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云計算基礎架構融合方案

云計算不僅是技術，更是服務模式的創(chuàng)新。云計算之所以能夠為用戶帶來更高的效率、靈活性和可擴展性，是基于對整個IT領域的變革，其技術和應用涉及硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、應用系統(tǒng)、運維管理、服務模式等各個方面。 IaaS（基礎架構即服務）作為云計算的三大部分之一，將基礎架構進行云化，從而更好的為應用系統(tǒng)的上線、部署和運維提供支撐，提升效率，降低TCO。同時，由于IaaS包含各種類型的硬件和軟件系統(tǒng)，因此在向云遷移過程中也面臨前所未有的復雜性和挑戰(zhàn)。那么，云基礎架構包含哪些組件？主要面臨哪些問題？有哪些主要的解決方法呢？ 一、云基礎架構 如圖1所示，傳統(tǒng)的IT部署架構是煙囪式的，或者叫做專機專用系統(tǒng)。 圖1?傳統(tǒng)IT煙囪模式部署架構在這種架構中，新的應用系統(tǒng)上線的時候需要分析該應用系統(tǒng)的資源需求，確定基礎架構所需的計算、存儲、網(wǎng)絡等設備規(guī)格和數(shù)量，這種部署模式主要存在的問題有以下兩點： ●?硬件高配低用?？紤]到應用系統(tǒng)未來3～5年的業(yè)務發(fā)展，以及業(yè)務突發(fā)的需求，為滿足應用系統(tǒng)的性能、容量承載需求，往往在選擇計算、存儲和網(wǎng)絡等硬件設備的配置時會留有一定比例的余量。但硬件資源上線后，應用系統(tǒng)在一定時間內的負載并不會太高，使得較高配置的硬件設備利用率不高?！?整合困難。用戶在實際使用中也注意到了資源利用率不高的情形，當需要上線新的應用系統(tǒng)時，會優(yōu)先考慮部署在既有的基礎架構上。但因為不同的應用系統(tǒng)所需的運行環(huán)境、對資源的搶占會有很大的差異，更重要的是考慮到可靠性、穩(wěn)定性、運維管理問題，將新、舊應用系統(tǒng)整合在一套基礎架構上的難度非常大，更多的用戶往往選擇新增與應用系統(tǒng)配套的計算、存儲和網(wǎng)絡等硬件設備。 這種部署模式，造成了每套硬件與所承載應用系統(tǒng)的專機專用，多套硬件和應用系統(tǒng)構成了煙囪式部署架構，使得整體資源利用率不高，占用過多的機房空間和能源，隨著應用系統(tǒng)的增多，IT資源的效率、擴展性、可管理性都面臨很大的挑戰(zhàn)。 云基礎架構的引入有效解決了傳統(tǒng)基礎架構的問題（如圖2所示）。 圖2?云計算融合模式部署架構云基礎架構在傳統(tǒng)基礎架構計算、存儲、網(wǎng)絡硬件層的基礎上，增加了虛擬化層、云層：●?虛擬化層：大多數(shù)云基礎架構都廣泛采用虛擬化技術，包括計算虛擬化、存儲虛擬化、網(wǎng)絡虛擬化等。通過虛擬化層，屏蔽了硬件層自身的差異和復雜度，向上呈現(xiàn)為標準化、可靈活擴展和收縮、彈性的虛擬化資源池；●?云層：對資源池進行調配、組合，根據(jù)應用系統(tǒng)的需要自動生成、擴展所需的硬件資源，將更多的應用系統(tǒng)通過流程化、自動化部署和管理，提升IT效率。 相對于傳統(tǒng)基礎架構，云基礎架構通過虛擬化整合與自動化，應用系統(tǒng)共享基礎架構資源池，實現(xiàn)高利用率、高可用性、低成本、低能耗，并且通過云平臺層的自動化管理，實現(xiàn)快速部署、易于擴展、智能管理，幫助用戶構建IaaS（基礎架構即服務）云業(yè)務模式。 二、云基礎架構融合 云基礎架構資源池使得計算、存儲、網(wǎng)絡以及對應虛擬化單個產品和技術本身不再是核心，重要的是這些資源的整合，形成一個有機的、可靈活調度和擴展的資源池，面向云應用實現(xiàn)自動化的部署、監(jiān)控、管理和運維。 云基礎架構資源的整合，對計算、存儲、網(wǎng)絡虛擬化提出了新的挑戰(zhàn)，并帶動了一系列網(wǎng)絡、虛擬化技術的變革。傳統(tǒng)模式下，服務器、網(wǎng)絡和存儲是基于物理設備連接的，因此，針對服務器、存儲的訪問控制、QoS帶寬、流量監(jiān)控等策略基于物理端口進行部署，管理界面清晰，并且設備及對應的策略是靜態(tài)、固定的。云基礎架構模式下，服務器、網(wǎng)絡、存儲、安全采用了虛擬化技術，資源池使得設備及對應的策略是動態(tài)變化的（如圖3所示）。