基于云計(jì)算的普適服務(wù)集成平臺(tái)技術(shù)研究new

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1、基于云計(jì)算的普適服務(wù)集成平臺(tái)技術(shù)研究牟權(quán)葉保留陸桑璐南京大學(xué)計(jì)算機(jī)軟件新技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京210093摘要：作為全新的商業(yè)化模式，云計(jì)算為高效聚集和有效使用各種分布式資源，滿足日益增強(qiáng)的分布式服務(wù)需求提供了新的技術(shù)途徑，也為普適環(huán)境下的資源共享與服務(wù)協(xié)同提供了新的支撐平臺(tái)。本文從基于云計(jì)算的虛擬化服務(wù)平臺(tái)著手，系統(tǒng)介紹了當(dāng)前產(chǎn)業(yè)界與學(xué)術(shù)界的典型云計(jì)算平臺(tái)，分析了云平臺(tái)虛擬化機(jī)制的實(shí)現(xiàn)方法及云服務(wù)的提供模式。在此基礎(chǔ)上提出了一種基于云計(jì)算的普適服務(wù)集成平臺(tái)，描述了其基本架構(gòu)及技術(shù)優(yōu)勢，并對(duì)該普適服務(wù)集成平臺(tái)進(jìn)一步工作進(jìn)行了論述。關(guān)鍵詞：云計(jì)算；虛擬化；普適服務(wù)；資源共享；服務(wù)協(xié)同11．

2、引言隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，需要處理大規(guī)模的海量數(shù)據(jù)，當(dāng)前IT架構(gòu)的計(jì)算能力已經(jīng)不能滿足需求。另外，飛速發(fā)展的分布式計(jì)算、移動(dòng)計(jì)算，需要一種以人為本的智能服務(wù)模式，隨時(shí)隨地獲得人們需要的服務(wù)。如何有效地聚集開放系統(tǒng)環(huán)境中的海量資源，提供透明的資源供給機(jī)制、建立靈活的服務(wù)協(xié)同環(huán)境、滿足用戶的多樣性應(yīng)用需求，已成為未來信息技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展面臨的重大挑戰(zhàn)。[1]新興的云計(jì)算模式為這些問題的解決提供了一個(gè)新的思路。所謂云計(jì)算，就是以虛[2]擬化技術(shù)為基礎(chǔ)，以網(wǎng)絡(luò)為載體，整合大規(guī)?？蓴U(kuò)展的計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)等分布式計(jì)算資源進(jìn)行協(xié)同工作的超級(jí)計(jì)算模式。近年來，云計(jì)算的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)引起學(xué)術(shù)界的高度關(guān)注，

3、并被產(chǎn)業(yè)界認(rèn)為是提高市場競爭力的制勝點(diǎn)?；诖?，本文以云計(jì)算技術(shù)為基礎(chǔ)，以資源虛擬化為途徑，介紹一些當(dāng)前主流的云計(jì)算平臺(tái)方案，并具體闡述我們構(gòu)建的一種基于云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的普適服務(wù)集成平臺(tái)。2．云計(jì)算簡介2.1云計(jì)算的概念當(dāng)前云計(jì)算還沒有確切的定義，許多計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的專家和學(xué)者都有各自不同的理解。產(chǎn)業(yè)界主要以商業(yè)利益為目的，結(jié)合自身的企業(yè)特點(diǎn)以及技術(shù)優(yōu)勢來定義云計(jì)算，例如IBM將云計(jì)算定義為一個(gè)按需進(jìn)行動(dòng)態(tài)部署、配置、重新配置以及取消提供服務(wù)的系統(tǒng)平[3]臺(tái)；Google作為最酷的搜索企業(yè)，其特點(diǎn)是采用大量廉價(jià)的PC集群構(gòu)成服務(wù)平臺(tái)來提[4][5]供搜索服務(wù)，Google發(fā)表的分布式文件系統(tǒng)（

