当前生产环境中的服务器协同工作方式普遍是多台服务器运行的简单叠加。在这种形式下,随着企业(尤其是大中型企业)对业务逻辑处理需求的与日俱增,只能通过盲目增置硬件设备来满足新的需求。这种以高投入获取低产出的桎梏可以通过改进服务器集群的运算模型打破。现有系统普遍存在的问题从根本上看包括计算与存储两个方面;设计模式则在不断改良这两个方面的过程中起到至关重要的作用。本文从国内某大型网络公司的实际需求出发,深入考查了与高性能计算模型相关的三大领域(云计算、高效存储与设计模式)的发展现状,提出五项基本设计思想,建立数学模型分析论证,并基于此设计实现了可扩展的逻辑云Extended Logic Cloud系统(简称ELC系统),同时对ELC系统进行了实验室验证。具体来说,主要包括两个方面的成果:1.提出了服务器集群系统设计的五项基本思想,并对其中最重要的交叉分组思想进行了数学建模与论证。五项基本设计思想分别是交叉分组思想、主动式负载均衡思想、松耦合集中管理思想、多级缓存思想与全量备份思想;这些思想对提高集群系统的可用性、高效性、与容错容灾性起到了切实有效的作用。交叉分组模型的建立则从数学角度论证了交叉分组思想所带来的系统吞吐比的极大提升,并给出了寻找较优部署矩阵的算法。从数理逻辑来说,最优部署矩阵总是存在的;未能给出最优部署矩阵的寻找算法是本文的一个遗憾。2.设计、实现了ELC系统,并验证了其可行性。ELC系统是根据某公司的实际需求设计开发的;但它具有一定的通用性,可普遍适用于具有极高并发需求的小业务逻辑处理环境。需要特别指出,ELC并不支持大型业务逻辑运算的拆分与协作。对设计与实现ELC系统的过程中面临的棘手问题,本文均提出了切实可行的解决方法。本文还对ELC系统进行了一系列实验,得出详实的数据,并进行了深入分析与评估;最终证明ELC具有优秀的高并发处理能力、良好的容错能力,与较高的收敛效率。