雲計算基礎架構的應用場景

基於不可信伺服器節點的雲計算基礎架構

現在很多的企業已經開始向使用者提供雲計算服務，一個可以實用化的雲計算基礎架構需用解決許多關鍵的技術，雲計算時代IT技術人員需要協調有史以來最大規模的伺服器群，並保證整個系統能夠持續不斷正常運行。 雲計算時代使用者的大量關鍵資料、關鍵業務和關鍵應用被轉移到雲端，因此系統的安全性、高可用性、高性能成為對雲計算系統的基本要求。

現在的雲計算企業良莠不齊，由於雲計算平臺技術是一個複雜的系統，技術涉及面相當寬，對從事雲計算研發的企業的技術實力和資金實力有很高的要求，其中真正能在現階段進行雲計算平臺研發的企業並不是太多， 現階段大量號稱能提供雲計算服務的企業更多的都是將自己原有的技術和資源中類似雲計算的部分稱為雲計算：如主機租用、網路存儲等。

要實現上萬台甚至上百萬台伺服器的協調工作，並向開發者提供豐富的API，滿足普通使用者和企業級使用者多樣化的需求是一件十分困難的問題，所以一個可以實用化的雲計算系統是一個複雜的系統工程，甚至不是一個企業能獨立完成的， 它需要伺服器供應商、存放裝置供應商、系統平臺供應商、網路設備供應商、網路頻寬供應商、應用開發商共同 努力。

從Google的經驗和未來伺服器群的龐大規模來看，將伺服器失效作為雲計算系統的伺服器模型是符合實際情況的，這種情況下單個伺服器可以看作是不可信的節點，在系統設計時必須要將不可信伺服器節點的失效遮罩在系統之內， 不能向開發者和普通使用者傳遞。

本章將以不可信節點為模型介紹一個雲計算基礎架構的模型，我們並不奢望這一模型是十全十美的，只是希望能為讀者提供一種構建系統的思路。

雲計算基礎架構的應用場景

我們要設計雲計算的基礎架構首先要確認這一系統的應用場景，應用場景的確認實際就確認了對雲計算系統的總體要求。 一個可實用的雲計算基礎架構一定是面向真實場景的架構，雲計算的生命力就是面向使用者、以使用者為中心，本章中的雲計算基礎架構就是以實際的雲計算中心為設計場景，這一場景主要包括以下的要點。

(1)節點數量的規模是十分巨大的，單個節點的失效概率比較大，從而整個系統出現某個節點失效的概率是相當大的。

這一場景要求系統能對所有節點進行有效監控和協調，及時對節點失效故障作出迅速的報警，並將故障的詳細情況向管理節點彙報，作出相應的資料和計算遷移操作，保證系統的連續運行。 由於系統節點數量十分巨大，所以系統中出現失效節點的概率是很大的，正如我們前面講過的原理如果一個節點在一年內的失效機率為0.1%，即每1 000年出現一次失效，在有10 000個節點的機群中一年內出現有一個節點失效的概率是1 000%，在有1 000 000個節點的機群中一年內出現有一個節點失效的概率是100 000%，即一年內會出現1 000個節點失效，這個概率就比較大了，平均每天有3個節點會失效。 其實一個節點一年內的失效機率為0.1%是相當低的了，沒有哪台伺服器能運行1 000年才出現失效的，如果這個值加大那每天將有數以百計的節點會失效。

(2)雲計算中心可能跨區域地在多個中心之間整合。

由於雲計算中心可能會位於不同的地方，中心之間的協調和通訊是系統必須要考慮的問題，而且由於存在跨區域的雲計算中心為數據存儲提供了一個比跨機櫃更為高級的跨區域資料安全保證級別， 對於安全性要求很高的資料可以提供跨區域級的資料備份，從而也就可以在重大節點故障發生時實現跨區域的計算和存儲的遷移，系統可以實現更高的可 用性。

(3)使用者在雲計算系統上是要同時從事資料密集和計算密集的工作的，而不是單一的存儲或計算工作。

現有的很多雲計算系統未實現資料密集應用和計算密集應用同時支援，而今後雲計算系統在面向多樣化的使用者時，不同需求的使用者將在同一個系統運行和工作，有從事科學計算的、有從事資訊挖掘的、有從事簡單辦公的、有從事影像處理的， 這些應用既有資料密集的也有計算密集的，還有計算和資料同時密集的，所以雲計算系統必須要靈活應對這種多樣化的需求。

(4)一個雲計算基礎架構應該具備適應大量不同應用的能力，個人使用者、企業級使用者、開發者都能在這個系統中工作。

大量的應用在系統中運行，系統必須要對不同的應用、不同的使用者進行有效的軟硬體隔離，從而保證這些業務之間不能出現相互影響，不同使用者的資料之間不能相互覆蓋。

(5)非雲計算基礎架構的設計者和提供者是不需要瞭解任何雲計算中心的軟硬體情況的，他們只需要對計算和存儲資源按需使用，雲計算中心對他們來講只是一個隨需應變的資源池。

對普通使用者映射出按需提供的計算和存儲資源池是雲計算中的一項核心技術，虛擬化的方法是解決這一問題的重要手段。

以上應用場景為雲計算基礎架構的設計提出相應的要求，在設計雲計算系統時必須考慮其對應用場景的適應性。 當然我們所提供的應用場景並不是一個非常全面的場景，一個商業級的產品可能需要考慮更為複雜的場景情況。