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云计算平台设计专项方案.docx
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1、1. 云计算参考架构在私有云当中,关键包含以下多个组件:物理基础架构、虚拟化层、服务自动化层、服务门户、安全体系、云API和可集成其它功效。(图 私有云参考架构)图 3.4 私有云参考架构a)物理基础架构物理架构定义是组成私有云多种计算资源,包含存放、计算服务器、网络,不管是云还是传统数据中心,全部必需基于一定物理架构才能运行。在私有云参考架构中物理基础架构其表现形式应该是以资源池模式出现,也就是说,全部物理基础架构应该是统一被管,且任一设备能够看成是无状态,或说并不和其它资源,或是上层应用存在紧耦合关系,能够被私有云依据最终用户需求,和预先定制好策略,对其进行改变。b)虚拟化层虚拟化是实现私
2、有云前提条件,经过虚拟化方法,能够让计算资源运行超出以前更多负载,提升资源利用率。虚拟化让应用和物理设备之间采取松耦合布署,物理资源状态变更不影响到虚拟化逻辑计算资源。且能够依据物力基础资源改变而动态调整,提升整体灵活性。c)服务自动化层服务自动化层实现了对计算资源操作自动化处理。它能够集中监控现在整体计算资源状态,比如性能、可用性、故障、事件汇总等等,并经过预先定义自动化工作流进行相关处理。服务自动化层是计算资源和云计算服务门户相关联关键部件,服务自动化层拥有自动化配置和布署功效,能够进行服务模板制订,并将服务内容和选择方法在云计算服务门户上注册,用户能够经过服务门户上服务目录来选择对应计算
3、资源请求,由服务自动化层实现服务交付。d)云API云应用开发接口提供了一组方法,让云服务门户和不一样服务自动化层进行联络,经过云API,能够在一个私有云当中接入多个不一样地方计算资源池,包含不一样架构计算资源,并经过各自服务自动化体系去进行服务交互。e)云服务门户云服务门户是用户使用私有云计算资源接口,云服务门户上提供了全部可用服务目录,并提供了完善服务申请步骤,用户能够实施申请、变更、退回等计算资源使用服务。云服务门户收到最终用户请求时,将依据预先定义好策略对该请求进行立即供给、预留或排队。不一样用户经过同一个云服务门户当中,将会看到只属于自己应用、计算资源和服务目录,这是云计算当中多租户技
4、术,用户使用资源在后台集中,不过在前端是完全逻辑分离,有众多安全保护方法来确保隔离。f)安全体系在私有云当中,含有完整安全体系,包含物理资源、虚拟化平台、系统安全、应用安全和用户访问安全,每个层次全部有相关安全监控和控制,确保最终用户应用运行稳定可靠。g)集成私有云当中能够集成其它更多功效,以达成愈加好服务效果。如服务等级管理,提供愈加好服务质量。容量管理,为私有云服务能力和扩展趋势作出提议。计量和收费,真正实现按使用付费。2.1 虚拟化数据中心参考架构2.1.1虚拟化数据中心蓝图图-虚拟化数据中心图“图-虚拟化数据中心“所表示,在整个虚拟化数据中心当中包含了虚拟化平台,虚拟化数据中心管理,虚
5、拟化数据中心备份,虚拟化数据中心运维,虚拟化数据中心安全,总共5个组成部分。经过对每个组成部分功效进行具体划分,我们能够得到虚拟化数据中心参考架构图(图3.8 虚拟化数据中心架构图)。图-虚拟化数据中心架构图虚拟化平台:虚拟化数据中心基础和应用运行平台,实现全部计算资源池化,能够实现共享、动态、集中监控、集中管理、扩展和高可用特征。虚拟化数据中心管理:虚拟化数据中心管理平台不仅能够实现对底层基础架构管理,同时也能够实现对虚拟化资源管理,而且能够在统一管理平台上实现跨地域,多数据中心管理。虚拟化数据中心运维:虚拟化数据中心运维平台是确保虚拟化数据中心进行自动化操作关键平台,也是和未来有云门户进行
