【关键词】云计算；云基础架构；虚拟化技术；分布式存储系统；并行编程模型
1.引言
自新千年IT业引入云计算概念以来，通过广大的市场需求及雄厚的技术支持，大规模云计算系统已成为当今IT业发展的主流。实现云计算的基础是实现云计算系统基础架构。一个云计算系统的优秀与否，关键在于其基础架构是否能够稳定、高效地完成各项任务。本文试图结合相关资料，对云基础架构及其效能进行分析、定义及具体阐述，为下一步研究提供有力参考。
2.云计算简介
云计算的迅猛发展与广大的市场需求和强大的技术支撑密切相关。首先，随着IT业的迅猛发展，各IT运营商都形成了各自庞大的服务器集群。如何实现现有集群的重新整合以降低运维成本，提高效率成为运营商考虑的首要问题；另外，IT市场的迅猛发展也要求各运营商提供更加稳定、快捷的服务。其次，分布式系统、虚拟化技术的不断发展完善，使得服务集群性能的快速提升成为可能。所以，在上述两方面原因的相互作用下，云计算得到了前所未有的发展。
目前，不同公司对云计算有着不同的理解和实现方式。通过对现有云计算系统的分析及对相关资料的研究[1—5]，本文认为云计算是以商业需要为出发点，将数量庞大的服务器集群整合成为分布式的资源池，通过虚拟化技术、Web2.0技术将资源池强大的计算能力、存储能力和构建在其基础之上的各类应用以按需计费的形式从不同的层次（Infrastructure、Platform、Application）租赁给用户的一种新型网络运营模式。
由上述定义可得到云计算体系结构如图1。
由图可知，云计算基础架构位于云计算系统的底层，它为云计算系统的出色运营提供了有力的支持。
3.云计算基础架构
3.1 云计算基础架构的定义
目前，业界及学术界对云计算基础架构还没有一个统一的定义利标准。各IT运营商均根据自身的实际情况，以各自的理解定义和实现云计算基础架构的部署。理工大学教授刘鹏在其著作《云计算》中提出：云基础架构及管理层由数据中心与云基础架构、安全产品、基础架构和运营管理三大部分组成[3]。作为虚拟化技术的龙头，Vmware公司在谈到其云基础架构层产品时说道：云计算基础架构是指通过虚拟化技术将传统数据中心转变为云基础架构并在其之上创建云，将IT基础架构作为服务交付给客户使用[6]。Lenk等人在其文章谈及云计算基础设施层时也指出：云基础架构可划分为基础设施服务和资源集两大部分，其中资源集可分为虚拟资源集和物力资源集；而基础设施服务又分为高级基础设施服务、基本基础设施服务、计算服务、存储服务和网络服务[7]。
通过对现有云基础架构以及对相关文献资料的研究，本文认为云计算基础架构是指由硬件资源（PC服务器、磁盘阵列、路由器、交换机及相关配套设备）组成，通过虚拟化技术、分布式并行技术整合形成的用以直接对外提供存储、计算服务或作为基础设施为上层云计算应用提供存储、计算能力支撑的一种高效、可靠并且具有良好扩展性的底层分布式系统。
3.2 云计算基础架构的分类
通过分析研究现有云计算系统及相关[8—12]，本文认为云基础架构按照服务的对象可分为基础型云基础架构和外向型云基础架构：基础型云基础架构指主要向运系统上层提供计算、存储资源服务的云基础架构，基础型云基础架构的代表系统有：TFS、GFS、Cassandra、KIDC；外向型云基础架构指直接向用户提供计算、存储资源服务的云基础架构，外向型云基础架构的代表系统有：IBM Ensembles、Amazon EC2、Amazon S3、HyperCloud、Megastore。
3.3 云基础架构的结构体系
通过对当前业界主流云基础架构系统的分析和对相关学术成果的研究，可以看出云基础架构的作用是通过将物理资源转化为虚拟资源池，实现对资源的监控、调度和管理以达到为上层应用和用户提供弹性的计算和存储资源的目的。云基础架构结构框架如图2。
由此本文将云基础架构分为以下五个层次：
1）物理层是指搭建、部署云基础架构所需的物理设备和配套环境。起作用时为云基础架构提供基本的物力资源，并保持物理设备的可靠性。
2）虚拟层是指通过虚拟化技术解除实现方式、地理位置或底层物理配置对计算机资源的限制，打破上层与物力资源之间的耦合关系，形成统一的虚拟资源。虚拟层的作用是为上层提供可靠且能够灵活按需分配的虚拟资源。虚拟层由虚拟计算资源、虚拟存储资源和虚拟网络资源组成。
3）数据层是指对云基础架构内运行的客户数据进行基本操作和管理的层次。数据层主要包含两个部分，既数据处理与数据管理。
4）管理层是整个云基础架构中的一个抽象层次。它对云基础架构的各类资源进行监控，根据实际负载状况对资源进行管理和调度并且根据上层需求对资源进行快速部署，以保证云基础架构高效运行。云基础架构管理层主要由资源监控、负载管理、资源部署和安全管理四个部分组成。
5）服务层是指为上层云计算应用调用云基础架构计算、存储资源预留的接口和对用户使用云基础架构计算、存储资源提供的交互界面。服务层对云基础架构效能的影响体现在服务层各类接口的通用性上。因为服务层接口与上层的松耦合性能够减小底层云基础架构对上层应用的限制，从而提高云基础架构自身的可用性。
3.4 云基础架构实现的主要技术
3.4.1 虚拟化技术
虚拟化是表示计算机资源的一种抽象方法。通过虚拟化，可以简化基础设施、系统和软件等计算机资源的表示、访问和管理，并为这些资源提供标准的接口来接受输入和提供输出[2]。通过虚拟化技术，可以实现在一台服务器上运行多个虚拟机，从而提供服务器的效率。由于绝大部分PC产品均属于X86架构，所以本文论述的虚拟化技术主要指X86架构的虚拟化技术。当前X86虚拟化技术的主流产品是VMware的VMware vSphere。
vSphere主要用于服务器的虚拟化，即在一台物理服务器上运行多台虚拟机，以次达到服务器整合和优化的目的。vSphere的核心是ESX架构，它可分为两部分：Service Console和VMKernel。其中前者提供管理服务，后者提供虚拟化能力。
随着虚拟化技术在云计算中发展中的作用越来越重要，对虚拟化技术的研究也成为热点。对虚拟资源的管理便是热点之一，[13]提出将VM模型集成到资源管理框架里，利用两极调度将VM的管理集成至批调度器里，以次为用户提供调度服务。
当前如Amazon EC2等云计算产品大多是以虚拟机的形式为用户提供计算能力，但对于虚拟机的具体配置，需要用户手动完成，因此虚拟化技术在自适应方面还需要进一步研究。
3.4.2 分布式存储系统
随着IT业的发展，网上交易、网上检索等系统所要处理的数据量越来越大。如何利用最低的资源成本创造最高的运行效率成为各大运营商考虑的首要问题。因此研发人员开发完成了一系列分布式存储系统，为云计算提供了强有力的后盾。
分布式存储系统研发目的是为云基础架构提供高效、海量的数据存储能力。各大运营商在搭建自己的云基础架构前都会开发自己的分布式存储系统如Google的GFS分布式文件系统。Google的GFS（Google File System）[14]是Google研发完成的作用于底层的分布式文件系统。GFS的作用是为大规模分布式应用系统提供强大的数据存储服务。GFS的核心设计思路是将系统故障当作一种常态来处理，实现这一思路的技术主要是提供多个副本进行操作。在接口方面GFS除提供基本的Creat、Delete、Open、Close、Read、Write外还提供Snapshot和记录追加两项操作。Snapshot以最低的开销创建一个文件或目录副本，记录追加则保证多客户同时对文件进行数据追加时的原子性和正确性。
GFS含有一个主控服务器（Master）和多个块服务器（Chunk Server）。一份文件由设备经接口，会被分为有限个数据块（每个数据块64MB）。此外，每个数据块都会产生一个元数据（
当前分布式存储系统已成为云基础架构重要组成之一。在学术界，对分布式存储系统的研究逐渐成为热点。[11]提出并实现了一种对等结构分布式存储系统NDSS，该系统取消了类似GFS中主控服务器的中心节点，而是利用分布式共享内存（DSM，Distributed Shared Memory）实现了数据一致性模块，利用分布式共享位图（DSB，Distributed Shared Bitmap）限制了多个节点对信息的同时访问，解决了同步访问控制问题。以此在对等节点中完成了中心节点的主要功能。从测试结果看，NDSS系统的整体性能优于有中心节点的YNS系统[10]。
目前，云基础架构中著名的分布式存储系统还有Google的Bigtable分布式存储系统和Amazon的Dynamo分布式数据存储中心[11]等。它们虽然为云基础架构提供了强大的动力，但仍有改进之处。
