英语原文共 6 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
摘要：
云计算正变得越来越受欢迎，IT巨头比如谷歌，Amazon，微软，IBM已经开始他们的云计算基础设施建设。然而，目前的云实现之间通常相互隔离。本文概述了调查目前的云计算架构，讨论目前的云计算的实现，并提出了面向服务的云计算架构（SOCCA）来实现云的交互操作。此外，SOCCA还提出了高水平的设计，用以更好的支持云计算的多租户特征。
1。介绍
云计算已经成为一种计算机基础设施，一种把计算机资源快速传输当成以动态可扩展的，虚拟化的方式存在的工具。云计算之于传统计算的的优点包括：敏捷，更低的参加成本，设备独立，位置独立性和可扩展性[ 1 ]。有许多云计算项目，从IT巨头如谷歌、Amazon、微软、IBM到新兴公司如parascale[ 2 ]、Elastra [ 3 ]和Appirio [ 4 ]。然而,却有许多不同的关于什么是云计算的解释。本文通过提出相关问题试图建立SOA和云计算之间的联系，并提出了一种面向服务的云计算体系结构（SOCCA）。
本文的结构如下：第2节提供了一个云计算层次结构概述；第3节介绍现有的云计算体系结构及其主题问题；第4部分提出了SOCCA；第五部分展示原始原型和实验；第6部分总结本文。
2。云计算综述
2.1。云计算的分层视图
目前的大多数云是建立在现代数据中心的顶部。它包括基础设施即服务（IaaS），平台即服务（PaaS），和软件即服务（SaaS），并提供这些服务，如公用事业，所以最终用户付费多少钱取决于他们使用了多少。图1显示了分层云计算视图。
数据中心：这是云计算提供硬件在云上运行的基础。数据中心通常建在人口较少的地区，随之而来的有更低的能耗，更低的自然灾害发生概率。现代数据中心通常由数千个相互连接的服务器组成。
基础设施作为服务：建立在数据中心层之上，IaaS层虚拟化计算机能力，存储和数据中心的网络连接，并将它作为一种可提供的服务提供给消费者。用户可以动态地放大和缩小这些需求的计算资源。通常，多租户共存于相同的基础设施资源[ 1 ]。这一层的实例包括亚马逊EC2，微软Azure平台。
作为一个服务平台：PaaS，通常被称为云盘，利用一组服务提供一个开发平台，来帮助在云上应用设计，开发，测试，部署，监测，托管。它通常不需要软件下载或安装，并支持地理分布式团队合作开发项目。谷歌APP引擎，微软Azure，亚马逊地图缩小/简单存储服务是这一层的例子。
这四个层次的分界不鲜明。一个层的组件和功能也可以考虑处于另一层。例如，数据存储服务可以同时在IaaS或PaaS上考虑。图1表明层次之间的关系，但是，它并不意味着上层必须建立在其顶部的直接下层。例如，一个SaaS应用程序可以在IaaS直接建设，而不是PaaS。在云计算环境中，一切都可以作为服务实施和处理。图1显示了一些在不同的层可以被视为服务的例子。
三.现有云计算架构
学术界和工业界一直以来活跃在云计算研究中，几种云计算体系结构已经提出。在[ 5 ]中，IBM认为当前单一供应商云资源有限，且云提供商之间的互操作能力的缺乏妨碍了不同云之间的部署。一个名为Reservoir的云计算架构提出从多个扮演全球保证所需的SLA的资源结构云供应商里创建一个基础设施。在Reservoir架构中，一个站点内的计算资源由虚拟化层分区为虚拟执行环境（VEEs）。服务应用程序被分解成一组运行在VEEs上的软件组件/服务运行，分布在相同或者不同的VEEs和站点。然而, Reservoir架构不允许组件/服务在不同的VEEs上运行；此外，计算资源抽象为托管服务，这对所有云来说不一定都是真的。在[ 6 ]中，一个名叫Aneka的基于云计算的.NET软件平台提出来了。Aneka是一个可定制和可扩展的面向服务的使开发人员在API和多个编程模型的支持下能够构建.NET应用程序的即时环境。Aneka是一个面向服务的、纯粹的PaaS云解决方案。[ 7 ]，Rajkumar和他的同事详细地阐述了一个利用Aneka搭建的面向市场的云架构，从而调节供给与云资源需求，实现市场均衡，为云消费者和提供者增加经济诱，并促进基于QoS的资源分配区分服务请求的机制效用。这种架构的关键组成部分是SLA（服务水平协议）资源分配器由服务请求检查器、访问控制监视器、服务请求监视器和请求调度员组成。基于虚拟机和服务请求监视器的反馈，调度程序将规划出用户/经纪人的云资源，可以实现他们的QoS要求.在[ 8 ]，黄和她IBM的同事们描述了面向服务的云计算平台使Web应用程序的服务交付与一组普通业务和业务服务。平台利用单应用支持多租户功能实例模型。租户之间的隔离被照顾强调设计。其他服务包括订阅管理，联合身份管理，应用防火墙，等。
