云計(jì)算總體技術(shù)架構(gòu)

下圖是一張從云計(jì)算上下文參考架構(gòu)引申出的云計(jì)算總體技術(shù)架構(gòu)圖。其實(shí)，當(dāng)我們面臨一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的認(rèn)知學(xué)習(xí)，首先需要從全局對(duì)其做鳥瞰式概覽，將其關(guān)鍵部分抽象為幾個(gè)關(guān)鍵模塊。然后，分析每個(gè)關(guān)鍵模塊之間的關(guān)聯(lián)，也就是上下文對(duì)接關(guān)系。最后，再由上下文參考架構(gòu)拓展出具體關(guān)鍵流程和服務(wù)模塊。做到上述“收放自如”，才算真正入門，才具備繼續(xù)深鉆的基礎(chǔ)條件。：）

上圖左邊是云計(jì)算的參考架構(gòu)，主要由4個(gè)關(guān)鍵子模塊和1個(gè)關(guān)鍵服務(wù)組成。4個(gè)關(guān)鍵子模塊包括：CloudDevice（云設(shè)備）、User（用戶&開發(fā)者）、ServiceCenter（運(yùn)營(yíng)服務(wù)中心）和OperatorCenter（運(yùn)維中心）。而將4個(gè)關(guān)鍵子模塊進(jìn)行銜接的關(guān)鍵服務(wù)就是我們常說(shuō)的IaaS、PaaS和SaaS三層平臺(tái)的邏輯抽象，由IaaS層的CloudOS統(tǒng)一完成納管和呈現(xiàn)。

對(duì)上下文架構(gòu)參考圖進(jìn)一步拓展，就是右邊的云計(jì)算解決方案的整體技術(shù)架構(gòu)圖。這張整體技術(shù)架構(gòu)圖向上可以支撐公有云、私有云、電信云和混合云的各種方案部署。雖然，其涉及的技術(shù)方案很多，但其本質(zhì)上還是底層四個(gè)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域。即，計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)和安全。說(shuō)白了，云計(jì)算要想徹底精通，必須同時(shí)精通計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)和安全四個(gè)領(lǐng)域。

云計(jì)算的核心技術(shù)識(shí)別

虛擬化及資源調(diào)度平臺(tái)

虛擬化軟件：高性能、高可靠性、智能調(diào)度算法

數(shù)據(jù)中心的一體化自動(dòng)管控

分布式計(jì)算/存儲(chǔ)框架

虛擬化的硬件加速

計(jì)算與存儲(chǔ)平臺(tái)

定制化的服務(wù)器與存儲(chǔ)：講話涉及大內(nèi)存，高網(wǎng)絡(luò)/存儲(chǔ)IOPS

數(shù)據(jù)中心安全性：可信賴、完整性、可用性

網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)

高密度、低成本的10GE互聯(lián)

網(wǎng)絡(luò)的集群與虛擬化

基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)

E2E的集成交付能力

綠色節(jié)能的工程設(shè)計(jì)

從物理設(shè)備（服務(wù)器、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備）、虛擬化軟件平臺(tái)、分布式計(jì)算和存儲(chǔ)資源調(diào)度、一體化自動(dòng)化管控軟件、虛擬化數(shù)據(jù)中心的安全和E2E的集成交付能力，都是構(gòu)建高效綠色云數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵技術(shù)。

簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的大內(nèi)存、高網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)IOPS的服務(wù)器，可以為云數(shù)據(jù)中心提供強(qiáng)大的計(jì)算能力。

高IOPS，支持鏈接克隆、精簡(jiǎn)置備、快照等功能的存儲(chǔ)設(shè)備，可以為數(shù)據(jù)中心提供強(qiáng)大的存儲(chǔ)能力。

高密度、低成本，支持大二層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的交換設(shè)備為數(shù)據(jù)在二層網(wǎng)絡(luò)流動(dòng)提供交換能力。

虛擬化軟件平臺(tái)，可以抽象物理資源為資源池，給云用戶配置不同規(guī)格虛擬機(jī)提供底層支撐。

靈活、高效的分布式計(jì)算或存儲(chǔ)框架，為云計(jì)算的資源調(diào)度和調(diào)整提供支撐。

從門禁監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)接入、虛擬化平臺(tái)軟件安全、經(jīng)過(guò)安全加固的OS和DB到用戶的分權(quán)分域管理，保證數(shù)據(jù)中心的放心使用。