3.4.3 并行编程模型
并行编程模型是云计算中的一个重要概念。它是指系统为高效并行处理海量数据而设定的一组数据处理规则。研发人员为了解决输入数据的并行计算、分发数据等问题提出了并行编程模型的概念。
MapReduce是Google公司开发的一种新的抽象模型，也是当前起主导作用的编程模型。它的设计思路来源于函数式编程语言的映射和简化操作[1]。MapReduce的核心思想是将数据逻辑列表通过Map函数处理成为键值对集（），经过排序将具有相同Key值的键值对放在一起后通过Reduce函数将具有相同Key值的键值对的Value值进行合并。
当前对并行编程模型的研究大多以在MapReduce的基础上提出改进方案为主。在文献[15]中。Zaharia等人根据MapReduce建立在系统同构的假设基础上，提出了LATE（Longest Approximate Time to End）调度算法。通过新型调度算法的改进使得MapReduce在异构环境下运行。
虽然现行并行编程模型为云计算提供了强大的技术支持，在某些具体情况的适用性上还需进一步的完善。
4.结论与展望
当前对云基础架构的研究主要集中在业界IT运营商，在学术界对云计算基础架构的研究主要集中在单个技术性能的改进与提高上，明确提出云计算基础架构概念，并进行整体性理论分析研究相对较少。本文通过分析研究现有云计算基础架构实例及相关文献资料，提出了云计算基础架构定义，指出：云计算基础架构是指由硬件资源（PC服务器、磁盘阵列、路由器、交换机及相关配套设备）组成，通过虚拟化技术、分布式并行技术整合形成的用以直接对外提供存储、计算服务或作为基础设施为上层云计算应用提供存储、计算能力支撑的一种高效、可靠并且具有良好扩展性的底层分布式系统。根据云计算基础架构定义，预计在今后的一段时间内，对云计算基础架构的研究会朝着以下几个方面进行：
1）更加高效的数据交互体验。云计算基础架构为上层应用提供存储与计算能力，在此过程中必然会存在基于请求的数据交互过程。而数据交互的速度会直接影响用户对云计算应用的操作体验。所以对高效的数据交互地研究会成为未来云计算基础架构的研究重点。
2）更稳定的系统运行过程。云计算基础架构位于云计算系统的底层，其运行的稳定与否直接关系到整个云计算系统的运作。尽管当前已有多种技术手段（资源监控技术、同步复制技术，心跳检测技术等）来确保云计算基础架构的稳定性。但是这些技术手段任然存在自身消耗资源过大、检测周期与负载变化不适应等问题。而这些问题也会在今后的云计算基础架构的研究中得到解决。所以系统的稳定性也将是云计算基础架构研究的重点之一。
3）更灵活的系统扩展。随着数据量的增加，云计算基础架构不得不面临系统扩展的问题。而实时变化的数据交互量，使得云计算基础架构在扩展的同时更加注重扩展的灵活性。系统的扩展意味着资源的扩充，而系统扩展后的资源合理分配是体现灵活系统扩展的重要部分。当前尽管各类云基础架构都在努力统一和规范各自系统扩展接口并改进资源分配方式，但资源分配是否能够与负载变化同步依然是问题的实质和仍未解决的问题。而这也是云计算发展的基本出发点和立足点。所以，灵活的系统扩展能力是云计算基础架构未来的重要研究方向。
综上所述，云计算基础架构是一个具有现实意义并充满挑战的新兴领域，它的发展将对云计算发展产生巨大的推进作用，而云计算基础架构也会在未来的发展中扮演越来越重要的角色。
参考文献
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[12]王刚，刘晓光，刘景.网络软RAID的设计与实现[J].计算机研究与发展，2000，37（增刊）：81—83.
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[14]GHEMAWAT S，GOBIOFF H，LEUNG S.The Google file system[C].//The Proceedings of the 19th Symposium on Operating Systems Principles，Lake Georage，New York，2003.
【关键词】云计算基础架构；功能节点；结构网络；效能
1.引言
云基础架构作为云计算体系的基础，位于云计算系统的底层。云基础架构的良好运行对云计算系统有着至关重要的作用。
2.云计算基础架构
2.1 云基础架构的定义
目前，业界及学术界对云基础架构还没有一个统一的定义利标准。各IT运营商均根据自身的实际情况，以各自的理解定义和实现云计算基础架构的部署。
通过对现有云计算系统基础架构以及相关文献资料的分析研究，可以得出以下结论：云计算基础架构是指由硬件资源（PC服务器、磁盘阵列、路由器、交换机及相关配套设备）组成，通过虚拟化技术、分布式并行技术整合形成的用以直接对外提供存储、计算服务或作为基础设施为上层云计算应用提供存储、计算能力支撑的一种高效、可靠并且具有良好扩展性的底层分布式系统。
2.2 云基础架构的结构体系
目前云基础架构的体系结构还没有一个统一的定义及标准，业界各厂家均有自己的解决方案及实现方式，学术界也根据现有技术产品提出改进方案。IBM公司在其IBM Cloud Foundation Stuck基础架构云计算解决方案中把云基础架构分为4个层次：物力资源层、逻辑资源层、虚拟化管理平台层和云计算服务平台层。物力资源层主要提供云基础架构所需的服务器等硬件设施。逻辑资源层是指物理资源层与虚拟化的软硬结合，使资源能够拥有更好的扩展性、可分配性和可调度性。虚拟化平台层是对逻辑资源进行管理、调度的平台。云计算服务管理层则是云平台的门户，用户通过云计算服务管理层对虚拟化资源进行操作。苏州大学董昊晶、崔志明等通过研究VMware虚拟化相关技术产品，对VMware vSphere原有逻辑结构框架进行了实例验证，并用TCO计算器得到构建私有云的成本，数据显示在部署大量高性能服务器进行虚拟化的前提下具有比传统数据中心更低的成本优势。
通过对当前业界主流云基础架构系统的分析和对相关学术成果的研究，可以看出云基础架构的作用是通过将物理资源转化为虚拟资源池，实现对资源的监控、调度和管理以达到为上层应用和用户提供弹性的计算和存储资源的目的。由此本文将云基础架构分为图1所示的五个层次。
3.云基础架构的效能分析
3.1 云基础架构效能的定义
系统的效能是指对系统所具有能达到规定任务要求能力的度量。系统的效能不仅是其所具有的内在的执行任务的能力，而且是在系统的全寿命周期中围绕系统的一些活动所取得的效果，也称之为系统的效能。通过对复杂电子系统进行效能研究，可以量化系统标称能力与实际能力的匹配程度。通过研究系统效能可以对系统的运行进行科学的预测，并对系统进行有效的维护和改进。云基础架构作为一个庞大、复杂的电子信息系统，其效能对于整个云计算服务起着至关重要的作用。通过研究，本文对云基础架构效能加以概括既云基础架构效能是指在其运行周期内对云基础架构完成任务效果的度量。云基础架构作为一个大型的分布式系统，其效能并不能简单以完成任务数量的多少来衡量，其分布式的基本架构和良好的扩展性都使其能够完成数量庞大的任务。所以简单的以完成任务的多少来衡量其效能的方法有待改进。因此本文利用完成任务的效果作为衡量云基础架构效能的标准。
3.2 云基础架构效能的层次化分析
根据云计算的定义，云计算系统是在云基础架构之上，将置于其上层的应用以服务的形式提供给用户的系统。所以整个云计算系统运行的过程。也可以看作是云基础架构、云应用和用户三者间数据交互的过程。由此可得到云数据交互模型如图4所示。
由图3可知，用户端通过网络将所需请求发送至云应用端。云应用端根据用户请求，利用云基础架构的计算及存储能力对数据进行处理，最后将结果返回至用户端。通过云数据交互模型，可以得出云基础架构效能与云计算效能之间的关系。既云计算系统要想提供给用户良好的用户体验，其效能应该由云基础架构效能、云应用效能及网络效能共同组成。因此云基础架构效能不完全等同于云计算效能，它是云计算效能的重要组成部分之一。
通过上述分析可知云基础架构在整个云系统交互中所处的位置，由此可知云基础架构效能的具体表现形式在于对数据的处理上。因此本文根据云基础架构的体系结构图.1构造云基础架构的任务请求处理流程图，以此作为层次化分析云基础架构效能的理论基础。通过研究分析得云基础架构请求处理流程如图4。
