云计算基础架构.docVIP

云计算基础架构

胡经国

本文作者的话

本文是根据有关文献和资料编写的《漫话云计算》系列文稿之一。现作为云计算学习笔录，奉献给云计算业外读者，作为进一步学习和研究的参考。希望能够得到大家的指教和喜欢！

下面是正文

云计算不仅是技术，更是服务模式的创新。云计算之所以能够为用户带来更高的效率、灵活性和可扩展性，是基于对整个IT领域的变革。其技术和应用涉及：硬件系统、软件系统、应用系统、运维管理、服务模式等各个方面。

IaaS（基础设施即服务），作为云计算的三大服务模式之一，将基础架构进行云化，从而更好地为应用系统的上线、部署和运维提供支撑，提升效率，降低TCO。同时，由于IaaS包含各种类型的硬件和软件系统，因而在向云迁移过程中也面临前所未有的复杂性和挑战。

TCO（TotalCostofOwnership），即总拥有成本，包括产品采购到后期使用、维护的成本。这是一种公司经常采用的技术评价标准。

那么，云基础架构包含哪些组件？主要面临哪些问题？有哪些主要解决方法呢？

一、云计算基础架构

1、传统IT部署构架及其存在的主要问题

传统IT部署架构是“烟囱式”的，或者叫做“专机专用”系统。在这种架构中，在新的应用系统上线的时候，需要分析该应用系统的资源需求，确定基础架构所需的计算、存储、网络等设备的规格和数量。

这种部署模式存在的主要问题有以下两点：

①、硬件高配低用

考虑到应用系统未来3～5年的业务发展，以及业务突发的需求，为满足应用系统的性能、容量承载需求，往往在选择计算、存储和网络等硬件设备的配置时，会留有一定比例的余量。但是，硬件资源上线后，应用系统在一定时间内的负载并不会太高，使得较高配置的硬件设备利用率不高。

②、整合困难

用户在实际使用中也注意到了资源利用率不高的情形。当需要上线新的应用系统时，会优先考虑部署在既有的基础架构上。但是，因为不同的应用系统，所需的运行环境、对资源的抢占会有很大的差异，更重要的是考虑到可靠性、稳定性、运维管理问题，将新、旧应用系统整合在一套基础架构上的难度非常大。更多的用户往往选择新增与应用系统配套的计算、存储和网络等硬件设备。

这种部署模式，造成了每套硬件与所承载应用系统的“专机专用”，多套硬件和应用系统构成了“烟囱式”部署架构；使得整体资源利用率不高，占用过多的机房空间和能源；随着应用系统的增多，IT资源的效率、扩展性、可管理性，都面临很大的挑战。

2、云计算基础架构及其优势

云计算基础架构的引入，有效解决了传统基础架构的问题。云计算基础架构，在传统基础架构计算、存储、网络硬件层的基础上，增加了虚拟化层和云层：

⑴、虚拟化层：

大多数云计算基础架构，都广泛采用虚拟化技术，包括计算虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化等。

通过虚拟化层，屏蔽了硬件层自身的差异和复杂度，向上呈现为标准化、可灵活扩展和收缩、弹性的虚拟化资源池。

⑵、云层：

对资源池进行调配、组合，根据应用系统的需要自动生成、扩展所需的硬件资源，将更多的应用系统通过流程化、自动化部署和管理，提升IT效率。

相对于传统基础架构，云计算基础架构通过虚拟化整合与自动化，应用系统共享基础架构资源池；实现高利用率、高可用性、低成本、低能耗；并且通过云平台层的自动化管理，实现快速部署、易于扩展、智能管理，帮助用户构建IaaS（基础架构即服务）云业务模式。

二、云计算基础架构融合

1、云计算基础架构资源的整合

云计算基础架构资源池，使得计算、存储、网络以及对应虚拟化单个产品和技术本身不再是核心；重要的是这些资源的整合；形成一个有机的、可灵活调度和扩展的资源池；面向云应用实现自动化的部署、监控、管理和运维。

云计算基础架构资源的整合，对计算、存储、网络虚拟化提出了新的挑战，并带动了一系列网络、虚拟化技术的变革。

在传统模式下，服务器、网络和存储是基于物理设备连接的。因此，针对服务器、存储的访问控制、QoS带宽、流量监控等策略，基于物理端口进行部署；管理界面清晰，并且设备及对应的策略是静态、固定的。

在云计算基础架构模式下，服务器、网络、存储、安全采用了虚拟化技术，资源池使得设备及对应的策略，是动态变化的。

2、计算虚拟化与网络融合联动的例子

由于部署了虚拟化，一台独立的物理服务器变成了多个虚拟机。并且，这些虚拟机是动态的，能够随着应用系统、数据中心环境的变化而迁移、增加和减少。

例如，服务器Server1由于某种原因（例如负载过高），其中的某个虚拟机VM1迁移到同一集群中的服务器Server2。此时，如果要保持虚拟机VM1的业务访问不会中断，需要实现虚拟机VM1的访问策略能够从端口Port1迁移到端口Port2。这就需要交换机，能够感知到虚拟机的状态变化，并自动更新迁移前后端口上的策略。这是一种简单的计算虚拟化与网络融合联动的例子。

3、云计算基础架