一體化自動(dòng)化的管控軟件，提升維護(hù)人員的效率，降低企業(yè)成本。

云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)

云計(jì)算的單點(diǎn)技術(shù)都是“老”技術(shù)，組合起來(lái)卻有無(wú)與倫比的的價(jià)值。馬云有句話說(shuō)的好，從技術(shù)層面來(lái)講，云計(jì)算的就是新瓶裝舊酒。

計(jì)算架構(gòu)：支持scale out模式，整體性能最優(yōu)，基于軟件可靠性和可擴(kuò)展性。

云計(jì)算硬件

服務(wù)器：高可靠性、高性能

網(wǎng)絡(luò)：高密度以太網(wǎng)交換機(jī)

存儲(chǔ)：低成本、多備份

云計(jì)算軟件

并行計(jì)算技術(shù)

分布式存儲(chǔ)

分布式文件管理

虛擬化技術(shù)

智能化云計(jì)算系統(tǒng)管理技術(shù)

通過(guò)對(duì)多項(xiàng)核心技術(shù)進(jìn)行歸類匯總，可歸結(jié)為三個(gè)方面：整體的計(jì)算架構(gòu)、承載的硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)。

整體的計(jì)算架構(gòu)：需要涵蓋高性能、高可靠和可擴(kuò)展。

云計(jì)算硬件包括：高可靠和高性能的計(jì)算服務(wù)器提供計(jì)算資源；低成本、數(shù)據(jù)安全的存儲(chǔ)設(shè)備提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間；支持大二層網(wǎng)絡(luò)的高密度交換機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的通信和交流。

云計(jì)算軟件包括：用于大數(shù)據(jù)的并行分析計(jì)算技術(shù)；整合存儲(chǔ)資源提供動(dòng)態(tài)可伸縮資源池的分布式存儲(chǔ)技術(shù)；用于數(shù)據(jù)管理的分布式文件管理；計(jì)算、存儲(chǔ)等資源池化的虛擬化技術(shù)；簡(jiǎn)化運(yùn)維人員工作，方便高效智能運(yùn)維的系統(tǒng)管理技術(shù)。

云計(jì)算的硬件技術(shù)：計(jì)算架構(gòu)

早起許多IT系統(tǒng)開始很簡(jiǎn)單，但當(dāng)需要進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)就會(huì)變得復(fù)雜。升級(jí)系統(tǒng)最常見(jiàn)的原因是需要更多的容量，以支持更多的用戶、文件、應(yīng)用程序或連接的服務(wù)器。常見(jiàn)的系統(tǒng)擴(kuò)展方式有Scale up和Scale out兩種。

Scale up(縱向擴(kuò)展)主要是利用現(xiàn)有的系統(tǒng)，通過(guò)不斷增加存儲(chǔ)容量來(lái)滿足數(shù)據(jù)增長(zhǎng)的需求。但是這種方式只增加了容量，而帶寬和計(jì)算能力并沒(méi)有相應(yīng)的增加。所以，整個(gè)系統(tǒng)很快就會(huì)達(dá)到性能瓶頸，需要繼續(xù)擴(kuò)展。

Scale out橫向擴(kuò)展架構(gòu)的升級(jí)通常是以節(jié)點(diǎn)為單位，每個(gè)節(jié)點(diǎn)往往將包含容量、處理能力和I/O帶寬。一個(gè)節(jié)點(diǎn)被添加到系統(tǒng)，系統(tǒng)中的三種資源將同時(shí)升級(jí)。而且，Scale out架構(gòu)的系統(tǒng)在擴(kuò)展之后，從用戶的視角看起來(lái)仍然是一個(gè)單一的系統(tǒng)。所以Scale out方式使得系統(tǒng)升級(jí)工作大大簡(jiǎn)化，用戶能夠真正實(shí)現(xiàn)按需購(gòu)買，降低TCO。