根据上述描述，可以推出云基础架构效能是以各层次良好运行的共同结果来体现的，既云基础架构完成任务的效果是由云基础架构各层次的共同作用来体现的。因此研究各层次之间的运行参数指标及其之间的联系对研究云基础架构效能有着重要作用。
云计算与传统服务器运营模式上最大的区别在于云计算将交互过程中绝大部分的数据计算与存储工作都放到云中来处理，客户端几乎就是一个用于显示结果的显示器。因此在分析云基础架构效能上，不能再延续传统的分析服务器的方式方法。而是应该从云基础架构的入手，研究其效能问题。因此本文尝试基于功能节点和结构网络的云基础架构效能分析方法。
所谓功能节点是指具有特定功能的基础物理资源，如PC服务器、存储矩阵等。它作为构成云基础架构的基本物理单元，其效能对整个云基础架构效能有着重要影响。结构网络是指以控制软件为依托的由功能点相互连接而形成的云基础架构网络拓扑结构。结构面是一个抽象的概念，它依托在物理功能点之上，对功能点起着支配、调度的作用，因此研究结构面的效能问题对研究云基础架构效能同样起着重要的作用。通过上述思想，可以抽象出云基础架构的组成要素如表2。
通过抽象云基础架构的功能节点与结构网络，可以对云基础架构进行形式化描述：
CN—A=（FN—A1，…，FN—An）
CN—C=（FN—C1，…，FN—Cn）
CN—E=（FN—E1，…，FN—En）
CN—B=（FN—B1，…，FN—Bn）
CCI=（CN—A，CN—C，CN—E，CN—B）
3.3 云基础架构效能的研究参数指标
通过对相关材料的分析与研究，本文提出云基础架构效能指标体系如图5。
表3为各指标定义及表示符号。
通过云基础架构效能指标体系，可得云基础架构效能数学模型：
功能节点效能：EFN=f（PFN、TFN、BFN）结构网络效能：ECN=h（EFN、ND、ASP、NMD、EC）
交互效能：EIF=（IF、NBU、FQ、TLQ、IIF、T）
云基础架构效能：E=（EFN、ECN、EIF）
4.理论分析
通过上述指标体系，可以得出云基础架构效能的实质是不同结构网络之间数据交互过程。不同结构网络之间的数据交互又被参与交互的结构网络效能及交互信道效能所影响。不同的结构网络由相同属性的功能节点相互组成，所以结构网络的效能又受到结构网络效能的自身组织特性与同属节点的效能的影响。而功能节点的效能可由其功能特性所决定。因为通过一个数据交互过程不仅可以得到运算结果，还可以通过过程找出影响过程的因素。所以在研究云基础架构效能的过程中，研究整个云基础架构的数据交互过程，既研究功能节点效能，进而研究同属性结构网络效能，最后研究不同属性结构网络间数据交互效能，通过数据交互过程来研究云基础架构效能是可行的。本文通过构建云基础架构典型结构（如图6），分析验证从功能节点到结构网络的分析思路对云基础架构效能研究的可行性。
为计算方便，设所有服务器同构。图6（a）是一个典型的分布式云基础架构处理模型：上层向服务器A提出任务请求，服务器A（负责请求分析与控制分配）完成任务要涉及服务器B、C，服务器C要想完成任务要涉及服务器E、D。现假设有n个不同的任务请求同时发送至服务器A处，通过分析可以得到完成第n个任务所需时间为
，
其中表示C1的任服务器A完成第i个任务所需的时间。将图6（a）中所有服务器数量扩张至原数量的两倍得到图6（b）。在图6（b）中，相同功能服务节点间可形成同属性结构网络。同一时刻同时发出n个任务请求，其中有m个任务请求分配至服务器A1，n—m个任务请求分配至服务器A2，由推算可知第n个任务请求的应答时间为：
其中参数l、k是上层服务器A1、A2分配给服务器B1的任务请求，参数分别是服务器A1、A2发送给务请求，参数分别是服务器C1、C2发送给D1的任务请求，参数分别是服务器C1、C2发送给E1的任务请求。由服务器A1、A2的总任务数是m+n—m=n可知m
同理可以推出
由此可知
5.结论
本文对云基础架构进行了定义和结构框架分析，定义了云基础架构效能。并从层次化的角度分析了云基础架构数据交互过程，利用基于功能节点和结构网络的云基础架构效能研究方法对云基础架构数据交互过程进行了形式化描述：CN—A=（FN—A1，…，FN—An）、CN—C=（FN—C1，…，FN—Cn）、CN—E=（FN—E1，…，FN—En）、CN—B=（FN—B1，…，FN—Bn）CCI=（CN—A，CN—C，CN—E，CN—B）。并在此基础上提出建立了云基础架构效能体系指标，构造了云基础架构效能数学模型：E=（EFN、ECN、EIF）其中（EFN=f（PFN、TFN、BFN）、ECN=h（EFN、ND、ASP、NMD、EC）、EIF=（IF、NBU、FQ、TLQ、IIF、T））。最后本文通过理论分析对研究方法进行了可行性分析。通过分析可知，基于功能节点与结构网络的云基础架构效能分析方法，能有正确地根据云计算的模式特点为云基础架构效能的研究提供方向。
参考文献
[1]黄浩晶，崔志明.一种以vSphere为核心的私有云基础架构设计方案[A].微电子学与计算机，2011，28（4）：38—41.
[2]刘鹏.云计算[M].北京：电子工业出版社，2011，7.
[3]A.Lenk，M.Klems，J.Nimis，S.Tai.What is Inside the Cloud？ An Architectural Map of the Cloud Landscape.http：///portal/web/csdl/doi/10.1109/CLOUD.2009.5071519.
[4]张敏，陈云海.虚拟化技术在新一代云计算数据中心的应用研究[J].计算机应用，2011：35—39.
[5]陈康，郑纬民.云计算系统实例与研究现状[J].软件学报，2009，20（5）：1337—1348.
作者简介：
冯昊（1987—），男，仡佬族，贵州贵阳人，武警工程大学硕士研究生在读，主要研究方向：通信安全、计算机网络、云计算。
张龙军（1961—），男，陕西西安人，教授，博士后，硕士研究生导师，主要研究方向：信息安全。
【关键词】云计算；企业IT架构；搭建
0 引言
正如知名调研公司Gartner的分析师所说：“云服务是多种多样的，每种类型的云服务都有不同的发展前景。有些云服务注重的是企业的业务方面，具有很强的适应性，多样化是其显著特点。”在诸多云服务中，云计算的发展前途巨大，特别是在企业的IT架构构建上。云计算带给企业的不仅仅是技术上的变革，更是企业内相应的IT构架流程以及与之相应的业务的一场革命。毫无疑问，云计算将会成为未来企业IT架构搭建的主要模式。接下来本文将对基于云计算的企业IT架构搭建做出浅显的分析及探讨。
1 云计算概述
所谓云计算，其基本原理就是通过互联网和远程数据中心，把无数的服务器相连接，使得计算机的运算能力得到了极大的提高（甚至达到10万亿次每秒），从而实现很多传统计算机无法实现的事情。之所以称之为云，是因为云计算中的资源较传统IT资源有很大不同，其具有“云”的特性，使用者可以随用随取，具有极大的方便性。对于一般用户来说，云计算可以看成一种通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的IT服务。对于专业人员来说，云计算是一种基于互联网的，融合了分布式、并行计算等IT技术，具备大规模、低成本、高度弹性、自动管理等特征的互联网和计算机技术的商业实现。
通常比较常用的云计算服务模式有以下几种：首先是基础设施即服务（IaaS，Infrastructure as a Services），即提供按需付费的弹性资源服务，例如弹性计算、存储资源。其次是平台即服务（PaaS， Platform as a Service），即提供基于可扩展云基础设施的按需付费平台服务，例如运行环境、用户数据服务、应用开发环境等。然后是软件即服务（SaaS，Software as a Service），即一种以互联网为载体，以浏览器为交互方式，把服务器端的程序软件传给远程用户来提供软件服务的应用模式，提供基于可扩展云架构的按需付费应用软件服务。
2 传统的企业IT架构的基本以及面临的核心问题
由于企业的特殊性，使得企业内部使用的软件和一般大众使用的软件有着极大的不同，最核心的差异在于企业为了保证正常的经营活动，最基本的应用必须有极高的稳定性，而且还必须保证一定的使用周期。通常来说企业内部传统的IT架构搭建主要存在着以下问题。首先企业IT建构所需的一些基础设备不具有实用性，每次构建一个新的IT架构时，很多基础设施都必须重新建设，这样不仅使得搭建周期长，同时还浪费资源，使得资源利用率极低，使得IT架构的搭建成本大大提高。其次是传统的IT架构适用范围比较窄且没有很好的延展性，没有制定统一的标准，使得后期的维护比较困难，维护成本也比较高。
