典型云计算平台软件和主要功能1 云计算平台的体系结构云计算的体系结构的特点包括：设备众多、规模较大、利用了虚拟机技术，提供任意地点，各种设备的接入，并可以定制服务质量等等。

1.1 面向市场应用论文[1] 提出了一种面向市场应用的云计算体系结构，如图 1.1:图1.1 面向市场的云计算体系结构其中：1)用户/代理：用户/代理负责在任意地点提交服务请求。

2)SLA 资源分配器：SLA 资源分配器充当云后端和用户之间的接口，包括以下几个子模块：服务请求检测和接纳控制模块：当服务请求首次提交时，服务请求检测和接纳控制模块检测该请求的QoS 需求，决定是否接纳该请求。

该机制确保不会出现资源过载但是可能会因此导致部分请求因为资源问题被拒绝。

该模块需要协同VM 监视模块的资源可用信息和服务请求监视器模块的负载处理信息。

计价模块：负责服务请求的计价方式选择。

会计模块：负责根据计价方式和实际用量计算用户应付的费用，同时会保存用户的资源请求信息。

VM 监视器模块：负责监测VM 的可用情况和资源信息。

分发器模块：负责接纳服务请求并将其分配到VM、。

服务请求监视器模块：负责监视跟踪已接纳服务的执行情况。

虚拟机（VMs）:在一个单独的物理机器上可以动态的建立或删除多个虚拟机来满足服务请求，从而为实现在一台物理机上的多个服务提供最大弹性的资源分配。

此外，由于虚拟机彼此独立，在一台物理机器上可以通过虚拟机实现多个操作系统环境。

3)物理设备：由大量服务器和存储设备以及连接他们的路由交换设备组。

1.2 面向系统图1.2[2] 给出了一个面向系统的云计算体系结构示意图，如下：图 1.2 面向系统的体系结构示意该图主要从云计算体系的功能模块来划分，其中最下面两层属于硬件管理部分，主要是设备提供商和数据中心管理负责的内容；中间三层属于系统管理部分，主要是服务提供商负责的主要内容，它将面向用户的服务和面向资源的需求联系起来并妥善管理；最上面一层是用户服务部分，而最右边的测试监控模块则贯穿整个系统，需要设备提供商，服务提供商和用户共同协作来完成其整个功能。

2 典型云计算平台介绍由于云计算技术范围很广，目前各大IT企业提供的云计算服务主要根据自身的特点和优势实现的。

下面以Google、IBM、Amazon、Azure、为例说明。

2.1 Google App Engine2.1.1介绍Google的硬件条件优势，大型的数据中心、搜索引擎的支柱应用，促进Google云计算迅速发展。

Google的云计算主要由MapReduce、Google文件系统(GFS)、BigTable组成，是Google内部云计算基础平台的3个主要部分。

Google 还构建其他云计算组件。

Sawzall是一种建立在MapReduce基础上的领域语言，专门用于大规模的信息处理。

Chubby是一个高可用、分布式数据锁服务，当有机器失效时，Chubby使用Paxos算法来保证备份。

Google App Engine是Google提供的一种免费“云计算”平台，可以让开发者在Google 的基础架构上运行自己的网络应用程序，而不需要维护服务器。

应用程序在安全环境中运行，该安全环境仅提供对基础操作系统的有限访问权限。

沙盒将应用程序隔离在它自己的安全可靠环境中，该环境与网络服务器的硬件、操作系统和物理位置无关。

一个免费的应用引擎账户可以使用多达500M的存储和每个月支持500万页面浏览量的CPU强度和带宽。

2.1.2 架构图2.1 Google App Engine架构以上图分为如下几部分：1)前端：包括Front End 和Static Files，负责将请求转发给应用服务器并进行负载均衡和静态文件的传输；2)应用服务器（App Server）：能同时运行多个应用的runtime（python/java）；3)服务群（Service Group）：提供了一些服务，主要有：Datastore、Memcache、Images、User、URLFetch、Email；4)应用管理节点（App Master）：主要负责应用的启停和计费。

2.1.3 功能1)网址抓取（URLFetch）应用程序可以使用该服务访问互联网上的资源，例如网络服务或其他数据。

网址抓取服务使用检索许多其他Google产品的网页的高速Google基础架构来检索网络资源。

2)邮件应用程序可以使用该服务发送电子邮件，邮件服务使用Google 基础架构发送电子邮件。

3)Memcache为应用程序提供了高性能的内存键值缓存，可通过应用程序的多个实例访问该缓存。

Memcache 对于那些不需要数据存储区的持久性存储和事务功能的数据（例如临时数据或从数据存储区复制到缓存以进行高速访问的数据）很有用。

4)图像操作图像服务使应用程序可以对图像进行操作，如可以对JPEG 和PNG 格式的图像进行缩放、裁剪、旋转和翻转。

5)计划任务允许将任务计划按指定间隔运行。

6)持久存储空间，支持查询、分类和事务。

7)自动扩展和负载平衡。

8)对用户进行身份验证可以绑定Google账户，从而交给Google来验证身份。

9)一种功能完整的本地开发环境，可以在用户的计算机上模拟Google AppEngine。

2.2 IBM“蓝云”计算平台2.2.1 介绍由IBM云计算中心开发的企业级云计算解决方案，通过虚拟化技术和自动化技术，“通过分布式的全球化资源让企业的数据中心能像互联网一样运行”，从而构建企业自己拥有的云计算中心，实现企业硬件资源和软件资源的统一管理、统一分配、统一部署、统一监控和统一备份，并提供与公有云之间的无缝连接及测试环境的部署。