6、接口平台。虚拟化数据中心备份:经过虚拟化备份平台建设,对整个数据中心中应用、数据实现集中备份和恢复,确保当出现系统故障、误操作等情况下应用系统可用性和可恢复。虚拟化数据中心安全:集中虚拟化数据中心安全,依据不一样用户、不一样管理员使用权限和角色,对其能够访问系统,能够实施操作进行具体定义。2.1.2虚拟化中心计算平台2.1.2.1虚拟化平台组成虚拟化数据中心基础架构平台是面向业务系统以虚拟化技术为关键一体化架构平台。它关键包含:n统一计算资源层:无状态计算资源节点,各个计算节点能够透明添加,调配,更改或删除,而且不影响应用系统正常运行;单个计算节点应含有愈加好虚拟化技术支持能力,优化CPU和M
7、EM配比,充足确保虚拟技术对物理资源充足利用;多协议支持能力,要对FC、iSCSI和NFS协议均含有良好拨接端口和支持能力;精简连接架构,网络交换架构要控制在二层之内,做到一次布线多协议,多链路支持能力;图形化管理界面,能实施动态监控和管理各个模块单元;开放体系架构,能够连接第三方统一网络和统一存放及虚拟化资源层。n统一网络资源层:和虚拟交换机环境一体化网络交换环境,能实现虚拟机提供平滑漂移;端到端网络QoS保障,能动态调整虚拟机网络负载;可支持跨地域二层网络交换架构,同时状态下能支持100KM同城数据中心间实现一体化资源池体系;能和现有网络结构充足融合,应由业界领导网络厂商关键产品组成,充足
8、保障兼容性和用户投资。n统一存放资源层:多协议支持能力,要同时含有FC、iSCSI和NFS稳定支持能力;动态I/O资源调整能力,经过分层存放(企业级闪存磁盘,光纤通道磁盘和SATA磁盘)自动化调度其上虚拟机所处位置,使虚拟机在存放资源层含有透明I/O随需调整能力;存放级虚拟环境快照和克隆能力,要能支持虚拟机环境快照和克隆技术,对虚拟化环境提供高效保障环境;针对虚拟化环境存放消重技术,充足利用虚拟化环境下大量数据反复特点进行消重支持,更高效利用存放资源;和虚拟资源层紧密结合复制和灾备技术,从数据层充足保障虚拟化环境备份,复制和灾备体系稳定和高效实现。n虚拟化资源层:稳定可靠虚拟化操作系统,含有安
9、全高效内核,充足保障虚拟化操作系统层稳定可靠运行;极小性能消耗,最大程度把物理资源有效提供给虚拟机进行使用;个体封装,各个虚拟机之间独立运行,互不影响;高可用支持支持能力,保障虚拟化业务应用系统能够按需实现容错,漂移,冷备等不一样层次高可用能力;开放性支持能力,对统一计算平台、统一网络平台和统一存放平台第三方环境含有良好兼容性和支持能力,并得到充足测试认证。在各个统一资源层基础上经过开放API接口,构建一体化监控布署工具进行统一管理,其目标就是构建一套有机结合在一起,能够快速灵活布署和调用虚拟化数据中心基础架构体系。图-虚拟化数据中心基础架构平台组成图2.1.2.2 虚拟化平台功效特征虚拟化数
10、据中心基础架构平台要求整个平台能够端到端灵活调整资源布署,能够根据业务布署要求快速添加和调用资源布署;在这个平台上运行应用业务系统能够实时调整计算、网络和存放资源配置,而且对应用用户完全透明没有影响;所以该平台应该含有以下功效特点: 为应用业务系统提供可快速布署、调配资源池体系,满足虚拟机布署和资源灵活调整需求 ; 和虚拟化层技术紧密结合在一起,使虚拟化层管理工具能够直接快速调用底层资源 ; 一体化监控和布署环境,能够对统一计算平台、统一网络平台和统一存放存放各个层资源进行一体化监控和快速布署及调整 ; 统一计算平台各个计算单元应含有无状态属性特点,满足透明实时变更、添加和调整计算资源需要;
11、统一网络平台应含有多协议稳定支持能力,含有面向虚拟化层QoS保障能力,含有一致网络性能和安全规则布署能力; 统一存放平台应含有稳定多协议支持能力,含有面向虚拟化层I/O实时调整能力,含有完整和虚拟化技术紧密结合存放备份、复制和恢复技术能力 ; 经过严格测试认证和预先集成体系架构,有效避免各个层面潜在风险,并最大程度发挥虚拟化平台优势 ; 在空间、能耗和维护成本上应比传统物理架构含有显著优势 ; 能够提供面向SLA服务等级保障,使用户整个IT资源平滑向ITaaS架构过渡 ; 提供统一支持服务体系,帮助用户快速正确处理问题 。2.1.2.3 虚拟化平台扩展性虚拟化数据中心基础架构平台要能够满足用户