传统的企业IT架构的基本组成为：1）IT构架内的各种管理应用系统，比较常用的有CRM、OA、ERP等；2）IT架构内的其它软件和基础的设施，例如机房、服务器、存储设备、网络设备、数据库软件、操作系统等；3）其他一些保证IT架构正常运行的软件和设备，例如网络安全工具、杀毒软件、安保措施、供电保障、IT组织与IT管控体系等。
3 企业传统IT架构与基于云计算的企业IT架构的比较
云计算的划分有很多种，通常比较常用的是以服务和部署为依据来划分，目前在实际应用中比较成熟的有公有云、私有云和融合云三种模式。目前来说企业传统的IT架构中有着数量庞大的服务器，虽然在庞大的服务器的作用下，使得企业内的计算机具有很高的运算能力，但是这样会带来一个弊端，那就是随着企业IT架构中服务器数量的增加，IT架构中数据中心就越难管理，同时IT架构的成本也会大幅度的提高。同时企业传统IT架构的稳定性和可靠性也不尽人意，比如每个服务器的不稳定性为0.01%，但是成千上万个服务器叠加使用时，服务器的整体稳定性则会大大降低。虽然可以通过改变硬件的设计来提高IT架构数据中心的稳定性，但这种方法仅适用于服务器数量不多的时候，当服务器数量急剧增多时这种方法的效果就大大降低。
如果把云计算技术运用到企业IT架构的搭建中则可以极大的提高IT架构的稳定性，通过云计算技术使IT架构中的服务器构建成一台逻辑上的计算机，实现资源的共享和按需分配。这样不仅从根本上提高了服务器的稳定性，同时也使IT架构数据中心的计算能力得到了保证。目前很多规模庞大的互联网公司在搭建企业IT构架时都采用了这种做法，如微软公司，谷歌公司，百度公司等。
4 云计算出现后，企业实现IT架构的思路
随着云计算的出现，企业在IT架构搭建时应该从以下方面着手。首先从IT架构的基础设备层进行着手，从传统的烟囱式的建设模式转变为集约化的建设模式，要充分运用IaaS，将众多服务器资源池化，为应用系统的承载提供所需的计算资源，快速提供计算资源以满足用户突发资源需求。其次，要充分发挥PaaS的关键作用，注重能力汇聚、能力开放和统一应用开发环境的建设，通过分布式并行计算算法，充分聚合服务器的计算和存储能力，为特定应用提供海量数据处理能力，形成高效的软件应用开发和托管平台，聚合第三方软件开发者和终端用户演进。另外，在应用层面，要从实际的建设、运营、维护角度出发，优先选择SaaS应用。因为SaaS提供商为用户搭建信息化所需要的所有网络基础设施及软硬件运作平台，负责所有前期的实施、后期的维护等一系列工作，作为客户的企业则只需根据自己的需要，向SaaS提供商租赁软件服务，无需购买软硬件、建设机房、招聘IT人员，更重要的是在企业IT架构中采用云计算技术还会增加企业的自主性，企业在设计之前可以根据自己的实际需求来向软件商购买或定制所需要的服务，同时通过互联网完成软件的使用，一方面使计算工作从终端侧转移至数据中心侧，降低对终端设备的计算能力要求，另一方面也减少了企业IT架构构建的成本，也极大的方便了企业对经营活动的管理，而且离线数据的使用还使得企业在使用这些软件服务时，不受时间和地点的限制，使企业办公更加便捷安全可靠。
5 结束语
总而言之，企业在IT架构构建方面，应该充分利用云计算的优势和优点，从而使企业IT架构更加科学化，更加稳定可靠，在保证企业正常运营的基础上，进一步提升运营价值。同时由于云计算在我国还处于起步阶段，为了使云计算能更好的在企业IT架构中发挥作用，仍需要大家的不断探索和努力。
【参考文献】
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不会改变服务器格局
IDC（中国）行业研究与咨询服务部助理副总裁武连峰表示，虽然云计算在数据中心中已成为趋势，并且很多数据中心也在重新规划或者迁移中为服务器的采购创造了一个巨大市场，但它并不会成为改变x86和非x86架构市场格局的推手。
x86服务器的增长动力来自于互联网企业。而在私有云的建设中，由于不同的工作负载要适应不同的基础架构，大型企业仍然会按照原有的基础架构和工作负载平滑向云计算平台过渡。在各地兴起的主要为中小企业服务的云基地公有云中心也不一定都采用x86架构。
武连峰表示，虽然政府的初衷是想把云计算平台开放给中小企业做运营平台，并大量使用x86服务器，但是不少云基地主要是为以软件外包为主营业务的中小企业服务，而这些中小企业的服务对象往往是国内外的大型企业，这些大型企业对应用平台的性能有很高要求，比如编码测试是基于Unix的小型机甚至是主机系统，如果用x86服务器构建云测试平台，就不能满足其要求。那么，中小企业内部的业务是否就可以应用基于x86架构的云计算平台呢？实际情况是，中小企业一般不用公有云平台，而是采用微软、腾讯等第三方的软件。
两种云平台
谈到中国用户为什么重x86架构，而轻其他架构平台，IDC认为，包括Google和AWS在内的很多国际公共云计算平台大多采用了分布式的架构。这是由于互联网企业普遍具有自身技术实力雄厚、IT资产生命周期短、核心业务对实时性要求不高等特点。因此，互联网企业选择了适合自己的分布式计算平台，而其他行业用户的需求和互联网企业并不相同。因此用户应考虑自身的行业特征来选择适合自己的云计算架构。
IBM系统与科技部中国区行业及重点客户技术支持总经理梁建球对分布式云平台的组成做了细致分析：硬件平台为x86，操作系统为Linux/Windows，分布式数据存储都采用MySQL-CS、BigTable、HDFS以及Hadoop Map-Reduce等分布式开源软件。在应用程序层，用户需要针对新应用重新编程。在梁建球看来，上述这种分布式云平台适用于对性能、可靠性、数据一致性要求不高的应用。
此外，IBM在Power上也加强了对分布式软件的支持，比如Power小型机可以支持Linux，去年底收购的Platform Computing则在分布式计算调度和管理方面具备更大的优势。由此可见，云计算基础架构的搭建并不是一个简单的软硬件集成项目，而是一种企业IT战略的改变。
IDC在《中国云计算基础架构建设指南》中的用户调研数据显示，多数用户在选择云计算架构时，希望未来的云计算平台能够与企业现有的基础架构兼容，从而降低实施风险，同时还可以快速地从现有架构过渡到云平台上，以便节省用户的投资，缩短项目实施的周期。
云计算已经成为NGDC（下一代数据中心）的主要建设目标。IDC刚刚的《中国云计算基础架构建设指南》中列举了中国用户建设云计算的六大误区：重概念，轻本质；重实施，轻规则；重x86架构，轻其他架构；重硬件，轻软件；重虚拟化，轻管理；重创新，轻移植。在云计算进入数据中心的初期阶段，尤其是在IaaS阶段，以服务器为主的基础架构的选择成了摆在用户面前的一道博弈题：是选择x86分布式计算这种初始成本低、未来成本不可预测的基础架构，还是选择初始成本高、未来有商用软件支持的以Power为代表的小型机架构呢？
不会改变服务器格局
IDC（中国）行业研究与咨询服务部助理副总裁武连峰表示，虽然云计算在数据中心中已成为趋势，并且很多数据中心也在重新规划或者迁移中为服务器的采购创造了一个巨大市场，但它并不会成为改变x86和非x86架构市场格局的推手。
x86服务器的增长动力来自于互联网企业。而在私有云的建设中，由于不同的工作负载要适应不同的基础架构，大型企业仍然会按照原有的基础架构和工作负载平滑向云计算平台过渡。在各地兴起的主要为中小企业服务的云基地公有云中心也不一定都采用x86架构。
武连峰表示，虽然政府的初衷是想把云计算平台开放给中小企业做运营平台，并大量使用x86服务器，但是不少云基地主要是为以软件外包为主营业务的中小企业服务，而这些中小企业的服务对象往往是国内外的大型企业，这些大型企业对应用平台的性能有很高要求，比如编码测试是基于Unix的小型机甚至是主机系统，如果用x86服务器构建云测试平台，就不能满足其要求。那么，中小企业内部的业务是否就可以应用基于x86架构的云计算平台呢？实际情况是，中小企业一般不用公有云平台，而是采用微软、腾讯等第三方的软件。
两种云平台
