技術(shù)人員開發(fā)云計(jì)算從這里下手
云計(jì)算2009年仍然延續(xù)了它在2008年的熱度，不難預(yù)料，運(yùn)行在云上的應(yīng)用(以下簡(jiǎn)稱云應(yīng)用)肯定會(huì)越來越多，隨之而來的是，肯定會(huì)有越來越多的開發(fā)人員不得不考慮或者參與開發(fā)云計(jì)算。
云計(jì)算的本質(zhì)是通過互聯(lián)網(wǎng)訪問應(yīng)用和服務(wù)，這些應(yīng)用或者服務(wù)通常不是運(yùn)行在自己的服務(wù)器上而是由第三方提供。對(duì)開發(fā)云計(jì)算的技術(shù)人員而言，在云計(jì)算模式下，盡管部署應(yīng)用時(shí)無需關(guān)心基礎(chǔ)設(shè)施方面的問題，但同時(shí)也帶來了一些新的問題，比如開發(fā)云計(jì)算人員不能用以前熟悉的方式調(diào)用數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用程序呈無狀態(tài)特性以及必須采用不同的開發(fā)框架等。
開發(fā)云計(jì)算的挑戰(zhàn)
“開發(fā)云計(jì)算最大的挑戰(zhàn)是，軟件必須能根據(jù)應(yīng)用的需求自己調(diào)整和提供所需要的資源?！?/SPAN>Sun云計(jì)算部門CTO Lew Tucker說，幸運(yùn)的是，借助云平臺(tái)提供的API，云應(yīng)用的開發(fā)人員可以從云的提供方申請(qǐng)更多的資源。
開發(fā)云計(jì)算人員還必須進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)，要認(rèn)識(shí)到很有可能在“云”中的服務(wù)器只是普通的服務(wù)器，微軟Azure云平臺(tái)副總裁Amitabh Srivistava說，“很有可能服務(wù)器會(huì)出問題，因此，你必須在開發(fā)云應(yīng)用時(shí)考慮冗余。”
開發(fā)云計(jì)算時(shí)還必須考慮到Web應(yīng)用的無狀態(tài)特性(無狀態(tài)性是指客戶端和服務(wù)器端不必保存對(duì)方的詳細(xì)信息，服務(wù)器只需要處理當(dāng)前請(qǐng)求，而不必了解所有的請(qǐng)求歷史—編者注)，Srivistava說，“如果你的程序要求保留狀態(tài)信息，程序在運(yùn)行過程中肯定會(huì)出問題。云計(jì)算的模式是，如果什么地方出了問題就終止它，然后另外再啟動(dòng)一個(gè)程序。只有保證每個(gè)應(yīng)用程序的運(yùn)行都是相對(duì)獨(dú)立的，也就是狀態(tài)無關(guān)，才能達(dá)到這一目標(biāo)?！?/SPAN>
Srivistava進(jìn)一步解釋說，例如，在云中沒有本地磁盤這個(gè)概念，也沒有注冊(cè)，在無狀態(tài)的應(yīng)用中，這些參數(shù)都要被封裝起來打包在調(diào)用的參數(shù)中。
Sun公司Tucker提醒說：“無狀態(tài)保證了應(yīng)用程序簡(jiǎn)單，但是，要開發(fā)出真正有趣而且好用的云計(jì)算應(yīng)用又需要一些狀態(tài)信息，比如我們必須保存用戶的信息以免要求用戶不停地登錄，這就是為什么我們?nèi)匀恍枰獢?shù)據(jù)庫或者其他一些什么東西來保存狀態(tài)的原因?！钡?，有部分云上的應(yīng)用(如Web的前端)需要根據(jù)訪問量動(dòng)態(tài)地進(jìn)行調(diào)節(jié)，必須是無狀態(tài)的。
開發(fā)云計(jì)算應(yīng)用的另外一個(gè)特點(diǎn)是：應(yīng)用程序的不同部分可能分別運(yùn)行在云的不同地方。例如，一個(gè)應(yīng)用程序的表現(xiàn)層可能運(yùn)行在Facebook，而其存儲(chǔ)部分可能運(yùn)行在亞馬遜的彈性存儲(chǔ)服務(wù)(S3)上，其應(yīng)用程序的邏輯部分又可能運(yùn)行在另外一個(gè)完全不同的地方。
“而以前程序員開發(fā)的程序都運(yùn)行在自己的服務(wù)器上?！?/SPAN> Tucker說，“這就意味著，開發(fā)云計(jì)算應(yīng)用時(shí)必須重新考慮系統(tǒng)的架構(gòu)，特別是要考慮云應(yīng)用的大規(guī)模特性，不僅是用戶數(shù)量大，而且計(jì)算資源分布也很分散。”
Tucker補(bǔ)充說：“也不要把云應(yīng)用想得多么神秘。其實(shí)沒有什么訣竅，要讓開發(fā)云計(jì)算應(yīng)用可擴(kuò)展，需要仔細(xì)地設(shè)計(jì)和規(guī)劃?！?/SPAN>
不過，云平臺(tái)可以給我們提供一些幫助。在某些情況下，比如使用Google App Engine來開發(fā)某些特定的應(yīng)用時(shí)，程序自然就具有了可擴(kuò)展性，無需開發(fā)人員考慮。有時(shí)候，我們可以使用某些設(shè)計(jì)模式，這些設(shè)計(jì)模式可以用來為應(yīng)用程序提供擴(kuò)展能力。例如，亞馬遜彈性計(jì)算云(EC2)的Multiple Availability Zones，開發(fā)云計(jì)算人員在這里可以把一個(gè)應(yīng)用部署到多個(gè)地方運(yùn)行。
