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编者按】管理是IT系统良性运行的重要保障,不同的IT设备都有自己的管理系统。特别是大规模数据中心,必须通过集中的管理系统来运行管理计算、存储、网络等设备,以能够快速响应和处理数据中心的业务变更、异常事件、持续优化。在《IP领航》往期的文章中曾多次聚焦"数据中心的管理",但大都侧重于"以网络为核心"的管理,本文将把视线放大到整个云计算环境下的数据中心,对三种运行管理模型逐一对比分析。

目前云计算、云存储、云备份等技术可谓是铺天盖地,其中不乏有很多是浑水摸鱼的,本来没有多少云的性质,只是打着云的旗号来炒作而已。

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。

    云计算已经成为当前最流行的IT概念之一,越来越多的大型企业开始考虑如何用云计算平台来构建自己的信息系统。云计算平台具有高可扩展性、超大规模、高可用性、成本低廉等特点,因此如何利用云计算搭建企业信息化平台成为当前的热门话题。但是对于云计算如何落地、企业如何利用云计算平台,特别是大型企业可利用哪些云计算搭建企业信息化平台,并没有一个清晰的答案。本文依据云计算的基本概念,特别是私有云的建设,以虚拟化未基础,以构建企业级计算虚拟化池和存储虚拟化池未目标,搭建企业云计算平台,并给出了当前比较成熟的几个厂商的解决方案。

随着商业技术的不断发展,科技在当今商业领域占据着越来越重要的地位。和过去相比,CIO们和IT领导者可以为企业提供更多的商业价值。但机遇往往与风险并存,CIO们在不久的将来会面临新的挑战:

一、云计算对运行管理变革的驱动

目前市场对一款产品是否是,没有明显的界定。因为云本来就没有一个标准。

IaaS(基础架构即服务)作为云计算的三大部分之一,将基础架构进行云化,从而更好的为应用系统的上线、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,因此在向云迁移过程中也面临前所未有的复杂性和挑战。那么,云基础架构包含哪些组件?主要面临 哪些问题?有哪些主要的解决方法呢?

    私有云也有前景

1.    业务敏捷响应

传统数据中心,基础架构层面设备之间通过标准化连接和协议互通,保证了计算、存储、网络设备的管理系统之间相互分离、独立如图1所示),从而使得不同的运维团队可以按照自身业务发展与架构演进的趋势不断完善和深化各自的管理规程,满足数据中心业务不断发展的要求。

云的是怎么来的

国外在指代一堆设备的时候,一般使用Cluster这个词,而中文翻译一般是“簇”或者“集群”。云这个词来源已不可考,也许是某个人在讲授PPT的时候,顺口说了一句"The Servers in the cloud"的吧,这样Cloud这个词就诞生了。

一、云基础架构

    云计算(Cloud Computing)并没有一个严格的定义,不同的公司出于不同的目的,都给出了不同的概念,比如谷歌、亚马逊、IBM、Oracale、微软等都有不同的定义和不同的商业模式。一般来说,云计算是网格计算、分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等计算机技术和网络技术发展融合的产物。云计算是一种新的应用模式,按照通常的定义,云计算不仅仅是技术上的新模式,还包括商务上的新模式,比如用户可以不用再购买设备,而是仅仅购买服务就可以支撑IT信息系统需要。当前大家关注得比较多的是这种可购买服务的公共云的建设,公共云油服务提供商为客户提供,用户的计算应用可像日常生活中的自来水和电一样即开即用,而不需要自己去修建自来水厂和发电厂。

CIO必须把重点从维护转移到创新,他们需要一个敏捷的基础架构来响应创新业务的更新,来推动企业的发展。

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对云的几种认识

目前人们对云的认识基本就有4种不同的观点:云即设备、云即集群、云即IT系统、云即服务

  • 云即设备:

    这是最原始的观点,也就是所谓的云只是指代一堆设备,因为没有设备的支撑,哪来的云。

  • 云即集群:

    光有设备还不行,还需要这堆设备有机的联系起来,相互协同,对外呈现为一个群,这是在“云即设备”上的一次发展。

  • 云即IT系统:

    上面说到的集群,也只是一堆服务器放在一起,可以协作,若要进一步发展,需要加上软件作为灵魂,比如某企业的IT系统。

  • 云即服务:

    IT系统一般是用来支撑企业的业务的,但是我们能不能通过他来盈利呢?这就涉及到商业模式上面了。主要有如下几种模式:

    • 直接卖了:

    如果像卖房子一样,受众很小,因为需要购买一整套IT系统的人很少。

    • 租出去:

    这就如同租房子一样,受众相对于卖房子大很多。但是盈利慢

    • 利用IT系统来运营某种业务,用来赚钱:

    这种方式受众更大,像邮箱、网页、博客,几乎全民都是客户,所以盈利面很大。这样看来,能提供某种形式IT服务的一整套IT系统都是云。从这个角度,所有的互联网运营商,比如各大网站,都是云运营商。