谈到中国用户为什么重x86架构，而轻其他架构平台，IDC认为，包括Google和AWS在内的很多国际公共云计算平台大多采用了分布式的架构。这是由于互联网企业普遍具有自身技术实力雄厚、IT资产生命周期短、核心业务对实时性要求不高等特点。因此，互联网企业选择了适合自己的分布式计算平台，而其他行业用户的需求和互联网企业并不相同。因此用户应考虑自身的行业特征来选择适合自己的云计算架构。
IBM系统与科技部中国区行业及重点客户技术支持总经理梁建球对分布式云平台的组成做了细致分析：硬件平台为x86，操作系统为Linux/Windows，分布式数据存储都采用MySQL-CS、BigTable、HDFS以及Hadoop Map-Reduce等分布式开源软件。在应用程序层，用户需要针对新应用重新编程。在梁建球看来，上述这种分布式云平台适用于对性能、可靠性、数据一致性要求不高的应用。
此外，IBM在Power上也加强了对分布式软件的支持，比如Power小型机可以支持Linux，去年底收购的Platform Computing则在分布式计算调度和管理方面具备更大的优势。由此可见，云计算基础架构的搭建并不是一个简单的软硬件集成项目，而是一种企业IT战略的改变。
1)云架构云计算的一开始出现主要是为了解决计算机硬件资源问题，它通过虚拟化方式大大降低企业数据中心的应用成本。在这些年的发展之后，云计算的概念和范畴已经扩展为3个层次：基础架构云（InfrastructureasaService,IaaS）、平台云（PlatformasaService,PaaS）和软件应用云（SoftwareasaService,SaaS）。IaaS指基础设施即服务，这一层的作用是提供虚拟机或者其他资源作为服务提供给用户。PaaS指平台即服务，其作用是将一个开发平台作为服务提供给用户。SaaS指软件即服务，是指将应用作为服务提供给客户。它们主要提供的服务如图1。企业利用云计算架构去进一步解决它的烟囱式问题，但主要目标是降低IT运营成本、提升IT资源的利用率，促进企业自身IT建设从粗旷型向集约型进行转变。从上图可以看出，从底至上，IaaS层主要是将服务器、存储及网络资源虚拟化，将虚拟后的资源作为服务提供给用户；PaaS层可以为用户提供一个包括开发、测试环境以及文档等的开发平台，用户可以在此开发平台上编写应用，并且不用关心服务器部署、网络和存储等问题；SaaS层主要是给普通用户提供无需安装就能直接使用的应用。
由于SOA架构主要涉及的是软件体系的架构，而云计算的三层架构中的PaaS的平台开发中亦涉及到软件架构问题，所以本文中主要将云计算中的PaaS模式与SOA进行分析。在PaaS模式中，对用户提供的服务是一种分布式平台服务，包括开发环境、测试环境、服务器平台、硬件资源等。通过PaaS提供的服务，用户可在分布式平台上定制开发应用程序，并通过互联网传递给其他客户。PaaS能够给企业或个人提供研发的中间件平台，提供应用程序开发、数据库、应用服务器、试验、托管及应用服务。Gartner将PaaS分成两类，APaaS(applicationplatformasaservice)和IPaaS(integrationplatformasaservice)。APaaS主要为应用提供运行环境和数据存储，能够将企业内部自建的简单三层架构的应用直接部署到APaaS；IPaaS主要用于集成和构建复合应用。据Gartner称，虽然PaaS市场的规模相对较小，但在市场上提供不完全PaaS产品的公司却有超过150多家。目前市场上的PaaS产品既包括综合PaaS产品，例如网站旗下的，也包含独立的应用基础架构组件，如数据库及其它为云计算服务提供支持的功能型中间件。目前代表产品有GoogleAppEngine,Salesforce的平台，八百客的800APP等。以GoogleAppEngine为例，它是一个由python应用服务器群、BigTable数据库及GFS组成的平台，为开发者提供一体化主机服务器及可自动升级的在线应用服务。用户编写应用程序并在Google的基础架构上运行就可以为互联网用户提供服务，Google提供应用运行及维护所需要的平台资源。
另外，云计算除了三层架构之外，从横向范畴来说，云还可以划分为公有云、私有云、社区云和混合云等。公有云是指第三方提供商为用户提供的能够使用的云，可在整个开放的公有网络中提供服务。在公有云中，云服务提供商通过自己的基础设施直接向外部用户提供服务，外部用户通过互联网访问服务，并不拥有云计算资源。私有云是为一个客户单独使用而构建的，该客户拥有基础设施，并可以控制在此基础设施上部署应用程序的方式。私有云可由公司自己的IT机构，也可由云服务提供商进行构建，可部署在企业数据中心的防火墙内，也可部署在一个安全的主机托管场所。社区云是由几个组织共享的云端基础设施，支持特定的社区。混合云由两个或者更多云端系统组成云端基础设施，这些云端系统中可能包含公有云、私有云、社区云等，这些系统保有独立性，但借由标准化或封闭式专属技术相互结合，可确保资料与应用程序的可携性。
2)SOA架构长期以来企业面临的关键问题是如何解决已形成的烟囱式的企业计算环境，SOA的出现就是为了解决独立系统间的整合问题，或者说系统架构的问题。SOA作为一种面向服务的架构，是一种软件架构设计的模型和方法论。SOA将异构平台上的应用程序拆分为不同的功能单元（服务），服务之间通过定义良好的接口和规范以松耦合的方式整合在一起。接口是采用中立的方式进行定义的，它独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言，这使得构建在各种系统中的服务可以使用一种统一和通用的方式进行交互。从业务角度来看，SOA利用企业现有的各种软件体系，重新整合并构建起一套新的软件架构。这套软件架构能够随着业务的变化，随时灵活地结合现有服务，组成新软件，共同服务于整个企业的业务体系。我们可以把SOA看作是模块化的组件，每个模块都可以实现独立功能，而不同模块之间的结合则可以提供不同的服务，模块之间的接口遵循统一准，可以实现低成本的重构和重组。在SOA的技术框架下，可以把杂乱无章的庞大系统整合成一个全面有序的系统，从而增加企业在业务发展过程中应用系统的灵活性，实现最大的IT资产利用率。
2云架构与SOA架构各自的优缺点
从上两节云架构和SOA架构的概念来看，它们的出现也是为了解决不同的问题，但它们都是企业或政务信息化实施的架构，在业界看来属于竞争关系，甚至有些学者认为云计算可以取代SOA成为新的架构风格。实质上，云计算和SOA架构应用在企业或政务信息化中，各有优势，也有自己的局限性。从发展至今，云计算主要有处理能力强大、应用高度集成、用户成本低、大规模数据存储等优势。但云计算还处于发展初期，局限性也有明显。云的安全性是企业或政府需要考虑的首要问题。另外，现在不同云服务之间的交互能力非常弱，混合云架构缺乏成熟的技术支撑。同时网络带宽的限制也会给云的部署和实施带来一定影响。SOA的优势主要有模块的重用性、模块之间的交互能力以及快速应变能力。SOA方法从服务提供者和服务消费者的角度对功能方面涉及的对象、数据、组件、业务流程、界面等进行层次化，为所有服务提取安全架构、数据架构、集成架构、服务质量管理等中的共用部分。SOA架构契合了企业信息化建设过程中业务创新的需要，同时也可以达到业务重用的效果，充分降低了企业的成本。但是SOA在企业信息化实施过程中仍有一些不足。目前SOA最好的实现方式是web服务，但web服务本身也有不成熟的地方，比如在可靠消息传递、web事务处理等方面的标准还有待完善。另外，如何快速组装服务以及控制服务颗粒度这两方面，还有待进一步研究，而服务颗粒大小问题在某种程度上决定了整个系统的灵活性和效率。
3云架构与SOA架构的交叉与结合
上一节提到云架构与SOA架构在信息化建设中各有优缺点，但其实它们之间除了竞争之外，还有着比较复杂的关系。我们认为，云架构和SOA架构之间可以取长补短，在一定程度上结合起来形成新的架构来更好地支撑复杂的信息化建设。首先，从云计算的架构和SOA的概念来看，SOA在云计算中最广泛使用的地方是PaaS平台的中间件组件。PaaS的中间件包含事务型中间件、消息中间件、远程过程/对象调用中间件、应用服务器、数据库服务器、ESB、BPM等多种类型，SOA架构本身即是一种组件模型，可以组合异构平台中的各种应用程序，而目前PaaS平台的能力还尚未成熟，PaaS架构中正是需要这种标准化的组件模型，来支持其平台中应用程序的开发及部署。同时，SOA架构的特性决定了它可用于包括PaaS在内的任何云服务（包括基础设施服务IaaS和软件服务SaaS）的创建与交付中。其次，云计算对于SOA有着良好的促进作用。由于SOA架构是一个好的架构方法，使用SOA架构建成的信息系统间的运行与协作更加方便、标准化。为了获得云计算的优势，企业用户需要通过接口和架构延展出去连接到云计算资源。
