基于KVM的云桌面I/O虚拟化解决方案

（1）云计算概念

云计算（Cloud computing）是最近几年提出来的一个信息科技领域的概念，在2006年，Google推出了“Google 101计划”，正式提出了“云”的概念和理论，“云计算”也是由Google提出的一种网络应用模式。

狭义的云计算是指IT基础设施的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的IT基础设施。云计算厂商通过分布式计算和虚拟化技术搭建数据中心或超级计算机，以免费或按需租用的方式向技术开发者或者企业用户提供数据存储、分析以及科学计算等服务，如亚马孙（Amazon）的弹性计算云。亚马孙通过提供弹性计算云，满足了小规模软件开发人员对集群系统的需求，减小了维护负担。其收费方式相对简单明了，用户使用多少资源，只需为这一部分资源付费即可。

广义的云计算是指服务的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务。这种服务可以是IT和软件、互联网相关的，也可以是任意其他的服务，它具有超大规模、虚拟化、可靠安全等特性。厂商通过建立网络服务器集群，向各种类型的客户提供在线软件服务、软件租借、数据存储、计算分析等不同类型的服务。

在Google正式提出了“云”的概念后，亚马孙、微软、IBM几大公司巨头也都宣布了自己的“云计划”，在全球各大IT巨头的努力推动下，近两年来，云计算在全球获得了飞速发展，并日益成为信息化建设领域的一大热点和未来趋势。

但是，云计算作为一个快速发展中的概念，并没有一个具体的，统一的定义。可以说，云计算是网格计算、分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物。它通过网络把多个成本相对较低的计算实体整合成一个具有强大计算能力的完美系统，并借助SaaS（Software as a Service，软件即服务）、PaaS（Platform as a Service，平台即服务）、IaaS（Infrastructure as a Service，基础架构即服务）等先进的商业模式把这强大的计算能力分布到终端用户手中。

（2）云计算体系结构

为了便于理解云计算的体系结构，先按照下面的划分方式介绍一下云计算的类别。

第一种，IaaS，Infrastructure as a Service，基础架构即服务。IaaS通过互联网提供了数据中心、基础架构硬件和软件资源。IaaS可以提供服务器、操作系统、磁盘存储、数据库和信息资源。最高端IaaS的代表产品是亚马孙的AWS（Elastic Compute Cloud），不过IBM、VMware和惠普以及其他一些传统IT厂商也提供这类的服务。IaaS通常会按照“弹性云”的模式引入其他的使用和计价模式，也就是在任何一个特定的时间，都只使用你需要的服务，并且只为之付费。

第二种，PaaS，Platform as a Service，平台即服务。PaaS提供了基础架构，软件开发者可以在这个基础架构之上建设新的应用，或者扩展已有的应用，同时却不必购买开发、质量控制或生产服务器。Salesforce.com的Force.com、Google的App Engine和微软的Azure（微软云计算平台）都采用了PaaS的模式。这些平台允许公司创建个性化的应用，也允许独立软件厂商或者其他的第三方机构针对垂直细分行业创造新的解决方案。

第三种，SaaS，Software as a Service，软件即服务。SaaS是最为成熟、最出名，也是得到最广泛应用的一种云计算。大家可以将它理解为一种软件分布模式，在这种模式下，应用软件安装在厂商或者服务供应商那里，用户可以通过某个网络来使用这些软件，通常使用的网络是互联网。这种模式通常也被称为“随需应变（on demand）”软件，这是最成熟的云计算模式，因为这种模式具有高度的灵活性、已经证明可靠的支持服务、强大的可扩展性，因此能够降低客户的维护成本和投入，而且由于这种模式的多宗旨式的基础架构，运营成本也得以降低。Salesforce.com、NetSuite、Google的Gmail和SPSCommerce.net都是这方面非常好的例子。(www.xing528.com)

IaaS、PaaS和SaaS之间的区别并不是那么重要，因为这三种模式都是采用外包的方式，减轻企业负担，降低管理、维护服务器硬件、网络硬件、基础架构软件或应用软件的人力成本。从更高的层次上看，它们都试图去解决同一个商业问题——用尽可能少甚至是为零的资本支出，获得功能、扩展能力、服务和商业价值。当某种云计算的模式获得了成功，这三者之间的界限就会进一步模糊。成功的SaaS或IaaS服务可以很容易地延伸到平台领域。

一般来说，云计算能够分为IaaS、PaaS和SaaS三种不同的服务类型，而不同的厂家又提供了不同的解决方案，到目前为止并没有一个统一的技术体系结构，对读者了解云计算的原理构成了障碍。在此，通过综合不同厂家的方案，构造了一个供商榷的云计算体系结构。

云计算技术体系结构分为4层：物理资源层、资源池层、管理中间件层和SOA（Service-Oriented Architecture面向服务的体系结构）构建层，如图2-1所示。

图2-1　云计算的体系结构

物理资源层包括计算机、存储器、网络设施、数据库和软件等。

资源池层是将大量相同类型的资源构成同构或接近同构的资源池，如计算资源池、数据资源池等。构建资源池更多是物理资源的集成和管理工作，例如研究在一个标准集装箱的空间如何装下2000个服务器、解决散热和故障节点替换的问题并降低能耗。

管理中间件层负责对云计算的资源进行管理，包括资源管理、任务管理、用户管理和安全管理等工作，并对众多应用任务进行调度，使资源能够高效、安全地为应用提供服务。其中资源管理负责均衡地使用云资源节点，检测节点的故障并试图恢复或屏蔽之，并对资源的使用情况进行监视统计；任务管理负责执行用户或应用提交的任务，包括完成用户任务映象（Image）的部署和管理、任务调度、任务执行、任务生命期管理等等；用户管理是实现云计算商业模式的一个必不可少的环节，包括提供用户交互接口、管理和识别用户身份、创建用户程序的执行环境、对用户的使用进行计费等；安全管理保障云计算设施的整体安全，包括身份认证、访问授权、综合防护和安全审计等。

SOA构建层将云计算能力封装成标准的Web Services服务，并纳入到SOA体系进行管理和使用，包括服务注册、查找、访问和构建服务工作流等。管理中间件和资源池层是云计算技术的最关键部分，SOA构建层的功能更多依靠外部设施提供。