云計(jì)算數(shù)據(jù)中心總體架構(gòu)剖析

1、云計(jì)算數(shù)據(jù)中心總體架構(gòu)剖析(1)AmazonEC2IBMBLikCloudCbcqUCSJoyeiat配統(tǒng)iiHt甘市就存幡菱養(yǎng)寶敕拒險(xiǎn)NoSQLlEifiastructureasaServiceI養(yǎng)礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）對(duì)于云計(jì)算而言，應(yīng)著重從高端服務(wù)器、高密度低成本服務(wù)器、海量存儲(chǔ)設(shè)備和高性能計(jì)算設(shè)備等基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域提高云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)處理能力。云計(jì)算要求基礎(chǔ)設(shè)施具有良好的彈性、擴(kuò)展性、自動(dòng)化、數(shù)據(jù)移動(dòng)、多租戶、空間效率和對(duì)虛擬化的支持。那么，云計(jì)算環(huán)境下的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施各部分的架構(gòu)應(yīng)該是什么樣的呢？1、云計(jì)算數(shù)據(jù)中心總體架構(gòu)云計(jì)算架構(gòu)分為服務(wù)和管理兩大部分。在服務(wù)方面，主要以提供用戶基于云的

2、各種服務(wù)為主，共包含3個(gè)層次：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)IaaS、平臺(tái)即服務(wù)PaaS、軟件即服務(wù)SaaS。在管理方面，主要以云的管理層為主，它的功能是確保整個(gè)云計(jì)算中心能夠安全、穩(wěn)定地運(yùn)行，并且能夠被有效管理。其總體架構(gòu)如下圖。Software貼aService（軟件即服務(wù)）AppsSalesforceCRMOfficeWebAppsZaht|HTML|血碣crigtCSSFhshjSilv曰施htPlatforaiaService（平臺(tái)即眼務(wù)）Force,comGafrAppBjgincJ嚴(yán)11皿船AzureP擁tfeamHerakuIRtsTi宇亂白井斤處理|應(yīng)用眼陽(yáng)器i分奇式罐棄I云計(jì)算數(shù)據(jù)中心總體

3、架構(gòu)剖析(2)2、云計(jì)算機(jī)房架構(gòu)根據(jù)長(zhǎng)城電子公司多年的經(jīng)驗(yàn)，為滿足云計(jì)算服務(wù)彈性的需要，云計(jì)算機(jī)房采用標(biāo)準(zhǔn)化模塊化的機(jī)房設(shè)計(jì)架構(gòu)。模塊化機(jī)房包括集裝箱模塊化機(jī)房和樓宇模塊化機(jī)房。集裝箱模塊化機(jī)房在室外無(wú)機(jī)房場(chǎng)景下應(yīng)用，減輕了建設(shè)方在機(jī)房選址方面的壓力，幫助建設(shè)方將原來(lái)半年的建設(shè)周期縮短到兩個(gè)月，而能耗僅為傳統(tǒng)機(jī)房的50，可適應(yīng)沙漠炎熱干旱地區(qū)和極地嚴(yán)寒地區(qū)的極端惡劣環(huán)境。樓宇模塊化機(jī)房采用冷熱風(fēng)道隔離、精確送風(fēng)、室外冷源等領(lǐng)先制冷技術(shù)，可適用于大中型數(shù)據(jù)中心的積木化建設(shè)和擴(kuò)展。3、云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)規(guī)劃應(yīng)堅(jiān)持區(qū)域化、層次化、模塊化的設(shè)計(jì)理念，使網(wǎng)絡(luò)層次更加清楚、功能更加明確。數(shù)

