云計算概念、模型和關(guān)鍵技術(shù)

實(shí)現企業(yè)數據中心向內云架構的轉化需要3個(gè)步驟：整合化、虛擬化和自動(dòng)化。

(1)整合化

從數據中心技術(shù)架構的發(fā)展趨勢來(lái)看，IT架構有必要以網(wǎng)絡(luò )為平臺進(jìn)行整合。

首先，應用所要求的底層服務(wù)功能應更多地被整合到底層設施中去。業(yè)務(wù)層面應更多地關(guān)心行業(yè)IT應用的效率，而非自身的安全性、可靠性、可達性等基礎性的服務(wù)功能。數據中心整合的一個(gè)重要思路是將原來(lái)圍繞應用而隨意堆疊和搭建的Silo結構，向網(wǎng)絡(luò )為核心的平臺架構轉移。原來(lái)圍繞應用服務(wù)器而連接的IT資源(如存儲器)應通通搬到網(wǎng)絡(luò )上去。網(wǎng)絡(luò )可以連接各種各樣的IT資源和基礎性的服務(wù)功能。網(wǎng)絡(luò )成為數據中心資源虛擬化以后的數據交換平臺，為物理資源提供邏輯服務(wù)，為應用需求提供動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)部署。IP網(wǎng)絡(luò )作為一個(gè)平臺，各種各樣的應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)現數據中心的使用效率不高、資源浪費和耗能情況嚴峻后開(kāi)始考慮數據中心架構的整合。如果在架構的整合設計中采用一些具有云計算理念的前瞻性技術(shù)，無(wú)疑將有利于加快企業(yè)云計算架構的實(shí)施。

(2)虛擬化

虛擬化其實(shí)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(wú)關(guān)的方式進(jìn)行調用，是從物理資源到服務(wù)形態(tài)的質(zhì)變過(guò)程。虛擬化是實(shí)現物理資源復用、降低管理維護復雜度、提高設備利用率的關(guān)鍵，同時(shí)也為未來(lái)自動(dòng)實(shí)現資源協(xié)調和配置打下基礎。

值得一提的是，由于數據中心虛擬化是一個(gè)非常熱門(mén)的話(huà)題，大部分企業(yè)往往面對其現有的數據中心并不知道應該如何下手。其實(shí)，數據中心的整合是數據中心虛擬化的前提，在企業(yè)對數據中心有一個(gè)很好的整合架構以后，虛擬化的任務(wù)就會(huì )很容易實(shí)現。

(3)自動(dòng)化

在整合、虛擬化基礎上，底層資源和功能便可以有條件被智能系統自動(dòng)和動(dòng)態(tài)地調用和管理。管理員將應用策略傳遞給智能系統。智能系統通過(guò)最優(yōu)化的計算和資源配置，自動(dòng)完成相關(guān)物理資源的調度，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用模式，也是云計算所終將達到的目標。

自動(dòng)部署是以服務(wù)為導向的數據中心的根本標志。自動(dòng)化就是數據中心實(shí)現隨業(yè)務(wù)量的變化而對資源做出自動(dòng)調配的動(dòng)作，是資源的動(dòng)態(tài)增減、快速調度和靈活部署。

3.3 內云模型

內云模型的實(shí)現要根據大型企業(yè)數據中心的長(cháng)期實(shí)踐經(jīng)驗，結合統一的IP/IT架構，對服務(wù)資源進(jìn)行充分共享和靈活調配，從而降低內云建設和運維成本，提高業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)和部署效率，滿(mǎn)足最終用戶(hù)按需服務(wù)的需求。企業(yè)的內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)數據中心向內云架構轉化需要利用三大關(guān)鍵技術(shù)。

(1)統一交換架構(Unified Fabrics)

實(shí)現統一交換架構需要依賴(lài)一系列創(chuàng )新技術(shù)。有代表性的技術(shù)有：萬(wàn)兆數據中心以太網(wǎng)技術(shù)(DEC)和以太網(wǎng)光纖通道技術(shù)(FCoE)。

傳統數據中心的交換技術(shù)多數停留在千兆水平。因為過(guò)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(zhuān)為新一代數據中心設計的萬(wàn)兆以太網(wǎng)技術(shù)(DCE)將傳統以太網(wǎng)改進(jìn)為高性能、低延遲，高性?xún)r(jià)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(wú)損失以太網(wǎng)和超大規模數據中心，而且為企業(yè)數據中心簡(jiǎn)化和向內云架構整合提供了必不可少的技術(shù)。

現有的數據中心網(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(gè)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(guò)復雜的網(wǎng)絡(luò )結構來(lái)連接。

在以太網(wǎng)架構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(wú)損地運行于數據中心以太網(wǎng)絡(luò )上。FCoE使光纖存儲和以太網(wǎng)可以共享同一個(gè)端口，使局域網(wǎng)(LAN)和存儲區域網(wǎng)絡(luò )(SAN)一次連接服務(wù)器，從而大大減少I(mǎi)/O適配器和線(xiàn)纜的數量。

