運營商管理云平臺的虛擬化技術(shù)

孫希昀

摘 要 為了滿足運營商云管理平臺系統(tǒng)安全、負(fù)載均衡、數(shù)據(jù)備份等需求，通過各種虛擬化技術(shù)將計算資源全面池化，實現(xiàn)對所有資源的統(tǒng)一化、集中化、智能化調(diào)度和管理，本文旨在運營商管理云平臺整體架構(gòu)基礎(chǔ)上，重點對虛擬化技術(shù)開展研究與分析，實現(xiàn)多地域資源池、異構(gòu)資源池的統(tǒng)一高效管理，整合提升基礎(chǔ)資源利用率，促進(jìn)平臺高效運行。

【關(guān)鍵詞】管理云平臺 資源池化 虛擬化技術(shù)

1 研究思路

本文旨在基于運營商管理云平臺整體架構(gòu)基礎(chǔ)上，重點提出對虛擬化技術(shù)的研究和分析，運營商管理云平臺整體架構(gòu)包括基資源池服務(wù)層（IaaS）、平臺服務(wù)層（PaaS）、應(yīng)用及軟件服務(wù)層（SaaS）和云平臺管理系統(tǒng)組成。虛擬化平臺是云管理平臺中的重要組成部分。通過將物理服務(wù)器轉(zhuǎn)換為虛擬機，可以有利于提升數(shù)據(jù)中心中的物理服務(wù)器硬件利用率、減少物理服務(wù)器數(shù)量、節(jié)省占地空間、減少用電能耗、降低整體成本，還可以增加數(shù)據(jù)中心中資源的共享程度，提升資源分配的靈活性和敏捷性。

2 管理云平臺總體技術(shù)架構(gòu)

2.1 資源池服務(wù)層（IaaS層）

資源池指的是構(gòu)建云平臺所需要的所有IT類型資源，以及基于這些資源定義的一些邏輯屬性、對象定義、使用規(guī)則等。常見的基礎(chǔ)架構(gòu)及資源分為三類，分別是：云計算資源（宿主機的CPU、內(nèi)存等）、云網(wǎng)絡(luò)資源（交換機、負(fù)載均衡器、IP地址池、VLAN劃分等）和云存儲資源（存儲設(shè)備、LUN劃分等）。除此之外，虛擬化平臺、虛擬機、操作系統(tǒng)等也屬于該部分。

2.2 平臺服務(wù)層（PaaS層）

該層主要包括兩類：IT類基礎(chǔ)服務(wù)和業(yè)務(wù)基礎(chǔ)服務(wù)，業(yè)務(wù)基礎(chǔ)服務(wù)主要指運營商業(yè)務(wù)基礎(chǔ)服務(wù)，平臺服務(wù)層同時可以根據(jù)需求提供其他類型如OA應(yīng)用的基礎(chǔ)服務(wù)。在本文中，該層內(nèi)容將依托于下層的基資源池存在。該部分內(nèi)容將向各類用戶（包括上層的各類應(yīng)用）提供不同的通用服務(wù)。通常情況下，這些服務(wù)具備不同的作用，并且會被多個應(yīng)用所使用。

2.3 應(yīng)用及軟件服務(wù)層（SaaS層）

該層主要包括一些具有特定功能的行業(yè)應(yīng)用及軟件。該部分內(nèi)容通常負(fù)責(zé)執(zhí)行具體的業(yè)務(wù)應(yīng)用、完成特定的業(yè)務(wù)操作和業(yè)務(wù)生產(chǎn)任務(wù)，如編輯應(yīng)用，收錄應(yīng)用、媒體處理應(yīng)用、遷移應(yīng)用等

2.4 云平臺管理系統(tǒng)

上面三部分構(gòu)成了云平臺能夠提供的各類服務(wù)集合，這就是云平臺功能實現(xiàn)部分。云平臺管理部分提供的功能數(shù)量、執(zhí)行效率、操作簡繁程度將直接影響管理人員對云平臺資源的管控能力，從而間接影響各層的服務(wù)內(nèi)容及質(zhì)量。一個完善的云平臺管理系統(tǒng)應(yīng)該具備用戶管理、虛擬化管理、資源池管理、監(jiān)控管理、資產(chǎn)管理、災(zāi)備管理、用戶管理、流程自動化管理、業(yè)務(wù)模型管理、服務(wù)流程管理、門戶及自服務(wù)管理等功能模塊。

3 管理云平臺虛擬化技術(shù)研究

虛擬化技術(shù)是云計算、云存儲服務(wù)得以實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)之一。虛擬技術(shù)分為很多種，從不同的層次上來講，有CPU一級虛擬化技術(shù)，硬件層上一級虛擬化技術(shù)，還有建立在操作系統(tǒng)之上的虛擬化技術(shù)，包括高級語言虛擬化技術(shù)（java＼C#）、指令動態(tài)解釋執(zhí)行的vmware＼vpc、腳本語言運行時系統(tǒng)（如python＼javascript、matlab、sql等）。

3.1 服務(wù)器虛擬化技術(shù)