4、據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)根據(jù)業(yè)務(wù)性質(zhì)或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的作用進(jìn)行區(qū)域劃分，可從以下幾方面的內(nèi)容進(jìn)行規(guī)劃。1）按照傳送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)性質(zhì)和面向用戶的不同，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以劃分為內(nèi)部核心網(wǎng)、遠(yuǎn)程業(yè)務(wù)專網(wǎng)、公眾服務(wù)網(wǎng)等區(qū)域。2）按照網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中設(shè)備作用的不同，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以劃分為核心層、匯聚層、接入層。3）從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的數(shù)據(jù)應(yīng)用業(yè)務(wù)的獨(dú)立性、各業(yè)務(wù)的互訪關(guān)系及業(yè)務(wù)的安全隔離需求綜合考慮，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在邏輯上可以劃分為存儲(chǔ)區(qū)、應(yīng)用業(yè)務(wù)區(qū)、前置區(qū)、系統(tǒng)管理區(qū)、托管區(qū)、外聯(lián)網(wǎng)絡(luò)接入?yún)^(qū)、內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)接入?yún)^(qū)等。此外，還有一種Fabric的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。在數(shù)據(jù)中心部署云計(jì)算之后，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有可能使網(wǎng)絡(luò)延時(shí)問(wèn)題成為一大瓶頸，這就使得低延遲的服務(wù)器間通信和更高

5、的雙向帶寬需要變得更加迫切。這就需要網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)向扁平化方向發(fā)展，最終的目標(biāo)是在任意兩點(diǎn)之間盡量減少網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的數(shù)目。Fabric網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵之一就是消除網(wǎng)絡(luò)層級(jí)的概念，F(xiàn)abric網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以利用陣列技術(shù)來(lái)扁平化網(wǎng)絡(luò)，可以將傳統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)壓縮為二層，并最終轉(zhuǎn)變?yōu)橐粚樱ㄟ^(guò)實(shí)現(xiàn)任意點(diǎn)之間的連接來(lái)消除復(fù)雜性和網(wǎng)絡(luò)延遲。不過(guò)，F(xiàn)abric這個(gè)新技術(shù)目前仍未有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，其推廣應(yīng)用還有待更多的實(shí)踐。4、云計(jì)算主機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)云計(jì)算核心是計(jì)算力的集中和規(guī)模性突破，云計(jì)算中心對(duì)外提供的計(jì)算類型決定了云計(jì)算中心的硬件基礎(chǔ)架構(gòu)。從云端客戶需求看，云計(jì)算中心通常需要規(guī)?；奶峁┮韵聨追N類型的計(jì)算力，其服務(wù)器系統(tǒng)可采用

6、三（多）層架構(gòu)，一是高性能的、穩(wěn)定可靠的高端計(jì)算，主要處理緊耦合計(jì)算任務(wù)，這類計(jì)算不僅包括對(duì)外的數(shù)據(jù)庫(kù)、商務(wù)智能數(shù)據(jù)挖掘等關(guān)鍵服務(wù)，也包括自身賬戶、計(jì)費(fèi)等核心系統(tǒng)，通常由企業(yè)級(jí)大型服務(wù)器提供；二是面向眾多普通應(yīng)用的通用型計(jì)算，用于提供低成本計(jì)算解決方案，這種計(jì)算對(duì)硬件要求較低，一般采用高密度、低成本的超密度集成服務(wù)器，以有效降低數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營(yíng)成本和終端用戶的使用成本；三是面向科學(xué)計(jì)算、生物工程等業(yè)務(wù)，提供百萬(wàn)億、千萬(wàn)億次計(jì)算能力的高性能計(jì)算，其硬件基礎(chǔ)是高性能集群。云計(jì)算數(shù)據(jù)中心總體架構(gòu)剖析(3)5、云計(jì)算存儲(chǔ)系統(tǒng)架構(gòu)云計(jì)算采用數(shù)據(jù)統(tǒng)一集中存儲(chǔ)的模式，在云計(jì)算平臺(tái)中，數(shù)據(jù)如何放置是一個(gè)非常重要

7、的問(wèn)題，在實(shí)際使用的過(guò)程中，需要將數(shù)據(jù)分配到多個(gè)節(jié)點(diǎn)的多個(gè)磁盤當(dāng)中。而能夠達(dá)到這一目的的存儲(chǔ)技術(shù)趨勢(shì)當(dāng)前有兩種方式，一種是使用類似于GoogleFileSystem的集群文件系統(tǒng)，另外一種是基于塊設(shè)備的存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)SAN系統(tǒng)。GFS是由Google公司設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)的一種分布式文件系統(tǒng)，基于大量安裝有Linux操作系統(tǒng)的普通PC構(gòu)成的集群系統(tǒng)，整個(gè)集群系統(tǒng)由一臺(tái)Master和若干臺(tái)ChunkServer構(gòu)成。在SAN連接方式上，可以有多種選擇。一種選擇是使用光纖網(wǎng)絡(luò)，能夠操作快速的光纖磁盤，適合于對(duì)性能與可靠性要求比較高的場(chǎng)所。另外一種選擇是使用以太網(wǎng)，采取iSCSI協(xié)議，能夠運(yùn)行在普通的局域網(wǎng)環(huán)

