浅析云计算架构及调度机制

苗 壮

（西安外事学院，西安，710077）

0 引言

想要实现最终资源的整合，就需要制定一个比较完整的云架构，云计算的研究不仅仅改变了用户的日常生活与工作，面对着业务越来越繁杂、计算量越来越大的企业来说，云计算的引进也十分必要。因此，做好云计算架构以及调度的相关研究，对用户和企业至关重要。

1 云计算架构的概况

1.1 云计算架构的研究现状

目前，国内外对于云计算的研究正在不断的发展之中，为了实现云计算的最终目的，学者们纷纷提出了不同的观点，例如虚拟化、人工智能化等。透明计算作为一种新型的计算模式在我国刚刚发展，它是指将计算机的常规的计算操作与存储技术分离，从而实现不同位置的独立工作，具体的工作原理是将计算机的系统操作应用到服务器之上，利用服务器的功能完成相关程序的应用，而真正的实际操作却是在用户自己的计算机之中，通俗点说，也就是大脑与肢体的独立运行。资源的调度对用户来说没有丝毫的掩藏，虽然计算的全程都是由计算机系统自身来完成的，但是用户能够对计算的环节进行监控，并且可以对计算中所涉及到的资源随意使用。

1.2 云计算的概念

云计算的应用研究还处于初级阶段，国内外对云计算的概念还没有真正的统一，例如维基百科，它对于云计算的概念介绍与目标管理的概念有些相似，是指通过计算机网络的联入对计算目标进行拆分，从而将总体目标划分为一个个的小程序，再将这些程序分配给不同的网络进行解决，最终将处理完成的小程序进行整合并反馈给用户，从上述的概念介绍不难看出，云计算对于庞大数据的计算能力很强大，有时甚至能够用数以亿计来形容。

IBM对云计算的定义相对贴于实际，它将云计算概括为一个应用平台，并不只是将其定义为一个流程，认为云计算仅仅是网络应用程序的一种扩展，就像网络防火墙一样，只不过防火墙适用于安全防护的，而云计算是用于资源访问的。基于上述两个概念的整合，笔者对云计算提出了自己的定义：云计算是指通过分布式计算原理，将网络上的虚拟资源实质化，以此向用户提供高度整合的信息资源的网络平台。

1.3 云计算的特点

首先，云计算对于资源的整合是基于系统化、透明性的原则，采用了计算机软硬件、网络平台以及用户服务的方式向用户提供信息，信息提供的过程是完全透明的。分布式的计算模式，使大型数据的处理变为了可能，通过大规模的计算机以及服务器的构建，能够将大型数据进行划分，并将数据任务划分给各类服务器进行解决，规模化的数据处理能力极大的提升的数据处理的速度，满足了信息化时代下社会对效率的要求。

其次云计算技术大部分是以虚拟化的形式呈现在用户面前的，能够循环往复的被利用，动态化的数据传输能够满足各类用户对信息的需求，不仅提升了资源的利用率，而且保证了网络环境的生态高效。动态化的云计算模式，弥补了未来发展的局限性，通过对未来计算模式的研究以及对现有资源的掌握，能够实时进行更新满足用户需求。

2 云计算的架构

云计算的架构是影响云计算研究的重要问题，我国学者对云计算的架构环节进行了分层，认为其架构主要是由节点构成的，并将节点进行转变，通过程序语言的编写，使用户能够通过接口的连接实现对云计算的使用。也有一些学者根据云计算的硬件将其架构从底层到顶层划分了9层。虽然国内外对于云计算架构划分的观点不同，但是，其最终都是针对云计算整体而言的，并不会对原本的计算产生影响，在这里，笔者就根据云计算的软硬件对架构进行阐述：

