肖 剛

近幾年,云計算成為廣泛關注的話題,本質(zhì)上它不是技術(shù)創(chuàng)新,而是服務模式的創(chuàng)新,它使 IT服務變得更簡單、更易獲取。廣義云計算,是服務的交付和使用模式通過網(wǎng)絡以按需、易擴展的方式獲得,這種服務可以是 IT軟件,也可以是任意的與互聯(lián)網(wǎng)相關的服務。

1 云計算結(jié)構(gòu)

云計算是并行計算 (Parallel Computing)、分布式計算 (Distributed Computing)、網(wǎng)格計算(Grid Computing)三大科學概念的商業(yè)實現(xiàn)。其核心是在大量的分布式計算機上 (非本地機或遠程服務器)進行運算。從功能結(jié)構(gòu)上看,系統(tǒng)由存儲層、基礎管理層、應用接口層和訪問層四部分組成。

1.1 存儲層

存儲層是云計算最基礎的部分,承載在各類存儲設備上。如 FC光纖通道存儲設備,NAS、iSCSI等 IP存儲設備,SCSI或 SAS等 DAS存儲設備。這些物理存儲設備分布在網(wǎng)絡的不同區(qū)域,通過統(tǒng)一的管理系統(tǒng),實現(xiàn)硬件的狀態(tài)監(jiān)控和故障維護,打破了物理機限制的邏輯化存儲空間。

1.2 基礎管理層

基礎管理層是云計算最核心的部分,通過集群、分布式文件系統(tǒng)和網(wǎng)格計算等技術(shù),實現(xiàn)存儲設備的協(xié)同工作,保證多個設備對外提供同一種服務,并通過資源協(xié)作提高數(shù)據(jù)訪問性能。本層需要保障用戶的安全,一是不同用戶間數(shù)據(jù)授權(quán)的安全,另一個是數(shù)據(jù)本身的安全和穩(wěn)定。

1.3 應用接口層

應用接口層是云計算最靈活的部分,用來實現(xiàn)應用服務系統(tǒng)對基礎層的不同開發(fā)環(huán)境和 API,如視頻監(jiān)控應用平臺、IPTV等服務平臺。

1.4 訪問層

訪問層是用戶請求的響應層,授權(quán)用戶通過標準的公用應用接口登錄云,云系統(tǒng)響應用戶請求,分配相關資源。

從上面的結(jié)構(gòu)模型可知,云存儲系統(tǒng)是一個多設備、多應用、多服務協(xié)同工作的集合體,是多種技術(shù)融合發(fā)展的結(jié)果。

2 云計算特點

1.虛擬化:云計算支持用戶在任意位置、使用各種終端獲取應用服務。這個 “端”可以是筆記本、手機,也可以是 PDA。終端通過網(wǎng)絡的 IT資源來完成所需的一切服務。

2.高可靠性:“云”使用了數(shù)據(jù)多副本容錯、計算節(jié)點同構(gòu)可互換等措施,來保障服務的高可靠性。使用云計算比使用本地計算機可靠。

3.通用性:云計算不針對特定的應用,在“云”的支撐下可以構(gòu)造出千變?nèi)f化的應用,同一個 “云”能同時支撐不同應用的運行。

4.按需服務: “云”是一個龐大的資源池,按需購買;云的資源可以象自來水、電、煤氣那樣計費。

3 典型應用

目前,云計算已開始商用,有基礎架構(gòu)即服務(Infrastructure asa Service)、平臺即服務 (Platform as a Service)和軟件即服務 (Software as a Service)3種基本的云計算類型。

