云計(jì)算下的云資源池網(wǎng)絡(luò)分析

黃智偉

（上海郵電設(shè)計(jì)咨詢研究院有限公司，上海 200000）

0 引 言

云計(jì)算的計(jì)算形式為高度可擴(kuò)展[1]。它憑借強(qiáng)大的集群計(jì)算能力，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將資源按照個(gè)人需求進(jìn)行劃分，進(jìn)而為人們提供相應(yīng)的服務(wù)。近年來(lái)，云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展發(fā)生了變化。整體而言，智能、邊緣、多云、容器、云網(wǎng)絡(luò)、軟件定義以及開(kāi)源等技術(shù)成為行業(yè)焦點(diǎn)；大多數(shù)云計(jì)算核心基礎(chǔ)技術(shù)將在2～5年內(nèi)成為主流；云計(jì)算新興熱炒技術(shù)聚焦AI、區(qū)塊鏈以及IoT等新興業(yè)務(wù)場(chǎng)景；云原生應(yīng)用相關(guān)技術(shù)廣受關(guān)注；云計(jì)算作為ICT產(chǎn)業(yè)變革的核心基礎(chǔ)技術(shù)已成為共識(shí)。

目前，云計(jì)算的架構(gòu)為XaaS（X as a Service），指一切通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)提供服務(wù)的總稱，主要服務(wù)包含但并不限于SaaS（面向個(gè)人用戶）、PaaS（面向技術(shù)開(kāi)發(fā)用戶）和IaaS（面向企業(yè)客戶）3種類型，具體服務(wù)說(shuō)明如圖1所示。

圖1 云計(jì)算XaaS架構(gòu)

1 云資源池布局

由于云資源的數(shù)據(jù)量龐大，國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商將資源池劃分為分層布局、集約管理的2+X+Y資源池架構(gòu)。其中，2是指全國(guó)指定的兩個(gè)重要節(jié)點(diǎn)，X是指X個(gè)省節(jié)點(diǎn)，Y是指地市級(jí)的云節(jié)點(diǎn)。

兩個(gè)全國(guó)級(jí)云基地的建立作為2個(gè)重要節(jié)點(diǎn)，服務(wù)范圍覆蓋全國(guó)，承載的業(yè)務(wù)包括大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、公有云業(yè)務(wù)以及集中部署的專屬云業(yè)務(wù)。在資源部署方面，重要節(jié)點(diǎn)需要強(qiáng)大的承載能力，分別部署千臺(tái)以上云主機(jī)和大數(shù)據(jù)服務(wù)器，按需配置云存儲(chǔ)，并可通過(guò)多鏈路跨省上聯(lián)骨干網(wǎng)。

X指部署在X個(gè)省的云資源池，其服務(wù)范圍為建設(shè)資源池的所在省，承載的業(yè)務(wù)包括公有云業(yè)務(wù)、集中部署的專屬云業(yè)務(wù)、屬地部署的專屬云業(yè)務(wù)和私有云業(yè)務(wù)。在資源部署方面，各省節(jié)點(diǎn)按需部署，并通過(guò)多鏈路跨省上聯(lián)骨干網(wǎng)接入點(diǎn)。

Y指在各省的地市級(jí)社區(qū)云，其主要服務(wù)于地市一級(jí)，承載的業(yè)務(wù)包括屬地部署的專屬云業(yè)務(wù)、私有云業(yè)務(wù)和CDN業(yè)務(wù)。在資源部署方面，地市級(jí)云節(jié)點(diǎn)按需部署，上聯(lián)本地網(wǎng)。

2 云資源池管理體系

云資源池提供云主機(jī)資源、云存儲(chǔ)資源、大數(shù)據(jù)資源、CDN資源和PAAS平臺(tái)。其中，云主機(jī)資源、云存儲(chǔ)資源和大數(shù)據(jù)資源構(gòu)成資源池資源，CDN資源和PAAS平臺(tái)主要基于資源池資源進(jìn)行構(gòu)建。各類資源分門(mén)別類進(jìn)行管理，統(tǒng)一納入資源管理體系，如圖2所示。資源管理體系主要由云業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)（BSS）、云計(jì)算業(yè)務(wù)調(diào)度系統(tǒng)和各類資源管理平臺(tái)組成。

