面向服务的云计算框架模型设计与实现

摘 要：云计算是一种在大范围共享资源的新型服务计算模式，目前我国对云计算框架模型的设计与实现还处于探索阶段。本文通过介绍云计算的概念，提出了面向服务架构的云计算框架模型的设计和实现办法，为云计算框架模型的设计与实现提供了一个可行的探索方向。

关键词：云计算；云用户；SOA；应用层；设计；实现

中图分类号：TP31 文献标识码：A

随着信息时代的到来，各个计算领域都需要处理大规模、海量的数据，而目前的孤身奋战的台式计算机远远不能满足当今对计算能力的需求，在这种情况下，云计算的概念被提了出来。云计算是一种在大范围共享资源的新型服务计算模式，是分布式处理、并行处理和网格计算的发展，通过使计算分布在大量的分布式计算机上，使得用户能够将资源切换到需要的应用上，根据需求访问计算机和存储系统。而SOA面向服务体系结构框架下的云计算框架模型是一个优势互补的系统。下面，就谈谈面向服务的云计算框架模型的设计与实现。

1 云计算概述

1.1 云计算概念

云是由一系列相互联系并且虚拟化的计算机组成的并行和分布式系统模式，这些虚拟化的计算机动态地提供一种或多种统一化的计算和存储资源，这些资源通过服务提供者和服务消费者之间的协商来流通，基于这样云的计算称为云计算。简单地说，云计算即指基于互联网络的超级计算模式，即把存储于个人电脑、服务器和其他设备上的大量存储器容量和处理器资源集中在一起，统一管理并且协同工作。

1.2 基于服务的架构

面向服务的体系结构（Service-Oriented Architecture，SOA）是一个组件模型，它将应用程序的不同功能单元（称为服务）通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。接口是采用中立的方式进行定义的，它应该独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言。这使得构建在各种这样系统中的服务可以一种统一和通用的方式进行交互。

SOA设计原则，SOA也是一门方法论，类似于面向对象的设计，它也有自己的一些原则，SOA的服务设计原则有：规范化的服务契约，松散耦合性，服务抽象性，服务重用性，服务自治性。这些原则是不可或缺的，自治性、松散耦合、抽象以及规范化的契约视为形成SOA根本基础的核心原则。

云计算的各部分与企业数据中心的各部分一样，同样包括诸多编程语言、操作系统、数据库、Web服务器、协议和应用编程接口（API）。关键就是确认哪些云服务真正适合自己内部的系统、应用程序和专长技能。而云计算得以推广的根本是必须确保云服务与本企业的基础架构相互集成。这就需要一种易扩展、二次开发费用低的基础架构能够结合两者，而SOA架构刚好弥补了云计算在这些方面的缺点，可以将二者有机的结合起来，从而形成一种更有竞争力的框架模型。

2 基于服务的云计算框架模型设计

基于服务的云计算结构可以分为四层：云计算服务应用层、云计算服务调度层、云计算服务虚拟机层和云计算服务物理层。云计算服务应用层是云计算和终端用户的接口层，云计算服务实现的最终目的是通过云计算服务应用层给用户提供其所需的云计算服务，云计算服务物理层是云计算服务结构模型的最底层，是云计算结构的核心层，是给上层提供云计算服务的基础设施层。本文考虑到QoS需求，基于SOA的云计算框架模型主要包括云用户、云供应商、云服务市场三种角色，如图1所示，且模型中引入了QoS管理机制。

