯(lián)邦的數據庫是異構的，也可通過統(tǒng)一前端用戶接口，使用戶存儲和獲取他們的信息。
2．2．4 虛擬應用
    虛擬應用(Virtual Applications，VApps)指的是在虛擬機上執(zhí)行的軟件映像，這個概念建立在虛擬機、虛擬平臺和虛擬網絡成熟的基礎上，允許虛擬基礎設施上軟件實例的存在。利用必需操作系統(tǒng)，虛擬應用技術幫助開發(fā)者在虛擬環(huán)境中輕松設計、完成、部署和維護他們基于服務器的應用。

2．3 Web技術
    圖3描繪了三代Web技術和操作上的不同。Web 1．0時代，信息是由擁有相關知識的個人和組織所專有，信息主要是只讀的內容，并且以靜態(tài)超文本標記語言HTML網頁的形式呈現，信息用戶通過鏈接目錄導航網頁，供應商以每一次點擊的消費作為主要的商業(yè)收入。如圖3所示，雖然服務器可以位于因特網上的任意位置，服務供應商主要以單一C／S模式使用網頁技術，Web 1．0在客戶交互作用和服務可擴展性上缺乏靈活性。

    傳統(tǒng)的Web 1．0商業(yè)模型創(chuàng)建了眾多的站點，同時希望人們能夠瀏覽它。在Web 2．0中，網絡被認作是一個商業(yè)平臺，用戶能夠在網頁上定制內容。Web2．0強調和提升了創(chuàng)新性、全球信息共享，建立了一個更加全面的體系結構，包含客戶端應用、同步、商業(yè)服務、綜合和資源層，及其貫穿其中的開發(fā)和管理工具。使用這一體系結構，許多服務供應商能夠一起工作，通過更高的綜合和交互技術，為社區(qū)相關的客戶實現數據提供、連接、共享和協(xié)作。Web 2．0中使用的虛擬化概念，消除了信息的邊界，模糊了數據所有者。在這種模型下基礎的應用和服務是免費的，為了鼓勵更多的人參與到信息的創(chuàng)建中，創(chuàng)建工具必須更加簡單、更友好和更易交互。
    發(fā)展中的Web 3．0將擁有語義網頁、跨瀏覽器、超瀏覽器的內容投遞和請求機制、智能搜索、地理映射網、運用3D技術搭建網站甚至虛擬世界等其他新的特征，Web 3．0在信息的組合、組織和提供等方面都有別于Web 2．0。Web 3．0的數據網絡概念，使數據像網頁一樣容易訪問和鏈接。語義網頁拓寬語義范圍，使結構化、半結構化甚至零散的數據內容(比如傳統(tǒng)的網頁、文檔等)都能以資源描述框架(Resource Description Framework，RDF)和網頁控制語言(Web Ontology Language，OWL)語義格式的形式普遍存在。Web 3．0的人工智能特征能自動執(zhí)行信息抓取和定制網頁內容，使它的外觀和感受與用戶喜好保持一致，最終能以類似人類的方式思辯網絡。

3 結語
    云計算被視為科技業(yè)的下一次革命，它將帶來工作方式和商業(yè)模式的根本性改變。云計算在IT市場上的雛形正在逐步形成，它提供了全新的機遇，并催生傳統(tǒng)IT產品的轉變。隨著智能移動設備、高速無線連接以及基于瀏覽器的Web 2．0接口的不斷增加，使得基于網絡的云計算模型不僅切實可行，而且還有助于降低IT資源的復雜性。