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云计算架构的设计原则
云计算架构的设计原则
关于“架构”概念的介绍,包括:
∙“事物的组织、结构或格局。
” --《现代汉语大词典》
∙“建筑的科学或艺术。
”--《牛津辞典》
∙“①建造,构筑;②框架,支架。
--《新华词典》
古罗马建筑师维特鲁威提出架构的概念:
架构是由功能(实用)、美感(美观)和结构(坚固)这些元素组成的。
企业IT架构的设计不仅仅是注重某一个系统能力,更需要给企业一个可进化的、可持续发展、不断创新的平台。
业务持续变更将成为“新常态”。
架构师们既需要满足企业IT中高可靠、高安全、一致性、合规性要求,有需要满足创新IT所需要的灵活、快速、伸缩的挑战。
Gartner给企业新的IT架构的标准答案是:
双模IT。
既需要兼顾传统IT需求(稳定、合规、可靠)、有需要满足创新IT的需求(敏捷、试错、快速迭代)。
但是没有适合解决所有问题的万能药(NoMoreOneSizeFitsAll)。
现实的问题是双模IT需要怎样的新型的IT架构来实现呢?
企业需要具备优秀的云架构师,来帮助实现企业双模IT架构云化转型。
那么企业云架构师需要哪些必要的基本原则呢?
下面我来整体介绍下。
原则一:
不要与趋势为敌
Gartner报告分析全球数据中心平均资源利用率不到12%,麦肯锡(McKinsey)认为可能更低,大约在6%。
企业自建数据中心普遍面临平均资源利用率不高、能耗过大、资源弹性无法快速等问题。
云计算出现,无疑是给企业用户带来的巨大的红利,可以让客户不用再承担不必要的资源成本,按照实际计算需要来消费IT。
云计算已经覆盖了几乎所有的行业,企业对云计算的接受度、信任度,相比于前几年也已经有了明显的增长。
在风口(趋势)面前,所有的阻力都显得会非常无力。
几组数据将显示出云计算的整体趋势:
1.公有云进入快车道,逐渐成为主流:
Gartner数据显示,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%。
2.企业自建数据中心不断减少:
Gartner预测未来企业数据中心将会不断消失,逐渐会向公有云上迁移。
3.公有云和企业IT会长期并存,形成混合云形态:
根据Gartner预测,在2017年全球公有云服务市场规模预计增长18%,相比2016年的2092亿美元,总数将达2468亿美元。
但相比全球总的IT开销来看,全球3.8万亿美元的IT总开销相比,还只是刚刚起步。
长期开看,企业自有IT和公有云会长期并存,形成混合云形态。
原则二:
混合云成为必然
企业架构师需要具备双模IT的思想,双模IT的实现基础是混合云架构。
根据IDC的预测,未来3年内将会有超过80%的企业会采纳混合云模式部署,大幅推动组织变革和业务创新。
混合云成为企业必然的选择:
1.私有云部分负责承担关键业务、敏感数据、合规性要求、交易型平台。
2.公有云部分负责承担交互类应用、创新类业务、数字化业务服务等
3.私有云和公有云之间可以进行平滑的负载迁移,在私有云高负载的情况下,部分业务可以平滑迁移到公有云部署;公有云业务随着企业管控要求,可以随时回归到私有云环境中;公有云和私有云可以进行混合型业务部署,私有云承担关键业务交易,公有云承担读写分离式的查询业务(类似于12306)。
原则三:
打通任督二脉
另一方面从企业应用特点来看,企业IT系统的架构形态两极化发展:
一种是状态要求高的交易型应用;另一种是系统状态要求低的交互型应用。
交易型的强状态或重状态应用则往往对数据的一致性有很高的要求。
交互型的无状态或弱状态应用特点,通常业务链条都比较短,数据不需要强一致性保存。
所以一个优秀的云架构师需要能够很好的适应不同需求,来选择一个打通任督二脉的云服务平台,既可以提供无状态化的云服务(MySQL、Sharding、NoSQL、Hadoop)、又可以提供重状态化的云服务(OracleRAC)。
这样在应用架构设计时才可以更好的兼顾企业混合型应用需求。
原则四:
开放自由的选择能力
对于上云的客户,最担心的就是上云被绑架的问题,上云后下不来。
作为云架构师,需要给企业选择和构建一个上下自如的云平台。
可以把企业各类负载(数据库、中间件、虚拟化、数据同步等)平滑迁移上云,也可以在峰值过后,平滑地回退到企业自由数据中心中来。