12、业务应用系统实施变更和快速增加需求,所以要求整个平台能够含有很灵活和高效扩展能力 : 模块化快速布署能力,可一体化添加计算、网络和存放资源,并和原有虚拟化基础平台能够形成统一资源体系 ; 按需独立横向扩展计算资源、网络资源或存放资源能力,满足各个层面资源扩展需求; 含有跨地域资源融合能力,能够将在不一样地理位置虚拟化基础架构平台融合为统一虚拟资源池架构,满足用户构建双活或多活数据中心及未来云架构数据中心需求。2.1.2.4 虚拟化平台性能虚拟化数据中心基础架构平台必需能够充足发挥虚拟化技术性能,支持业界领先虚拟化技术软件所需要多种功效,并能够在最大程度上发挥虚拟化技术优势。在稳定可靠前提条件下
13、,整个统一虚拟化基础架构平台应含有足够灵活性以满足用户业务应用系统对不一样规模和性能要求。比如:应含有小型、中型、大型平台建设规模 ,它们之间性能和容量不一样,但又在一定范围内灵活可调,同时含有统一在一起融合管理能力。根据现在用户普遍规律来划分: 小型规模应满足50 个左右业务应用系统或500个左右虚拟桌面环境; 中型规模应满足200个左右业务应用系统或1000个左右虚拟桌面环境; 大型规模应满足800个左右业务应用系统或3000个左右虚拟桌面环境。2.1.2.5 和现有环境融合虚拟化数据中心基础架构平台是用户以后布署和运维业务应用系统关键资源平台,同时它又是全方面面向虚拟化技术紧
14、密集成资源平台,所以它需要完善支持好虚拟化技术所需多种支撑,而虚拟化资源层则需要尽可能丰富支持用户现有应用布署环境。以用户现有环境为例,Intel平台上Windows环境和Linux环境支持是十分必需。另外还应该提供有效工具和服务能够为用户提供所需从物理环境到虚拟化环境下应用迁移服务。在用户以后使用过程中还应提供对应计划 、布署 、运维 等方面最好实践提议。2.1.2.6 虚拟化平台高可用虚拟化数据中心基础架构平台最少需要含有“5个9”或更高高可用性,还应该能够用户需求扩展对应保护和安全手段,满足用户迈向“永不停顿”云计算数据中心需求。最少应该从以下层面综合考虑: 产品层次高可用性:冗余产品模
15、块和结构,在发生局部硬件故障时不影响产品正常使用或能够实时更换修复; 架构层次高可用性:计算,网络和存放控制节点全部是冗余体系架构,充足保障整个系统高可用性; 管理层次高可用性:管理控制节点和路径全部有冗余保障,充足实现管理架构高可用性; 提供不一样层级应用和数据保护能力:依据用户SLA模型,结合备份恢复,快照,克隆,归档,压缩,消重,同时异步复制,灾备技术,多路径负载均衡技术,等等方面技术保障,来实现不一样等级,比如:小时等级、分钟等级或秒等级高可用业务保护能力; 提供不一样层级安全访问控制能力:能实现针对不一样需求用户功效分层管理,在虚拟化动态数据中心中也要实时保障整个系统认证稳定可靠,保
16、障权限分配系统安全和高效运行,实时监控异常状态,并能够进行处理和恢复。2.1.3 虚拟化数据中心管理2.1.3.1 虚拟化数据中心管理挑战伴随虚拟化技术在数据中心实现,虚拟化数据中心到私有云和公有云过程中,传统IT管理方法已经被根本改变。虚拟化转变了 IT 基础架构管理方法。服务器成了动态软件文件,网络成为了能够灵活调度资源,存放由单一阵列和磁盘变成了透明共享存放空间。IT管理者可按需使用基础架构资源池以更高速度和效率加以配置、管理和保护。企业能够按最高可用性和服务等级无缝交付应用程序,而没有传统 IT 处理方案高昂成本和复杂性。图-虚拟化数据中心管理挑战:不过伴伴随数据中心虚拟化程度深入,用
17、户将见面临越来越多管理瓶颈(图-虚拟化数据中心管理挑战):IT架构复杂度提升伴随IT系统虚拟化程度越来越高,面临虚拟化管理也越来越复杂 ;基于虚拟化平台企业内部应用系统越来越多 ,使得虚拟数据平台压力变多样化,同时多样应用对虚拟化平台资源交付要求也有差异;业务系统发展使得对分布式虚拟数据中心需求也提上了日程 ;用户将要面正确是私有云和公有云转变 ,怎样确保现在虚拟化数据中心能够平滑过渡到未来发展私有云到公有云,这种转变要求现在架构含有可靠地弹性管理。lIT管理成本增加趋势毫无疑问,虚拟化将用户从传统管理方法过渡到虚拟化以后,面对大量虚拟资源,虚拟服务器,虚拟存放,要求数据中心管理成本必需得到控