2.1 硬件设计架构

2.1.1 服务器

基于分布式的云计算能够将数据分化，并传送给不同的服务器。也就是说数据的大小和子程序的多少决定着服务器的架构数量，针对大型的数据处理，需要服务器的集群。大量的服务器集中在一点，就为服务器的串联工作带来了很大的难度，其散热问题也很难解决。目前，服务器的放置采用了集装箱的原理，将大量的服务器放置在一个货柜之中，通过对货柜的技术研发，从而方便了对集群服务器的整体控制，在一定程度上能够缓解集群带来的负面影响，但是随着数据的增加，对服务器的数量要求将越来越高，能否做好大规模的服务器集群处理，对云计算的未来发展至关重要。为了更加高效的对服务器平台进行利用，就需要加强对服务器空间、伸缩性、容错、预警机制的研究，加大服务器的负载能力，以满足串联之后服务器整体的处理能力。

2.1.2 存储器

存储器的大小直接影响云计算的运行速度，如果不能快速的完成数据的交换就会导致存储器内数据的堆积，堆积的数据会阻挡正常的数据交换，造成数据的输入与输出速度过慢，想要真正提升存储器的储存能力可以从三个方面下手，第一，增加存储器的数量。第二，增加个体存储器的容量[3]。第三，改变存储器的处理程序，等级性的处理方案既能防止重要数据的遗失，也能提升处理的效率。

2.1.3 网络的高速化

网络的全球化决定着云计算的推行必然要与整个世界接轨，届时，云计算涉及到的服务器和存储器将不再局限在一个地区、一个国家之中，整个世界的信息交互对网络的流量的速度提出了严峻的挑战，突破原有的流量局限，消除网络中的阻碍因素，是摆在云计算技术研究前的一个重大障碍。

2.2 软件设计架构

2.2.1 系统层

系统层是构建云计算软件的基础，云计算涉及的硬件系统需要由某些软件进行控制，系统层的应用解决了硬件之间的整合问题。系统管理层是通过文件系统来实现的，能够将云计算涉及到的绝大部分环节置于用户的控制之下，体现人工智能。

2.2.2 虚拟化层

虚拟化是云计算的显著特点，如果说系统层是硬件控制的大脑，那么虚拟化就是网络访问的核心。它改变了服务器和软件的物理化特点，对其进行了虚拟改革，并且能够应对多重对象带来的程序要求，操作简单、灵活。

2.2.3 计算能力

云计算在计算能力上能够达到一个非常高的层次。但是，计算能力越高对程序设计标准的挑战就越大，能否架构出一套简单、方便的计算模型，对计算能力的提升具有重要的影响。另外，需要遵循针对性的原则，做好应用平台的开发，保证云计算始终能够在高端的领域占有一席之地。

3 云计算的调度

调度机制的完善目的是为了保证云计算的各个节点之间的资源能够得到最大程度上的利用，笔者根据QOS要求以及对现有技术下的云计算调度环境进行了研究，为云计算的调度机制构建提出了自己的一些见解：

3.1 资源管理

想要做好节点之间的调度，就需要对运行状态下各个节点的资源有一个全面的掌握，需要掌握的资源主要包括文件数据的数量、宽带的输送能力、可用磁盘空间等等，周期性的对节点上的资源信息进行收集，并对数据的运行状况进行监控，核对好正在运行的进程数量以及占用的内存空间。

3.2 服务管理

对采集而来的信息进行初步的解析预处理，将信息传递给用于服务管理的设备之上，为调度的决策提供详细的数据支持。对服务管理模块所涉及的环节进行全面的监控查找程序中的异常状态，并制定相应的解决方案，提升服务质量。另外对于服务模块的设计需要满足用户的个性化需求，设计可视化、简便化的操作 。

3.3 服务调度

服务调度是云计算调度中的关键环节，它主要的任务是对整个调度流程进行控制和监督，通过在知识库中调取各类有效信息，保证调度决策的可靠性。服务调度拥有自身的评价规则，可以对每个调度的环节进行干预，根据评价规则的标准，对运行状态进行改变。

4 结束语

云计算架构的设计以及调度机制的完善，将推动云技术的研究迈入一个新的阶段，作为计算机技术未来发展的方向，将对今后的数据计算带来极大的帮助。

[1]陈康,郑纬民.云计算:系统实例与研究现状[J].软件学报,2009(05).

[2]宋可为.云计算在电信业务平台中的应用[D].北京邮电大学,2011.