8、境下，從而降低成本。采用SAN結(jié)構(gòu)，服務(wù)器到共享存儲(chǔ)設(shè)備的大量數(shù)據(jù)傳輸是通過(guò)SAN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的,局域網(wǎng)只承擔(dān)各服務(wù)器之間的通信任務(wù),這種分工使得存儲(chǔ)設(shè)備、服務(wù)器和局域網(wǎng)資源得到更有效的利用，使存儲(chǔ)系統(tǒng)的速度更快，擴(kuò)展性和可靠性更好。6、云計(jì)算應(yīng)用平臺(tái)架構(gòu)云計(jì)算應(yīng)用平臺(tái)采用面向服務(wù)架構(gòu)SOA的方式，應(yīng)用平臺(tái)為部署和運(yùn)行應(yīng)用系統(tǒng)提供所需的基礎(chǔ)設(shè)施資源應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施，所以應(yīng)用開發(fā)人員無(wú)需關(guān)心應(yīng)用的底層硬件和應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施，并且可以根據(jù)應(yīng)用需求動(dòng)態(tài)擴(kuò)展應(yīng)用系統(tǒng)需的資源。完整的應(yīng)用平臺(tái)提供如下功能架構(gòu)。應(yīng)用運(yùn)行環(huán)境分布式運(yùn)行環(huán)境多種類型的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)動(dòng)態(tài)資源伸縮應(yīng)用全生命周期支持提供開發(fā)SDK、IDE等加快應(yīng)用的

9、開發(fā)、測(cè)試和部署。公共服務(wù)：以API形式提供公共服務(wù)，如隊(duì)列服務(wù)、存儲(chǔ)服務(wù)和緩存服務(wù)等。監(jiān)控、管理和計(jì)量：提供資源池、應(yīng)用系統(tǒng)的管理和監(jiān)控功能，精確計(jì)量。應(yīng)用使用所消耗的計(jì)算資源。3）集成、復(fù)合應(yīng)用構(gòu)建能力除了提供應(yīng)用運(yùn)行環(huán)境外，還需要提供連通性服務(wù)、整合服務(wù)、消息服務(wù)和流程服務(wù)等用于構(gòu)建SOA架構(gòu)風(fēng)格的復(fù)合應(yīng)用。以上是對(duì)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心架構(gòu)的一些剖析。云計(jì)算之所以稱為“云”，是因?yàn)樗谀承┓矫婢哂鞋F(xiàn)實(shí)中云的特征：云一般都較大；云的規(guī)模可以動(dòng)態(tài)伸縮，它的邊界是模糊的。云計(jì)算的商業(yè)模式給用戶提供的是一種IT服務(wù)，其內(nèi)容也是隨時(shí)間變化、動(dòng)態(tài)彈性的。因此，云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的架構(gòu)也會(huì)隨著社會(huì)的進(jìn)步不斷調(diào)整

10、和優(yōu)化。激烈競(jìng)爭(zhēng)：云計(jì)算的第二把交椅誰(shuí)來(lái)坐？就目前來(lái)講亞馬遜應(yīng)該算是最大的云服務(wù)提供網(wǎng)站，這一結(jié)論也得到了第三方數(shù)據(jù)的支持。像大部分提供云服務(wù)的網(wǎng)站一樣，亞馬遜并未透露任何與已有或新建的數(shù)據(jù)中心相關(guān)的信息。埃森哲分析師劉歡（音譯）預(yù)計(jì)，亞馬遜彈性云端運(yùn)算（簡(jiǎn)稱“AmazonEC2”）已管理多達(dá)450,000臺(tái)服務(wù)器；而它的網(wǎng)站服務(wù)收入據(jù)說(shuō)已高達(dá)十億美元。亞馬遜毫無(wú)疑問(wèn)已穩(wěn)坐云計(jì)算的第一把交椅，而以下七大競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手將在未來(lái)幾年內(nèi)與它進(jìn)行激烈競(jìng)爭(zhēng)。RackspaceRackspace是一家全球領(lǐng)先的托管服務(wù)提供商，同時(shí)也是主要的云服務(wù)提供商。Gartner分析師LydiaLeong稱，如果以收入和V