圖3?云基礎架構融合部署由于部署了虛擬化，一臺獨立的物理服務器變成了多個虛擬機，并且這些虛擬機是動態(tài)的，隨著應用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心環(huán)境的變化而遷移、增加、減少。例如圖3中的Server1，由于某種原因（例如Server1負載過高），其中的某個虛擬機VM1遷移到同一集群中的Server2。此時如果要保持VM1的業(yè)務訪問不會中斷，需要實現(xiàn)VM1的訪問策略能夠從Port1隨著遷移到Port2，這就需要交換機能夠感知到虛擬機的狀態(tài)變化，并自動更新遷移前后端口上的策略。 這是一種簡單的計算虛擬化與網(wǎng)絡融合聯(lián)動的例子。最新的EVB（以太網(wǎng)虛擬橋接）標準VEPA（虛擬以太網(wǎng)端口聚合，802.1Qbg）即是實現(xiàn)這種融合聯(lián)動方案的技術標準，其包括了VDP虛擬機發(fā)現(xiàn)和關聯(lián)、CDCP虛擬機多通道轉發(fā)等協(xié)議，通過標準化的主機與網(wǎng)絡之間虛擬化信息的關聯(lián)控制，實現(xiàn)虛擬化環(huán)境向物理環(huán)境的映射，使得虛擬機的服務變更可以通過網(wǎng)絡的感知來自動化響應。 事實上，云基礎架構融合的關鍵在于網(wǎng)絡。目前計算虛擬化、存儲虛擬化的技術已經相對成熟并自成體系，但就整個IT基礎架構來說，網(wǎng)絡是將計算資源池、存儲資源池、用戶連接組一起的紐帶，只有網(wǎng)絡能夠充分感知到計算資源池、存儲資源池和用戶訪問的動態(tài)變化，才能進行動態(tài)響應，維護網(wǎng)絡連通性的同時，保障網(wǎng)絡策略的一致性。否則，通過人工干預和手工配置，會大大降低云基礎架構的靈活性、可擴展性和可管理性。三、云基礎架構融合方案 如圖4所示，云基礎架構分為三個層次的融合。圖4?云基礎架構融合的層次●?硬件層的融合 例如上文提到的VEPA技術和方案，則是將計算虛擬化與網(wǎng)絡設備和網(wǎng)絡虛擬化進行融合，實現(xiàn)虛擬機與虛擬網(wǎng)絡之間的關聯(lián)。此外，還有FCoE技術和方案，將存儲與網(wǎng)絡進行融合；以及橫向虛擬化、縱向虛擬化實現(xiàn)網(wǎng)絡設備自身的融合。 ●?業(yè)務層的融合 典型的方案是云安全解決方案。通過虛擬防火墻與虛擬機之間的融合，可以實現(xiàn)虛擬防火墻對虛擬機的感知、關聯(lián)，確保虛擬機遷移、新增或減少時，防火墻策略也能夠自動關聯(lián)。此外，還有虛擬機與LB負載均衡之間的聯(lián)動。當業(yè)務突發(fā)資源不足時，傳統(tǒng)方案需要人工發(fā)現(xiàn)虛擬機資源不足，再手工創(chuàng)建虛擬機，并配置訪問策略，響應速度很慢，而且非常的費時費力。通過自動探測某個業(yè)務虛擬機的用戶訪問和資源利用率情況，在業(yè)務突發(fā)時，自動按需增加相應數(shù)量的虛擬機，與LB聯(lián)動進行業(yè)務負載分擔；同時，當業(yè)務突發(fā)減小時，可以自動減少相應數(shù)量的虛擬機，節(jié)省資源。不僅有效解決虛擬化環(huán)境中面臨的業(yè)務突發(fā)問題，而且大大提升了業(yè)務響應的效率和智能化。 ●?管理層的融合 云基礎架構通過虛擬化技術與管理層的融合，提升了IT系統(tǒng)的可靠性。例如，虛擬化平臺可與網(wǎng)絡管理、計算管理、存儲管理聯(lián)動，當設備出現(xiàn)故障影響虛擬機業(yè)務時，可自動遷移虛擬機，保障業(yè)務正常訪問；此外，對于設備正常、操作系統(tǒng)正常、但某個業(yè)務系統(tǒng)無法訪問的情況，虛擬化平臺還可以與應用管理聯(lián)動，探測應用系統(tǒng)的狀態(tài)，例如Web、APP、DB等響應速度，當某個應用無法正常提供訪問時，自動重啟虛擬機，恢復業(yè)務正常訪問。四、結束語 數(shù)據(jù)中心由基礎架構向云基礎架構的轉變，極大提升了基礎架構融合的必要性和可行性。通過資源池的云網(wǎng)融合，構建統(tǒng)一、融合、聯(lián)動的基礎架構系統(tǒng)，不僅提升了應用系統(tǒng)部署的可靠性、靈活性、可擴展性和可管理性，而且也促進了云計算的應用和實踐。