其优势是整合了IBM的技术资源，依托依托IBM在服务器领域的传统优势。

从硬件到软件，到测试，到维护最后到管理的方案。

IBM是目前唯一一个可以提供从硬件、软件到服务的全部自主生产产品的厂商。

但是相对Google采用低端服务器战略，IBM采用的是高端服务器战略。

2.2.2 架构图 2.2 IBM “蓝云”的架构上图可以看到，蓝云计算平台由一个数据中心:：IBM Tivoli 部署管理软件（Tivoli Provisioning Manager）、IBM Tivoli监控软件（IBM Tivoli Monitoring）、IBM WebSphere 应用服务器、IBM DB2 数据库以及一些虚拟化的组件共同组成。

“蓝云”的硬件平台环境与一般的x86服务器集群类似，使用刀片的方式增加了计算密度。

图中的架构主要描述了云计算的后台架构，并没有涉及到前台的用户界面。

具体功能如下：1)部署管理软件使Microsoft Windows 和Linux 操作系统的映象、部署、安装和配置过程实现自动化，并且使用户请求的任何软件集的安装/配置实现自动化。

2)部署管理软件使用Websphere Application Server 呈现供应状态和数据中心内资源的可用性、调度资源的供应及取消供应，并且预定资源已备日后使用。

3)供应资源之后，将根据操作系统和平台，使用Xen 管理程序来创建虚拟机器，或者使用Network Installation Manager、Remote DeploymentManager 或Cluster Systems Manager 来创建物理机器。

4)监控软件监控Tivoli Provisioning Manager 所提供的服务器运行的状况(CPU、磁盘和内存)。

5)DB2 是Tivoli 部署管理用来存储资源数据的数据库服务器。

2.2.3 主要特点“蓝云”软件平台的特点主要体现在虚拟机以及对于大规模数据处理软件Apache Hadoop的使用上。

“蓝云”采用的虚拟化方式有两个级别，一个是在硬件级别上实现虚拟化，另一个是通过开源软件实现虚拟化。

硬件级别的虚拟化可以使用IBM p系列的服务器，获得硬件的逻辑分区LPAR(logic partition)。

逻辑分区的CPU资源能够通过IBM Enterprise Workload Manager来管理。

通过这样的方式加上在实际使用过程中的资源分配策略，能够使相应的资源合理地分配到各个逻辑分区。

p系列系统的逻辑分区最小粒度是1/10颗CPU。

Xen则是软件级别上的虚拟化，能够在Linux基础上运行另外一个操作系统。

2.2.4 存储体系结构“蓝云”存储体系结构包含类似于Google File System 的集群文件系统以及基于块设备方式的存储区域网络SAN。

在设计云计算平台的存储体系结构时，可以通过组合多个磁盘获得很大的磁盘容量。

相对于磁盘的容量，磁盘数据的读写速度是一个更重要的问题，因此需要对多个磁盘进行同时读写。

这种方式要求将数据分配到多个节点的多个磁盘当中。

为达到这一目的，存储技术有两个选择，一个是使用类似于Google File System 的集群文件系统，另一个是基于块设备的存储区域网络SAN系统。

在蓝云计算平台上，SAN 系统与分布式文件系统(例如Google File System)并不是相互对立的系统，SAN提供的是块设备接口，需要在此基础上构建文件系统，才能被上层应用程序所使用。

而Google File System正好是一个分布式的文件系统，能够建立在SAN之上。

两者都能提供可靠性、可扩展性。

2.3 Amazon Web Services2.3.1 介绍Amazon是互联网上最大的在线零售商，具有大量的服务器，面临在大多数时间大部分服务器闲置的问题，又借其丰富的网络零售经验以及布局全球的可扩展且安全可靠的分布式云计算基础设施，建立了AWS。

是第一家将基础设施作为服务出售的公司。

典型的IaaS服务云计算平台，建议用户遇到如下情况时使用AWS服务：1)处理管线化：文档处理管线化、图片处理管线化、视频转码管线化、数据挖掘等。

2)批处理系统：日志分析、自动化单元测试和部署测试。

3)网站：即时网站、季节性网站等。

2.3.2 架构用户通过弹性计算云的网络界面去操作在云计算平台上运行的各个实例。

用户使用实例的付费方式由用户的使用状况决定，即用户只需为自己所使用的计算平台实例（由用户控制的完整的虚拟机运行实例）付费，运行结束后计费也随之结束。

图 2.3 亚马逊弹性计算云架构从图中可以看出，弹性计算云用户使用客户端创建基于亚马逊规格的服务器映像（名为亚马逊机器映像即亚马逊Machine Image, AMI），通过SOAP over HTTPS协议实例进行交互。

弹性计算云中的每一个实例代表一个运行中的虚拟机。

用户对自己的虚拟机具有完整的访问权限，包括针对此虚拟机操作系统的管理员权限。

虚拟机的收费也是根据虚拟机的能力进行费用计算的，实际上，用户租用的是虚拟的计算能力。