根據(jù)Wikipedia，云計(jì)算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算新方式，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)上異構(gòu)、自治的服務(wù)為個(gè)人和企業(yè)用戶提供按需即取的計(jì)算。而B(niǎo)erkeley大學(xué)則認(rèn)為云計(jì)算是指Internet上以服務(wù)發(fā)布的應(yīng)用以及支撐這些服務(wù)的數(shù)據(jù)中心的軟件和硬件。
　　　　
　　虛擬化是實(shí)現(xiàn)云計(jì)算的zui重要的技術(shù)基礎(chǔ)，虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了物理資源的邏輯抽象和統(tǒng)一表示。通過(guò)虛擬化技術(shù)可以提高資源的利用率，并能夠根據(jù)用戶業(yè)務(wù)需求的變化，快速、靈活地進(jìn)行資源部署。
　　
　　1.1虛擬化平臺(tái)架構(gòu)
　　
　　在云計(jì)算環(huán)境中，通過(guò)在物理主機(jī)中同時(shí)運(yùn)行多個(gè)虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)虛擬化。多個(gè)虛擬機(jī)運(yùn)行在虛擬化平臺(tái)上，由虛擬化平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)虛擬機(jī)操作系統(tǒng)的監(jiān)視和多個(gè)虛擬機(jī)對(duì)物理資源的共享。
　　
　　總的來(lái)說(shuō)，我們認(rèn)為虛擬化平臺(tái)是三層結(jié)構(gòu)，zui下層是虛擬化層，提供基本的虛擬化能力支持;中間層是控制執(zhí)行層，提供各控制功能的執(zhí)行能力;zui上層是管理層，對(duì)執(zhí)行層進(jìn)行策略管理、控制，提供對(duì)虛擬化平臺(tái)統(tǒng)一管理的能力。如圖1所示，虛擬化平臺(tái)應(yīng)該包含虛擬機(jī)監(jiān)視器Hypervisor，虛擬資源的管理，虛擬機(jī)遷移，故障恢復(fù)，策略管理(如提供虛擬機(jī)自動(dòng)部署和資源調(diào)配)等功能實(shí)體。各部分具體功能描述如下：　　(1)虛擬機(jī)管理：主要保護(hù)VM的創(chuàng)建、啟動(dòng)、停止、遷移、恢復(fù)和刪除等能力，虛擬機(jī)映像管理，虛擬機(jī)運(yùn)行環(huán)境的自動(dòng)配置和快速部署啟動(dòng)等能力。虛擬機(jī)管理可根據(jù)主機(jī)節(jié)點(diǎn)/虛擬機(jī)的CPU，內(nèi)存，I/O，網(wǎng)絡(luò)等資源使用情況，自動(dòng)地在不同主機(jī)節(jié)點(diǎn)之間遷移VM，使得VM的性能得到保障。也包含主機(jī)節(jié)點(diǎn)的失效保護(hù)，即當(dāng)一個(gè)主機(jī)節(jié)點(diǎn)失效后，該功能實(shí)體能將其上的服務(wù)自動(dòng)轉(zhuǎn)移到其他節(jié)點(diǎn)上繼續(xù)運(yùn)行。
　　
　　(2)高可用Cluster：用于保證主機(jī)節(jié)點(diǎn)的失效保護(hù)，當(dāng)一個(gè)主機(jī)節(jié)點(diǎn)失效后，Cluster自動(dòng)將其上的服務(wù)轉(zhuǎn)移到集群中的其他節(jié)點(diǎn)上繼續(xù)運(yùn)行。該Cluster還可具有負(fù)載均衡和存儲(chǔ)集群的能力。
　　
　　(3)動(dòng)態(tài)資源調(diào)配：虛擬存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建、配置、修改和刪除等能力。當(dāng)一個(gè)VM的內(nèi)存、外出或網(wǎng)絡(luò)資源不足時(shí)，可臨時(shí)借用同節(jié)點(diǎn)中其他VM暫時(shí)不使用的同類資源。
　　
　　(4)動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡：兼顧能源消耗和工作負(fù)載的均衡。根據(jù)策略需要，可開(kāi)啟/關(guān)閉部分主機(jī)節(jié)點(diǎn)，并遷移關(guān)聯(lián)的VM。
　　