（1）云计算服务应用层

云计算服务应用层的作用是为终端用户消费云计算服务提供统一规范的接口。终端用户通过专用入口通道进入云计算服务中心，订制和消费其所需的服务。

通过云计算服务应用层，终端用户可以在不投入大量资金来改善本地机器性能的情况下，进行远远超过其机器性能上限的高强度计算和大存储容量的工作。

（2）云计算服务调度层

云计算服务调度层是云计算服务请求和响应层。云计算服务调度层也可称为云计算服务决策层，其作用是检测和响应云计算服务应用层提交过来的云计算服务消费请求。

云计算服务调度层一个最重要的特征是实时更新可用资源库，以便不会错误地处理终端用户的云计算服务请求。当接收到云计算服务应用层提交过来的云计算服务消费请求时，云计算服务调度层先检测此请求是否合法，如果不合法，则直接拒绝此请求；如果合法，则再在其资源库中查询是否还有满足此QoS请求所要消费的资源，若不满足，则继续拒绝此请求；若满足，但已分配完毕，则仍拒绝此请求；如还有此资源，则将此请求转交到云计算服务虚拟机层。

（3）云计算服务虚拟机层

该层管理实例和核心实体（VMs、主机、数据中心和应用程序）的执行，这一层能够同时执行和透明的管理数以千计的大规模云基础设施，为基于用户需求、管理应用程序执行和动态监测的主机提供虚拟机也在这层被处理。该层中也定义了关于主机如何在云中分配不同的竞争虚拟机有清晰的界限。

（4）云计算服务物理层

云计算服务物理层是云计算服务的基础设施层，是云计算服务结构的骨干层。其作用是为上层提供可供终端用户消费的云计算资源。云计算服务物理层提供的基本云计算资源包括：CPU资源，数据存储器资源，宽带等资源。该层可以同时共享大量的能够满足用户定义服务质量的应用程序虚拟机。

云用户：云用户向云服务市场提出自己的要求，包括所需完成任务的描述、服务质量要求QoS。用户应用的QoS参数包括时间、成本、可靠性和信任系数等。

云服务市场：云服务市场提供云环境中云用户和云供应商的交易场所，是进行资源管理和交易的基础设施。云服务市场可以联接不同的云，具有服务信息目录、服务发现、服务管理、注册、撤销、订阅、服务交易等管理功能。

云供应商：云供应商可以集成各种资源提供特定的服务，也可以是一个具体的资源。云供应商将资源包装为服务，通过注册，进入云服务市场，退出时从市场撤消注册。

3 面向服务的云计算框架模型的实现

基于以上分析，本文提出了一种面向服务的云计算框架模型的实现模式。

云用户1首先向云服务市场提交服务请求，服务市场在自己的服务范围内查找是否存在该项服务，如果不存在，直接拒绝此项服务申请；如果存在，则需要通过QoS模块，进一步检查是否满足用户QoS需求，若不满足，则继续拒绝此项服务，若满足，则回复消息通知云用户1具体的访问位置。云用户1访问该位置上的服务接口程序，并通过接口调用云服务调度层。云服务调度层接到调用后，查找云资源服务器中的虚拟机，根据用户1提出的资源请求，分配其具体的服务器资源，从而用户1可以使用该云中的服务器资源。云用户2、云用户3……云用户n的服务过程类似。

模型中引入QoS模块在模型中实现管理QoS管理机制。云市场要实现资源监测、存储、网络、虚拟机、服务迁移和容错性等功能，必然面临QoS问题。服务质量QoS提供了服务性能保证、可用性保证，以及安全性、可靠性等其他方面的服务质量。通过查询QoS模块，实现了资源的最优分配，保证了云服务质量，满足了用户的需求。

结语

云计算提供了一种基于互联网的全新计算模式，受到学术界高度关注。目前云计算框架模型的设计与实现处于起步的阶段，而面向服务的云计算框架模型能使用户从云市场获取所需服务，通过QoS约束保证云服务质量，实现了资源的优化调度，充分体现了云计算与面向服务架构的优势，以此，为将来的企业化应用奠定基础。

参考文献

[1] 李刚健.基于SOA的云计算架构模式新探[J].吉林建筑工程学院学报，2011（02）.

[2] 崔云飞，李艺，李昀，祝冀鲁.基于SOA的云计算体系结构研究[J].装备指挥技术学院学报，2011（04）.