11、Ms（虛擬內(nèi)存）為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)的話，Rackspace已經(jīng)穩(wěn)坐云計(jì)算第二把交椅了。有數(shù)據(jù)指出，Rackspace的網(wǎng)站收入從2010年的一億美元增漲到2011年的1.89億。展望未來(lái)，Rackspace如果想要繼續(xù)實(shí)現(xiàn)收入增漲，還需要投入更多在線Openstack軟件。Google說(shuō)到物理服務(wù)器，Google算是目前最大的云服務(wù)提供商了。很難估計(jì)Google的網(wǎng)站收入到底有多少，但可以肯定的是，它是少數(shù)幾家在云計(jì)算投資上能與亞馬遜相抗衡的公司之一；加上它擁有的眾多Apps以及Gmail存儲(chǔ)，Google已經(jīng)具備很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。但它的App搜索引擎服務(wù)平臺(tái)還無(wú)法成為推動(dòng)公司發(fā)展的主要因素。Micros

12、oft微軟的Azure操作系統(tǒng)容量很大，但實(shí)際牽引力暫時(shí)不明-然而可以肯定的一點(diǎn)是，這個(gè)產(chǎn)品將受到大眾的歡迎。不久前，微軟在以色列發(fā)布了一款基于Azure的初級(jí)加速裝置;下周微軟將發(fā)布首款應(yīng)用于Azure的ERP系統(tǒng)，這也是微軟主打的幾款軟件之一。IBM據(jù)一位云存儲(chǔ)專家統(tǒng)計(jì)，由IBM開發(fā)的SmartCloud的應(yīng)用已多過(guò)AWS和Rackspace。我很驚訝，但似乎又是情理之中的事情-IBM公司龐大的規(guī)模和豐富資源讓人信服。并且,與微軟相同，IBM還采用了Hadoop作為InfoSphereBigInsights云服務(wù)的基礎(chǔ)軟件。Hewlett-Packard惠普也早已加入云計(jì)劃，早幾年承諾過(guò)的

13、基于Azure的編譯器現(xiàn)在也廣泛被使用。惠普云服務(wù)項(xiàng)目高管Zorawar在上周接受紐約時(shí)報(bào)采訪時(shí)稱，惠普的云服務(wù)將會(huì)比AWS具有更多功能，容量也會(huì)更大。他還說(shuō)在云計(jì)算發(fā)展領(lǐng)域，惠普很樂(lè)意也會(huì)全力與亞馬遜一爭(zhēng)高下。盡管最近惠普的股票有所跌落，但它仍是一個(gè)強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，而云服務(wù)將是惠普公司優(yōu)先重點(diǎn)發(fā)展的項(xiàng)目。VMWares紐約威睿軟件也已經(jīng)為第三方供應(yīng)商提供大量云計(jì)算服務(wù)，該公司的CloudFoundry服務(wù)平臺(tái)也獲得了大量關(guān)注。威睿為母公司EMC管理運(yùn)行的Mozy云存儲(chǔ)也為幫威睿在云計(jì)算服務(wù)領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)中站穩(wěn)腳跟。FacebookFacebook花了大量時(shí)間和精力在建立數(shù)據(jù)中心上，這沒(méi)什么可笑的。它將以往的經(jīng)驗(yàn)投入到開放計(jì)算項(xiàng)目中，以便運(yùn)用開放性資源來(lái)進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)。Facebook已有超過(guò)八億用戶，但它對(duì)于云設(shè)施只是略懂皮毛。確實(shí)，F(xiàn)acebook暫時(shí)還不能提供云服務(wù)，但亞馬遜過(guò)去也只是賣賣書而已。Facebook還可能涉及更多領(lǐng)域，正如GigaOM的德里克所說(shuō)，它或許將是你下一個(gè)軟件供應(yīng)商。斗志旺盛的競(jìng)爭(zhēng)者們大可以盡情發(fā)揮，但是.GreystoneSolutions（位于美國(guó)波士頓的一家咨詢