　　(5)管理工具：包含虛擬化平臺(tái)需要支持的一套工具，如P2V(PhysicaltoVirtual)，V2P(VirtualtoPhysical)，VA(VirtualApplicaTIon)，JEOS(JustenoughOperatingSystem)等。
　　
　　(6)主機(jī)安全：用于保證VM運(yùn)行環(huán)境的安全，包含一組軟件，如anti-virus，IDS等。
　　
　　1.2虛擬化平臺(tái)部署
　　
　　如圖2所示，在實(shí)際部署中，由于Cluster、動(dòng)態(tài)資源分配、主機(jī)安全等與Hypervisor關(guān)系密切，可以作為獨(dú)立的軟件部署在主機(jī)節(jié)點(diǎn)之中。其他功能都可以集成在一起，形成VM管理器。這樣進(jìn)行功能分配后，整個(gè)虛擬化平臺(tái)可以分為兩個(gè)軟件包：一是Hypervisor+HostOS軟件包，駐留在主機(jī)節(jié)點(diǎn)中;二是VM管理器軟件包。兩者之間的接口將被簡(jiǎn)化為配置、簡(jiǎn)單控制、查看和監(jiān)控幾類。　　運(yùn)行VM的主機(jī)利用Cluster功能組成一個(gè)高可用的集群系統(tǒng)，當(dāng)其中的某個(gè)節(jié)點(diǎn)失效時(shí)，可無(wú)需VM管理器的干涉，自動(dòng)地將失效節(jié)點(diǎn)上的服務(wù)遷移到其他節(jié)點(diǎn)，并為其重新分配存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源，使得服務(wù)不間斷。VM管理可部署在獨(dú)立的服務(wù)器上，由其負(fù)責(zé)對(duì)虛擬化平臺(tái)的告警、運(yùn)行狀況監(jiān)控、負(fù)載調(diào)整等工作。虛擬化平臺(tái)物理部署如圖3所示。　　1.3虛擬化平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)
　　
　　(1)平臺(tái)虛擬化實(shí)現(xiàn)資源*利用。利用虛擬化技術(shù)，在一臺(tái)物理服務(wù)器或一套硬件資源上虛擬出多個(gè)虛擬機(jī)，讓不同的應(yīng)用服務(wù)運(yùn)行在不同的虛擬機(jī)上，在不降低系統(tǒng)魯棒性、安全性和可擴(kuò)展性的同時(shí)，可提高硬件的利用率，減少應(yīng)用對(duì)硬件平臺(tái)的依賴性，從而使得企業(yè)能夠削減資金和運(yùn)營(yíng)成本，同時(shí)改善IT服務(wù)交付，而不用受到有限的操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和硬件選擇范圍的制約。
　　
　　(2)利用虛擬機(jī)與硬件無(wú)關(guān)的特性，按需分配資源，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡。當(dāng)VM監(jiān)測(cè)到某個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的負(fù)載過(guò)高時(shí)，可以在不中斷業(yè)務(wù)的情況下，將其遷移到其它負(fù)載較輕的節(jié)點(diǎn)或者在節(jié)點(diǎn)內(nèi)通過(guò)重新分配計(jì)算資源。同時(shí)，執(zhí)行緊迫計(jì)算任務(wù)的虛擬機(jī)將得到更多的計(jì)算資源，保證關(guān)鍵任務(wù)的響應(yīng)能力。
　　
　　(3)平臺(tái)虛擬化帶來(lái)系統(tǒng)自愈功能，提升系統(tǒng)可靠性。系統(tǒng)服務(wù)器硬件故障時(shí)，可自動(dòng)重啟虛擬機(jī)。消除在不同硬件上恢復(fù)操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序安裝所帶來(lái)的困難，其中任何物理服務(wù)器均可作為虛擬服務(wù)器的恢復(fù)目標(biāo)，進(jìn)而減少硬件成本和維護(hù)成本。
　　
　　(4)提升系統(tǒng)節(jié)能減排能力。與服務(wù)器管理硬件配合實(shí)現(xiàn)智能電源管理;優(yōu)化虛擬機(jī)資源的實(shí)際運(yùn)行位置，達(dá)到耗電zui小化，從而可為運(yùn)營(yíng)商節(jié)省大量電力資源，減少供電成本，節(jié)能減排。
　　
　　2.1分布式文件系統(tǒng)
　　
