云計算概念、模型和關(guān)鍵技術(shù)

實現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)中心向內(nèi)云架構(gòu)的轉(zhuǎn)化需要3個步驟：整合化、虛擬化和自動化。

(1)整合化

從數(shù)據(jù)中心技術(shù)架構(gòu)的發(fā)展趨勢來看，IT架構(gòu)有必要以網(wǎng)絡(luò)為平臺進行整合。

首先，應(yīng)用所要求的底層服務(wù)功能應(yīng)更多地被整合到底層設(shè)施中去。業(yè)務(wù)層面應(yīng)更多地關(guān)心行業(yè)IT應(yīng)用的效率，而非自身的安全性、可靠性、可達性等基礎(chǔ)性的服務(wù)功能。數(shù)據(jù)中心整合的一個重要思路是將原來圍繞應(yīng)用而隨意堆疊和搭建的Silo結(jié)構(gòu)，向網(wǎng)絡(luò)為核心的平臺架構(gòu)轉(zhuǎn)移。原來圍繞應(yīng)用服務(wù)器而連接的IT資源(如存儲器)應(yīng)通通搬到網(wǎng)絡(luò)上去。網(wǎng)絡(luò)可以連接各種各樣的IT資源和基礎(chǔ)性的服務(wù)功能。網(wǎng)絡(luò)成為數(shù)據(jù)中心資源虛擬化以后的數(shù)據(jù)交換平臺，為物理資源提供邏輯服務(wù)，為應(yīng)用需求提供動態(tài)業(yè)務(wù)部署。IP網(wǎng)絡(luò)作為一個平臺，各種各樣的應(yīng)用都可以享受虛擬化資源提供的計算服務(wù)。

企業(yè)往往在發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的使用效率不高、資源浪費和耗能情況嚴峻后開始考慮數(shù)據(jù)中心架構(gòu)的整合。如果在架構(gòu)的整合設(shè)計中采用一些具有云計算理念的前瞻性技術(shù)，無疑將有利于加快企業(yè)云計算架構(gòu)的實施。

(2)虛擬化

虛擬化其實就是把已整合的資源以一種與物理位置、物理存在、物理狀態(tài)無關(guān)的方式進行調(diào)用，是從物理資源到服務(wù)形態(tài)的質(zhì)變過程。虛擬化是實現(xiàn)物理資源復(fù)用、降低管理維護復(fù)雜度、提高設(shè)備利用率的關(guān)鍵，同時也為未來自動實現(xiàn)資源協(xié)調(diào)和配置打下基礎(chǔ)。

值得一提的是，由于數(shù)據(jù)中心虛擬化是一個非常熱門的話題，大部分企業(yè)往往面對其現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心并不知道應(yīng)該如何下手。其實，數(shù)據(jù)中心的整合是數(shù)據(jù)中心虛擬化的前提，在企業(yè)對數(shù)據(jù)中心有一個很好的整合架構(gòu)以后，虛擬化的任務(wù)就會很容易實現(xiàn)。

(3)自動化

在整合、虛擬化基礎(chǔ)上，底層資源和功能便可以有條件被智能系統(tǒng)自動和動態(tài)地調(diào)用和管理。管理員將應(yīng)用策略傳遞給智能系統(tǒng)。智能系統(tǒng)通過最優(yōu)化的計算和資源配置，自動完成相關(guān)物理資源的調(diào)度，最經(jīng)濟、最有效地完成功能提供任務(wù)。有限的資源可以最大化地提供服務(wù)，管理員的管理差錯和漏洞將降為最低，這是最理想化的資源調(diào)用模式，也是云計算所終將達到的目標。

自動部署是以服務(wù)為導(dǎo)向的數(shù)據(jù)中心的根本標志。自動化就是數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)隨業(yè)務(wù)量的變化而對資源做出自動調(diào)配的動作，是資源的動態(tài)增減、快速調(diào)度和靈活部署。

3.3 內(nèi)云模型

內(nèi)云模型的實現(xiàn)要根據(jù)大型企業(yè)數(shù)據(jù)中心的長期實踐經(jīng)驗，結(jié)合統(tǒng)一的IP/IT架構(gòu)，對服務(wù)資源進行充分共享和靈活調(diào)配，從而降低內(nèi)云建設(shè)和運維成本，提高業(yè)務(wù)開發(fā)和部署效率，滿足最終用戶按需服務(wù)的需求。企業(yè)的內(nèi)云模型方案要求采用一系列新技術(shù)，從而提供有差異化、安全可靠和有品質(zhì)的彩云業(yè)務(wù)。