如图1所示,传统的IT部署架构是“烟囱式”的,或者叫做“专机专用”系统。

    对于中小企业来说,公共云是一个不错的选择,云计算服务提供商提供晕计算平台,中小企业不需要自己建设数据中心,不用关心虚拟化、网格等方面的技术难点,只要选择一个信得过的云计算服务提供商就可以了。但是对那些想利用云计算平台特性、对安全性要求比较高、不想把应用外包的大型企业来说,构建自己的企业云计算平台(私有云)就成为一个新的发展方向。不同于公共云可以直接使用最终的产品,私有云更多的是考虑“云”本身的建设,更关注构建云平台的技术,建设企业的私有云,就要求企业把自己的数据中心构建成一个高可扩展性、超大规模、高可用性、成本低廉的数据中心。通话虚拟化、网格计算、自动化管理等云计算技术,逐步把企业内部的数据中心建设成面向企业内部系统的具有公共云平台特性的云计算平台。

2.    业务高可用

图1传统数据中心管理运行架构

给云下个定义

那么云目前最主流的定义是啥?

上面提到过,设备组成集群,集群搭上软件称为IT系统,IT系统用来服务,好了我们可以把之前的观点结合起来下个定义:

云是一个可运营的IT系统,

但是这个定义缺少最关键的东西,就是资源迅速灵活地部署和回收。所以云当前最主流的定义为:

云是一个智能IT系统,它是:

  • 可运营的

  • 可以迅速灵活部署

  • 可迅速回收资源的

也就是

云是一个可运营的,迅速灵活部署和回收资源的智能IT系统。

那么云应该具有如下性质:

  • 云提供商拥有一定规模的硬件基础(计算、存储、网络)

  • 作为服务进行交易,而不是实物交易,客户只是租用资源

也就是云其实是一种商业模式,如果认为只有底层使用了硬件集群和虚拟化技术的系统才是云这种观点是非常狭隘的。

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    公共云对于大型企业来说也并非毫无关系,从未来的发展来看,根据不同业务系统的需要,建立一个由公共云和私有云组成的混合云平台是趋势。

无论该业务系统在商业运行中的重要程度,任何计划外的停机导致业务系统中断都是不可接受的。为了保障业务的高可用性,必须要有一个可靠的基础设施。

在云计算环境下,各自独立分离的运行模式不能支持云服务的展开,新的IT运行模式对传统的管理架构提出了挑战:

谁催生了云

谁催生了云?当然是需求

传统IT“烟囱”模式部署架构

    用两个虚拟池构建企业私有云平台

3.    大数据

虚拟化:传统数据中心中每个物理服务器上只是单个或几个应用的固定运行,业务基本是与主机的绑定运行方式,对主机的管理,某种意义上也就是对业务的管理。云计算环境下服务器大量采用虚拟化技术,每一个物理网络端口下都会分布多达数十个虚拟机,物理主机上运行着多个不同的操作系统和应用,网络中应用密集度极大增长,对网络的性能、规格、可靠性都提出更高要求,而虚拟机网络属性的可管理性更是面临巨大挑战。

传统IT的问题

互联网以及智能终端的普及,让信息得到了爆发性的增长,那么对IT基础架构(计算、存储、网络)来说,正在快速被饱和。

我们可以看看传统IT怎么运作的?比如运营商部门分析出网页游戏业务会有20%的增长,所以需要扩容,比如增加Web服务器、数据库服务器、存储系统的数量或容量,然后需要采购设备,遵循一系列的流程,这样周期非常的长,甚至慢于业务的变化周期。

但是另外一个部们的在线视频业务因为业绩不好,利用率不足60%。

当然最原始的想法是将在线视频业务的的40%余量分配给网游部门,不过会存在大量的技术风险。比如两种业务部署在同一个操作系统,会增加业务的粘度,不利于运维,然是如果把业务部署在不同的服务器上,更不利于运维。

加上现在数据中心中存在不同的协议、不同厂商的设备,如果靠手动来部署、管理和回收资源,效率低而且容易错,业务上线的速度也不快。

我们总结一下,传统的IT系统存在三个问题:

  • 业务部署周期长

  • 资源不能充分回收利用,存在孤岛

  • 手动部署无法满足需求。

这就痛点。

在这种架构中,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、网络等设备规格和数量,这种部署模式主要存在的问题有以下两点:

    私有云计算平台的建设,当前比较成熟的方案主要是从虚拟化角度考虑,虚拟化是对物理资源(CPU、内存、网络等)的逻辑表示,以降低物理资源不同层次之间的耦合程度,使系统所需资源不受物理资源的限制,从而获得高性能,高可扩展性等特性。当前企业主机和存储设施往往与应用系统直接绑定,无法实现主机和存储资源扩系统共享,这就会导致资源综合利用率较低,同时由于主机和存储设备日益增多,使得对这些设施的管理日益复杂。通过应用虚拟化技术,实现主机和存储资源的一体化整合、主机和存储资源的共享利用,提高资源利用率、降低成本,也有利于降低管理的复杂性,避免出现上一套系统就要购置主机、存储设备。