“以前，只有大公司能做到這一點(diǎn)?！?/SPAN> Kay Kinton公司的發(fā)言人說。EC2有一種稱為彈性IP的功能，它能快速建立一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)地址的映射，把準(zhǔn)備發(fā)送給失敗的應(yīng)用實(shí)例的請(qǐng)求轉(zhuǎn)給一個(gè)有效的實(shí)例。
不同類型的數(shù)據(jù)庫
在云應(yīng)用中，抽象和無狀態(tài)在對(duì)數(shù)據(jù)庫的訪問時(shí)也同樣適用?！袄?，Azure就給 開發(fā)云計(jì)算人員提供了一種與訪問標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫完全不同的方式?！?/SPAN>Benjamin Day咨詢公司總裁Ben Day說，“Azure的存儲(chǔ)引擎也沒有使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫，因此以前開發(fā)應(yīng)用時(shí)所采用的很多方法在開發(fā)云應(yīng)用時(shí)就行不通了。”
他還以關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中的存儲(chǔ)過程為例來說明，在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中，查詢邏輯與實(shí)際的數(shù)據(jù)位置很近，編程者可以明確知道數(shù)據(jù)在哪里、保存在哪些設(shè)備上，而在Azure云中，這個(gè)前提不再存在。
“開發(fā)云計(jì)算應(yīng)用在訪問數(shù)據(jù)庫時(shí)的困難在于，無法保證你要讀取的數(shù)據(jù)庫在某一指定的位置或者數(shù)據(jù)中心或者某一指定的設(shè)備上，”Day說，“因此，最終你只能使用最基本的SQL查詢語句，而很多存儲(chǔ)過程由于與數(shù)據(jù)庫的具體類型密切相關(guān)而不能使用?！?/SPAN>
另外，Day補(bǔ)充說，Azure的存儲(chǔ)引擎也與微軟規(guī)劃中的SQL Server的云版本SQL數(shù)據(jù)服務(wù)(SQL Data Services)有很大區(qū)別，因此，開發(fā)人員需要了解自己到底是在使用哪個(gè)數(shù)據(jù)庫引擎。例如，Azure把一個(gè)1MB的文件作為一個(gè)Blob類型的數(shù)據(jù)保存，而SQL Server中會(huì)把這個(gè)文件保存在一張表(table)中。
開發(fā)云機(jī)算應(yīng)用與普通應(yīng)用在訪問數(shù)據(jù)庫時(shí)有明顯區(qū)別的并不僅僅只有Azure，使用Google App Engine時(shí)也有同樣的問題。
Google的App Engine產(chǎn)品經(jīng)理Pete Koomen介紹說：“Google App Engine不僅對(duì)實(shí)際的物理硬件進(jìn)行了抽象，而且對(duì)關(guān)于設(shè)備的所有概念都進(jìn)行了抽象?！边@保證了開發(fā)人員把代碼上傳到Google以后，Google可以把這些代碼和數(shù)據(jù)庫分開管理。“因?yàn)?/SPAN>Google把其中的很多流程都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，因此，開發(fā)人員必須遵循一定的規(guī)則，這些規(guī)則與我們以前在傳統(tǒng)的SQL模式下的規(guī)則有很大區(qū)別?！?/SPAN>
在使用App Engine時(shí)，開發(fā)人員把那些要長(zhǎng)期保存的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在Google的大表(Big Talbe)?！按蟊聿皇?/SPAN>SQL數(shù)據(jù)庫。我們之所以使用大表而不用SQL數(shù)據(jù)庫，原因在于SQL數(shù)據(jù)庫要支持很多功能(例如Join功能),這使得我們要把一個(gè)數(shù)據(jù)庫放到多臺(tái)服務(wù)器上運(yùn)行非常困難?！?/SPAN>
“在使用我們的系統(tǒng)開發(fā)云計(jì)算應(yīng)用時(shí)，我們會(huì)提供一個(gè)編程模型，并從一開始就鼓勵(lì)程序員們采用一些反常規(guī)的方式，比如，開發(fā)人員會(huì)在一次存儲(chǔ)過程中把數(shù)據(jù)分散保存在多個(gè)位置。”他說，這樣做的好處是保證應(yīng)用程序在執(zhí)行查詢時(shí)效率非常高。