企業(yè)數(shù)據(jù)中心向內(nèi)云架構(gòu)轉(zhuǎn)化需要利用三大關(guān)鍵技術(shù)。

(1)統(tǒng)一交換架構(gòu)(Unified Fabrics)

實現(xiàn)統(tǒng)一交換架構(gòu)需要依賴一系列創(chuàng)新技術(shù)。有代表性的技術(shù)有：萬兆數(shù)據(jù)中心以太網(wǎng)技術(shù)(DEC)和以太網(wǎng)光纖通道技術(shù)(FCoE)。

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的交換技術(shù)多數(shù)停留在千兆水平。因為過去的服務(wù)器的處理能力和I/O接口能力有限，對寬帶需求相對較低，限制了高密度和高性能千兆端口的發(fā)展。

專為新一代數(shù)據(jù)中心設(shè)計的萬兆以太網(wǎng)技術(shù)(DCE)將傳統(tǒng)以太網(wǎng)改進為高性能、低延遲，高性價比，不丟包，并具備優(yōu)先級流控機制的以太網(wǎng)。IEEE DCE標準支持二層多路徑以太網(wǎng)，不僅能夠支持無損失以太網(wǎng)和超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心，而且為企業(yè)數(shù)據(jù)中心簡化和向內(nèi)云架構(gòu)整合提供了必不可少的技術(shù)。

現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)包含IP局域網(wǎng)、光纖存儲網(wǎng)和高性能計算網(wǎng)絡(luò)，而這3個網(wǎng)絡(luò)采用不同的網(wǎng)絡(luò)橋接標準和技術(shù)。IP局域網(wǎng)采用以太網(wǎng)，光纖存儲網(wǎng)采用光纖通道，高性能計算網(wǎng)絡(luò)采用HyperLink?？紤]網(wǎng)管和備份的需要，服務(wù)器需要各種不同的I/O網(wǎng)卡，通過復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來連接。

在以太網(wǎng)架構(gòu)上映射和傳送光纖通道幀采用以太網(wǎng)光纖通道(FCoE)技術(shù)。FCoE可以使得光纖通道幀能夠無損地運行于數(shù)據(jù)中心以太網(wǎng)絡(luò)上。FCoE使光纖存儲和以太網(wǎng)可以共享同一個端口，使局域網(wǎng)(LAN)和存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)一次連接服務(wù)器，從而大大減少I/O適配器和線纜的數(shù)量。

采用DCE和FCoE技術(shù)為核心的統(tǒng)一交換架構(gòu)，可以在一個低延遲、無損耗的10G以太網(wǎng)平臺上實現(xiàn)訪問所有目前的3個獨立網(wǎng)絡(luò)(LAN、SAN和高性能計算網(wǎng)絡(luò))的資源。不僅整合了網(wǎng)絡(luò)物理資源，減少了設(shè)備、網(wǎng)卡、適配器、交換機、布線電纜的數(shù)量，還降低了功率/冷卻要求，節(jié)省了電力損耗，優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，簡化了運維管理。

(2)統(tǒng)一虛擬化機制(Unified Virtualization)

計算平臺/服務(wù)器的虛擬化可使上層應(yīng)用根據(jù)自己所需的計算資源對CPU、內(nèi)存、I/O和應(yīng)用功能等實現(xiàn)自由調(diào)度，而無須考慮該應(yīng)用的物理關(guān)聯(lián)和位置。當(dāng)前商用化最為成功的x86服務(wù)器虛擬化解決方案是VMWare的VMotion，微軟的虛擬服務(wù)器和許多其他第三方廠商(如Intel、AMD等)也正在加入，使得服務(wù)器虛擬化的解決方案越來越完善。

當(dāng)我們通過采用軟件技術(shù)對硬件資源進行虛擬化處理時，當(dāng)一個服務(wù)器可以被虛擬為數(shù)個服務(wù)器時，數(shù)據(jù)中心運營、管理和策略就會變得非常復(fù)雜。虛擬化技術(shù)絕對不是免費的午餐，虛擬化在帶來好處的同時也帶來了更多的管理流程以及軟件的移植、驗證和安全方面的挑戰(zhàn)。

然而人們越來越意識到服務(wù)器虛擬化系統(tǒng)的解決方案中除了應(yīng)用、主機、操作系統(tǒng)的角色外，網(wǎng)絡(luò)將是一個更為重要的角色，這里的網(wǎng)絡(luò)不僅指數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，還包括存儲和計算網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)將把各個資源聯(lián)系成為一個整體，網(wǎng)絡(luò)將是實現(xiàn)資源虛擬化的橋梁。云計算的概念是需要無處不在的數(shù)據(jù)中心，而服務(wù)器虛擬化是依靠虛擬機的遷移技術(shù)實現(xiàn)與物理資源無關(guān)的資源共享和復(fù)用。虛擬機遷移需要一個跨地域的一致的虛擬化網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

