隨著資料發展模式進入“雲端”化，越來越多“雲架構師”崗位、雲架構應用的出現，不禁讓人產生疑問：“什麼是雲架構？”，本文將針對雲架構的幾個方面進行簡要解釋與應用介紹。

雲架構是雲端計算架構的簡稱，雲端計算（Cloud computing）是繼20世紀80年代由大型計算機向客戶端/伺服器（C/S）模式大轉變後，資訊科技的又一次革命性變化。在2006年由谷歌Quattroporte首次提出，其是網格計算，分散式計算，平行計算、網路儲存、虛擬化和負載均衡等傳統計算機和網路技術發展融合的產物。而云計算的架構較為公認地分為：基礎設施層、平臺層和軟體服務層。

基礎設施層包括計算機伺服器、通訊裝置、儲存裝置等，能夠按需向用戶提供的計算能力、儲存能力或網路能力等IT基礎設施類服務，也就是能在基礎設施層面提供的服務。平臺層通過網際網路為使用者提供一整套開發、執行和運營應用軟體的支撐平臺。軟體服務層，即通過網際網路線上提供軟體服務的應用模式。在這種模式下，使用者不需要再花費大量投資用於硬體、軟體和開發團隊的建設，只需要支付一定的租賃費用，就可以通過網際網路享受到相應的服務，而且整個系統的維護也由廠商負責。在基礎溝通遠端通訊方面，雲架構式的通訊產品與服務也逐步上線，億聯網路全新發布的雲視訊產品作為其中的代表之一，發揮著雲端辦公通訊溝通的橋樑作用。全球分散式架構及全球智慧路由，為越來越密集的跨國視訊會議溝通需求提供雲端時代最穩定最高質量的視訊保障。作為升級版的雲視訊會議產品，億聯雲視訊的獨家黑科技特色，也給雲時代應用做出了技術性標杆榜樣。

產品安全性無懈可擊：獲得國家資訊通訊領域（ICT）權威機構中國信通院頒發的行業首張泰爾5星安全證書，這是目前行業安全領域的最高認證。傳輸極致優化：全球範圍內的智慧路由，保障穩定流暢跨國視訊。相容性極佳：廣泛相容主流平臺與多品牌裝置，智慧協作絕佳體驗。軟終端、硬體終端均一鍵互聯。

SaaS、PaaS、IaaS三種雲端計算服務是什麼？

1)SaaS（Software as a service，軟體即服務）

Saas它是一種通過網際網路絡提供軟體的模式，使用者無需購買軟體，而是向提供商租用基於Web的軟體，來管理企業經營活動。可以將它理解為一種軟體分佈模式，在這種模式下，應用軟體安裝在廠商或者服務供應商那裡，使用者可以通過某個網路來使用這些軟體，通常使用的網路是網際網路。這種模式通常也被稱為"隨需應變（on demand）"軟體，這是最成熟的雲端計算模式，因為這種模式具有高度的靈活性、已經證明可靠的支援服務、強大的可擴充套件性，因此能夠降低客戶的維護成本和投入，而且由於這種模式的多宗旨式的基礎架構，運營成本也得以降低。

2)PaaS（Platform as a Service：平臺即服務）

PaaS提供了基礎架構，軟體開發者可以在這個基礎架構之上建設新的應用，或者擴充套件已有的應用，同時卻不必購買開發、質量控制或生產伺服器。Salesforce.com的Force.com、Google的App Engine和微軟的Azure（微軟雲端計算平臺）都採用了PaaS的模式。這些平臺允許公司建立個性化的應用，也允許獨立軟體廠商或者其他的第三方機構針對垂直細分行業創造新的解決方案。

3)IaaS（Infrastructure as a service：基礎架構即服務）

IaaS通過網際網路提供了資料中心、基礎架構硬體和軟體資源。IaaS可以提供伺服器、作業系統、磁碟儲存、資料庫和/或資訊資源。最高階IaaS的代表產品是亞馬遜的AWS（Elastic Compute Cloud），不過IBM、Vmware和惠普以及其他一些傳統IT廠商也提供這類的服務。IaaS通常會按照"彈性雲"的模式引入其他的使用和計價模式，也就是在任何一個特定的時間，都只使用你需要的服務，並且只為之付費。

SaaS、PaaS、IaaS的聯絡與區別

作為基於網際網路的雲端計算服務，SaaS, PaaS, IaaS面對了不同型別的使用者。

它們並不是簡單的繼承關係(SaaS基於PaaS，而PaaS基於IaaS)，因為首先SaaS可以是基於PaaS或者直接部署於IaaS之上，其次PaaS可以構建於IaaS之上，也可以直接構建在物理資源之上。