Koomen對(duì)在云環(huán)境中使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫持反對(duì)態(tài)度。他說:“我們發(fā)現(xiàn)在訪問量很大的情況下，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫非常難于管理，為了解決高訪問量帶來的一系列問題，程序員不得不投入大量的時(shí)間和精力?！?/SPAN>
必須習(xí)慣于變化
咨詢公司Model Metrics曾幫助客戶在Salesforce.com和其他一些平臺(tái)上部署了云應(yīng)用。它們發(fā)現(xiàn)開發(fā)云計(jì)算應(yīng)用和B/S應(yīng)用開發(fā)的一個(gè)主要區(qū)別是，“云上的應(yīng)用改變要快得多?！?/SPAN> Model Metrics的CTO John Barnes說，“例如，Salesforce.com一年要出好幾次新的版本，每個(gè)新版本中很可能都會(huì)有值得一用的新功能和新特性。”
Barnes建議，“作為一名云應(yīng)用的開發(fā)人員，你必須在技術(shù)上與云平臺(tái)保持一致，必須關(guān)注很多技術(shù)博客，也要積極參加一些網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)?！?/SPAN>
開發(fā)人員還應(yīng)該了解不同的設(shè)計(jì)模式，例如最終一致性(Eventual Consistency，最終一致性是一種一致性的模型，用于并行編程，例如分布式共享內(nèi)存和分布式交易。最終一致性指的是，在一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，如果沒有更新的話，所有的更新都會(huì)在系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行傳播，最終保證所有數(shù)據(jù)的拷貝都是相同的—編者注)。 采用這種設(shè)計(jì)模式時(shí)，如果程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行了修改，也許要在幾毫秒之后才能在數(shù)據(jù)庫中反應(yīng)出來，“這種設(shè)計(jì)模式帶來的結(jié)果是，很可能從數(shù)據(jù)庫中取出的不是最新的值，”Barnes說，“由于諸如此類的原因，程序員開發(fā)云計(jì)算應(yīng)用時(shí)編程方式會(huì)有一些不同。”#P#
系統(tǒng)管理變簡(jiǎn)單
對(duì)程序員而言，并不是說云只是帶來麻煩，在云環(huán)境中，也有些事情變得簡(jiǎn)單了。
Barnes說：“比如，云提供的利用Web服務(wù)來組裝應(yīng)用程序的松耦合方法就把云變成了一個(gè)相對(duì)輕松的開發(fā)平臺(tái)?！?/SPAN>
這保證了開發(fā)云計(jì)算人員可以把精力集中在創(chuàng)新和業(yè)務(wù)邏輯上，而不用像以前一樣，要在一些基礎(chǔ)性和輔助性的工作上浪費(fèi)時(shí)間(如要關(guān)心操作系統(tǒng)和硬件的配置等問題)。例如，Salesforce.com的云開發(fā)平臺(tái)Force.com就提供了安全、工作流、系統(tǒng)管理和負(fù)載均衡方面的功能。
Model Metrics有一個(gè)客戶最初決定在微軟的.Net平臺(tái)上開發(fā)一個(gè)大學(xué)生管理系統(tǒng)，后來發(fā)現(xiàn)如果改在Force.com上開發(fā)，其開發(fā)成本可能只需要原來的1/3～1/4，因?yàn)?/SPAN>Force.com有很多現(xiàn)存的功能模塊可以利用。
兼顧可能的遷移
無論如何，開發(fā)者必須牢記開發(fā)云應(yīng)用與傳統(tǒng)的套裝軟件的區(qū)別。Barnes說，對(duì)云的開發(fā)人員而言，還有一個(gè)值得留意的是，開發(fā)云應(yīng)用時(shí)要注意不同云有不同的定價(jià)方法。
Salesforce.com開發(fā)者市場(chǎng)部副總裁Adam Gross還提醒那些準(zhǔn)備在云平臺(tái)上開發(fā)應(yīng)用的開發(fā)人員說，需要了解他所選擇的平臺(tái)提供了哪些功能、有哪些特點(diǎn)，以便為將來的遷移做準(zhǔn)備，“開發(fā)人員在開發(fā)云應(yīng)用的第一天就要考慮到這個(gè)問題，應(yīng)該盡量選擇云平臺(tái)上的那些非專有的技術(shù)和功能，以保證有一天能夠順利地從這個(gè)平臺(tái)遷移到另一個(gè)云平臺(tái)?！?/SPAN>
Koomen對(duì)此也表示認(rèn)同，他說：“Google支持流行的Python語言和Django Web框架，這就在一定程度上保證了應(yīng)用的可移植性。不僅如此，Google現(xiàn)在正在開發(fā)開源的上傳和下載工具，來讓用戶方便地把數(shù)據(jù)上傳到App Engine中或者把數(shù)據(jù)從App Engine中下載下來?！?/SPAN>
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