采用DCE和FCoE技術(shù)為核心的統一交換架構，可以在一個(gè)低延遲、無(wú)損耗的10G以太網(wǎng)平臺上實(shí)現訪(fǎng)問(wèn)所有目前的3個(gè)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，減少了設備、網(wǎng)卡、適配器、交換機、布線(xiàn)電纜的數量，還降低了功率/冷卻要求，節省了電力損耗，優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò )架構，簡(jiǎn)化了運維管理。

(2)統一虛擬化機制(Unified Virtualization)

計算平臺/服務(wù)器的虛擬化可使上層應用根據自己所需的計算資源對CPU、內存、I/O和應用功能等實(shí)現自由調度，而無(wú)須考慮該應用的物理關(guān)聯(lián)和位置。當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(chǎng)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(lái)越完善。

當我們通過(guò)采用軟件技術(shù)對硬件資源進(jìn)行虛擬化處理時(shí)，當一個(gè)服務(wù)器可以被虛擬為數個(gè)服務(wù)器時(shí)，數據中心運營(yíng)、管理和策略就會(huì )變得非常復雜。虛擬化技術(shù)絕對不是免費的午餐，虛擬化在帶來(lái)好處的同時(shí)也帶來(lái)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。

然而人們越來(lái)越意識到服務(wù)器虛擬化系統的解決方案中除了應用、主機、操作系統的角色外，網(wǎng)絡(luò )將是一個(gè)更為重要的角色，這里的網(wǎng)絡(luò )不僅指數據網(wǎng)絡(luò )，還包括存儲和計算網(wǎng)絡(luò )。網(wǎng)絡(luò )將把各個(gè)資源聯(lián)系成為一個(gè)整體，網(wǎng)絡(luò )將是實(shí)現資源虛擬化的橋梁。云計算的概念是需要無(wú)處不在的數據中心，而服務(wù)器虛擬化是依靠虛擬機的遷移技術(shù)實(shí)現與物理資源無(wú)關(guān)的資源共享和復用。虛擬機遷移需要一個(gè)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)內云架構下的彩云業(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。這也是內云和彩云與早期共有云和單云技術(shù)的本質(zhì)區別。

設計出統一的虛擬化機制，使計算平臺、應用平臺和網(wǎng)絡(luò )平臺的虛擬化相互結合、相互關(guān)聯(lián)和相互感知非常重要。沒(méi)有統一的虛擬化機制，監控和執行基于虛擬機的不同的網(wǎng)絡(luò )和存儲策略非常困難，內云平臺的可擴展性將受制約，也使得多個(gè)物理機執行相同的應用時(shí)，跨網(wǎng)絡(luò )實(shí)現虛擬化難以執行。

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(shí)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 )上可以區別傳遞的信息是來(lái)自于哪個(gè)虛擬機。網(wǎng)絡(luò )根據虛擬機和相對應的策略來(lái)提供相應的服務(wù)，當虛擬機遷移，相應的網(wǎng)絡(luò )跟蹤手段保證服務(wù)的全局一致性。

(3)統一計算系統(Unified Computing System)

人們在談?wù)撛朴嬎銓?shí)施時(shí)，實(shí)際看到的還是一個(gè)個(gè)的虛擬化應用孤島，孤島化的平臺以及部件的孤島化。云計算在帶來(lái)好處的同時(shí)，也帶來(lái)挑戰：虛擬化增加了復雜性；孤島化帶來(lái)多點(diǎn)集成與管理的挑戰，增加了運維成本和風(fēng)險，使應用和業(yè)務(wù)部署能力低下。

企業(yè)內云和彩云實(shí)現的關(guān)鍵是如何采用一體化的系統來(lái)集成和管理各個(gè)組件：計算、網(wǎng)絡(luò )、存儲和虛擬化資源，從而幫助用戶(hù)不僅降低ICT基礎設施的成本而且還要降低運營(yíng)和管理的復雜性，從根本上提高ICT業(yè)務(wù)的靈活性，使其適應未來(lái)業(yè)務(wù)高速發(fā)展的需求。

統一計算系統(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(zhuān)利的增強內存技術(shù)，從而提高每臺服務(wù)器所支持的虛擬機數目。統一計算系統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(fǎng)問(wèn)。用戶(hù)可以通過(guò)以太網(wǎng)、光纖通道、以太網(wǎng)光纖通道或小型計算機系統接口(iSCSI)來(lái)訪(fǎng)問(wèn)存儲，從而使投資得到最大限度的保護。統一計算系統內只需要一個(gè)數據中心交換機就可以完成交換功能，大大減少了設備、I/O接口以及布線(xiàn)數量，降低了運維成本。更少的設備將使一體化的數據中心解決方案在價(jià)格上具有競爭優(yōu)勢，從而大大降低客戶(hù)的總體擁有成本(TCO)。