3.1。当前云层的问题
当前云计算具有以下特点：
用户往往和一个云提供商绑定在一起：即使一个云计算部署的预付花费减少了并且长期的租赁也消除了，花费大量精力和金钱在开发一个特定的云平台的应用程序，而这使得它很难迁移到不同的云上的相同的应用程序。通常，迁移仅仅意味着重建。例如，部署在亚马逊上的应用程序EC2无法轻易地迁移，只因其独特的存储框架[ 9 ]。
计算组件紧密耦合：这可以用类比清楚地解释。假设某人想要一个新的电脑，这个人要么从制造商那里买一个直接可以使用的电脑（buying）要么购买单独的组件然后自己DIY组装（building）。Building之于buying的优点包括更广泛的组件选择，灵活的定制，和更便宜的成本[ 10 ]。然而，由于计算资源超过在互联网上，目前的云实现不允许这样一种灵活性。如果客户选择使用亚马逊的S3存储服务方面，他便与其他云计算服务相绑定亚马逊提供，如EC2，弹性Map Reduce。
缺乏SLA支持：目前，SLA是一个阻碍采用云计算发展的障碍。云计算基础设施服务如EC2还不能签SLA，这为那些想要使用云计算为商业部署的公司所需求 [ 11 ]。此外，业务是动态。静态SLA是不能够适应云计算的商业需求承诺的变化。
缺乏多租户支持：多租户可以支持多个客户端租户同时实现成本效益的目标。目前，有三种类型的多租户实现方法：虚拟化，调解和分享[ 12 ]。为了获得多租户的充分潜力，三个问题有待解决[ 12 ]：
1。资源共享：减少硬件、软件和每个租户的管理成本。
2。安全隔离：防止租户间潜在的无效访问，冲突与干扰。
3。定制：支持租户特定的用户界面，访问控制，过程、数据等。
用户界面缺乏灵活性：UI是应用程序的重要组成部分，并且用户体验是一个商业应用很主要的一个评价因素。然而,云用户和SaaS用户因为UI界面组成框架选择受到了限制，如在[ 13 ]中提出的，一直未能与云计算融合。
4。面向服务的云计算建筑（SOCCA）
4.1。云计算和SOA
SOA与云计算相关联，具体而言，SOA是一种指导业务解决方案创建、组织和重用其计算组件的架构模式，而云计算是一组使企业使用更灵活的平台企业建立自己的SOA的解决方案的技术。换句话说，SOA和云计算将并存，互补，相互支持。有一些举措试图弥合SOA和云计算。显然，工程[ 6 ] [ 8 ]比第三节提到的工作有更多的面向服务的功能。
4.2。SOCCA的分层体系结构
我们的SOCCA是一个如图2所示的分层的体系结构：
个人云提供商层：这层类似当前的云实现。每个云提供商建立其自己的数据中心，来支持它提供云服务。每个云拥有自己的专有虚拟化技术或利用开源虚拟化技术，如桉树[ 14 ]。在[ 7 ]中，提出了类似市场导向的云架构，在每个单独的云中，有一个请求调度工作与虚拟机监视器和服务/应用程序管理服务去分配请求给可用的资源。与目前的云计算实现的区别是，在SOCCA上的云计算的资源转化为独立的服务，如存储服务、计算服务和通信服务，开放的标准化接口，因此可以结合其他云提供商服务建立了一个跨平台的虚拟机在云上。为了实现最大互操作性，需要统一标准实施。例如，SQL是关系数据库的数据管理事实上的标准，许多数据库厂商有自己实现。一个SQL的云版需要定义，那么应用在一个云上的应用程序的数据处理逻辑也可以处理其他云。一个用以统一所有不同的实现MAP /减少的分布式计算框架标准也需要同样的原因。
本体映射层：云提供商可能不会严格遵守标准；他们也可能有实现额外的不包括在标准里的功能。云本体映射层掩饰不同的个人云提供商和IT之间的差异，并且可以帮助云应用从一个云迁移到另一个。需要的一些重要的本体系统：
1。存储本体：定义对数据进行云处理相关的概念和术语，如数据更新、日期插入，数据删除，数据选择等。
2。计算本体论：定义有关分布式计算的云的概念和术语，如地图/缩小框架。
3。通信本体论：定义与通信模式之间相关的云概念和术语，如数据编码模式，消息路由。
云经纪人层：云经纪人担任介于个人云服务和SOA层之间的代理人。每个主要的云服务具有关联的服务代理类型。一般，云经纪需要完成以下任务：
1。云提供商信息发布：个人云供应商发布规格和定价信息给云经纪人。重要的供应商信息包括：云提供商的基本信息：公司名称，公司地址、公司网站、公司联系信息等。资源类型和规格：是否是计算机资源/存储资源/通信资源及其规范和局限性。例如，对于数据存储服务，数据传输速率可高达2Gb/s。定价信息：服务如何收费。这在众多云供应商之间差异最大。例如，目前，谷歌对前500mb储存并不收费，之后就是0.15美元每GB的价格进行收费，与此同时亚马逊收费是对它的EBS Volumes服务每个月$0.11/GB。甚至在同一家云供应商里面，定价信息可能会随着市场的动态变化而变化.