圖2 云資源池資源管理圖

云業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)（BSS）作為用戶入口，負(fù)責(zé)與客戶行為相關(guān)的能力實(shí)現(xiàn)，包括客戶賬號(hào)管理、產(chǎn)品/銷(xiāo)售品管理、訂單管理（拆分訂單、分派訂單等）、計(jì)費(fèi)及結(jié)算等。云業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)對(duì)接云計(jì)算業(yè)務(wù)調(diào)度系統(tǒng)和各類資源管理平臺(tái)。

云計(jì)算業(yè)務(wù)調(diào)度系統(tǒng)是資源管理、運(yùn)維及監(jiān)控、與大網(wǎng)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)開(kāi)通的主要入口，與大網(wǎng)協(xié)同實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)類產(chǎn)品的開(kāi)通；實(shí)現(xiàn)對(duì)云公司所有專業(yè)的物理資源的統(tǒng)一管理；通過(guò)與其他系統(tǒng)的接口，實(shí)現(xiàn)云公司整體業(yè)務(wù)的資源展現(xiàn)、監(jiān)控及運(yùn)維。

各類資源管理平臺(tái)包括云管理平臺(tái)、合營(yíng)云管理平臺(tái)、OOS管理平臺(tái)、CDN資源管理平臺(tái)以及大數(shù)據(jù)類管理平臺(tái)等，分別管理自研云主機(jī)資源、合營(yíng)云主機(jī)資源、OOS資源、CDN資源和大數(shù)據(jù)類資源。

我國(guó)歷史上對(duì)書(shū)籍征集最多與禁毀最多的是清朝乾隆年間（1736—1795年）。乾隆帝曾通過(guò)采取獎(jiǎng)勵(lì)、題詠與記名等措施，廣泛征集圖書(shū)。所征集圖書(shū)多達(dá)13500余種，內(nèi)容俱全，為歷朝歷代之最。同時(shí)，清代大興文字獄，時(shí)間之長(zhǎng)，案件之多，規(guī)模之大，株連之廣，懲處之殘酷舉世空前。僅乾隆在位六十年，就禁毀書(shū)籍3100余種、151000多部，銷(xiāo)毀書(shū)板8萬(wàn)塊以上。

云管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)資源池內(nèi)物理資源的管理，包括服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備以及防火墻安全設(shè)備等的監(jiān)控、納管和開(kāi)通配置；實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬資源的管理，包括虛擬機(jī)、容器應(yīng)用、存儲(chǔ)空間、NFV以及SDN等資源的監(jiān)控、納管和開(kāi)通配置，負(fù)責(zé)提供資源查詢類和綜合監(jiān)控類接口，負(fù)責(zé)整合原云主機(jī)、OOS類用戶控制臺(tái)提供統(tǒng)一界面，負(fù)責(zé)提供資源池API與外部私有云整合提供混合云服務(wù)能力。

云管理平臺(tái)和云計(jì)算業(yè)務(wù)調(diào)度系統(tǒng)以公網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和綜合CE為界面。云管理平臺(tái)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)中心內(nèi)計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)，云計(jì)算業(yè)務(wù)調(diào)度系統(tǒng)負(fù)責(zé)上行出口和廣域網(wǎng)。合營(yíng)云管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)合營(yíng)云主機(jī)資源池的統(tǒng)一管理，對(duì)接云計(jì)算業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)，提供接口給云計(jì)算業(yè)務(wù)調(diào)度系統(tǒng)。

OOS管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)本資源池的OOS資源管理，提供接口給云管理平臺(tái)。CDN運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)和大數(shù)據(jù)類管理平臺(tái)分別對(duì)接云業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)和云計(jì)算業(yè)務(wù)調(diào)度系統(tǒng)。

此外，通過(guò)云管理平臺(tái)提供的接口構(gòu)建大客戶行業(yè)云管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)大客戶自有資源和專屬資源的統(tǒng)一管理。

3 云資源池邏輯架構(gòu)

資源池邏輯結(jié)構(gòu)可以分為區(qū)域（Region）、可用 區(qū)（Availability Zone，AZ） 和 數(shù) 據(jù) 中 心（Data Center，DC）3個(gè)層面。其中，區(qū)域是物理上的不同地域，每個(gè)區(qū)域由一個(gè)或多個(gè)可用區(qū)構(gòu)成?？捎脜^(qū)指物理隔離的、有獨(dú)立的風(fēng)火水電資源域。當(dāng)一個(gè)可用區(qū)出現(xiàn)故障后，不會(huì)影響其他可用區(qū)的使用。每個(gè)可用區(qū)由一個(gè)或多個(gè)距離相近的數(shù)據(jù)中心組成，同一個(gè)數(shù)據(jù)中心只能在一個(gè)可用區(qū)中?？捎脜^(qū)內(nèi)資源可靈活調(diào)度。

