浅谈混合云模式下的计算架构及演进Word文件下载.docx
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16年前,那个时期的计算机又笨重又昂贵,根本谈不上普及。
之后随着芯片技术和软件计算的发展,体型越来越小,速度越来越快,价格逐渐亲民。
各个企业可以购买符合业务性能需求的物理机,放到数据中心进行集中式的计算,这就形成了最原始的传统数据中心模型。
随着业务的快速增长,IT需求强烈,采购传统物理机需求暴增,成本逐年提高。
但从运维角度发现,大量服务器的性能并未被全部使用,造成严重的资源浪费。
为解决此问题,雏形的云计算基础形成,也就是虚拟化技术。
将一台物理机逻辑分隔成多个虚拟机,每个虚拟机相互隔离,提供不同的业务服务。
虚拟化解决了资源浪费的问题,但在服务的提供和使用上,与物理机类似,依然存在资源超配的现象。
随着需求精细化、资源可视化的需求,云计算诞生了。
根据需要的计算、存储、网络等资源实现按需付费。
人们使用资源时不再需要拥有自己的计算系统,就像使用水、电一样,不需要自己建立发电站和水厂。
云计算从部署场景又分为公有云、私有云和混合云:
私有云:
顾名思义,是为一个个人、组织、公司提供专有资源的云计算平台。
自建基础设施,并控制在此基础设施上部署应用程序的方式。
提供对数据、安全性和服务质量的最有效控制。
私有云可部署在企业数据中心的防火墙内,也可以部署在一个安全的主机托管场所,私有云的核心属性是专有资源。
公有云:
一般是指第三方提供商,如AWS、阿里、腾讯等公有云厂商,为用户提供服务的云。
通过互联网,提供免费或成本低廉的服务,公有云的核心属性是共享资源服务。
混合云:
就是融合了私有云和公有云服务模型,来提供云计算解决方案。
混合云服务将内部IT基础架构与其他公有云产品和服务集成在一起,以满足企业的特定和独特需求。
图1-云计算发展进程
云架构与传统架构的区别?
云架构和传统架构如果不说一下,很可能会让读者混淆。
其实云计算最大的好处就是便利,用户按需索取,服务商按需提供。
传统IT架构较为封闭,计算、存储、网络相对集中,管理分化,各个资源相对独立。
传统架构的特点:
·
物理资源相对独立,如计算、网络、存储等设备;
存储架构集中,普遍采用集中式存储;
数据集中存储,可靠性问题明显;
性能主要集中在单机处理能力,无联动机制;
资源弹性扩展能力受限;
自动化运维方式欠缺,运维人员多。
首先要了解,云计算架构主要是为了解决业务扩展性和高并发的需求。
从架构划分,可以分为基础设施层【IAAS】、平台层【PAAS】和软件服务【SAAS】三个层。
图2-云计算服务模型
IAAS:
Infrastructureasaservice【基础设施即服务】,包括服务器、网络、存储等设备,池化计算、网络和存储等IT基础设施资源,将基础设施资源作为服务,按需提供给用户。
用户无需购买任何硬件即可使用基础设施资源。
PAAS:
PlatformasaService【平台即服务】,是指将一个完整的软件研发和部署平台,包括应用设计、应用开发、应用测试和应用托管,都作为一种服务提供给客户。
在这种服务模式中,客户不需要购买硬件和软件,只需要利用PaaS平台,按需索取,就能创建、测试和部署应用和服务。
SAAS:
Softwareasaservice【软件即服务】,是一种通过互联网提供软件服务的软件应用模式。
在这种模式下,用户不需要再花费大量投资用于硬件、软件和开发团队的建设,只需要支付一定的租赁费用,就可以通过互联网享受到相应的服务,而且整个系统的维护也由厂商负责,如Gmail、网盘、QQ邮箱等应用。
云计算架构的特点:
分布式架构、灵活扩展;
海量资源,按需分配;
资源动态分布,无物理限制;
性能弹性,动态调整;
分布式存储,数据高可用;
运维自动化程度高。
图3-云计算维护模型
混合云架构设计
混合云作为未来云计算发展的趋势已经被越来越多的企业所接受,企业通过整合私有云和公有云的资源,结合各自特有的优势与实际业务相结合,整合资源,实现统一配置和管理,可以在多个环境(公有云、私有云或边缘环境)中以一致的方式交付和使用服务,充分展现混合云的价值。
设计的原则
混合云架构在设计方面建议参考以下几个原则:
大势所趋:
正所谓与什么斗,也不用和趋势斗。
首先要明确一个数据,根据Gartner公有云使用方面的调研显示,2016年全球IaaS投入增长为38.4%,达到了224亿美元,并预计到2020年,全球IaaS投入将增至560.5亿美元,复合年增长率将达到29%。
这意味着,企业内部自身的数据中心由于利用率较低,运营成本高等因素,企业经营者不愿投资太多,逐步将应用上云。
但是并不意味着企业内部的所有系统都可以进入公有云,所以长期来看,企业自有IT私有环境和公有云会长期并存,形成混合云形态,成为不可逆的趋势。
高可用性:
可靠性设计是云计算架构中亘古不变的原则。
针对企业自有的数据中心架构,
传统IT系统经常会谈到“两地三中心”架构(即生产数据中心、同城灾备中心、异地
灾备中心)。
这种模式下,主要目标就是防止各种级别的故障,导致业务受到影响。
