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专家解读云计算系统的各个方面

[日期:2010-10-15] 来源:机房360  作者: [字体: ]
云计算从前端看,用户能够按需获取网络上的资源,并按使用量付费,如同打开电灯用电,打开水龙头用水一样,接入即用;从后台看,云计算不仅要实现资源的集中化、规模化,能够实现对各类异构软硬件基础资源的兼容,更要实现资源的动态流转,如西电东送,西气东输等。

  狭义云计算是指IT基础设施的交付和使用模式,指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源;广义云计算是指服务的交付和使用模式,指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务。这种服务可以是IT和软件、互联网相关的,也可以是任意其他的服务,它具有超大规模、虚拟化、可靠安全等独特功效;

  将静态、固定的硬件资源进行调度,形成资源池,是云计算的第一步,该功能就是云计算中心操作系统实现的,但是操作系统的重要作用远不止于此。

  云计算中心操作系统,是构架于服务器、存储、网络等基础硬件资源和单机操作系统、中间件、数据库等基础软件资源之上的云平台综合管理系统,云操作系统既可以管理海量的基础硬件、软件资源,又可以对海量用户提交的任务进行管理,实现按需分配资源,并且对用户消耗资源量和时间量进行统计分析,按量计费。

  1)安全控制管理

  一个产业、一个国家的竞争力可以有很多,而在信息时代下,数据已成为产业、国家的核心竞争力。云计算,实现了计算与存储的分离,实现了众多用户对同一基础资源的共享使用。但同时,众多用户共享同一资源,也对数据安全提出了更高的挑战。

  在云计算环境下,基础资源的集中规模化管理,使得客户端的安全问题更多的转移到数据中心。从专业化角度,最终用户可以借助云数据中心的安全机制实现业务的安全性,而不用为此耗费自己过多的资源和精力。但同时,对云计算中心而言,需要直接对更多用户的安全负责,也带来更多的安全压力。而网络化的数据存取模式,带来了许多安全和隐私的问题,不仅影响到风险管理做法,而且还影响到法规、审计和电子凭证等法律问题的评估。具体而言,云计算安全涉及以下几个主要方面:数据访问风险、数据存放地风险、信息管理风险、数据隔离风险、法律调查支持风险、持续发展和迁移风险等等。

  云计算数据中心的安全控制,需要从基础软硬件安全设计、云计算中心操作系统架构、策略、认证、加密等多方面进行综合防控,这样才能保证云计算数据中心的信息安全。

  2)大规模基础软硬件管理

  基础软硬件管理,主要负责大规模基础软件、硬件资源的监控和管理,为云计算中心操作系统的资源调度等高级应用提供了决策信息,是云计算中心操作系统的资源管理的基础。基础软件资源,包括单机操作系统、中间件、数据库等。基础硬件资源,则包括网络环境下的三大主要设备,即:计算(服务器)、存储(存储设备)和网络(交换机、路由器等设备)。基础软硬件管理中心,可以对基础软件、硬件资源进行资产管理,监控基础硬件的状态和性能,能够对异常情况触发报警,提醒用户及时维护问题设备;能够对基础软硬件资源进行长期的统计分析,为高层次的资源调度提供决策依据。

  3)虚拟计算管理

  虚拟化的本质在于从逻辑角度而不是物理角度来对资源进行分配和使用,即从单一的逻辑角度来看待不同的物理资源。虚拟化技术有三种主要应用形态,即虚拟分拆、虚拟整合和虚拟迁移。

  云计算数据中心较为普遍的应用了虚拟化技术的三种应用模式,其中尤以虚拟分拆技术应用最为广泛。云计算数据中心即需要兼容同一时期不同厂商的不同软件、硬件资源,还需要兼容不同时期采购的异构软件、硬件资源,因而需要着重解决异构软硬件资源的同构化问题。异构资源同构化,可以将异构的资源转换为相同颗粒度的可度量的同构资源节点,是按需分配和按量计费的基础。而资源节点同构化,也为分布式和并行性计算提供了良好的运行环境。

  4)分布式文件系统

  传统基于虚拟化技术的“云计算”平台,可以实现虚拟机的迁移、容错等功能,但普遍依赖于共享存储。这样,就存在一个致命的隐患,即:共享存储一旦宕机,所有构建于共享存储之上的虚拟机都会宕机。为了解决这一问题,需要将云计算平台建构于分布式存储系统之上,实现数据的冗余。而基于块设备的分布式文件系统,也就成为构建云计算中心操作系统的基础。

  基于块设备的分布式文件系统,适用于大型的、海量数据吞吐的云计算平台。它将客户数据冗余部署在大量廉价的普通存储上,通过并行和分布式计算技术,可以提供优秀的数据冗余功能。且由于采用了分布式并发数据处理技术,众多存储节点可以同时向用户提供高性能的数据存取服务,也保证数据传输的高效性。

  5)业务/资源调度管理

  云计算包含三种服务模式,即云SaaS、云PaaS、云IaaS,这三种服务模式,虽然面向客户提供的服务形态不同,但后台都具备资源多租户技术这一共同特征。即,基础资源的共享和流转,是不同应用模式下云计算特征的核心体现。

  云计算数据中心的突出特点,是具备大量的基础软硬件资源,实现了基础资源的规模化。但同时,如何提高这些资源的利用率,降低单位资源的成本,也是云计算平台供应商必须解决的问题。业务/资源调度中心可以实现资源的多用户共享,有效提高资源的利用率。且可以根据业务的负载情况,自动将资源调度到需要的地方。

  业务/资源调度中心是云计算中心操作系统的高级应用模式,也是云计算数据中心低碳、绿色的开展业务的必然要求。

  6)能耗绿色管理

  建设节约型社会,是经济社会可持续发展的物质基础,是保障经济安全和国家安全的重要举措。对于云计算数据中心,面对规模巨大的基础软、硬件资源,实现这些基础资源的绿色、节能运维管理,是资源供应商业务的必然需求,也是云计算发展的初衷之一。

  当前,业界普遍的情况,设备采购是以保证各项业务峰值需要为依据的。为此,用户往往采购了大量的设备。但实际运行过程中,设备负载普遍较低,通常仅在20%左右。特别在低负载时段,服务器的利用率更为低下。长期的低利用率,造成了大量资源的浪费和能源的无谓损耗。

  云计算数据中心,实现了资源的多租户应用。通过业务的历史统计信息,配合业务/资源调度管理,可以有效提高资源的利用率。在典型应用中,采用节能技术的云计算数据中心,可以将资源负载提高到80%,除去资源调度过程中的损耗,可以将资源的有效负载提高2倍。当前中国服务器保有量在200余万台,如果能够较为普遍的采用云计算节能技术,则可以降低65%左右的能源损耗。以服务器平均能耗200瓦/小时计,全年可节约160亿千瓦时的电能,相当于葛洲坝电站2009年全年的发电量。而在夜间,数据中心整体负载降低情况下,则可将空闲资源转入休眠模式,从而在最大程度上实现数据中心绿色、低碳的节能运营。

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