本文的研究背景是为中国生物行业的某基因企业建设生物云架构，为企业提供持续的生物信息学计算虚拟环境。该架构将客户端应用统一部署和发布在若干台服务器之上，实现了应用的统一发布并将不同的客户端进行有效隔离，有效地解决了目前客户端PC种类繁多而带来的难于管理、升级和维护困难的问题，良好地避免了由于操作系统、端口、软件开发等因素造成的应用冲突。在实际部署和实现基因生物云过程中，存在着一系列问题，主要体现在生物云对存储架构在管理、性能、可扩展性方面上提出了很高的要求，普通架构下很难达到的存储容量PB级、吞吐量GB级；如何对硬件资源、软件资源、交付模式以及收费模式处理等。针对上述问题，本文有针对性的进行了深入的研究。本文首先介绍和分析了云计算相关的技术、理论及现状，三种云计算的基本架构：以Amazon S3和EC2等为例讨论了基础设施即服务(IaaS)，以Google App Engine为例讨论了平台即服务(PaaS)，以Salesforce.com和Gmail为例探讨了软件即服务(SaaS)。在此基础上，详细描述云计算涉及的关键技术虚拟化的主要层次及架构。本论文对生物云涉及到的两个主要方向―云存储硬件基础架构和统一资源管理进行重点研究，主要工作包括(1)研究了云计算环境对存储系统的要求，并引出了Scale-out存储架构，详细介绍了系统架构特点；（2）详细分析了Isilon Scale-out存储的数据安全性的体系结构；（3）分析Scale-out存储架构对虚拟化的支持，说明如何简化存储管理、简化数据备份和容灾管理以及在线的容量与性能的扩展性；（4）云计算环境下，在实验室和项目现场做了性能测试，并对测试结果进行了分析；（5）对统一资源管理系统模块做了架构和硬件设计作了分析说明，对各模块的原理与作用进行了详细分解。