针对云计算架构,多数据中心的高可用架构可以借助多区域(Region)架构方式来实现。
在不同区域间实现远距离的灾备部署,保证当出现故障时,应用连续性和数据无丢失。
开放性:
针对每一个上云的用户,最担心的问题就两个,数据安全问题和被绑架问题。
所以一定要选择一个上下线自如、安全透明的云架构。
能够方便的把企业各类业务应用平滑迁移上云,也可以在峰值过后,平滑地回退到企业数据中心来,不需要额外的应用代码修改。
低成本:
上云的目的很多,其中之一就是降低IT总体成本。
所以在设计混合云架构的
时候,要充分考虑企业内IT实际的投入成本。
融合后的架构,能够帮助企业省下购买设备、软件和维护项目和费用,同时减少IT人员的投入,最终形成低成本投入,高效回报的成果。
便利性:
混合云是资源的统一配置和管理,可以在多个环境(公有云,私有云或边缘)
中以一致的方式交付和使用服务,用户可以通过一个统一界面,实现云任务管理。
架构设计
了解设计的原则后,就要围绕其对混合云架构进行整体设计。
不同的层级有不同的架构设计,如计算架构、存储架构、网络架构、应用架构甚至安全架构等。
随着多云时代的到来,混合云优势突显,众多的企业信息化规划均已将混合云提上议程。
运维领域经常说的一句话就是“鸡蛋不能放在一个篮子里”,于是基于多云的云管平台也逐渐取代单一的云管理平台成为热门话题。
整体混合云架构大面上分为用户层、服务层、计算层和基础设施层,引用业界同仁的一张架构图,可以很清楚地看出混合云架构的大概。
图4-混合云架构
其实,这张图可以更加细化,突出每个层级的逻辑和特点,比如网络如何连接、安全体系如何建立等等,在后面的文章中,将一一分解,本次将主要针对计算架构进行讨论,从架构上、效果上及技术发展趋势上进行说明。
计算架构设计
计算架构属于混合云架构的计算层,又细分为IAASPAASSAAS,本文就不一一进行术语解释了,大家可以在TWT网上找到相关的答案。
计算架构作为核心架构之一,虚拟化技术是计算的核心。
从硬件虚拟化开始,经历了基于操作系统的虚拟化,基于容器虚拟化技术以及应用虚拟化等技术。
每种虚拟化技术都有各自不同的优劣势,从当前的虚拟化技术发展和业务应用,基于容器的云计算模式已逐渐形成。
通过容器的特点,可以最大限度地发挥每个硬件最大的计算资源,与DevOps相结合,实现业务快速迭代,提升生产效率。
图5-容器云架构
容器云架构的流行带动了微服务架构的火热,容器技术提供一致性的分发手段和运行环境,使得只有微服务化后的应用架构,才能配合容器发挥其最大价值。
而微服务化架构引入了很大的复杂性,只有应用容器化以及规模化的容器编排与调度才能避免运维效率下降。
容器技术和微服务化架构之间就形成了一种相辅相成的互补关系。
计算架构作为最重要且最基础的核心架构,同类合并后总结出4个最关键且有效的原则,分别是:
大道至简
云计算已有10多年的发展历史了,越来越被企业所接受。
计算架构作为核心基础,如果过于复杂的架构不利于云计算的实施与推广。
计算架构不应该是一个让人看不透,摸不着头脑的架构,这种架构在项目实施过程中往往问问层出不穷,难以排查,最终以失败告终。
计算架构作为重要架构之一,应该秉承大道至简的原则,无论用户的基础设施选择如何,计算架构简单明了,满足业务基本需求,并允许用户更加简单地部署应用程序。
同时,复杂的架构,只会延长实施和学习曲线,减慢部署速度,并在企业看到成果之前不断增加投资。
尽可能的自动化架构,帮助企业用户简化管理过程。
开源基础
不得不承认,开源架构已成为技术发展的趋势。
封闭式的架构很难被二次使用,架构扩
展困难,影响业务应用系统的快速部署。
因为开源框架提供了对开发、IT运营或DevOps流程都至关重要的核心功能。
以开源架构为基础的原则将确保企业的解决方案顺利落地和实施,而不必考虑底层基础设施的供应商是谁,兼容性如何等。
成本可控
记得以前刚学习架构的时候,IBM的一位老师问大家一个问题,是否会因为自己设计的
架构过于简单而觉得自己很平庸。
搞一个高大上的架构,才算本事,在领导面前也有牛B可吹。
其实老师最终给了解答,一切技术架构都是为商业架构所服务的,能达到目的,走的路越短越好。
所以,过于超前和复杂的架构,往往会增加建设成本,无论是研发成本、采购成本还是运营成本。
易于继承
计算架构不但要考虑业务的实际需要,更要考虑后续架构的运营承接能力。
复杂的架构
在后续的运维承接上一定会出现各种不同的问题,难以被运维团队继承。
所以在做计算架构的时候,一定要考虑后续的承接能力,避免有终无始。
混合云架构在上文已经做了简单介绍,计算架构作为核心架构之一,主要负责计算资源的管理,如资源虚拟化、虚拟资源的分配、调整、回收等。
通用计算架构可以完成大多数企业的计算需求,如图6所示:
图6-计算架构示意图(黄色区域)
计算架构主要分为基础设施层、虚拟化层、功能层、应用层及用户层。
基础设施层:
基础设施在本层可以理解为组成云平台的计算节点、存储节点、网络节点,也被称为“老三样”。
那么本章重点介绍计算节点,计算节点提供VM所使用的计算资源,如CPU、内存。
一般主机的资源的数量决定上次
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