随着业务的发展,业务数据会成指数级增长,CIO需要一个更为有效的技术手段来访问数据及保障数据安全。

动态性:传统数据中心的业务针对物理主机展开,而物理服务器一般固定连接在某个网络端口上,并且业务属性单一,无论是网络策略、安全控制都比较固定。只要主机与网络运维界面清晰、系统归属明确,则业务容易展开,并能平稳运行。但是云计算环境下部署着高密度的虚拟机,在虚拟化环境下,基于服务变更、容灾、分布式计算等业务运行要求使得虚拟机动态迁移成为必备属性。如果网络无法感知这种动态性计算方式,持续的运行必将造成业务的紊乱、运维的不可控,这就要求管理系统能够具备动态计算的感知能力。

云其实是商业模式

不过上面的说法只是云诞生的一部分理由,实际上最初的云,实际是一种商业模式,当商业模式与计算机技术结合之后,才产生了云这个代名词。这也是云没有外在的像技术一样严格的标准的原因。

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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。

    当前比较成熟的虚拟化方案主要从两个层面进行虚拟化,建立两个虚拟化池:计算虚拟化池和存储虚拟化池。计算虚拟化池主要实现应用虚拟化,包含服务器虚拟化和应用中间件虚拟化两种方案。存储虚拟化池主要实现数据存储虚拟化,包含存储硬件架构虚拟化和存储软件虚拟化两种方案。通过计算虚拟化池、春初虚拟化池以及自动化管理平台,特别是通过自动化管理平台,使得应用和数据最大程度共享,从而获得更高的敏捷性、运营效率、经济效益和可管理性、并节省成本。

传统的IT基础设施是由网络、存储、操作系统和业务系统组成。但在过去几年IT技术已经发生了改变,虚拟化和云计算成为了重要技术,软件定义数据中心已经成为IT建设的趋势。通过X86服务器虚拟化技术,IT服务的交付变得更可靠、更敏捷。

关联性:当前的网络与计算之间以一种松耦合方式运行,网管与主机管理系统之间基本上没有信息关联交互,这样,对于虚拟化数据中心,虚拟机的动态性计算特性,网络无法感知、网络管理系统无法对虚拟机进行定位,网络对业务的安全、控制、配置、监管便无法关联到虚拟机,无法实现云计算下的灵活部署和扩展性。

系统架构变化

要解决之前提到的业务部署周期长,无法实现自动化,资源不能方便的回收和复用等,最容易想到的技术手段自然是虚拟化。

服务器虚拟化,即虚拟机系统,充分利用了资源,再加上Vmotion,DRS(Distrubted Resource Scheduler)等技术,极大的增加了部署灵活性和资源均衡性。

我们来看看部署了虚拟机以后对之前的问题带来的变化。

  • 资源充分利用问题:旧业务余量会自动回收,新业务所需的应用可以直接以虚拟机的形式部署在物理机,因为操作系统各用各的,粘合影响得以避免。

  • 上线业务周期长的问题:部署虚拟机消耗的时间比物理机少了很多,上线速度加快

  • 手动部署问题:使用一种资源自动化分配和回收平台来解决自动化部署问题。

那么所谓虚拟化,其实就是在传统的数据中心上加上一个弹性层,这样整个数据中心就变成了软数据中心了。

如果还能做到部署回收自动化、可度量化、服务化、可运营的数据中心,则就是一个云数据中心了。

综上所述,云系统中重要的角色有:

  • 虚拟化

  • 集群化

  • 自动化:实现资源自动部署、调度、分配、回收的管理者

    • 对内可以与其他组件进行通信,管理资源
    • 对外可以响应业务部署的需求,并且将这些需求转化为对内的资源调度
      这个模块综合起来就是“自动化”。
  • 可度量化:
    也就是用户用了什么资源,为期多少时间,耗费多少成本,毛利率几何,报价几合可以精确度量、定价。

纵观云发展的过程中,说不清到底是先有云这种商业模式还是先有云这种技术架构的,两者其实是相互催生、相辅相成。

回顾存储系统的技术发展过程。

  • 最开始的时候,存储系统只需要关心数据存储,只要提供一块空间,怎么管,怎么用,底层是不关心的,

  • 后来,存储系统开始注重数据管理,开发了诸如快照、重删、容灾等功能。

  • 再后来,又到了数据运营阶段,还关心数据怎么的问题,此时需要更贴近用户的应用,注重业务展现。

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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。

 

最近几年,“云计算”已经成为了最热门的技术,然而,对于企业的CIO来说,建设企业私有云的最佳方案是什么?

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