如下圖所示，通常的應用系統架構自底而上，包括了Networking, Storage, Servers, Virtualization, OS, Middleware, Runtime, Data, Applications 等9大層次。雲端計算服務從架構上分別提供了其中的部分架構服務組合，為企業使用者的應用系統提供支援。

PaaS服務面向的使用者是應用系統開發和設計者，它不能為最終的業務使用者使用，相反PaaS服務提供了簡化業務系統構建的元件和介面，作為上層系統構建的基礎。PaaS可以直接建立於IaaS之上，也可以構建在物理資源之上。作為一種特殊的業務應用形式，SaaS也可以構建在PaaS之上，而且這是將來的一種趨勢。

SaaS服務模式與傳統許可模式軟體有很大的不同，它是未來管理軟體的發展趨勢。相比較傳統服務方式而言SaaS具有很多獨特的特徵：SaaS不僅減少了或取消了傳統的軟體授權費用，而且廠商將應用軟體部署在統一的伺服器上，免除了終端使用者的伺服器硬體、網路安全裝置和軟體升級維護的支出，客戶不需要除了個人電腦和網際網路連線之外的其它IT投資就可以通過網際網路獲得所需要軟體和服務。此外，大量的新技術，如Web Service，提供了更簡單、更靈活、更實用SaaS。

另外，SaaS供應商通常是按照客戶所租用的軟體模組來進行收費的，因此使用者可以根據需求按需訂購軟體應用服務，而且SaaS的供應商會負責系統的部署、升級和維護。而傳統管理軟體通常是買家需要一次支付一筆可觀的費用才能正式啟動。

即把大量的高度虛擬化的資源管理起來，組成一個大的資源池，用來統一提供服務。

‌目前大家比較公認的雲架構是劃分為基礎設施層、平臺層和軟體服務層三個層次的。對應名稱為IaaS，PaaS和SaaS，IaaS, Infrastructure as a Service，中文名為基礎設施即服務。

‌雲端計算架構IaaS主要包括計算機伺服器、通訊裝置、儲存裝置等，能夠按需向用戶提供的計算能力、儲存能力或網路能力等IT基礎設施類服務，也就是能在基礎設施層面提供的服務。今天IaaS能夠得到成熟應用的核心在於虛擬化技術，通過虛擬化技術可以將形形色色計算裝置統一虛擬化為虛擬資源池中的計算資源，將儲存裝置統一虛擬化為虛擬資源池中的儲存資源，將網路裝置統一虛擬化為虛擬資源池中的網路資源。當用戶訂購這些資源時，資料中心管理者直接將訂購的份額打包提供給使用者，從而實現了IaaS。

‌PaaS, Platform as a Service，中文名為平臺即服務。如果以傳統計算機架構中“硬體+作業系統/開發工具+應用軟體”的觀點來看待，那麼雲端計算的平臺層應該提供類似作業系統和開發工具的功能。實際上也的確如此，PaaS定位於通過網際網路為使用者提供一整套開發、執行和運營應用軟體的支撐平臺。就像在個人計算機軟體開發模式下，程式設計師可能會在一臺裝有Windows或Linux作業系統的計算機上使用開發工具開發並部署應用軟體一樣。微軟公司的Windows Azure和谷歌公司的GAE，可以算是目前PaaS平臺中最為知名的兩個產品了。

雲端計算架構管理

顯示層

HTML：標準的Web頁面技術，現在主要以HTML4為主，但是將要推出的HTML5會在很多方面推動Web頁面的發展，比如視訊[1]和本地儲存等方面。

JavaScript：一種用於Web頁面的動態語言[3]，通過JavaScript，能夠極大地豐富Web頁面的功能，並且用以JavaScript為基礎的AJAX建立更具互動性的動態頁面[4]。

CSS：主要用於控制Web頁面的外觀，而且能使頁面的內容與其表現形式之間進行優雅地分離。

Flash：業界最常用的RIA(Rich Internet Applications)技術，能夠在現階段提供HTML等技術所無法提供的基於Web的富應用，而且在使用者體驗[3]方面，非常不錯。

Silverlight：來自業界巨擎微軟[4]的RIA技術，雖然其現在市場佔有率稍遜於Flash，但由於其可以使用C#[5]來進行程式設計，所以對開發者非常友好。

中間層

這層是承上啟下的，它在下面的基礎設施層所提供資源的基礎上提供了多種服務，比如快取服務和REST服務等，而且這些服務即可用於支撐顯示層，也可以直接讓使用者呼叫，並主要有五種技術：

