作为信息时代下的产物，云计算随着信息技术的发展逐渐深入到各个领域中，并取得十分显著的应用。本文在研究中主要以云计算为重点，探究云计算构架及其关键技术，为相关研究人员提供一定的帮助。

【关键词】云计算 构架 关键技术 数据处理 优化

云计算作为信息产业的重大革新，主要是依托于互联网技术实现自由的资源池访问的一种计算模式。以计算机资源服务为表现形式，用户可以利用云计算进行业务快速申请和资源释放，并对其使用的资源进行付费，云计算模式可用于程序员进行软件开发、为企业提供计算服务，也可用于个人用户的软件使用甚至桌面租赁，“云端”化的“即”服务模式提高了资源服务质量、降低了企业的IT拥有和运行成本。在这样的环境背景下，探究云计算构架及其关键技术具有非常重要的现实意义。

1 云计算主要应用特征

在云计算的实际应用中，在传统分布计算思维方式的基础上，利用计算机集成数据中心，通过服务形式为用户提供云计算购买资源。在这一层面看，云计算和网格计算具有一定的相同之处，除此之外还具备以下几点特征：

1.1 弹性服务

在云计算的实际应用中， 其服务模式可以根据用户的需求快速伸缩，呈现自动业务负载变化，有效防止服务器性能荷载较大而影响服务质量，造成信息资源的不必要浪费。

1.2 资源池化

在云计算构建中，资源的分享与利用主要是利用共享资源池的形式进行资源管理，结合虚拟化技术，根据用户的实际资源使用需求进行资源分配，对于用户来说，在提供资源服务的过程中，资源放置、分配以及管理等方面均为透明化，提高用户体验。

1.3 按需服务

云计算具有按需服务的使用功能，主要涉及到应用程序服务、数据储存服务以及信息基础设施等服务内容，用户可以根据自身的实际使用需求进行云计算服务选择，系统会按照用户的实际需求自动分配资源，在此过程中不需要管理员的干预，进而实现资源自动服务。

2 云计算系统构架研究

2.1 核心服务层

云计算构架在实际使用中主要涉及到核心服务、服务管理以及用户访问接口等三个层面，核心服务的主要功能是把硬件软件设施以及应用程序转化为对用户的服务，在实际运行中包括laaS、PaaS、SaaS等三层。laaS层主要是向用户提供硬基础设置服务，根据用户的实际使用需求选择实际计算机、虚拟计算机、储存与网络等信息资源，在实际使用的过程中，用户需要向云计算系统输入硬件服务关键词，以提高服务项目的准确性。在近几年的研究中，逐渐将虚拟化技术应用到laaS层服务中，进而有效提高laaS层服务的可靠性、规模性以及定制性。PaaS层作为应用程序的主要运行环境，为用户提供应用程序部署和资源管理等服务工作，利用软件开发工具与开发语言，设计人员可以将程序代码上传，以实现服务功能。SaaS层主要依托于基础平台开发，在实际应用的过程中更加倾向于企业资源服务，企业利用SaaS层对管理企业各类信息数据，如CRM、ERP、HRM等托管应用管理，在线文档处理、在线存储、企业邮箱等应用服务。

2.2 服务管理层

在云计算构架的实际应用中，服务管理对核心服务层具有非常重要的辅助作用，可以有效提高核心服务层的安全性与可靠性，并主要涉及到服务质量保证与安全管理两方面内容。云计算服务系统资源庞大、结构复杂，在实际使用中无法达到用户的服务质量标准。对此，服务开发商可以与用户签订服务水平协议，在服务质量方面达到双方要求，进而保证云计算系统服务质量。在安全管理方面，服务管理层利用资源集中处理方式，可以有效防止计算机服务平台单点失效的现象，保证数据中心的运行质量与运行效率，进而保证云计算系统平台综合服务水平。

2.3 用户访问接口层

在云计算构架中，用户访问接口层为用户访问云计算网页提供的有效的渠道，主要涉及到命令行、Web门户以及Web服务等内容，命令行与Web服务在运行中访问模式主要可以为终端设备进行应用程序接口连接，实现多种服务的组合。而Web门户是进行云计算系统访问的模式，利用Web门户可以把用户桌面应用顺利转移到互联网平台中，提高用户访问网页的便利性，使得用户可以借助浏览器进行数据程序的访问，进而有效提高云计算系统访问效率。

3 云计算构架关键技术

3.1 数据中心节能技术

在进行laaS层设计的过程中，由于云计算数据中心规模庞大，在设备实际运行的过程中会消耗大量电量，因此，建设绿色节能数据中心是云计算的关键技术环节。通常应在IT设备、电源系统、制冷系统等关键环节进行节能。技术人员先要对IT设备的能耗量进行分析与研究，不断优化其数据总量，争取在电能消耗和性能使用方面达到最佳平衡。对于制冷系统电能消耗问题，设计人员要对空间大小、风扇以及机架摆放、空气流动方向等影响因素进行有效控制，制定多层次数据中心设备设计方案，利用计算机进行空气流与热交换的构建，模拟真实的系统运行环境，进而为数据中心的规划与布局提供有利的理论依据。

3.2 虚拟化技术

虚拟化技术主要应用在laaS层，可以为云计算构件运行提供计算资源、存储资源和网络资源，作为云计算系统中的关键技术，对系统基础设施服务进行按需分配，满足用户在云计算系统使用中的的个性化需求。服务器虚拟化通过把多个操作系统整合到一台物理服务器上，从而实现多用户通过各自的操作系统共享物理服务器的同一CPU、磁盘、内存、网卡等资源，还可以通过资源自动分配技术提高资源利用率、简化IT架构、降低管理资源的难度；客户虚拟机的真正硬件无关性还可以实现虚拟机的运行时迁移，可以实现真正的不间断运行，从而最大化保持业务的持续性。存储虚拟化通过条带化异构存储，实现存储资源的池化，实现SAN、NAS及FCOE、CIFS、NFS的全协议支持，最新的超融合架构可以实现多设备分布式存储，从而提高存储的IO性能和可靠性。网络虚拟化就是在一个物理网络上模拟出多个逻辑网络，可以通过基于设备或基于路由器实现同一物理网络的多条逻辑隧道，从而实现多业务网络的物理复用；通过openflow等技术可以将网络设备控制面与数据面分离开来，实现“软件定义网络”，从而实现了网络流量的灵活控制，使网络作为管道变得更加智能。

4 结束语

本文通过对云计算构架及其关键技术的研究，介绍了云计算通过互联网技术提供用户进行资源池访问的多种途径，尤其是从系统架构的层次和IDC节能技术、虚拟化技术有深入浅出的描述，并对前沿发展应用进行了跟踪，有助于进而进一步推进云计算的优化与发展应用。

参考文献

[1]罗军舟，金嘉晖，宋爱波，东方.云计算：体系架构与关键技术[J].通信學报，2014（07）：3-21.

[2]宋丽华，郭锐，任强，鹿全礼，郑雷雷.东营云计算系统架构关键技术的研究[J].计算机应用与软件，2014（10）：211-212+249.

作者简介

陈仁太（1976-），男，四川省中江市人。大学本科学历。现为成都师范学院信息中心讲师。主要研究方向为教育信息化、计算机网络、数据挖掘技术、云计算。

作者单位

成都师范学院信息中心 四川省成都市 611130