　　分布式文件系統(tǒng)是指在文件系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的云存儲(chǔ)分布式文件系統(tǒng)，可用于大規(guī)模集群。主要特性包括：
　　
　　(1)高可靠性：云存儲(chǔ)系統(tǒng)支持節(jié)點(diǎn)間保存多副本功能，以提供數(shù)據(jù)的可靠性。
　　
　　(2)高訪問(wèn)性能：根據(jù)數(shù)據(jù)重要性和訪問(wèn)頻率將數(shù)據(jù)分級(jí)多副本存儲(chǔ)，熱點(diǎn)數(shù)據(jù)并行讀寫(xiě)，提高訪問(wèn)性能。
　　
　　(3)在線遷移、復(fù)制：存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)支持在線遷移、復(fù)制，擴(kuò)容不影響上層應(yīng)用。
　　
　　(4)自動(dòng)負(fù)載均衡：可以依據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)負(fù)荷將原有節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)搬移到新增的節(jié)點(diǎn)。*的分片存儲(chǔ)，以塊為zui小單位來(lái)存儲(chǔ)，存儲(chǔ)和查詢時(shí)所有存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)并行計(jì)算。
　　
　　(5)元數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)分離：采取元數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)分離的方式設(shè)計(jì)分布式文件存儲(chǔ)系統(tǒng)。
　　
　　圖4為分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的系統(tǒng)架構(gòu)。其中：　　●FAC：負(fù)責(zé)向用戶提供文件訪問(wèn)接口，安裝在服務(wù)器端(提供給應(yīng)用以文件操作的API接口;實(shí)現(xiàn)與FLR和FAS的交互，完成數(shù)據(jù)的搬遷)。
　　
　　●FAS：負(fù)責(zé)文件的調(diào)度和訪問(wèn)，完成對(duì)磁陣的讀寫(xiě)操作，對(duì)FAC提供數(shù)據(jù)讀寫(xiě)功能，完成數(shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)。
　　
　　●FLR：負(fù)責(zé)元數(shù)據(jù)的管理，保存文件和塊的命名空間，文件到塊的映射，以及每個(gè)塊副本的位置。
　　
　　2.2分布式數(shù)據(jù)庫(kù)
　　
　　分布式數(shù)據(jù)庫(kù)能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡、故障節(jié)點(diǎn)自動(dòng)接管，具有高可靠性、高性能、高可用、高可擴(kuò)展性，在處理PetaByte級(jí)以上海量結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)上具備明顯性能優(yōu)勢(shì)。圖5為分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的系統(tǒng)架構(gòu)。其中：　　(1)PEC：解析執(zhí)行服務(wù)器(Parsers&ExecuTIngControllers，簡(jiǎn)稱PEC)，SQL服務(wù)接入點(diǎn)。負(fù)責(zé)接收客戶的SQL請(qǐng)求，并定向到特定的Tablet服務(wù)器上進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問(wèn)。
　　
　　(2)Master：主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)的元數(shù)據(jù)管理和調(diào)度工作。
　　
　　(3)TabletServer：負(fù)責(zé)保存數(shù)據(jù)庫(kù)的子表。
　　
　　(4)Space：分布式文件系統(tǒng)的鎖服務(wù)功能。主要保證共享訪問(wèn)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)的獨(dú)占性。
　　
