云計算架構研究

陸 紅

(北京信息職業技術學院 計算機技術研究所，北京 100018)

一 引言

云計算是一種基于互聯網的、大眾參與的計算模式，其計算資源(計算能力、存儲能力、交互能力)是動態、可伸縮、且被虛擬化的，以服務的方式提供。云計算是并行計算(Parallel Computing)、分布式計算(Distributed Computing)和網格計算(Grid Computing)的發展，云計算是虛擬化(Virtualization)、效用計算(Utility Computing)混合演進并躍升的結果。

二 云計算架構

云架構通過虛擬化、標準化和自動化的方式有機地整合了云中的硬件和軟件資源，并通過網絡將云中的服務交付給用戶。

平臺層(PaaS)介于基礎設施層和應用層之間，它是具有通用性和可復用性的軟件資源的集合，為云應用提供了開發、運行、管理和監控的環境。平臺層是優化的“云中間件”，能夠更好地滿足云的應用在可伸縮性、可用性和安全性等方面的要求。

應用層(SaaS)是云上應用軟件的集合，這些應用構建在基礎設施層提供的資源和平臺層提供的環境之上，通過網絡交付給用戶。云應用種類繁多，既可以是受群體龐大的標準應用，也可以是定制的服務應用，還可以是用戶開發的多元應用。

三 云計算架構基本組成

在搭建云計算系統時，需要搭建以下系統:虛擬化平臺、云計算管理平臺和云計算監控系統。虛擬化平臺負責將硬件物理服務器虛擬成為多個虛擬服務器，從而實現服務器虛擬化。云計算管理平臺主要負責實現云用戶注冊、管理、資源申請、監控、釋放等功能，對整個云計算平臺能夠實現統一的管理與資源分配規劃。云計算監控系統實現對云中操作系統的管理和監控、升級等功能。由此可以看出云計算平臺搭建時，必須進行三個步驟:服務器虛擬化、云計算管理、云計算監控。

服務器虛擬化是云計算平臺的最核心部分，所有云計算平臺中的功能及子系統都是依賴于服務器云來實現的。它既包括硬件服務器和底層操作系統部分，同時又包括云計算平臺中的虛擬機超級監督器功能，是運行虛擬系統/功能服務器系統的底層基礎平臺。

通過云計算平臺管理軟件，實現所有服務器整合為一個統一的云計算服務器平臺，抽象出統一的硬件資源，包括cpu資源池、memory資源池、network資源池、storage資源池，任意云都可以按需在統一資源池中獲得硬件資源并運行。通過將所有的服務器進行虛擬化形成服務器云。

四 云計算管理與監控平臺

云計算管理中通過云計算平臺實現云用戶注冊、管理、資源申請、監控、釋放等功能，同時擔負著統計、計費等作用，是云計算中最重要的一個組成部分。

1.計算資源管理

在對物理機的管理中，提供服務器基本信息、與服務器相關的資源數量和屬性信息的查詢和管理，支持服務器運行狀態和性能故障的監控，支持通過IPMI等標準協議對服務器進行遠程開關機等操作。數據中心可將物理機作為用戶可申請的資源，幫助用戶運行那些不能在虛擬機上運行的應用系統。

提供對基于不同虛擬化系統的虛擬機的統一管理，支持的虛擬化系統應包括 VMware ESX、Citrix XenServer、Redhat/CentOS Xen/KVM、MS HyperV、Oracle VM、Suse Xen、Sun Container/LDOM等，并且其開放的架構可快速提供對新的虛擬化系統的支持。

提供的虛擬機管理包括基本信息管理、監控管理、部署調度管理、虛擬機生命周期管理等功能，支持虛擬機基本信息的獲取、運行狀態的監控、虛擬機的動態部署、虛擬機的開機/關機/重啟/掛起/恢復/刪除等操作。

根據脫氧烏頭堿的加熱研究結果表明，由于其與烏頭堿都為C19二萜生物堿，結構相似，故二者的水解途徑類似，脫氧烏頭堿在加熱的過程中，主要有去氧烏頭次堿、去氧烏頭原堿和焦去氧烏頭堿這幾種產物，在此過程中，脫氧烏頭堿易先水解為去氧烏頭次堿，再分解為去氧烏頭原堿，該成分沒有紫外吸收，在色譜圖中沒有顯示，在質譜圖中能夠檢測到。

2.存儲資源管理

通過存儲設備提供的接口實現對存儲類資源的管理，將多個存儲設備的資源整合在一起并抽象化，對外提供整體的出口和存儲空間管理，讓它看上去如同一個資源。

存儲資源池可以由含有虛擬化能力的存儲設備(如分布式文件系統、虛擬化存儲)來承建。通過存儲設備提供的接口，提供存儲類資源的容量管理，支持對掛載到虛擬機的存儲容量的劃分、管理。

可以從外部存儲資源(如SAN、NAS)創建存儲區域，在創建虛擬機時將存儲區域加載至虛擬機，并指定虛擬機的磁盤大小。支持為多個基于Xen或基于KVM的Hypervisor創建共享存儲，用于存放在這些Hypervisor上創建的虛擬機文件和虛擬機模板。

3.運營管理

(1)資源分組和容量統計

為不同類型的資源劃分資源組，管理員可向資源組中添加資源。為了方便資源狀態的查看和管理，當資源被添加到資源池中后，可以從門戶上查看到相關資源的數量、關鍵屬性和可用狀態。

(2)資源統一監控與管理

提供對虛擬機的故障和性能監控，包括虛擬機啟停狀態、虛擬機名稱、虛擬機IP地址、CPU利用率、內存利用率、負載、磁盤使用量、所屬的物理服務器、所屬用戶、所屬的服務實例(包括服務實例的名稱、版本號)等;并支持虛擬機的開機/關機/重啟/掛起/恢復/刪除等操作。

為最終用戶提供對自己的服務實例的監控，監控內容包括實例的啟停狀態、實例相關資源的運行狀態和性能指標、實例運行過程中的日志和告警信息、實例的有效期等。

(3)異常事件與告警管理

為了及時發現并處理異常事件，提供監控告警功能，運維人員可基于圖形界面設定告警事件定義和監控處理規則，當發生告警事件時可自動觸發日志記錄、郵件通知、資源自動遷移等動作。

事件監控展現了系統中所有的事件情況，包括事件發生的時間、詳細信息和事件嚴重程度。方便管理員及時了解系統的運行情況，對系統的異常和故障進行及時的排查和處理。

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