4、GFS）、并行編程模型（MapReduce）、[6][7]數(shù)據(jù)管理（BigTable）和分布式資源管理（Chubby）4篇論文奠定了云計(jì)算發(fā)展的基礎(chǔ)。資助項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于網(wǎng)絡(luò)編碼的無線網(wǎng)狀網(wǎng)性能優(yōu)化技術(shù)研究”（編號(hào)：60903025）江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目“面向自組織網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的普適服務(wù)集成技術(shù)研究”（編號(hào)：SBK200921645）[8]Amazon發(fā)布的AmazonWebService(AWS)，包括基于Xen的EC2主機(jī)托管服務(wù)、S3簡單存儲(chǔ)服務(wù)、SimpleDB結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)，是最成功的IaaS云計(jì)算服務(wù)模式。學(xué)術(shù)界研究目的主要是云計(jì)算有哪些技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)，區(qū)別與以往

5、體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，能給人們帶來哪些便利，因此學(xué)術(shù)界對(duì)云計(jì)算的研究往往更客觀。其基本觀點(diǎn)主要是信息資源存儲(chǔ)在云服務(wù)器中，這些服務(wù)器依托虛擬化技術(shù)，組成一個(gè)分布式和并行系統(tǒng)，客戶端通過Web界面請(qǐng)求服務(wù)，云端通過協(xié)商好的服務(wù)等級(jí)協(xié)議動(dòng)態(tài)提供計(jì)算資源。然而，當(dāng)前學(xué)[9]術(shù)界提出的云平臺(tái)也主要是模仿企業(yè)界成功的實(shí)例，如Hadoop是對(duì)Google的分布式文[10]件系統(tǒng)、MapReduce編程模型的實(shí)現(xiàn)，Eucalyptus桉樹云系統(tǒng)是仿Amazonwebservice的學(xué)術(shù)性研究云平臺(tái)。2.2云計(jì)算的特征虛擬化：云計(jì)算系統(tǒng)在服務(wù)器上部署多個(gè)虛擬機(jī)，實(shí)現(xiàn)硬件資源共享，對(duì)于服務(wù)器過載時(shí)能動(dòng)態(tài)遷移。可靠

6、性：云計(jì)算通過多副本容錯(cuò)、計(jì)算節(jié)點(diǎn)同構(gòu)互換等措施來保證高可靠性。動(dòng)態(tài)可擴(kuò)展：當(dāng)用戶需求的系統(tǒng)規(guī)模變化時(shí)，云系統(tǒng)能夠根據(jù)用戶需求動(dòng)態(tài)調(diào)整服務(wù)器資源，提供彈性的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展功能。自治性：云系統(tǒng)對(duì)用戶是透明的，包括服務(wù)組合與服務(wù)協(xié)同，系統(tǒng)對(duì)資源的分配，系統(tǒng)對(duì)軟硬件、存儲(chǔ)的自動(dòng)配置，從而實(shí)現(xiàn)按需給用戶提供服務(wù)。2.3云計(jì)算的體系結(jié)構(gòu)通過對(duì)現(xiàn)有的云計(jì)算系統(tǒng)的深入剖析，云計(jì)算內(nèi)部可看成是一組服務(wù)的集合。一般的云計(jì)算系統(tǒng)包括三個(gè)部分：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS），即將整個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施層作為一種服務(wù)向用戶提供基礎(chǔ)資源，用戶可以動(dòng)態(tài)申請(qǐng)Windows或Linux，可以將數(shù)據(jù)永久的存儲(chǔ)在云端，享受云端強(qiáng)大的計(jì)算資源。平

7、臺(tái)即服務(wù)（PaaS），提供用戶應(yīng)用程序的運(yùn)行環(huán)境，包括并行程序設(shè)計(jì)以及分布式數(shù)據(jù)管理等，PaaS自身負(fù)責(zé)資源的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展和節(jié)點(diǎn)容錯(cuò)管理。軟件即服務(wù)（SaaS），針對(duì)某些特定應(yīng)用軟件功能封裝成服務(wù)，提供用戶交互接口。3．云計(jì)算關(guān)鍵技術(shù)3.1虛擬化技術(shù)簡單的說，虛擬化就是使單個(gè)硬件能無縫的支持多操作系統(tǒng)。其核心思想是通過軟件或硬件構(gòu)成一個(gè)虛擬化層（Hypervisor-虛擬機(jī)管理程序）并對(duì)其進(jìn)行管理，把各類物理資源映射為統(tǒng)一的