为了更好的使用云计算的资源，企业内部需要一定的架构在核心企业信息系统和云计算资源之间建立链接，而这正是SOA可以做到的。另外，市场上云的类型很多，私有云、公有云、社区云将长时间在市场上共存，形成混合云架构。在这种情况下，SOA架构可以很好的支持混合云的发展，利用模块化架构既可以更好地将模块迁移到云，同时还可帮助云端的应用程序进行整合。SOA在企业应用与混合云架构中的作用大致如图2所示。如图2所示，企业内部应用可通过SOA与混合云中某种云的应用进行互相迁移，同时混合云中不同平台的应用及服务也可通过SOA来进行整合或迁移。总的来说，云计算的发展对于SOA架构在网络、基础架构上的应用都造成一定的影响，它们并不是排斥的关系，相反云计算的发展不仅对SOA不是一种取代关系，而是有显著的促进作用，同时云计算中也需要SOA架构的应用，有效地部署云计算服务需要SOA方法。云计算时代的到来，给SOA架构带来了更大的发展空间。
4发展趋势
通过对云计算和SOA架构之间关系的分析，可以看出两者之间的关系比较复杂，并不是简单的替代关系。上一节最后也提到，SOA与云计算架构是密不可分的，对于将来的发展趋势来说，由于两种架构各自的优势，更实际的方式是将两种架构结合应用。将两种架构结合起来有两种方式，一种是在SOA架构中引入云计算，另一种是在云计算架构中引入SOA，两种方式各有偏重，主要区别是解决问题的出发点和侧重点不一致，而实现的途径基本一致。1)在SOA中引入云计算在SOA架构中引入云计算，主要目的还是为了更好的集成软件服务，包括企业内部信息系统与外部服务的集成，如SaaS和IaaS。有研究表示，使用SOA整合SaaS是可以实现的。通过SOA来整合SaaS服务，可以将较小粒度的SaaS服务集成到一起，提供更抽象、粗粒度的软件服务。SOA平台中的ESB总线可以将云计算中的分布式计算模块、云存储等以服务的方式接入。同时SOA平台需要的IT硬件基础设施，可以直接使用云计算中IaaS层的虚拟化的计算能力单元和存储能力单元，均以服务的方式接入到ESB总线上。前文中提到了，SOA中的中间件平台类似于云计算中的PaaS平台，SOA中所包含的ESB总线、流程引擎、规则引擎等都可以发展为PaaS平台的能力。2)在云计算中引入SOA在云计算中引入SOA，主要是为了解决云计算中不同云服务之间的交互能力弱的问题。如图2所示，混合云架构中不同云服务之间通常很难进行整合和迁移，将SOA应用到此处将有益于解决此问题。同时，通过引入SOA中的ESB总线，还可实现云计算中SaaS、PaaS、IaaS三层架构之间的集成。另外，PaaS层可以将SOA中的数据、业务、流程、展现服务均纳入，提供给在线开发环境中应用，这些服务在线进行服务编排和组装可借助SOA本身已有的流程引擎和规则引擎来完成。
5结论
【关键词】企业架构；EA；TOGAF；云计算；移动应用；大数据
Abstract： Enterprises on the development way of scale and information technology， enterprise architecture and cloud computing will play a vital role. This article is intended to explore the guiding function of enterprise architecture to cloud computing solutions that meet the business requirements ， and the influence and requirement of Cloud computing deployment to the existing enterprise architecture.
Key words：Enterprise Architecture；EA；TOGAF；Cloud Computing；Mobile Application；Big data
1.概述
未来的IT应用，前端会不断移向移动设备，后端移向云计算。随着移动应用的快速发展和部署，大量的各种各样的结构化数据和非结构化数据应运而生，这些数据作为组织的无形资产，不断被采集，存储，整合和分析，为决策提供有力支持。移动应用、云计算、大数据、社区网络被公认为IT技术未来发展的趋势。
企业的可持续发展需要不断地增强自身能力，扩大业务范围及影响力，业务也会变得越来越复杂，企业的规模会不断壮大。
企业信息化在企业规模化发展进程中起着重要的作用。信息化提高了生产效率，加速了业务发展。但是，随着企业规模化和信息化的发展，企业盲目的投入信息化建设，内部信息系统变得多而庞杂，造成“信息孤岛”；而且，企业内部的业务流程复杂，业务目标不明确，市场变化响应滞后，造成信息化投入没有获得相应回报。
长期以来，企业信息化一直面临着重复建设、信息孤岛、效益低下等问题。要彻底解决这些问题，就需要从企业战略和全局的角度出发，审视企业内部的业务、应用、数据和技术之间的关系，来构建及规划整个企业的发展。企业架构和云计算正是解决这个问题的最佳答案。
2.企业架构与云计算
企业架构（EA，Enterprise Architecture）作为将组织战略目标映射到IT总体目标的蓝图设计，是西方发达国家广泛使用的顶层设计方法。企业架构为企业信息化建设提供了一幅蓝图，从业务目标开始规划企业内部的业务架构，再由业务架构来定义支撑业务服务的IT系统和技术架构，把IT与业务有效的结合在一起。企业架构可以帮助企业执行业务战略规划及IT战略规划，确保业务驱动IT，IT支撑业务，IT战略与业务战略保持动态的一致，IT战略保证业务战略实现的效率和效果。
完整的企业架构一般包括业务架构、数据架构、应用架构和技术架构这四类架构，目前，业界最有名的企业架构框架是TOGAF（The Open Group Architecture Framework），它支持所有这些架构的开发。
TOGAF从企业战略、业务规划着手，描述了企业内一套架构能力的结构和内容。其核心是由多种策略和相关技术指导的架构开发方法（ADM），ADM方法产生的内容被存放到存储库中，这些内容根据企业连续系列进行分类，存储库最初填充的内容由TOGAF参考模型（TRM和III-RM）组成。架构能力框架按照ADM进行操作以确保企业架构相关治理要求能够有效落地。
作为IT未来发展的方向，云计算是一种模型，它可以实现随时随地，便捷地，随需应变地从可配置计算资源共享池中获取所需的资源（例如，网络、服务器、存储、应用及服务），快速供应和释放。云计算通常有这些特点：随需应变的自助服务，无处不在的网络访问，虚拟化的共享资源池，快速而灵活的部署，按使用付费等。作为一种服务交付方式，云计算有3种服务模型：软件即服务（SaaS），平台即服务（PaaS），基础设施即服务（IaaS）。从部署方式上来看，云计算又分为：私有云（Private cloud），社区云（Community cloud），公共云（Public cloud），混合云（Hybrid cloud）。
3.企业架构对云计算的指导
企业架构是企业自我认知的过程，作为企业架构过程中可选的IT解决方案，云计算与企业架构都能很好地为企业转型带来价值，企业架构的方法和工具又恰好吻合企业向云计算迁移的战略要求及架构设计和转型路线图的要求。
TOGAF是最流行的开放企业架构框架，它可以帮助和指导云计算的实施，其作用具体体现在以下几个方面：
1）架构开发方法（ADM）对云计算的指导作用
TOGAF的架构开发方法可以帮助指引云计算开发落地，并指引相关云计算架构交付物的产生。如图1，ADM由十个阶段组成，每个阶段对云计算的建设都有着指引作用。
预备阶段：识别云计算架构的影响范围，给出云计算的企业级定义，评估成熟度，评估云计算架构项目预算、治理和支持措施，提出云计算架构工作请求。
A架构愿景：获得批准的云计算架构工作说明书，包括云计算的可行性评估、云计算的愿景和战略，识别利益相关者，同时确定云计算参考架构框架和裁剪目标。
B业务架构：更新架构定义文档草稿，定义基线和目标云计算业务架构，明确云计算对业务模式和业务流程的影响，识别差距。