云存儲可對外提供不同的服務,根據(jù)服務類型和面向的用戶不同,云存儲服務可以分為個人級應用和企業(yè)級應用。

3.1 個人級云存儲

3.1.1 網(wǎng)絡磁盤

網(wǎng)絡磁盤是在線存儲設備。云系統(tǒng)通過強大的資源調(diào)度能力,將分布在不同區(qū)域的物理服務器虛擬成一個個的邏輯服務器,構(gòu)成一個存儲空間池,使用者可根據(jù)自己的需要調(diào)用空間池的邏輯資源使用。當空間使用完后重新釋放,返回空間池供其他使用者使用。使用者可通過 Web訪問方式來上傳和下載文件,實現(xiàn)個人重要數(shù)據(jù)的存儲和網(wǎng)絡化備份。這種服務使用戶存取文件就像在銀行中存取錢一樣隨時、隨地,按需存取。所有的應用文件通過網(wǎng)絡存在云中虛擬磁盤中。而云中的虛擬磁盤是構(gòu)筑在物理服務器中,與業(yè)務應用無關。

3.1.2 在線文檔編輯

與網(wǎng)絡硬盤業(yè)務相比,在線文檔編輯是將應用程序的運行 “云”端化,應用程序需要的內(nèi)存、CPU資源完全由云端提供。云系統(tǒng)將分布在不同區(qū)域的物理 CPU、內(nèi)存進行邏輯組合,統(tǒng)一調(diào)度,分配給發(fā)起需要的用戶使用。這種調(diào)度方式能夠?qū)崿F(xiàn)按需分配,即用戶處理量大分配的資源就多。這種在線編輯的方式,使用戶不需要在個人 PC上安裝文檔 (office)軟件,只需要打開在線文檔網(wǎng)頁,就可以進行文檔編輯和修改,并將編輯完成的文檔保存在系統(tǒng)提供的個人存儲空間中。無論使用者走到哪兒,都可以登錄系統(tǒng),打開保存在云存儲系統(tǒng)中的文檔。通過云存儲系統(tǒng)的權(quán)限管理功能,就能輕松實現(xiàn)文檔的共享、傳送及版權(quán)管理。

以上 2種應用的特點是將硬盤、CPU、內(nèi)容這些 IT資源邏輯虛擬化后,通過統(tǒng)一調(diào)度提高用戶使用的效率,弱化應用對終端的要求,將資源云端化。事實上,面向個人的應用還有很多,如打破服務器地域限制的網(wǎng)絡游戲。

3.2 企業(yè)級云存儲

企業(yè)級云應用需解決企業(yè)面臨的諸多 IT問題。

3.2.1 企業(yè)空間租賃

信息化的不斷發(fā)展使得各企業(yè)、單位的信息數(shù)據(jù)量呈幾何曲線增長。傳統(tǒng)方式意味著硬件設備、機房環(huán)境、維護成本的投入。通過高性能、大容量云存儲系統(tǒng),云計算能為無法單獨購買大容量存儲設備的企事業(yè)單位提供方便快捷的空間租賃服務,同時,大量專業(yè)的技術(shù)人員的日常管理和維護可以保障云存儲系統(tǒng)運行安全,確保數(shù)據(jù)不會丟失。

3.2.2 企業(yè)級遠程數(shù)據(jù)備份和容災

企業(yè)數(shù)據(jù)的安全性隨著數(shù)據(jù)量的增長也日益凸顯。通過高性能、大容量云存儲系統(tǒng)和遠程數(shù)據(jù)備份軟件,云系統(tǒng)的安全模塊能為需要遠程數(shù)據(jù)備份和容災的企事業(yè)單位提供安全服務。

這 2種企業(yè)級的云應用方案,也是將 IT基礎資源云端化的實現(xiàn)方式,與個人應用相比,企業(yè)級的應用對資源冗余、實時性要求更高一些。

3.3 運營商級的云計算

與個人及企業(yè)級的應用相比,運營商級的應用更偏向?qū)I(yè)務流的優(yōu)化和不同業(yè)務之間的資源配置方案。

3.3.1 云主機

提供虛擬主機業(yè)務的 IDC運營商需要投入大量的服務器,傳統(tǒng)的提供方式有 2個特點:①通過一臺物理機上虛擬多臺主機,通過運行在物理機上的資源管理軟件,提高虛擬機的運行效率;②虛擬的主機空間是固定的,需要同時占用相應的物理空間。傳統(tǒng)的提供方式僅能在一臺物理服務器上實現(xiàn)資源調(diào)度和分配;而且客戶選擇業(yè)務時,必須按照需求的最大量訂購業(yè)務。不僅訪問網(wǎng)站的效率不高,而且需要客戶購買過剩的資源。帶來的現(xiàn)實問題是虛擬主機提供商需要投入大量的物理服務器,給機房用電帶來很大的挑戰(zhàn) (一般的 IDC機房,電源消耗占總運營成本的 40%)。