同一區(qū)域內(nèi)的資源應(yīng)能靈活調(diào)用。區(qū)域之間的鏈路要求高帶寬，建議采用DCI實(shí)現(xiàn)?？捎脜^(qū)之間的鏈路要求低延時(shí)，一般要求RTT少于5 ms，建議采用傳輸鏈路實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。機(jī)房由高帶寬、低延時(shí)的鏈路相連，支持虛擬機(jī)漂移和虛擬機(jī)跨機(jī)房訪問(wèn)存儲(chǔ)，建議由裸光纖或者傳輸鏈路實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。

在云資源池的2+X+Y體系中，2個(gè)重要節(jié)點(diǎn)和各省節(jié)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)一個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域由一個(gè)統(tǒng)一的管理平臺(tái)管理?？捎脜^(qū)和區(qū)域之間的網(wǎng)絡(luò)通過(guò)云計(jì)算業(yè)務(wù)調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度?？捎脜^(qū)之間可部署雙活業(yè)務(wù)。資源池3層邏輯架構(gòu)如圖3所示。

圖3 云資源邏輯架構(gòu)圖

在資源池邏輯架構(gòu)中，資源池中部署計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)資源，提供產(chǎn)品服務(wù)能力。資源池可以在單一機(jī)房部署，也可以在多個(gè)機(jī)房部署。目前，云資源池主要包括以下幾類資源池：

（1）自研云主機(jī)資源池。自研云主機(jī)資源池可進(jìn)一步分為自研CloudStack架構(gòu)云主機(jī)資源池和自研OpenStack架構(gòu)云主機(jī)資源池。自研CloudStack架構(gòu)資源池是早期構(gòu)建的云主機(jī)資源池，基于CloudStack架構(gòu)并采用VMware vSphere或華為Fusion Sphere虛擬化軟件。自研OpenStack架構(gòu)資源池是自研的云主機(jī)資源池，基于OpenStack架構(gòu)并采用自研KVM虛擬化軟件。

（2）合營(yíng)云主機(jī)資源池。合營(yíng)云主機(jī)資源池是基于OpenStack架構(gòu)并采用華為虛擬化軟件Fusion Sphere的云主機(jī)資源池。

（3）自研云存儲(chǔ)資源池。自研云存儲(chǔ)資源池是基于x86架構(gòu)服務(wù)器和自研OOS技術(shù)構(gòu)建的對(duì)象存儲(chǔ)資源池，可單獨(dú)構(gòu)建資源池，也可與云主機(jī)資源池合設(shè)。

（4）大數(shù)據(jù)資源池。大數(shù)據(jù)資源池由x86架構(gòu)服務(wù)器構(gòu)建，包括虛擬化計(jì)算資源、分布式計(jì)算資源和物理服務(wù)器資源等。

在2+X+Y的云資源池架構(gòu)中，2個(gè)重要節(jié)點(diǎn)主要包括自研云主機(jī)、合營(yíng)云主機(jī)、自研云存儲(chǔ)以及大數(shù)據(jù)等資源；X個(gè)省節(jié)點(diǎn)可由自研云主機(jī)資源池、合營(yíng)云主機(jī)資源池以及自研云存儲(chǔ)資源池中的一個(gè)或多個(gè)組合而成，Y個(gè)地市級(jí)按需部署其中一種或多種資源池。

4 結(jié) 論

云計(jì)算下，資源池的發(fā)展方向?qū)⑹求w系化、集約化和自動(dòng)化。大數(shù)據(jù)經(jīng)營(yíng)管理平臺(tái)仍需提高質(zhì)量監(jiān)控能力，而云管平臺(tái)在彈性伸縮、資源編排等方面也有待提高。云資源池需不斷建設(shè)，從而解決資源管理平臺(tái)部署分散無(wú)法形成全局資源視圖、難以實(shí)現(xiàn)跨資源池調(diào)用和跨資源類型調(diào)用的問(wèn)題，最終實(shí)現(xiàn)高利用率的資源共享。