而不需要额外的应用代码修改,这才是混合云架构的关键所在。
另一方面,单纯依靠远程云端部署的计算和存储能力很难满足企业的全部需求,我们看到很多大中型企业对云计算还有以下几个方面的要求:
数据主权
∙要遵循合规性、法律和隐私方面的要求。
∙敏感数据本地保存。
∙符合其它安全保密规范要求。
控制权
∙对关键业务系统要保持100%的可控。
∙有自己的防火墙、负载均衡器、硬件VPN等。
∙非常高的SLAs要求。
低延迟
∙与后端mainframes,databases,ERPs等需要近乎零的低延迟链接。
∙专用的基础设施可以提供更低的延迟。
自主选择
∙在本地运行云。
∙按需在公有云或本地私有云中运行。
∙无论公有云还是私有云,要有相同的体验。
所以,云架构师需要能够根据企业应用特点,来自由地选择应用的部署模式,可以采用一套软件开发后,自如的选择在公有云部署、私有云部署、混合云部署等多种形态,业务负载可以按需平滑的迁移(无需应用修改)。
这样才是企业追求的混合云的终极目标:
虚拟化数据中心。
原则五:
高可靠
可靠性设计永远是架构师需要考虑的主要因素之一。
在企业自有数据中心上,大型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,主要设计目标是防范各种级别的故障隔离。
所以MAA最大可用性架构(MaxAvailabilityArchitecture)是高可用追求的理想目标。
在云计算的世界里,多数据中心的高可用架构可以借助多Region和MAA架构结合方式来实现。
Region是云计算中经常谈到的一个重要概念,也是云平台架构设计中很重要的一个部分。
在一个Region内,云厂商可以设置多个可用区(AD),在多个AD间提供高速的网络能力。
云架构师可以轻松地选择部署多种可用性配置。
例如:
在不同Region间实现远距离的灾备部署,在一个Region中的不同AD,可以部署零数据丢失的数据同步,保证当一个AD出现故障时,应用连续性和数据无丢失。
在一个AD内,可以通过RAC类似的架构部署,来提供服务器的高可用保护能力。
保护对象
云部署模式
典型参考架构
服务器级别故障
一个AD内HA架构
OracleRAC
Region内数据中心级别故障
不同AD的数据同步
同步ActiveDataGuard
Region级别故障
不同Region的数据同步
异步ActiveDataGuard
云计算选择的标准
企业在选择云计算平台时,要坚持以下六项标准:
1.性能(Performance)
企业需要更快的应用和分析,以更快的速度获取所需的信息。
因此,卓越的性能和处理能力是企业选择云平台的关键。
2.成本(Cost)
简化后的IT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人力资源的投入。
能够优化运维人力的调度,降低IT维护项目的人力投入,进而可将更多的资源放在促进业务需求和IT技术的结合,帮助企业创新。
3.安全性(Security)
云计算平台在芯片、IaaS、PaaS、SaaS各层都应部署完整的安全防护,安全控制将围绕着数据中心(物理基础设施)、访问安全、网络安全、存储安全、数据安全等多个方面展开。
4.兼容性(Compatibility)
混合云是大势所趋,企业应能在不停机的状况下,自由地在云上和本地环境往返测试、部署,通过单一的管理工具就能同时管理云上和本地部署的环境。
5.可用性(Availability)
云计算平台应能保证当灾难发生且一个数据中心出现问题时,另一个数据中心够实时运行,最大限度地确保企业业务的连续性。
6.标准化(Standard)
云计算平台应引入业界标准,例如SQL、Hadoop、NoSQ、Java、Ruby、Node.js、Linux、Docker等。
本着上述六项标准,企业可以自己选择部署私有云或公有云,不需要一次性把既有系统全部更换为新系统,而是按照具体业务需求,从服务器、存储、数据库、中间件到应用层,逐个服务添加,通过模块化、集成化的模式简化IT,满足企业对业务创新、合规性和成本可控、以及系统敏捷性的需求。
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