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大型企業如何搭建私有云計算平臺

雲端計算已經成為當前最流行的IT概念之一,越來越多的大型企業開始考慮如何用雲端計算平臺來構建自己的資訊系統。雲端計算平臺具有高可擴充套件性、超大規模、高可用性、成本低廉等特點,因此如何利用雲端計算搭建企業資訊化平臺成為當前的熱門話題。但是對於雲端計算如何落地、企業如何利用雲端計算平臺,特別是大型企業可利用哪些雲端計算搭建企業資訊化平臺,並沒有一個清晰的答案。本文依據雲端計算的基本概念,特別是私有云的建設,以虛擬化未基礎,以構建企業級計算虛擬化池和儲存虛擬化池未目標,搭建企業雲端計算平臺,並給出了當前比較成熟的幾個廠商的解決方案。

 私有云也有前景

 雲端計算(Cloud Computing

)並沒有一個嚴格的定義,不同的公司出於不同的目的,都給出了不同的概念,比如谷歌、亞馬遜、IBMOracale、微軟等都有不同的定義和不同的商業模式。一般來說,雲端計算是網格計算、分散式計算、平行計算、效用計算、網路儲存、虛擬化、負載均衡等計算機技術和網路技術發展融合的產物。雲端計算是一種新的應用模式,按照通常的定義,雲端計算不僅僅是技術上的新模式,還包括商務上的新模式,比如使用者可以不用再購買裝置,而是僅僅購買服務就可以支撐IT資訊系統需要。當前大家關注得比較多的是這種可購買服務的公共雲的建設,公共雲油服務提供商為客戶提供,使用者的計算應用可像日常生活中的自來水和電一樣即開即用,而不需要自己去修建自來水廠和發電廠。

 對於中小企業來說,公共雲是一個不錯的選擇,雲端計算服務提供商提供暈計算平臺,中小企業不需要自己建設資料中心,不用關心虛擬化、網格等方面的技術難點,只要選擇一個信得過的雲端計算服務提供商就可以了。但是對那些想利用雲端計算平臺特性、對安全性要求比較高、不想把應用外包的大型企業來說,構建自己的企業雲端計算平臺(私有云)就成為一個新的發展方向。不同於公共雲可以直接使用最終的產品,私有云更多的是考慮“雲”本身的建設,更關注構建雲平臺的技術,建設企業的私有云,就要求企業把自己的資料中心構建成一個高可擴充套件性、超大規模、高可用性、成本低廉的資料中心。通話虛擬化、網格計算、自動化管理等雲端計算技術,逐步把企業內部的資料中心建設成面向企業內部系統的具有公共雲平臺特性的雲端計算平臺。

 公共雲對於大型企業來說也並非毫無關係,從未來的發展來看,根據不同業務系統的需要,建立一個由公共雲和私有云組成的混合雲平臺是趨勢。

 用兩個虛擬池構建企業私有云平臺

 私有云計算平臺的建設,當前比較成熟的方案主要是從虛擬化角度考慮,虛擬化是對物理資源(CPU、記憶體、網路等)的邏輯表示,以降低物理資源不同層次之間的耦合程度,使系統所需資源不受物理資源的限制,從而獲得高效能,高可擴充套件性等特性。當前企業主機和儲存設施往往與應用系統直接繫結,無法實現主機和儲存資源擴系統共享,這就會導致資源綜合利用率較低,同時由於主機和儲存裝置日益增多,使得對這些設施的管理日益複雜。通過應用虛擬化技術,實現主機和儲存資源的一體化整合、主機和儲存資源的共享利用,提高資源利用率、降低成本,也有利於降低管理的複雜性,避免出現上一套系統就要購置主機、儲存裝置。

 當前比較成熟的虛擬化方案主要從兩個層面進行虛擬化,建立兩個虛擬化池:計算虛擬化池和儲存虛擬化池。計算虛擬化池主要實現應用虛擬化,包含伺服器虛擬化和應用中介軟體虛擬化兩種方案。儲存虛擬化池主要實現資料儲存虛擬化,包含儲存硬體架構虛擬化和儲存軟體虛擬化兩種方案。通過計算虛擬化池、春初虛擬化池以及自動化管理平臺,特別是通過自動化管理平臺,使得應用和資料最大程度共享,從而獲得更高的敏捷性、運營效率、經濟效益和可管理性、並節省成本。