組件的一體化帶來(lái)管理上的方便，使管理功能被集成到系統的所有組件之中。UCS Manager能將整個(gè)解決方案作為單一實(shí)體來(lái)進(jìn)行管理。UCS Manager提供了一個(gè)直觀(guān)的圖形化用戶(hù)界面(GUI)、一個(gè)命令行界面(CLI)和一個(gè)強大的應用編程接口(API)。管理能力是統一計算系統最重要的組成部分，而虛擬機管理技術(shù)則是管理能力的核心部分。

統一計算系統代表著(zhù)數據中心從傳統云計算走向未來(lái)云計算，其獨特的理念包括：采用下一代數據中心的網(wǎng)絡(luò )理念和技術(shù)，如數據中心級交換平臺、DCB/FCoE統一交換架構等。統一交換平臺能實(shí)現或優(yōu)化很多應用，如大規模的高性能計算以及搜索引擎等。統一計算系統去除不必要的交換機、網(wǎng)卡、電纜線(xiàn)、管理模塊，實(shí)現統一網(wǎng)絡(luò )、統一虛擬化、統一計算、統一管理的組件一體化的云平臺架構。

4 運營(yíng)商與云計算

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

互聯(lián)網(wǎng)流量的迅猛增長(cháng)和應用的不斷創(chuàng )新，對電信運營(yíng)商的業(yè)務(wù)產(chǎn)生了巨大沖擊。網(wǎng)絡(luò )應用日益呈現可視化、社區化、個(gè)性化的趨向，與此相對應，運營(yíng)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)傳統的理念是按業(yè)務(wù)建網(wǎng)，一個(gè)網(wǎng)絡(luò )對應一項業(yè)務(wù)，由此形成了一個(gè)個(gè)業(yè)務(wù)孤島，不僅無(wú)法優(yōu)化利用網(wǎng)絡(luò )資源，更帶來(lái)了管理和運營(yíng)的復雜性。

云計算技術(shù)的出現為電信運營(yíng)商帶來(lái)挑戰和新的機會(huì )。電信運營(yíng)商擁有豐富的網(wǎng)絡(luò )帶寬資源，建成的眾多大型數據中心也擁有豐富的計算機軟硬件資源，具備拓展內云架構，開(kāi)展具有競爭性的彩云業(yè)務(wù)的天然優(yōu)勢。電信運營(yíng)商業(yè)務(wù)轉型過(guò)程中要注意充分吸收新技術(shù)，發(fā)揚傳統優(yōu)勢。

在考慮云架構的時(shí)候，運營(yíng)商應該抓住兩個(gè)根本：一是運營(yíng)商將原來(lái)的數據中心或業(yè)務(wù)中心的整合，使其變成一個(gè)新的業(yè)務(wù)和數據中心；二是運營(yíng)商充分利用已經(jīng)建設起來(lái)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，將構成一個(gè)強大而靈活的統一業(yè)務(wù)實(shí)現系統。它既能成為運營(yíng)商的傳統業(yè)務(wù)(如固話(huà)、視頻、移動(dòng)業(yè)務(wù)和互聯(lián)網(wǎng)的數據業(yè)務(wù))的統一實(shí)現平臺，同時(shí)也能夠支持未來(lái)可以想象到的各種彩云應用和業(yè)務(wù)。與傳統業(yè)務(wù)平臺不同的是，彩云平臺可以把數據中心和業(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)應用。電信轉型中的兩大核心問(wèn)題：降低運營(yíng)成本、加快新業(yè)務(wù)市場(chǎng)化速度，都將因為引入統一業(yè)務(wù)的彩云平臺迎刃而解。

5 云計算的未來(lái)

云計算發(fā)展的最終目標是使用戶(hù)的云業(yè)務(wù)可以跨多個(gè)云運營(yíng)商來(lái)實(shí)現。云業(yè)務(wù)完全依賴(lài)于開(kāi)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(yíng)商遷移和過(guò)渡。甚至于企業(yè)用戶(hù)的彩云業(yè)務(wù)需求可以在多個(gè)云運營(yíng)商的云中如行云流水般運行自如?？缭?Inter-cloud)系指基于通用的和開(kāi)放的標準下，云的應用可以跨不同的云運營(yíng)商進(jìn)行增減和調度?？缭颇苁蛊髽I(yè)的內云應用利用云運營(yíng)商的專(zhuān)有云來(lái)備份或分擔。行云(Open-cloud)系指用戶(hù)的彩云應用需求可以通過(guò)多個(gè)可以跨云的多云運營(yíng)聯(lián)盟和組合來(lái)實(shí)現。未來(lái)云計算發(fā)展的關(guān)鍵是建立開(kāi)放的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和開(kāi)放的技術(shù)標準。