網(wǎng)絡(luò)是確保企業(yè)內(nèi)云架構(gòu)下的彩云業(yè)務(wù)服務(wù)品質(zhì)和安全可靠保障的根本。所以虛擬化技術(shù)要求端到端立體的虛擬化。不僅計算層面和存儲層面虛擬化，應(yīng)用層面和網(wǎng)絡(luò)層面也要虛擬化，更為重要的是虛擬化必須端到端的立體一體化。這也是內(nèi)云和彩云與早期共有云和單云技術(shù)的本質(zhì)區(qū)別。

設(shè)計出統(tǒng)一的虛擬化機制，使計算平臺、應(yīng)用平臺和網(wǎng)絡(luò)平臺的虛擬化相互結(jié)合、相互關(guān)聯(lián)和相互感知非常重要。沒有統(tǒng)一的虛擬化機制，監(jiān)控和執(zhí)行基于虛擬機的不同的網(wǎng)絡(luò)和存儲策略非常困難，內(nèi)云平臺的可擴展性將受制約，也使得多個物理機執(zhí)行相同的應(yīng)用時，跨網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)虛擬化難以執(zhí)行。

VN-link技術(shù)已被提交IEEE作為標準。VN-link技術(shù)使網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器虛擬化時能相互關(guān)聯(lián)和相互感知，使網(wǎng)絡(luò)具備服務(wù)器的虛擬機意識，即在網(wǎng)絡(luò)上可以區(qū)別傳遞的信息是來自于哪個虛擬機。網(wǎng)絡(luò)根據(jù)虛擬機和相對應(yīng)的策略來提供相應(yīng)的服務(wù)，當(dāng)虛擬機遷移，相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)跟蹤手段保證服務(wù)的全局一致性。

(3)統(tǒng)一計算系統(tǒng)(Unified Computing System)

人們在談?wù)撛朴嬎銓嵤r，實際看到的還是一個個的虛擬化應(yīng)用孤島，孤島化的平臺以及部件的孤島化。云計算在帶來好處的同時，也帶來挑戰(zhàn)：虛擬化增加了復(fù)雜性；孤島化帶來多點集成與管理的挑戰(zhàn)，增加了運維成本和風(fēng)險，使應(yīng)用和業(yè)務(wù)部署能力低下。

企業(yè)內(nèi)云和彩云實現(xiàn)的關(guān)鍵是如何采用一體化的系統(tǒng)來集成和管理各個組件：計算、網(wǎng)絡(luò)、存儲和虛擬化資源，從而幫助用戶不僅降低ICT基礎(chǔ)設(shè)施的成本而且還要降低運營和管理的復(fù)雜性，從根本上提高ICT業(yè)務(wù)的靈活性，使其適應(yīng)未來業(yè)務(wù)高速發(fā)展的需求。

統(tǒng)一計算系統(tǒng)(UCS)將服務(wù)器融合到網(wǎng)絡(luò)平臺。服務(wù)器采用Intel Nehalem處理器系列的全新B系列刀片服務(wù)器。這些刀片服務(wù)器提供獲得專利的增強內(nèi)存技術(shù)，從而提高每臺服務(wù)器所支持的虛擬機數(shù)目。統(tǒng)一計算系統(tǒng)對外接口提供了對于存儲局域網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)連接存儲(NAS)的整合訪問。用戶可以通過以太網(wǎng)、光纖通道、以太網(wǎng)光纖通道或小型計算機系統(tǒng)接口(iSCSI)來訪問存儲，從而使投資得到最大限度的保護。統(tǒng)一計算系統(tǒng)內(nèi)只需要一個數(shù)據(jù)中心交換機就可以完成交換功能，大大減少了設(shè)備、I/O接口以及布線數(shù)量，降低了運維成本。更少的設(shè)備將使一體化的數(shù)據(jù)中心解決方案在價格上具有競爭優(yōu)勢，從而大大降低客戶的總體擁有成本(TCO)。

組件的一體化帶來管理上的方便，使管理功能被集成到系統(tǒng)的所有組件之中。UCS Manager能將整個解決方案作為單一實體來進行管理。UCS Manager提供了一個直觀的圖形化用戶界面(GUI)、一個命令行界面(CLI)和一個強大的應(yīng)用編程接口(API)。管理能力是統(tǒng)一計算系統(tǒng)最重要的組成部分，而虛擬機管理技術(shù)則是管理能力的核心部分。