C信息系统架构：更新架构定义文档草稿，定义基线和目标云计算数据架构和应用架构，识别差距。应用架构一般涉及到底层的技术支撑和平台支撑，这两部分内容会统一纳入到企业PaaS平台规划中，对于应用架构中的应用系统或应用模块内容，则涉及到SaaS内容。数据架构如果仅仅涉及数据分类，数据的逻辑模型和物理模型，基本不会和云发生任何关系，但涉及到数据增长，数据存储，数据访问等问题的时候，可能就涉及到了大数据，分布式文件系统，分布式数据分析，非关系型数据库及数据库集群等内容，这些属于云计算的PaaS层。这个阶段需要考虑选择PaaS或SaaS参考架构、梳理基线应用架构、确定迁移到PaaS或SaaS上的应用构件和数据架构影响分析。
D技术架构：更新架构定义文档草稿，定义基线和目标云计算技术架构，识别差距。技术架构的部署与云计算的IaaS相关，而虚拟资源池的使用，应用和虚拟资源的关系，中间件资源池等内容在技术架构层考虑，对应PaaS的内容。因此，这个阶段需要考虑选择PaaS与IaaS参考架构、梳理基线技术架构、确定迁移到PaaS与IaaS上的应用构件和应用/数据架构影响分析。
E机会及解决方案：这个阶段主要是合并BCD阶段的差距分析结果，分析及验证依赖关系，最终确定云计算实施工作包。
F迁移规划：完成云计算架构路线图和详细实施迁移计划，主要包括评估云计算工作包的业务价值、确定云计算工作包如何交付和决定云计算实施项目的优先顺序。
G实施治理：保证云计算实施的项目与目标云计算架构的一致性，指导云计算解决方案开发和执行架构合规审查。
H架构变更管理：云计算的架构变更管理分析和变更管理实施，确保云计算架构生命周期得以维持，企业的云计算架构能力满足当前需求，必要时提交架构工作的新请求，发起另一个云计算架构开发周期。
需求管理：云计算的需求分析和需求处理。
2）架构内容框架对云计算的指导作用
架构内容框架是以一种一致的、结构化的方式来对照和展现ADM执行过程中产生的输出，如流程图、架构需求、项目计划、项目合规评估等。它提供了架构工作产品的详细模型，包括交付物、交付物中的制品及交付物代表的架构构建块。在云计算模式下，需要明确业务架构的内容和IT架构的内容，及交付物、制品和架构构建块的变化情况。
3）企业连续系列对云计算的指导作用
企业连续系列提供了一个将“虚拟的”存储库结构化的模型，该存储库可以填充架构资产和可能的解决方案。这些资产和解决方案可从企业内部或整个业界得到，用来构建架构。企业连续系列遵循两个基本的原则：一是尽可能的重用，二是帮助沟通。根据架构的抽象层次或对特定组织的适用性，企业连续系列总体分为：基础架构、通用系统架构、行业架构和特定组织架构。
企业连续系列告诉我们在云计算方式下，如何在更大范围内共享公共资源。基础架构与Iaas云计算模式相对应，通用系统架构和行业架构与PaaS云计算模式相对应，行业架构和特定组织架构与SaaS云计算模式相对应。
4）TOGAF参考模型对云计算的指导作用
TOGAF有两种参考模型：技术参考模型（TRM）和集成信息基础设施模型（III-RM），这两种模型都可纳入企业自身的企业连续系列。TRM关注PaaS，III-RM关注SaaS，它们都是通过标准化来增强水平能力，并在更大范围内共享最佳实践，来指导云计算应用的实施。
5）架构能力框架对云计算的指导作用
架构能力框架为建立架构职能提供了一套参考资料。云计算模式下新的能力要求包括：人的技能、流程的成熟度和技术工具的支持。
4.云计算对企业架构的影响
企业架构的设计方法对企业选择云计算作为IT解决方案具有指导作用，同时云计算对企业架构也具有一定的影响，也提出了新的要求。成本、敏捷性和资源优化是企业采用云计算的三个主要原因。而安全性、集成问题和治理则是企业最关注的三大问题，其他问题还包括应对变化的能力、厂商锁定、部署成本以及合规性。
1）云计算对企业IT战略的影响
了解了云计算对企业的作用，企业管理者需要考虑企业如何从传统IT迁移到云计算的规划和路径。对于大型企业来讲，应当考虑内部IT基础设施资源的整合，逐步建立企业私有云，同时，还应与专业云应用开发商合作，开发和使用专业化、个性化的SaaS软件。中小企业应结合企业核心业务，选择高质量的行业IaaS/PaaS/SaaS服务，确保云平台能够提供满足自身业务发展的IT资源。而作为企业的CIO，则需要从两个方面去理解云：一是宏观的把握云计算的理念和发展方向，不局限于具体的技术和应用；二是对企业的战略、业务、IT进行全面的认识，寻找适合业务发展的IT建设道路。
2）云计算对IT运营业务的影响
云计算时代，企业IT运营需要进行重组，许多中小企业的IT部门也许将不复存在，用户主要考虑业务架构的内容，IT架构将被屏蔽在云端。
企业IT技术团队将会分拆为专门负责建设、运行内部私有云和管理企业云服务使用（包括私有和公共）两个部分。其中，私有云团队将为内部私有云提供技术，深入研究诸如虚拟化、服务标准化和自动化等技术，以满足企业的实际需求。而云服务管理团队的作用更多是一个协调部门，这是企业在使用云时按自身条件作出的重要架构改进和改变，可以保护企业由于外部云服务供应商变化而受到影响。协调部门的第二个好处是帮助策略执行力，为企业提供了云是如何被使用、如何帮助企业标准化的洞察力，这种洞察力是确定风险和优化业务关系的关键。最后，协调部门检验云供应商的服务水平协议，来验证他们的承诺是否真正对业务有价值。
3）云计算对企业架构能力的影响
云计算模式下，对企业架构能力的要求包括：人的技能、流程的成熟度和技术工具的支持，具体包含了6个方面的内容：
A、工作量分析与管理——分析与管理可以迁移到云服务中的应用和业务以及适于应用和业务的云服务。
B、云供应商管理——对不同的云服务供应商进行有效管理和整合，节约成本。
C、商业分析——云服务对应用和业务的影响，云服务是否可以满足业务的需求。
D、风险管理——对实施云计算相关的风险进行识别、评估、排序，减少可能出现的问题。
E、实施治理——云计算实施的成功与否在于IT技术是否满足公司当前和未来的业务需求。
F、合规评估——定期的、一致性审查，确保云服务符合战略或架构目标。
3）云计算对信息系统安全性的影响
云计算遇到的一个主要问题是安全性。云计算模式下，用户所有的数据全部保存在云服务商的数据中心里，云服务提供商可以轻松地访问企业的所有数据，并且有能力对这些数据进行监控。把自己的各种数据交给别人来管理，企业还是心存疑虑的。
应用迁移到云服务后，企业对控制基础设施安全精心设计的策略被打破，较低层次的安全交由云服务提供商负责，企业需要考虑更高层次的安全。为此，企业在进行数据架构设计时需要把重点放在数据层的安全上。
另外，因为所有的应用和数据都存放在云中，如果网络断开，用户将无法访问到自己的数据，正常的业务将会中断。因此，在云计算尚未成熟的情况下，企业准备一个应急计划也是至关重要的。
5.结束语
解决企业规模化和信息化带来的重复建设、信息孤岛、效益低下等问题，企业架构和云计算是最佳答案。企业的发展和转型需要企业架构，云计算则成为其可选择的IT解决方案，从企业架构开始就正确地选择云计算解决方案，并考虑到相互之间的影响，是非常必要的。
总之，对企业架构的深刻认识和有效利用，将使我们在云计算时代能够务实有效地利用云计算，云计算能够给业务带来革命性的应用消费，大大降低企业创新发展的成本和效率，为业务运营、创新和发展创造更多的优势和机会。
参考文献
[1]The Open Group著，《TOGAF Version 9》，2011
关键词：云计算；软件架构；数据管理
中图分类号：TP371.11
互联网的快速发展使人们的生活更加便利，传统门户网已经无法满足人们的需求，而对高业务量的互联网服务需求与日俱增。随着计算机存储信息及硬件设备、数据库建设及维护等方面的相对成本逐渐上升，利用新的平台及调度机制以进行高效的数据处理显得尤为重要。近多年来，云计算成为国际上业界学者进行相关研究的热潮，是信息产业较大的一项创新。云计算是基于互联网的一种动态的能够伸缩虚拟化的新型计算模式，为用户提供了包括计算能力、存储能力、交互能力等多种计算资源的服务。云计算不同于传统方式下采用桌面计算资源的模式，其新型的资源管理模式使计算资源成为提供大众服务的一项社会基础设施。随着云计算的不断发展和深入，更多的应用逐步迁移到云计算。不过，云计算在发展过程中也存在着一些非常关键的问题，最突出的莫过于数据的安全性问题，这也是限制云计算发展的首要因素。只有对云计算所存在的众多问题进行全面正确的分析，才能够使其在众多组织、企业中被普遍的应用，将自身的数据资源安心的存放到云计算所提供的服务中以便进行企业的管理。因此，提出一种能够安全可靠的进行数据访问的方案对用户来说至关重要。