云計算系統(tǒng)通過將數(shù)量眾多物理服務器納入到統(tǒng)一的資源調(diào)度中,實現(xiàn)不同物理機硬盤、CPU、內(nèi)存的統(tǒng)一調(diào)度,不同資源之間的互補。比如,采取消耗內(nèi)存資源多的游戲服務器與消耗硬盤資源多的視頻應用分配到相同的物理機上;不同時間段的協(xié)作,如夜間 BT下載類與白天 Web瀏覽類應用分配到相同物理機上等手段,提高了服務器利用率,同時還擴展了業(yè)務量。

一項測算數(shù)據(jù)表明,相同的業(yè)務量,采用云計算系統(tǒng)部署服務器是傳統(tǒng)服務器部署的十二分之一,這對機房空間、電源消耗都是一項巨大的節(jié)約。同時云主機由于實現(xiàn)了 CPU資源協(xié)作,還能提高網(wǎng)站的訪問效率,有助于運營商提升服務質(zhì)量。因此,部署云主機的 IDC機房,即減少了成本又提高了服務。

3.3.2 互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容聚合系統(tǒng)

互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容日益豐富,網(wǎng)絡視頻 (含高清)日益成為主流。視頻類網(wǎng)站也層出不窮,比如運行時間較長的迅雷、風行、優(yōu)酷、土豆、快播等,后起的新浪、搜狐高清頻道。這些視頻提供者發(fā)展快,要求網(wǎng)絡部署快,用戶網(wǎng)絡質(zhì)量高。運營商如何快速的將這些內(nèi)容引入到網(wǎng)內(nèi)關系到企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略。傳統(tǒng)的方式需要在網(wǎng)內(nèi)投入大量服務器,通過鏡像系統(tǒng)將所有的內(nèi)容源引入到網(wǎng)內(nèi)。這種方式投入大,部署周期長。通過云計算系統(tǒng)可以快速的完成熱點內(nèi)容的部署,圖 1是互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容云計算引入圖。利用流量分析與控制系統(tǒng),發(fā)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)用戶的訪問熱點,通過云系統(tǒng)將內(nèi)容提供商的內(nèi)容源鏡像到云存儲空間中,然后重定向給訪問用戶。這種方式運營商僅需投入少量服務器,通過云計算方式分配服務器資源,內(nèi)容提供商做好內(nèi)容分發(fā)就能完成。不僅運營商和內(nèi)容商投入少,而且內(nèi)容使用者在使用方式無任何變化的同時視頻觀看效果有極大的提高。

圖 1 互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容云計算引入示意圖

運營商的這 2種方案優(yōu)化了資源分配方案,改變了業(yè)務流。事實上,運營商級的應用還不止這些。龐大的計算功能使得對業(yè)務流的分析成為可能,運營商還可進行有害信息的跟蹤和定位,為安全的信息環(huán)境提供技術(shù)手段的保證。

3.4 云計算應用的特點

云計算的應用概括起來,可總結(jié)如下幾點:第一,云系統(tǒng)是將核心的計算資源云端化、集約化,這使復雜應用成為可能。這里的復雜不是應用流程的復雜,而是計算過程的復雜。第二,應用更趨向安全化。由于虛擬的資源不再依托一臺物理設備,極大的減少了單設備故障、面向目標對象的網(wǎng)絡攻擊所帶來的災難。第三,能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)流的再造,這使應用的發(fā)掘更像 “搭積木”,通過對數(shù)據(jù)流的改變,開發(fā)出更符合市場需求的服務來。

(責任編輯:諸 紅)