REST：通過REST技術，能夠非常方便和優雅地將中介軟體層所支撐的部分服務提供給呼叫者。

多租戶：就是能讓一個單獨的應用例項可以為多個組織服務，而且保持良好的隔離性和安全性，並且通過這種技術，能有效地降低應用的購置和維護成本。

並行處理：為了處理海量的資料，需要利用龐大的X86叢集進行規模巨大的並行處理，Google的MapReduce是這方面的代表之作。

應用伺服器：在原有的應用伺服器的基礎上為雲端計算做了一定程度的優化，比如用於Google App Engine的Jetty應用伺服器。

分散式快取：通過分散式快取技術，不僅能有效地降低對後臺伺服器的壓力，而且還能加快相應的反應速度，最著名的分散式快取例子莫過於Memcached。

基礎設施層

這層作用是為給上面的中介軟體層或者使用者準備其所需的計算和儲存等資源，主要有四種技術：

虛擬化：也可以理解它為基礎設施層的“多租戶”，因為通過虛擬化技術[5]，能夠在一個物理伺服器上生成多個虛擬 機，並且能在這些虛擬機器之間能實現全面的隔離，這樣不僅能減低伺服器的購置成本，而且還能同時降低伺服器的運維成本，成熟的X86虛擬化技術有 VMware的ESX和開源的Xen。

分散式儲存：為了承載海量的資料，同時也要保證這些資料的可管理性，所以需要一整套分散式的儲存系統。

關係型資料庫：基本是在原有的關係型資料庫的基礎上做了擴充套件和管理等方面的優化，使其在雲中更適應。

NoSQL：為了滿足一些關係資料庫所無法滿足的目標，比如支撐海量的資料等，一些公司特地設計一批不是基於關係模型的資料庫。

管理層

這層是為橫向的三層服務的，並給這三層提供多種管理和維護等方面的技術，主要有下面這六個方面：

帳號管理：通過良好的帳號管理技術，能夠在安全的條件下方便使用者地登入，並方便管理員對帳號的管理。

SLA監控：對各個層次執行的虛擬機器，服務和應用等進行效能方面的監控，以使它們都能在滿足預先設定的SLA(Service Level Agreement)的情況下執行。

計費管理：也就是對每個使用者所消耗的資源等進行統計，來準確地向用戶索取費用。

安全管理：對資料，應用和帳號等IT[6]資源採取全面地保護，使其免受犯罪分子和惡意程式的侵害。

負載均衡：通過將流量分發給一個應用或者服務的多個例項來應對突發情況。

運維管理：主要是使運維操作儘可能地專業和自動化，從而降低雲端計算中心的運維成本。

雲端計算架構其中有三層是橫向的，分別是顯示層、中介軟體層和基礎設施層，通過這三層技術能夠提供非常豐富的雲端計算能力和友好的使用者介面，雲端計算架構還有一層是縱向的，稱為管理層，是為了更好地管理和維護橫向的三層而存在的。

提到雲端計算，我們不得不提到常見的三兄弟—SaaS、PaaS、IaaS。對於很多非IT管理者而言，想弄清楚這三類雲端計算服務的區別，並不是一件清楚的事情，下面我們針對這三類雲端計算服務進行詳細的講解與分析。

SaaS、PaaS、IaaS三種雲端計算服務是什麼？

1)SaaS（Software as a service，軟體即服務）

Saas它是一種通過網際網路絡提供軟體的模式，使用者無需購買軟體，而是向提供商租用基於Web的軟體，來管理企業經營活動。可以將它理解為一種軟體分佈模式，在這種模式下，應用軟體安裝在廠商或者服務供應商那裡，使用者可以通過某個網路來使用這些軟體，通常使用的網路是網際網路。這種模式通常也被稱為"隨需應變（on demand）"軟體，這是最成熟的雲端計算模式，因為這種模式具有高度的靈活性、已經證明可靠的支援服務、強大的可擴充套件性，因此能夠降低客戶的維護成本和投入，而且由於這種模式的多宗旨式的基礎架構，運營成本也得以降低。

2)PaaS（Platform as a Service：平臺即服務）

PaaS提供了基礎架構，軟體開發者可以在這個基礎架構之上建設新的應用，或者擴充套件已有的應用，同時卻不必購買開發、質量控制或生產伺服器。Salesforce.com的Force.com、Google的App Engine和微軟的Azure（微軟雲端計算平臺）都採用了PaaS的模式。這些平臺允許公司建立個性化的應用，也允許獨立軟體廠商或者其他的第三方機構針對垂直細分行業創造新的解決方案。

3)IaaS（Infrastructure as a service：基礎架構即服務）

IaaS通過網際網路提供了資料中心、基礎架構硬體和軟體資源。IaaS可以提供伺服器、作業系統、磁碟儲存、資料庫和/或資訊資源。最高階IaaS的代表產品是亞馬遜的AWS（Elastic Compute Cloud），不過IBM、Vmware和惠普以及其他一些傳統IT廠商也提供這類的服務。IaaS通常會按照"彈性雲"的模式引入其他的使用和計價模式，也就是在任何一個特定的時間，都只使用你需要的服務，並且只為之付費。