統(tǒng)一計算系統(tǒng)代表著數(shù)據(jù)中心從傳統(tǒng)云計算走向未來云計算，其獨特的理念包括：采用下一代數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)理念和技術(shù)，如數(shù)據(jù)中心級交換平臺、DCB/FCoE統(tǒng)一交換架構(gòu)等。統(tǒng)一交換平臺能實現(xiàn)或優(yōu)化很多應(yīng)用，如大規(guī)模的高性能計算以及搜索引擎等。統(tǒng)一計算系統(tǒng)去除不必要的交換機、網(wǎng)卡、電纜線、管理模塊，實現(xiàn)統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)、統(tǒng)一虛擬化、統(tǒng)一計算、統(tǒng)一管理的組件一體化的云平臺架構(gòu)。

4 運營商與云計算

云計算正在改寫IT、通信、互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的游戲與競爭規(guī)則。

互聯(lián)網(wǎng)流量的迅猛增長和應(yīng)用的不斷創(chuàng)新，對電信運營商的業(yè)務(wù)產(chǎn)生了巨大沖擊。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用日益呈現(xiàn)可視化、社區(qū)化、個性化的趨向，與此相對應(yīng)，運營商更加關(guān)注投入的回報和服務(wù)提供的靈活性。電信業(yè)傳統(tǒng)的理念是按業(yè)務(wù)建網(wǎng)，一個網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)一項業(yè)務(wù)，由此形成了一個個業(yè)務(wù)孤島，不僅無法優(yōu)化利用網(wǎng)絡(luò)資源，更帶來了管理和運營的復(fù)雜性。

云計算技術(shù)的出現(xiàn)為電信運營商帶來挑戰(zhàn)和新的機會。電信運營商擁有豐富的網(wǎng)絡(luò)帶寬資源，建成的眾多大型數(shù)據(jù)中心也擁有豐富的計算機軟硬件資源，具備拓展內(nèi)云架構(gòu)，開展具有競爭性的彩云業(yè)務(wù)的天然優(yōu)勢。電信運營商業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型過程中要注意充分吸收新技術(shù)，發(fā)揚傳統(tǒng)優(yōu)勢。

在考慮云架構(gòu)的時候，運營商應(yīng)該抓住兩個根本：一是運營商將原來的數(shù)據(jù)中心或業(yè)務(wù)中心的整合，使其變成一個新的業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)中心；二是運營商充分利用已經(jīng)建設(shè)起來的下一代網(wǎng)絡(luò)。兩者都在IP網(wǎng)上運行，如果整合在一起，將構(gòu)成一個強大而靈活的統(tǒng)一業(yè)務(wù)實現(xiàn)系統(tǒng)。它既能成為運營商的傳統(tǒng)業(yè)務(wù)(如固話、視頻、移動業(yè)務(wù)和互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù))的統(tǒng)一實現(xiàn)平臺，同時也能夠支持未來可以想象到的各種彩云應(yīng)用和業(yè)務(wù)。與傳統(tǒng)業(yè)務(wù)平臺不同的是，彩云平臺可以把數(shù)據(jù)中心和業(yè)務(wù)傳輸網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)在一起，提供更安全、更高品質(zhì)應(yīng)用。電信轉(zhuǎn)型中的兩大核心問題：降低運營成本、加快新業(yè)務(wù)市場化速度，都將因為引入統(tǒng)一業(yè)務(wù)的彩云平臺迎刃而解。

5 云計算的未來

云計算發(fā)展的最終目標是使用戶的云業(yè)務(wù)可以跨多個云運營商來實現(xiàn)。云業(yè)務(wù)完全依賴于開放的標準。不僅是單云業(yè)務(wù)，彩云業(yè)務(wù)也可以任意地跨運營商遷移和過渡。甚至于企業(yè)用戶的彩云業(yè)務(wù)需求可以在多個云運營商的云中如行云流水般運行自如。跨云(Inter-cloud)系指基于通用的和開放的標準下，云的應(yīng)用可以跨不同的云運營商進行增減和調(diào)度?？缭颇苁蛊髽I(yè)的內(nèi)云應(yīng)用利用云運營商的專有云來備份或分擔(dān)。行云(Open-cloud)系指用戶的彩云應(yīng)用需求可以通過多個可以跨云的多云運營聯(lián)盟和組合來實現(xiàn)。未來云計算發(fā)展的關(guān)鍵是建立開放的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和開放的技術(shù)標準。