什么是架构？
要了解云计算架构，首先我们要对架构有个清晰准确的理解。架构有两个层面的涵义。一个是静态层面的，主要是勾画系统边界、结构、组成的组件以及组件之间的关联关系；另一个是动态层面，主要是规范组件的行为以及组件之间的交互协议。根据一个IT系统的架构，可以界定该系统的功能特性和一些非功能特性。
而系统对易用性、安全性、稳定性和性能却应该是恒久不变，因此IT架构的设计必须强调非功能特性，其中开放性、可扩展性、可移植性、可维护性、灵活性、安全性、性能（响应时间、吞吐率、并发数等）最为重要。云计算架构尤其强调灵活性、扩展性和易用性。
云计算架构的特点
要了解云计算架构，最直接的方法是了解目前流行的主要云计算提供商的平台架构。下面我们通过了解公云提供商的典型代表—亚马逊AWS的架构，以及在企业私云占垄断地位的VMWware，还有在互联网企业主流使用的OpenStack架构来深入了解云计算的架构。
公云 – 亚马逊AWS 架构
在2000年前后，以IBM、微软、HP为首的企业IT龙头提出了面向服务的架构（SOA）的理念。SOA架构核心是松耦合，系统由服务组件组成，每个服务组件提供一个专门的服务功能，各服务的功能通过标准服务接口向外提供。SOA架构和传统应用架构有很大区别。传统应用架构组件之间耦合度高，组件之间没有标准的接口，使得应用的扩展、维护非常不方便，不能支持业务的发展。在当时虽然SOA的架构理念炒的很火，但大部分IT厂商都只是忙着给自己的产品贴上SOA的标签，而真正把SOA理念付之于行动、落实到服务的是当时做电商的亚马逊CEO贝佐斯。
亚马逊AWS 云功能示意图
贝佐斯基本上是靠下行政命令来使系统开发人员按SOA的理念来开发系统。在2002年前后他给公司发的一封邮件中， 他要求所有团队的程序模块都要用服务接口把数据和功能开放出来； 所有程序间的通讯，必须也只能通过这些服务接口进行。违反这个原则的都会被辞退。因此，亚马逊能从一个电商做成最大的云计算提供商，也就不足为奇，因为只有亚马逊，是最早、最彻底用面向服务的架构，也就是云计算的核心架构来构建云计算的公云平台。
时至今日，亚马逊AWS以经是功能最完善、性能最强大的公有云提供商。图2是亚马逊提供的主要服务的功能示意图。目前可以毫不夸张的说，依托亚马逊提供的IaaS和PaaS，可以大部分取代传统IT厂商提供的产品，为客户构建他们所需的IT能力。亚马逊ＡＷＳ的架构从底层的数据中心就提供高冗余的设计。每个可用区（Availability Zone）至少由三个相距50多公里的数据中心组成，任何一个数据中心发生故障不会影响客户的服务使用体验。
AWS的IaaS提供的高稳定、弹性伸缩的虚拟机，弹性硬盘，简单对象存储，虚拟私有云，负载均衡等等，都成为公有云的标杆。同时AWS也逐渐向IaaS+PaaS服务方向演进，提供丰富的PaaS功能，包括大数据和数据库服务。最后，亚马逊AWS也是最开放的公有云提供商，通过标准API、软件市场（Market Place）和Direct Connect构建广泛的生态圈。
私云 –VMWare云架构
VMWare 是最早在X86推出虚拟化产品的厂商，也是企业私云建设中的最大得益者，长期以来是服务器虚拟化的绝对龙头，占有全球虚拟化市场近80%的市场份额。VMWare的拳头产品是VSphere和VCenter。其虚拟化的稳定性和性能在业界无出其右。在云计算起步的一段相当长的时间，虚拟化和云计算是使很多人混淆的概念。其实虚拟化只是构建云计算资源池的一种主要方式，和云计算的服务模式有很大的区别。另一方面，资源池可以使用物理机或容器来构建。
VMware 云功能示意图
近年来，VMWare 也逐步发力云市场。图三是VMWare在2014年发布的企业云架构。其核心是统一管理物理环境、以VMWare 技术为主的虚拟化环境（包括计算为主的VSphere、提供SDN 的NSX，以及分布式存储VSAN）以及多种公云环境，实质上是一个混合云管理的方案。它在上层分成几个部分：Business(业务)、Automation（自动化）、Operations（运维）、Extensibility（扩展）。通过这几个部分实现图1云内部机制的方式。
私云Openstack架构
如果说在企业级市场，VMWare是绝对的龙头，那么在开源产品上，Openstack已经是主流的开源云平台，其接受程度已远远超过同类型的CloudStack、Eucalyptus和OpenNebula等开源平台。
OpenStack 云架构图
OpenStacks是2010年Rackspace和美国NASA合作推出的开源云项目，以NASA的Nebula平台以及Rackspace的云文件存储平台为基础，形成Nova计算平台和Swift对象存储两个核心项目。随后大部分的IT巨头，包括IBM、HP、Intel、思科等，出于和亚马逊AWS、VMWare 竞争的考虑，都聚集在OpenStack大旗下，目标是把OpenStack打造成未来的标准云操作系统，就像Linux是服务器的标准操作系统那样。
上图的OpenStack架构图是OpenStack官方的架构图。可以看到虽然和亚马逊AWS以及VMWARE相比还有一段距离，但OpenStack现在已基本具备一个实现类似图1云内部机制的平台。其中Horizon是界面模块，Heat是编排，Ceilometer是监控和计量，Keystone是标识和认证，Nova是类似AWS EC2的计算，Neutron是SDN 网络，Cinder是块存储，Glance是镜像服务，Swift 是类似S3的对象存储。
OpenStack之所以能在众多开源云平台中脱颖而出，很大程度在于其采用SOA 架构所带来的灵活性和扩展性。Openstack项目管理也采用非常开放的方式。新的需求和想法可以由开源社区人员发起新项目，到一定成熟程度可以申请成为OpenStack的孵化项目。 孵化项目经过考核并证明成熟的项目可以被集成到OpenStack的发布版本，转成集成项目，成为OpenStack正式家族成员之一。可以预见，未来OpenStack的功能会越来越完善，假以时日，超越AWS或VMWare这公、私云两大巨头也不是没有可能。