18、制,不能够伴随虚拟机数量增多和其它要控制虚拟对象增多而无谓增加管理人员开支,管理软件购置等成本消耗上。 虚拟化管理TCO 要达成更高水平,就必需依靠于虚拟化架构上管理手段,而不能依靠于将虚拟化平台甚至私有云架构放到第三方昂贵管理软件产品中去。lIT管理效率业务应用系统对IT服务交付要求越来越高 ,同时虚拟化数据中心业务步骤亟待完善,面对提升IT管理效率压力同时,还要保障IT管理服务等级。2.1.3.2 虚拟化数据中心管理参考架构图-虚拟化数据中心管理参考架构虚拟化数据中心管理系统建立包含多个方面内容,从上图(图-虚拟化数据中心管理参考架构)能够看出,虚拟化数据中心管理虚拟化数据中心面正确管理关
19、键关注以上五个部分内容:虚拟化数据中心资源池管理:针对虚拟化数据中心当中基础架构管理,能够实现对服务器、网络、存放统一和融合管理,能够实现对异构资源管理。虚拟化资源管理:在虚拟化数据中心当中,全部计算资源全部是虚拟化方法表现,以逻辑单元模式对应用提供服务,虚拟化数据中心管理系统应该实现对虚拟化资源集中管理,包含自动发觉,统一监控,自动化配置,资源调配,虚拟服务器布署等。高可用性管理:关键性业务在虚拟化平台上运行必需要有高可用平台确保,虚拟化中心管理平台需要能够为应用提供数据迁移、复制和容灾等方面管理功效。服务等级管理:虚拟化数据中心资源将经过标准化服务模式提供,管理系统应该能够提供步骤自动化管
20、理,ITIL管理和CMDB联合。丰富API接口:虚拟化数据中心管理平台需要含有丰富API接口,为用户提供标准化、开放用户业务系统开发接口,实现和用户现有系统对接和扩展。2.1.3.3 资源池管理对于虚拟化数据中心基础部分,是由基础平台计算资源,网络资源和存放资源共同组成,对于不一样资源,管理员必需实现统一资源管理才能够对多种资源做愈加好调度和分配。统一基础架构管理平台应该提供了对于资源池统一管理和资源自动化灵活配置等多个有效虚拟数据中心管理功效。包含: 统一对各组成元素管理,降低多个服务器,网络和存放配置管理工具 从单个管理点管理单个虚拟化中心计算平台和跨地域计算平台,实现变更合规性管理 整合
21、控制面板 基于策略配置和更改管理 深度可见性,能够从虚拟层到物理层深度定位 能够对整个系统硬件和应用进行监控 可和第三方企业管了处理方案集成2.1.3.4 虚拟化资源管理经过采取虚拟化资源管理平台,IT管理员可大幅改善对虚拟环境控制: 提供集中虚拟资源控制和实现虚拟基础架构各个等级可视性。 经过前瞻性资源管理愈加好发挥每个物理资源性能。 能够实现资源清单搜索,使得包含虚拟机、主机、数据存放区和网络在内整个虚拟化资源在虚拟化中心中任何位置唾手可得。 存放映射和汇报可传达相关存放使用、连接和配置信息。可定制拓扑视图为您提供存放基础架构可视性,并可帮助进行存放问题诊疗和故障排除。 性能图表经过可实时
22、或按指定时间间隔查看更具体统计数据和图表,监视虚拟机、资源池和服务器利用率及可用性。 主机配置文件标准化并简化您配置和管理虚拟主机配置方法。捕捉经过验证已知配置(包含网络、存放和安全设置)蓝图,并将其应用于多台主机以简化设置。主机配置文件策略还能够监视遵从性。 能效完全支持资源动态调度,可连续监视同一个个资源群集中利用率,并在群集只需较少资源时将主机置于备用状态以降低能耗。 提供一个功效强大编排引擎,使您能够使用即时可用工作流来自动实施多个任务,或使用轻松拖放式界面来组装工作流,从而简化管理。 含有资源整合指导功效,可指导您逐步完成整合过程,包含自动发觉多台服务器、实施性能分析、转换,和智能化
23、地在合适主机上放置虚拟机。 虚拟资源管理能够实现大规模管理,伴随用户虚拟化不停深入,和应用不停增多,单台管理服务器需要管理成百上千台服务器,而且虚拟资源管理服务器应该能够经过链接模式进行扩展,能够跨越多个数据中心进行管理,并管理更多虚拟资源。 虚拟资源管理服务器链接模式应该利用在整个基础架构中复制角色、权限和许可证,实现可扩展体系结构和跨多个虚拟化数据中心实例可视性,使您能够同时登录、查看和搜索全部虚拟化数据中心资源清单。 虚拟机资源管理。将处理器和内存资源分配给运行于同一物理服务器上多个虚拟机。建立针对 CPU、内存、磁盘和网络带宽最小、最大和按百分比资源份额。在虚拟机运行同时修改分配。使应
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