1 云计算的基本概念
云计算逐渐的被大众认可，其概念与相关技术也被普遍的提及并得到大量的研究，但是并没有出台世界范围内认可的标准。根据我国云计算网所给出的定义，云计算在分布式计算（Distributed Computing）、并行计算（Parallel Computing）及网格计算（Grid Comouting）的基础上发展而来，是较为新型的一种商业性计算模型。云计算的基本特性有分布式计算、存储特性、较高的扩展性以及良好的管理等。该技术的特征：云计算系统提供服务的实现机制是透明的，不需要用户作具体的了解便可方便的获取所需服务；云计算系统利用软件即数据冗余及分布式存储的方式降低系统的出错率，确保数据可靠；云计算具有海量存储及高效的计算性能而为用户提供更好的服务，具有较高的可用性；云计算系统采用高层次的编程模型方便用户根据自身的数据特点编写满足自身需求的云计算程序；服务多样且具有良好的经济性。
2 基于云计算平台的软件架构
2.1 云计算的软件架构层
通过对现有的关于云计算产品及其系统架构的分析和总结，可以将云计算的架构分为三层，它们分别是核心服务层、服务管理层和用户访问接口层。核心服务层作为架构层的主体，其主要作用是将系统的硬件基础设施、软件运行环境及应用程序整合成面向用户的，具有高可靠性、多样化及适应能力强的应用服务。而服务管理层则主要是对核心服务层的活动进行管理和控制，以确保其始终安全稳定的提供面向用户的服务。用户访问接口层的作用是为用户端与云系统之间提供访问和交流的通道。
2.1.1 核心服务层
一般来说，云计算的核心服务层又可以分为3个子层：基础设施即服务层（IaaS）、平台即服务层（PaaS）和软件即服务层（SaaS）。其中IaaS主要是为用户按需提供实体或虚拟的计算、存储和网络资源等基础设施部署服务。在这个过程中，用户需要向供应商提供相关的配置信息及个人数据。而PaaS是为云计算应用程序部署及其管理提供服务。通过基于该层的软件工具和开发语言，软件开发者可以绕过底层网络、系统和存储的限制，很方便的使用云计算平台进行软件架构。SaaS是一种基于云计算基础平台所开发的应用程序。对于企业来说，通过该层可以建立自己的电子邮件服务系统。而对于普通用户来说，SaaS可以实现对云系统应用程序的泛在访问。
2.1.2 服务管理层
服务管理层主要是面向核心服务层，它能为核心服务层的安全稳定及可靠运行提供保障。其服务内容包括服务质量保障和安全管理等。由于云计算系统结构庞大、服务繁杂，用户很难直接找到自己所需的资源。因此，通过服务质量保障协议，云计算服务提供商就能根据用户的具体需求，提供相应的服务，保障其面向每一个用户的服务质量。而用户在获取云数据和云服务时，确保信息交流的安全性是非常重要的。通过安全管理协议，可以对云系统采取数据隔离、隐私保护和访问控制等安全保护措施，确保核心服务层的安全稳定运行。
2.1.3 用户访问接口层
用户访问接口层能够实现用户对云系统程序的泛在访问。其表现形式一般包括命令行、Web服务和Web门户等。其中命令行和Web服务作为一种直接的访问云系统的工具，能够实现多种服务方式的组合。而Web门户则是将用户端与云系统连接起来的通道和平台。通过它，用户可以将本地的应用程序转移到云系统中。这样用户只要能连接到云系统服务器，就可以随时随地的访问其本地的数据和程序。这显然可以极大的释放本地服务器的压力，提高用户的办公效率。
2.2 云计算软件架构关键技术
云计算是以数据为中心的一种数据密集型的超级计算方式。在数据的存储、管理及编程模式方面都采用特有的多种先进技术，其中主要的关键性技术包括海量数据存储与处理、编程模型及虚拟化技术。
2.2.1 海量数据存储与处理技术
云计算系统以数据冗余和分布式方式进行大数据集的分析、处理以保证高可用性和经济性。为及时满足海量用户的不同需求，并行提供各种服务，云计算所采用的数据存储技术必然具备高传输率、高吞吐率的能力。未来的发展方向会集中于高效的数据定位及超大规模的数据存储、加密、安全可靠性和持续提高I/O速率等方面。
2.2.2 编程模型
为了让用户可以利用编程模型根据自身需要编写简单的程序而更加轻松的获得云计算带来的服务，所采用的编程模型须非常简单。同时要保证后台的并行执行及任务调度对用户及编程人员的透明化。改进现有的编程模式以便程序员可以方便的进行紧耦合程序的编写，实现运行过程中的高效调度和任务的执行，是将来MapReduce发展的主要方向。
2.2.3 虚拟化技术
虚拟化的实质是将整合之后的资源用和物理量没有关联的方式进行调用，是一种由物理资源转变为服务形态的过程。虚拟化的应用使硬件的容量增大同时使软件的管理维护过程得到简化，提高了资源的灵活性和使用率，实现了物理资源的复用，是未来实现资源的自动协调和配置的基础。虚拟化技术把操作系统和物理硬件相隔离，允许多个操作系统不相同的虚拟机在一个物理机上独立运行。不管所采用的物理硬件是否相同，操作系统均把它们看作是一致的标准化硬件。
2.3 云计算的软件架构应用
软件系统框架有架构元件、联结器及任务流三个元素，为提高软件的安全可靠性及扩展能力需要对软件架构进行设计。三层架构设计是软件框架设计的一种重要结构，它将系统在应用逻辑上分成数据服务层、业务逻辑层及表示层。表示层主要用于用户与系统的交互，通常指的是系统的操作界面。业务逻辑层的功能是数据的格式及其是否有效进行验证，用户的合法性验证等以保证系统能够健壮的运行。数据服务层专用于数据库的交互并执行数据的修改、增删、显示等操作。目前的软件系统大都采用基于C/S技术的三层架构，数据的存储一般采用DBMS或者XML文档的方式易使服务器发生不可修复的错误后产生数据丢失的可能。
软件的设计开发随着云计算技术的迅猛发展而面临挑战，三层架构模式能够完全迁移至云计算中的SaaS服务模式中。不过SaaS服务模式也存在一些较为突出的问题，包括与云计算服务供应商之间的信任，以及软件对云计算服务过于依赖的问题。此外，在云计算服务正常时，网络状况也会对软件的使用产生影响。基于云计算技术目前的发展情况，为降低软件对云计算和网络性能的依赖程度，下面提出一种较为可行的基于云计算平台的软件架构模式
与传统的三层架构模式相比，基于云计算平台的软件架构在表示层及业务逻辑层并不发生变化，只是在数据服务层提供包括本地数据及云数据的两种数据服务。本地数据服务不需安装DBMS软件而只采用XML文档存储数据，从而使服务器的性能得到提升。不论是选择本地服务器的XML文档或是云计算服务中的数据服务，软件均能够一次读取数据到内存中，在完成数据处理以后再把数据处理结果传回数据服务并长久储存，有效的提高了系统的工作效率。
基于云计算平台的软件架构新增了同步服务层，它不仅使本地服务器XML文档与云计算服务中的数据实现同步，也能够监测数据服务的运行状态。在软件系统将数据信息一次读入内存之后，用户在内存中进行各种数据操作。数据同步服务可以利用时间控件在用户不使用软件系统的时间终止业务逻辑层的相关服务，同时把放入内存的数据更新到本地服务器的XML文档及云计算服务中，完成同步操作以后就可以重新进行业务逻辑层的服务，提高了网络宽带的使用率。同步服务监测软件可以保证在发现数据服务问题后立刻启动新的数据服务，使其不再依赖云计算。
在基于云计算平台的软件架构中，系统中的数据同时备份在本地服务器的XML文档及云计算服务中的数据服务中。即使出现云计算服务障碍，软件依旧保存相对应的数据备份。在本地服务器发生故障而导致数据的丢失时，云计算服务保留数据备份，从而使软件系统中的数据具有双重备份而得到保障。此外，这种软件架构模式具有不产生孤岛信息、不需涉及数据迁移等优点。
从软件架构的数据流图中能够看到本地数据及云数据是通过数据缓存实现同步的。在用户需要获取系统中的数据信息时，会把被访问的数据表存入到缓存区域以方便用户能够进行再次访问。用户进行数据的再次访问时不需反复的读取数据库而只是从内存中对系统的数据进行操作。这样就在很大程度上缩短了系统响应的时间，从而有效的提升了运行的效率。
3 结束语
上述基于云计算平台的软件架构模型提高了云计算条件下数据的安全可靠性。随着云计算的广泛应用，为提高系统的运行效率，系统架构的升级有待进一步的研究。
参考文献：
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