SaaS、PaaS、IaaS的聯絡與區別

作為基於網際網路的雲端計算服務，SaaS, PaaS, IaaS面對了不同型別的使用者。

它們並不是簡單的繼承關係(SaaS基於PaaS，而PaaS基於IaaS)，因為首先SaaS可以是基於PaaS或者直接部署於IaaS之上，其次PaaS可以構建於IaaS之上，也可以直接構建在物理資源之上。

如下圖所示，通常的應用系統架構自底而上，包括了Networking, Storage, Servers, Virtualization, OS, Middleware, Runtime, Data, Applications 等9大層次。雲端計算服務從架構上分別提供了其中的部分架構服務組合，為企業使用者的應用系統提供支援。

IaaS、 PaaS、 SaaS三者之間界限正趨於模糊，嚴格區分SaaS、PaaS、IaaS三者的區別是次要的。因為這三種模式者要涉及外包負載、人員開支管理、伺服器及網路的軟硬體維護等問題。從更高層面來看，SaaS、PaaS、IaaS都是為了解決使用者的問題，都是為了業務而服務。例如它們都試圖為使用者降低IT基礎設施成本、充分發揮IT資源規模經濟效益、提供強大的擴充套件能力。

PaaS服務面向的使用者是應用系統開發和設計者，它不能為最終的業務使用者使用，相反PaaS服務提供了簡化業務系統構建的元件和介面，作為上層系統構建的基礎。PaaS可以直接建立於IaaS之上，也可以構建在物理資源之上。作為一種特殊的業務應用形式，SaaS也可以構建在PaaS之上，而且這是將來的一種趨勢。

SaaS服務模式與傳統許可模式軟體有很大的不同，它是未來管理軟體的發展趨勢。相比較傳統服務方式而言SaaS具有很多獨特的特徵：SaaS不僅減少了或取消了傳統的軟體授權費用，而且廠商將應用軟體部署在統一的伺服器上，免除了終端使用者的伺服器硬體、網路安全裝置和軟體升級維護的支出，客戶不需要除了個人電腦和網際網路連線之外的其它IT投資就可以通過網際網路獲得所需要軟體和服務。此外，大量的新技術，如Web Service，提供了更簡單、更靈活、更實用SaaS。

另外，SaaS供應商通常是按照客戶所租用的軟體模組來進行收費的，因此使用者可以根據需求按需訂購軟體應用服務，而且SaaS的供應商會負責系統的部署、升級和維護。而傳統管理軟體通常是買家需要一次支付一筆可觀的費用才能正式啟動。

本文重點聚焦在雲端計算的IaaS層面（基礎設施即服務）及配套元件。由於內容太多，對雲端計算的其它領域可能會提及但不會過多介紹，例如PaaS、SaaS和LBaaS等等。

公有云整體架構涉及的元件非常繁多，本文儘量將這些元件都介紹清楚。同時，本文介紹的過程中會介紹實現該功能對應的開源專案，這樣完成閱讀之後基本上就可以利用開源專案搭建起一套雲端計算環境。如圖是整個雲端計算的架構圖，從途中可以看出雲端計算IaaS層架構除了計算、網路和儲存3大件外，還需要很多輔助元件，例如身份與認證鑑權、訂單管理、監控管理和日誌管理等。

圖1 雲端計算整體架構

當然，雲端計算的核心還是計算、網路和儲存。雲端計算環境與傳統資料中心的差異點在於資源的池化，也就是將上述資源形成一個大的資源池，然後按需分配，粒度可變，從而最大限度的提高資源的整體利用效率。

計算，計算服務元件主要實現對計算資源的協同管理，包括計算資源的虛擬化、資源分配和資源排程。在雲端計算中計算資源不僅僅包括虛擬計算資源，還包括裸機計算資源。

網路，網路服務元件主要實現對網路資源的協同管理，包括軟體定義網路、資源分配和組網等。雲端計算環境中的網路元件與傳統意義上的網路元件有著本質的區別，傳統IT網路裝置通常是實實在在的物理硬體，而云計算環境的網路則是基於普通物理服務上的軟體虛擬出來的虛擬裝置。以交換機為例，在雲端計算環境下就是基於OpenvSwitch或者其它軟體實現的虛擬交換機。

儲存，儲存服務元件主要實現儲存資源的協同管理，包括儲存資源虛擬化、資源分配和容災等。雲端計算環境中的儲存與傳統儲存也有比較明顯的差異。傳統儲存的使用往往具有硬體專有性的特點，儲存硬體通常是定製的儲存裝置，而云計算領域的儲存網路通常是採用普通物理伺服器構建叢集，提供分散式的軟體定義儲存。特點是可以構建大的儲存資源池，儲存池通常多租戶公有，進而降低成本，提高儲存資源利用率。