搭建企業私有云平臺的技術方案

在計算虛擬化池和儲存虛擬化池構件技術方案上,不同的廠商出於不同的商業目的,在結合自己原有產品優勢的基礎上,提出了不同的解決方案。

l 計算虛擬化池:計算資源層面,包含伺服器虛擬化和應用中介軟體虛擬化

1. 伺服器虛擬化

作業系統執行中虛擬機器上,伺服器本身是虛擬化的,虛擬化的伺服器跟正常的物理伺服器是一樣的,可以安裝任何的應用。伺服器虛擬化並不是什麼最新的技術,很早就應用於小型機的虛擬化分割槽。伺服器虛擬化軟體品牌有VMWare(免費的是ESXi,收費的是vSphere)、思傑(免費的是XenServer,收費的是Essentials)、KVM、微軟(Hyper-V)等,VMWarevSphere最成熟,可以安裝大多數作業系統。通過伺服器虛擬化,可以將一臺伺服器當做N臺伺服器來使用,比如一臺效能強勁的物理伺服器可以虛擬出16臺虛擬伺服器,這樣對於計算能力要求不高的系統,可以實現多個系統在一臺物理伺服器上執行而不會互相影響,大大減少了硬體的投資。

對於計算能力要求高的系統,通過自動化管理平臺,能夠把正在執行中的虛擬機器從一臺物理伺服器上,或者另外增加系統1的虛擬機器而減少系統2的虛擬機器,使系統1獲得更多的計算資源,從而實現跨物理伺服器動態調整計算資源,共享相互分離的物理伺服器,有限保證具有優先順序的系統業務需求,實現資源利用最大化。比較典型的應用是白天執行業務系統,晚上執行資料處理任務,這樣保證了計算資源利用的最大化。

2. 應用中介軟體虛擬化

基於應用中介軟體的虛擬化,不同於伺服器虛擬化在作業系統層面的虛擬化,而是中間

件層面的虛擬化。應用中介軟體虛擬化的優勢是能夠更好地利用各種平臺,對原有的裝置可以有效利用,不像伺服器虛擬化對CPU等有特殊要求。

3. 儲存虛擬化池:在資料儲存層面,包含儲存硬體架構虛擬化和儲存軟體架構虛擬化

儲存軟體構架虛擬化主要是通過資料庫軟體的叢集技術實現,如Oracle提供的技術包

括叢集(RAC)、記憶體資料庫,IBM提供的是資料庫分割槽技術。儲存硬體架構虛擬化則包含Oracle提供的軟硬一體化、IBM提供的XIV儲存等。

1. Oracle叢集(RAC

 基於Oracle應用叢集(RAC)技術,Oracle資料庫可以在一組叢集伺服器上執行,可以設定多個節點訪問單個數據庫,這就提供了最高的可用性和最靈活的可伸縮性。黨西藥更多額處理能力時,只要新增伺服器即可。RAC最多可以支援32臺機器,從實際的應用效果來看,2臺或4臺機器效果不錯,而隨著機器的增加,效能提升並不大。另外Oracle記憶體資料庫(TimesTen)通過將資料讀取到實體記憶體中直接操作,減少了到磁碟間的I/O互動,資料庫操作能夠以最大效率執行,從而大大提高響應速度和吞吐量。

2. IBM資料庫分割槽技術

IBM DB2資料庫分割槽是DB2企業版DPFDataPartitioning Feature)選件提供的,它主

要用來為大規模資料處理、高併發資料訪問提供支援。DB2資料庫在一個非共享的環境中被分解為獨立的分割槽,分割分割槽都具有自己的資源,例如記憶體、CPU和磁碟以及自己的資料、索引、配置檔案和事務日誌。資料庫分割槽可以部署在叢集或MPP環境下,也就是說資料庫分割槽分佈在不同的機器上,從而大大提升資料庫伺服器的查詢能力,但是對於資料寫的效能提升不大,對於業務操作環境方面的支援布什很好,適合於資料倉庫的應用場景。

3. Oracle軟硬一體化設計

OracleExadata V2採用軟硬體一體化設計,基於採用處理器的刀鋒伺服器以及Sun

FlashFire技術、Oracle資料庫11g實現,因為硬體特別是記憶體方面做了專門的處理,比一般的RAC效能有了極大的提升,可以提供大容、易於擴充套件的儲存,具有很強的資料倉庫和聯機交易處理能力。可以設想,如果資料庫的叢集技術實現圖片,普通PC伺服器可以實現叢集,小型機的末日也就不遠了。

l 自動化管理平臺

自動化管理平臺是實現支援動態規模擴充套件和動態負載均衡叢集的關鍵。通過自動化管理

平臺,實時監控各個虛擬機器的執行狀況,並增加或者減少分配的資源。自動化管理平臺需要結合不同的實現技術,當前都是由相應的虛擬化廠商提供的。比如VMWare可以通過設定服務級別(網路頻寬、計算資源份、儲存I/O等)和設定負載平衡及優化規則,實現動態資源排程,實現最大化資源利用。

對於大型企業來說,構建企業雲端計算平臺在技術上已經成熟,在企業內部搭建高可擴充套件

性、超大規模、高可用性、成本低廉的私有云平臺已經成為未來資訊化建設的發展方向。