2。排名：像在SOA的服务经纪人，云经纪人也公布了云资源排名。服务可以依据几个类别排名，如价格，可靠性，可用性，以及安全等。排名可以通过用户投票或历史服务治理记录实现。
3。动态SLA协商：经济往往是动态的，IT基础设施必须适应以适应业务需求，因此达到最佳的投资回报率（返回投资）。通常情况下，IT资源的业务需求可以预测。云服务经纪人可助云用户和云提供商在SLA上动态地协商。
4。按需提供模式：绝大多数服务经验季节性或其他周期性需求和一些意料之外的需求会由于外部事件突然爆发。唯一提供“按需”服务的方式，就是提前为他们提供。准确的需求预测和规定成为云计算的成功的关键，从而降低公用事业购买的浪费，也因此可以节省资金使用效用计算。我们正在调查需求预测多租户离散时间演化模型与模型随机过程。我们已经调查了一个真正的抵押贷款服务平台上的几个宏观经济因素[ 15 ] [ 16 ]，初步结果表明，底层随机过程可能依赖于一些外部因素如宏观经济变量，以及服务内部特征.实际应用的一些分析结果证明我们的模型的有效性。由于空间限制，更多的细节可以参考[ 15 ]。具体而言，该过程需要回答以下问题：什么是预测租户未来几天？如何预测工作负载分配在不同的服务？如何优化服务提供过程和最小化客户不满？
SOA层：这一层充分发挥了现有的研究从传统的SOA基础设施的优势。许多现有的SOA框架，如CCSOA [ 17 ]，ucsoa[ 18 ]、[ 19 ]和GSE uisoa [ 13 ]可以被集成到这一层。图2显示了一个可能的SOCCA的SOA层。类似CCSOA，不仅服务，许多其他的工件可以发布和共享，如工作流模板、协作模板和测试用例。每一种类型的工件的注册表能根据本体论索引和组织。SOCCA的SOA层和传统的SOA的根本区别是服务供应商不再主持已发布的服务。相反，他们发布的服务部署的软件包，它可以很容易地复制和重新部署到不同的云托管环境。应用程序开发人员可以根据一组标准来决定要对这些服务运行哪些云。详情将在第4.4节中讨论。另一个主要的改善是多租户的支持，允许更多灵活性，将在第4.3节中讨论。SOCCA的SOA层允比传统SOA拥有更多的灵活性；它进一步分离服务提供商和云提供商，服务逻辑和其运行环境的职责。
4.3。多租户架构（MTA）
如图2所示，SOCCA承认了3个不同的主要租户模式。在[ 8 ]中，作者讨论了左边的两种租户模式：多应用实例（MAI）和单一应用实例（SAI）。作者指出，前者不如后者有规模，但它提供更好不同租户间的隔离。在SOCCA中，一个新的多租户模式有一种可能：单个应用实例和多个服务实例（saimsi）。这种模式背后的动机就是工作负载往往不均匀的分布在应用程序组件之间，单一应用实例的表现受具有低吞吐量的组件的应用程序的限制。此外，为了加强可扩展性，我们想要尽可能多的减少不必要的重复来反对应用实例模式。图3显示了一个简化的例子。例应用程序是由A，B，C，三个服务与C构成计算密集型组件。C是支持多个租户的瓶颈，创建C的3个实例来平衡工作负载。注意3个实例服务也可以驻留在不同的云。
更好的可扩展性，不仅能从saimsi模式获得，简易定制是另一种方式。假设在示例应用程序中，C是一个支付服务。不同的租户可能有不同的付款方式要求，如信用卡，贝宝，或检查。应用程序运行时环境（本文中不做描述）将根据租户的个人配置引导每个租户的用户指向正确的服务实例。在未来租户有现有服务不能满足的付款要求实例，比如货币订单，根据服务实例可以容易插入现有的服务实例组。即将到来的有关我们研究中的多租户的一些文章将会对这个热点提供更多的细节。
4.4。在SOCCA的应用开发
4.4.1。服务包
传统的SOA服务提供者开发逻辑服务并提供运行环境。在SOCCA中，服务重新发布部署包，即服务包。服务包包含以下内容要求/可选信息和文件：
编译代码：如果服务提供者只使用标准API和协议，一个单一版本的服从代码是足够的；如果服务供应商利用一些平台独特的API和功能优化其性能服务，那么编译代码对于每个平台来说是必要的。
源代码：这是可选的。它有助于帮助用户更好地理解服务，也赋予用户自由调整服务，以适应
全文共7212字，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[145504]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