服務(wù)器虛擬化總體技術(shù)架構(gòu)主要包括物理服、Hypervisor、虛擬服務(wù)器、存儲系統(tǒng)、虛擬化管理系統(tǒng)等部分。使用硬件虛擬化技術(shù)，將一臺物理服務(wù)器的資源（包括CPU，內(nèi)存，硬盤，網(wǎng)卡等）劃分成多份。同時虛擬化架構(gòu)可以實現(xiàn)虛擬機資源池化，通過虛擬機的動態(tài)遷移，保證物理機與虛擬機兩個層面的高可用性，同時提供整個資源池的資源動態(tài)分配功能。使用虛擬化技術(shù)，在高性能的服務(wù)器上劃分虛擬機，將業(yè)務(wù)及應(yīng)用程序平滑地部署在虛擬機上。提供統(tǒng)一的虛擬機集群管理功能，擁有自動資源調(diào)配、虛擬機動態(tài)遷移、共享網(wǎng)絡(luò)連接與集中存儲等功能，可以增強資源管理的敏捷性，提高系統(tǒng)運行效率，降低了單個系統(tǒng)故障的損失。

3.2 桌面虛擬化技術(shù)

桌面虛擬化技術(shù)可提供端到端的桌面交付解決方案。能夠動態(tài)按需產(chǎn)生虛擬桌面，此外，桌面虛擬化技術(shù)采用高速交付協(xié)議，能夠在在任何網(wǎng)絡(luò)條件下提供高速率的響應(yīng)速度。對于IT機構(gòu)而言，桌面虛擬化技術(shù)可通過分別交付桌面操作系統(tǒng)、應(yīng)用和用戶設(shè)置，大大簡化桌面生命周期管理并顯著降低持有成本。桌面虛擬化技術(shù)可以滿足任何場所用戶按需交付使用桌面，同時顯著簡化生命周期管理，為最終用戶加速交付桌面系統(tǒng)，提供更強大的數(shù)據(jù)保護(hù)和監(jiān)控，并降低高達(dá)40%的擁有成本。

3.3 應(yīng)用虛擬化技術(shù)

應(yīng)用虛擬化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)將所有應(yīng)用運行都在數(shù)據(jù)中心中運行，本地接入設(shè)備僅作為演示平臺使用。這為端點環(huán)境、應(yīng)用執(zhí)行和信息控制的集中化平臺控制提供便利，應(yīng)用虛擬化技術(shù)實現(xiàn)了對應(yīng)用、文件和數(shù)據(jù)的集中部署和管理，集中化使企業(yè)能更輕松、更可靠地實現(xiàn)綜合控制與運行，滿足需求變化的及時性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性。

3.4 存儲虛擬化技術(shù)

虛擬存儲就是把多個存儲介質(zhì)模塊（如硬盤、RAID）通過一定的手段進(jìn)行集中管理，將所有存儲模塊規(guī)劃到一個存儲池（Storage Pool）中進(jìn)行統(tǒng)一管理，從主機和工作站角度看就不是多個硬盤，而是一個分區(qū)或者卷，類似一個超大容量的硬盤。可以實現(xiàn)多種、多個存儲設(shè)備統(tǒng)一管理，能夠為用戶提供大容量、高數(shù)據(jù)傳輸性能的存儲系統(tǒng)。通過文件存儲管理界面可配置NAS（Net Attached Storage）服務(wù)器和查看操作日志。可對NAS服務(wù)器進(jìn)行增加、刪除、修改和詳細(xì)信息查看等。

3.5 網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)

伴隨著虛擬化系統(tǒng)的不斷應(yīng)用，服務(wù)器系統(tǒng)得到了最大限度的性能發(fā)揮和靈活的管理，為了更好的滿足用戶對網(wǎng)絡(luò)的需求，通過與外部硬件網(wǎng)絡(luò)設(shè)備集成提供網(wǎng)絡(luò)管理模塊，實現(xiàn)基于硬件的豐富的網(wǎng)絡(luò)功能。除了根據(jù)訂單請求由系統(tǒng)自動生成服務(wù)實例外，系統(tǒng)管理員也可通過虛擬資源管理功能方便的創(chuàng)建各種網(wǎng)絡(luò)資源實例，如負(fù)載均衡實例、防火墻規(guī)則，并分配給用戶的虛擬機或物理機進(jìn)行使用。虛擬化平臺一旦構(gòu)建完成，即可對外提供虛擬機服務(wù)。虛擬化平臺的主要任務(wù)是承載虛擬機的運行，實現(xiàn)多地域資源池、異構(gòu)資源池的統(tǒng)一高效管理，實現(xiàn)對現(xiàn)有功能模塊的優(yōu)化調(diào)整，增加資源池監(jiān)控能力，實現(xiàn)運維能力的提升，從而靈活快速發(fā)布業(yè)務(wù)，整合提升基礎(chǔ)資源利用率，控制平臺運維成本，促進(jìn)平臺高效運行。

4 結(jié)論

為了滿足更高運營層面的需求，需要實現(xiàn)更多高層次的功能，對資源進(jìn)行池化、量化，并對數(shù)據(jù)、機柜資源、計算資源、存儲資源、數(shù)據(jù)庫資源和網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行細(xì)顆粒度劃分，以更好的進(jìn)行度量和分配。運營商在加大基礎(chǔ)設(shè)施資源建設(shè)的同時，形成了一系列的基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境，基礎(chǔ)設(shè)施運維管理人員針對多個資源池進(jìn)行維護(hù)工作。同時，在基礎(chǔ)設(shè)施資源池實際運維實踐過程中，逐步提出了資源池架構(gòu)安全功能優(yōu)化和虛擬化資源規(guī)范化管理的需求。需要提升計算節(jié)點數(shù)據(jù)存儲的安全冗余性，盤活計算節(jié)點本地硬盤資源；實現(xiàn)對虛擬化資源平臺硬件和虛擬機的集中監(jiān)控和管理；因此，需要對云管理平臺功能進(jìn)一步完善，從而提高運營商云計算資源管理水平。

作者單位

上海科技管理干部學(xué)院 上海市 201800