1、云計算數(shù)據(jù)中心總體架構(gòu)
云計算架構(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各種服務(wù)為主,共包含3個層次:基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)IaaS、平臺即服務(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云計算中心能夠安全、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。
\
根據(jù)長城電子公司多年的經(jīng)驗,為滿足云計算服務(wù)彈性的需要,云計算機(jī)房采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的機(jī)房設(shè)計架構(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)房在室外無機(jī)房場景下應(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)方將原來半年的建設(shè)周期縮短到兩個月,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)堅持區(qū)域化、層次化、模塊化的設(shè)計理念,使網(wǎng)絡(luò)層次更加清楚、功能更加明確。數(shù)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)延時問題成為一大瓶頸,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)層級的概念,F(xiàn)abric網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以利用陣列技術(shù)來扁平化網(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^實(shí)現(xiàn)任意點(diǎn)之間的連接來消除復(fù)雜性和網(wǎng)絡(luò)延遲。不過,F(xiàn)abric這個新技術(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、云計算主機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)
云計算核心是計算力的集中和規(guī)模性突破,云計算中心對外提供的計算類型決定了云計算中心的硬件基礎(chǔ)架構(gòu)。從云端客戶需求看,云計算中心通常需要規(guī)模化的提供以下幾種類型的計算力,其服務(wù)器系統(tǒng)可采用三(多)層架構(gòu),一是高性能的、穩(wěn)定可靠的高端計算,主要處理緊耦合計算任務(wù),這類計算不僅包括對外的數(shù)據(jù)庫、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、計費(fèi)等核心系統(tǒng),通常由企業(yè)級大型服務(wù)器提供;二是面向眾多普通應(yīng)用的通用型計算,用于提供低成本計算解決方案,這種計算對硬件要求較低,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)營成本和終端用戶的使用成本;三是面向科學(xué)計算、生物工程等業(yè)務(wù),提供百萬億、千萬億次計算能力的高性能計算,其硬件基礎(chǔ)是高性能集群。
5、云計算存儲系統(tǒng)架構(gòu)
云計算采用數(shù)據(jù)統(tǒng)一集中存儲的模式,在云計算平臺中,數(shù)據(jù)如何放置是一個非常重要的問題,在實(shí)際使用的過程中,需要將數(shù)據(jù)分配到多個節(jié)點(diǎn)的多個磁盤當(dāng)中。而能夠達(dá)到這一目的的存儲技術(shù)趨勢當(dāng)前有兩種方式,一種是使用類似于Google File System的集群文件系統(tǒng),另外一種是基于塊設(shè)備的存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)SAN系統(tǒng)。
GFS是由 Google公司設(shè)計并實(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),整個集群系統(tǒng)由一臺Master和若干臺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,適合于對性能與可靠性要求比較高的場所。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)境下,從而降低成本。采用SAN結(jié)構(gòu),服務(wù)器到共享存儲
設(shè)備的大量數(shù)據(jù)傳輸是通過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,使存儲系統(tǒng)的速度更快,擴(kuò)展性和可靠性更好。
6、云計算應(yīng)用平臺架構(gòu)
云計算應(yīng)用平臺采用面向服務(wù)架構(gòu)SOA的方式,應(yīng)用平臺為部署和運(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)用需求動態(tài)擴(kuò)展應(yīng)用系統(tǒng)需的資源。完整的應(yīng)用平臺提供如下功能架構(gòu)。
1)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
動態(tài)資源伸縮
2)應(yīng)用全生命周期支持
提供開發(fā)SDK、IDE等加快應(yīng)用的開發(fā)、測試和部署。
公共服務(wù):以API形式提供公共服務(wù),如隊列服務(wù)、存儲服務(wù)和緩存服務(wù)等。
監(jiān)控、管理和計量:提供資源池、應(yīng)用系統(tǒng)的管理和監(jiān)控功能,精確計量。應(yīng)用使用所消耗的計算資源。
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。
以上是對云計算數(shù)據(jù)中心架構(gòu)的一些剖析。云計算之所以稱為“云”,是因為它在某些方面具有現(xiàn)實(shí)中云的特征:云一般都較大;云的規(guī)模可以動態(tài)伸縮,它的邊界是模糊的。云計算的商業(yè)模式給用戶提供的是一種IT服務(wù),其內(nèi)容也是隨時間變化、動態(tài)彈性的。因此,云計算數(shù)據(jù)中心的架構(gòu)也會隨著社會的進(jìn)步不斷調(diào)整和優(yōu)化。