云計算要求基礎設施具有良好的彈性、擴展性、自動(dòng)化、數據移動(dòng)、多租戶(hù)、空間效率和對虛擬化的支持。那么,云計算環(huán)境下的數據中心基礎設施各部分的架構應該是什么樣的呢?
1、云計算數據中心總體架構
云計算架構分為服務(wù)和管理兩大部分。在服務(wù)方面,主要以提供用戶(hù)基于云的各種服務(wù)為主,共包含3個(gè)層次:基礎設施即服務(wù)IaaS、平臺即服務(wù)PaaS、軟件即服務(wù)SaaS.在管理方面,主要以云的管理層為主,它的功能是確保整個(gè)云計算中心能夠安全、穩定地運行,并且能夠被有效管理。
2、云計算機房架構
為滿(mǎn)足云計算服務(wù)彈性的需要,云計算機房采用標準化、模塊化的機房設計架構。模塊化機房包括集裝箱模塊化機房和樓宇模塊化機房。
集裝箱模塊化機房在室外無(wú)機房場(chǎng)景下應用,減輕了建設方在機房選址方面的壓力,幫助建設方將原來(lái)半年的建設周期縮短到兩個(gè)月,而能耗僅為傳統機房的50%,可適應沙漠炎熱干旱地區和極地嚴寒地區的極端惡劣環(huán)境。樓宇模塊化機房采用冷熱風(fēng)道隔離、精確送風(fēng)、室外冷源等領(lǐng)先制冷技術(shù),可適用于大中型數據中心的積木化建設和擴展。
3、云計算網(wǎng)絡(luò )系統架構
網(wǎng)絡(luò )系統總體結構規劃應堅持區域化、層次化、模塊化的設計理念,使網(wǎng)絡(luò )層次更加清楚、功能更加明確。數據中心網(wǎng)絡(luò )根據業(yè)務(wù)性質(zhì)或網(wǎng)絡(luò )設備的作用進(jìn)行區域劃分,可從以下幾方面的內容進(jìn)行規劃。
1)按照傳送數據業(yè)務(wù)性質(zhì)和面向用戶(hù)的不同,網(wǎng)絡(luò )系統可以劃分為內部核心網(wǎng)、遠程業(yè)務(wù)專(zhuān)網(wǎng)、公眾服務(wù)網(wǎng)等區域。
2)按照網(wǎng)絡(luò )結構中設備作用的不同,網(wǎng)絡(luò )系統可以劃分為核心層、匯聚層、接入層。
3)從網(wǎng)絡(luò )服務(wù)的數據應用業(yè)務(wù)的獨立性、各業(yè)務(wù)的互訪(fǎng)關(guān)系及業(yè)務(wù)的安全隔離需求綜合考慮,網(wǎng)絡(luò )系統在邏輯上可以劃分為存儲區、應用業(yè)務(wù)區、前置區、系統管理區、托管區、外聯(lián)網(wǎng)絡(luò )接入區、內部網(wǎng)絡(luò )接入區等。
此外,還有一種Fabric的網(wǎng)絡(luò )架構。在數據中心部署云計算之后,傳統的網(wǎng)絡(luò )結構有可能使網(wǎng)絡(luò )延時(shí)問(wèn)題成為一大瓶頸,這就使得低延遲的服務(wù)器間通信和更高的雙向帶寬需要變得更加迫切。這就需要網(wǎng)絡(luò )架構向扁平化方向發(fā)展,最終的目標是在任意兩點(diǎn)之間盡量減少網(wǎng)絡(luò )架構的數目。
Fabric網(wǎng)絡(luò )結構的關(guān)鍵之一就是消除網(wǎng)絡(luò )層級的概念,Fabric網(wǎng)絡(luò )架構可以利用陣列技術(shù)來(lái)扁平化網(wǎng)絡(luò ),可以將傳統的三層結構壓縮為二層,并最終轉變?yōu)橐粚,通過(guò)實(shí)現任意點(diǎn)之間的連接來(lái)消除復雜性和網(wǎng)絡(luò )延遲。不過(guò),Fabric這個(gè)新技術(shù)目前仍未有統一的標準,其推廣應用還有待更多的實(shí)踐。
4、云計算主機系統架構
云計算核心是計算力的集中和規模性突破,云計算中心對外提供的計算類(lèi)型決定了云計算中心的硬件基礎架構。從云端客戶(hù)需求看,云計算中心通常需要規;奶峁┮韵聨追N類(lèi)型的計算力,其服務(wù)器系統可采用三(多)層架構,一是高性能的、穩定可靠的高端計算,主要處理緊耦合計算任務(wù),這類(lèi)計算不僅包括對外的數據庫、商務(wù)智能數據挖掘等關(guān)鍵服務(wù),也包括自身賬戶(hù)、計費等核心系統,通常由企業(yè)級大型服務(wù)器提供;二是面向眾多普通應用的通用型計算,用于提供低成本計算解決方案,這種計算對硬件要求較低,一般采用高密度、低成本的超密度集成服務(wù)器,以有效降低數據中心的運營(yíng)成本和終端用戶(hù)的使用成本;三是面向科學(xué)計算、生物工程等業(yè)務(wù),提供百萬(wàn)億、千萬(wàn)億次計算能力的高性能計算,其硬件基礎是高性能集群!
5、云計算存儲系統架構
云計算采用數據統一集中存儲的模式,在云計算平臺中,數據如何放置是一個(gè)非常重要的問(wèn)題,在實(shí)際使用的過(guò)程中,需要將數據分配到多個(gè)節點(diǎn)的多個(gè)磁盤(pán)當中。而能夠達到這一目的的存儲技術(shù)趨勢當前有兩種方式,一種是使用類(lèi)似于GoogleFileSystem的集群文件系統,另外一種是基于塊設備的存儲區域網(wǎng)絡(luò )SAN系統。
GFS是由Google公司設計并實(shí)現的一種分布式文件系統,基于大量安裝有Linux操作系統的普通PC構成的集群系統,整個(gè)集群系統由一臺Master和若干臺ChunkServer構成。在SAN連接方式上,可以有多種選擇。一種選擇是使用光纖網(wǎng)絡(luò ),能夠操作快速的光纖磁盤(pán),適合于對性能與可靠性要求比較高的場(chǎng)所。另外一種選擇是使用以太網(wǎng),采取iSCSI協(xié)議,能夠運行在普通的局域網(wǎng)環(huán)境下,從而降低成本。采用SAN結構,服務(wù)器到共享存儲設備的大量數據傳輸是通過(guò)SAN網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行的,局域網(wǎng)只承擔各服務(wù)器之間的通信任務(wù),這種分工使得存儲設備、服務(wù)器和局域網(wǎng)資源得到更有效的利用,使存儲系統的速度更快,擴展性和可靠性更好。
6、云計算應用平臺架構
云計算應用平臺采用面向服務(wù)架構SOA的方式,應用平臺為部署和運行應用系統提供所需的基礎設施資源應用基礎設施,所以應用開(kāi)發(fā)人員無(wú)需關(guān)心應用的底層硬件和應用基礎設施,并且可以根據應用需求動(dòng)態(tài)擴展應用系統需的資源。