云計(jì)算的設(shè)計(jì)思想是以最低成本構(gòu)建出整體的性能最優(yōu)，與傳統(tǒng)電信設(shè)備和IT設(shè)備（服務(wù)器、大型機(jī)、企業(yè)存儲(chǔ)等）追求設(shè)備可靠性和性能的思路完全不同。

云計(jì)算的硬件技術(shù)：存儲(chǔ)系統(tǒng)

企業(yè)存儲(chǔ)一般采用專用的存儲(chǔ)設(shè)備，成本高。

分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)把使用便宜IDE/SATA硬盤的服務(wù)器本地存儲(chǔ)構(gòu)建存儲(chǔ)資源池，既降低了服務(wù)器的成本，也降低了存儲(chǔ)成本，構(gòu)建最低成本的計(jì)算和存儲(chǔ)。

通過(guò)“分布式存儲(chǔ)和多副本備份”來(lái)解決海量信息的存儲(chǔ)和系統(tǒng)可靠性，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可以配置多份副本，保證數(shù)據(jù)的安全性。

云計(jì)算的硬件技術(shù)：數(shù)據(jù)中心的聯(lián)網(wǎng)

東西向流量增長(zhǎng)

并行計(jì)算業(yè)務(wù)(如：搜索)需要服務(wù)器集群協(xié)同運(yùn)算，產(chǎn)生大量橫向交互流量

虛擬機(jī)的自由部署和動(dòng)態(tài)遷移，虛機(jī)間需要實(shí)時(shí)同步大量的數(shù)據(jù)

隨著云計(jì)算的發(fā)展，越來(lái)越多業(yè)務(wù)承載在數(shù)據(jù)中心的虛擬機(jī)上，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的流動(dòng)從南北向轉(zhuǎn)變?yōu)闁|西向，對(duì)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的需求和沖擊提出了很大挑戰(zhàn)。

數(shù)據(jù)中心內(nèi)部虛擬機(jī)的遷移促進(jìn)了大二層網(wǎng)絡(luò)虛擬交換技術(shù)的發(fā)展，支持大容量數(shù)據(jù)的通信和超高的端口密度，可以連接更多的服務(wù)器提升數(shù)據(jù)中心的處理能力。

云計(jì)算的軟件技術(shù)：集群管理

云計(jì)算虛擬化平臺(tái)軟件，支持分布式的集群管理?？梢葬槍?duì)業(yè)務(wù)模型，對(duì)物理服務(wù)器創(chuàng)建不同的業(yè)務(wù)集群，并在集群內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源調(diào)度和負(fù)載均衡，在業(yè)務(wù)負(fù)載均衡的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)資源的動(dòng)態(tài)調(diào)度，彈性調(diào)整。

云計(jì)算虛擬化平臺(tái)需要支持各種不同的存儲(chǔ)設(shè)備，包括本地存儲(chǔ)、SAN存儲(chǔ)、NAS存儲(chǔ)和分布式本地存儲(chǔ)，保證業(yè)務(wù)的廣適配性。

同時(shí)，提供鏈接克隆、資源復(fù)用、精簡(jiǎn)置備和快照功能，降低企業(yè)成本并提供高效率、高可靠性的資源池。

截止目前，云計(jì)算基礎(chǔ)入門部分已更新完畢，此部分主要是針對(duì)打算入坑的新人，給其一個(gè)總體上概括認(rèn)知。后續(xù)本打算重寫虛擬化技術(shù)。但是，考慮到OpenStack以及Docker容器涉及很多Linux基礎(chǔ)知識(shí)，故臨時(shí)調(diào)整更新內(nèi)容為重寫Linux部分。主要涉及：Linux系統(tǒng)組成、常用命令總結(jié)（這部分是我自己總結(jié)，大家可下載留存參考）、三劍客基本使用教程和shell編程基礎(chǔ)。

完成Linux部分更新后，再繼續(xù)重寫虛擬化技術(shù)入門，涉及計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)虛擬化三部分。以上與目前更新云計(jì)算基礎(chǔ)統(tǒng)一構(gòu)成基礎(chǔ)概念部分。所謂“基礎(chǔ)不牢，地動(dòng)山搖”，因此這部分雖然是入門，其實(shí)還是很重要的部分。