　　2.4中興通訊CoCloud增值業(yè)務(wù)云(見(jiàn)圖6)　　基于上述關(guān)鍵技術(shù)，中興通訊的CoCloud增值業(yè)務(wù)云服務(wù)棧提供了IaaS，PaaS，SAAS多層次云服務(wù)模式，包括統(tǒng)一開(kāi)放環(huán)境UOE/MahupPAAS云平臺(tái)，云存儲(chǔ)，多業(yè)務(wù)云調(diào)度，ECP，NGCC，VPBX，應(yīng)用工廠等多種云服務(wù)方案。
　　
　　2.3.1中興通訊CoCloud增值業(yè)務(wù)云優(yōu)勢(shì)
　　
　　(1)*的軟件自適應(yīng)自動(dòng)部署方式：實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)的資源情況，根據(jù)預(yù)先定制的策略，增加或者減少業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)，可以自動(dòng)安裝、啟動(dòng)、關(guān)閉業(yè)務(wù)軟件，做到軟件根據(jù)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)資源狀況自適應(yīng)部署。
　　
　　(2)靈活的業(yè)務(wù)擴(kuò)展方式：在已有的云計(jì)算平臺(tái)上通過(guò)簡(jiǎn)單的配置后，就可以為新的業(yè)務(wù)分配資源，迅速開(kāi)展新的業(yè)務(wù)。
　　
　　(3)統(tǒng)一運(yùn)維管理：基于云計(jì)算平臺(tái)開(kāi)展業(yè)務(wù)后，基于同樣的基礎(chǔ)架構(gòu)開(kāi)展多種業(yè)務(wù)，目前的運(yùn)維管理方式需要轉(zhuǎn)變，不再是煙囪式的建設(shè)和運(yùn)維。統(tǒng)一的云管理平臺(tái)，通過(guò)分權(quán)分域的方式，讓維護(hù)人員進(jìn)行業(yè)務(wù)和設(shè)備的管理。
　　
　　(4)自動(dòng)在線升級(jí)功能：提供軟件版本中心，通過(guò)手工或者自動(dòng)進(jìn)行業(yè)務(wù)版本以及虛擬化軟件版本的升級(jí)。
　　
　　(5)綠色節(jié)能：在業(yè)務(wù)層面做到軟件自適應(yīng)自動(dòng)部署，在業(yè)務(wù)閑時(shí)只保留必要的業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)，減少了虛擬機(jī)資源的使用，減少了資源的消耗;在虛擬化層面，通過(guò)資源動(dòng)態(tài)均衡方案和綠色節(jié)能方案相結(jié)合，將虛擬機(jī)部署在恰當(dāng)?shù)奈锢頇C(jī)上，保留必要的備用物理機(jī)之外，將其他的物理機(jī)進(jìn)行節(jié)能管理，從而減少運(yùn)營(yíng)商在業(yè)務(wù)閑時(shí)不必要的能源消耗，實(shí)現(xiàn)綠色數(shù)據(jù)中心。
　　
　　(6)多層次容災(zāi)：硬件發(fā)生故障時(shí)，虛擬機(jī)管理中心自動(dòng)將虛擬機(jī)遷移到其他物理機(jī)上，做到虛擬層的容災(zāi);虛擬機(jī)發(fā)生故障不能恢復(fù)時(shí)，應(yīng)用軟件部署子系統(tǒng)將故障虛擬機(jī)資源釋放，并重新申請(qǐng)新的虛擬機(jī)來(lái)運(yùn)行故障的業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)。
　　
　　(7)平滑擴(kuò)容：采用分層結(jié)構(gòu)，業(yè)務(wù)層面和虛擬機(jī)層面之間采用松耦合方式，當(dāng)物理資源不夠用時(shí)，直接在資源池中增加物理機(jī)并安裝虛擬軟件后即可使用;當(dāng)業(yè)務(wù)處理能力不夠時(shí)，業(yè)務(wù)層面的自適應(yīng)自動(dòng)部署機(jī)制會(huì)自動(dòng)增加節(jié)點(diǎn)，達(dá)到業(yè)務(wù)能力的擴(kuò)容。
　　
　　2.3.2中興通訊CoCloud增值業(yè)務(wù)云優(yōu)化實(shí)例
　　
　　以WAP網(wǎng)關(guān)、彩信多業(yè)務(wù)云調(diào)度為例，假設(shè)現(xiàn)網(wǎng)WAP網(wǎng)關(guān)容量為30000TPS，彩信容量為3000條，獨(dú)立建設(shè)與多業(yè)務(wù)云計(jì)算方案對(duì)比如圖7所示。