基于云計算的企業(yè)信息化

　　1 云計算的目標(biāo)特性

　　云計算是這兩年興起的一種新型技術(shù)架構(gòu)，其目標(biāo)特性有：

　　(1)具有標(biāo)準(zhǔn)的、可擴(kuò)展的和安全的提供動態(tài)計算的硬件基礎(chǔ)架構(gòu);

　　(2)是以服務(wù)為中心的;

　　(3)能夠?qū)崿F(xiàn)基于使用模式的自助式服務(wù);

　　(4)能夠?qū)崿F(xiàn)資源的自動分配和回收，以及資源的配置、管理和審計;

　　(5)能夠提供可靠、安全的數(shù)據(jù)存儲中心，并實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備間的數(shù)據(jù)與應(yīng)用共享;

　　(6)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的安全訪問;

　　(7)能夠提供不同數(shù)據(jù)庫和不同開發(fā)語言的通用接口;

　　(8)能夠提供資源的性能監(jiān)控和安全監(jiān)控;

　　(9)可以將復(fù)雜的工作負(fù)載分解成小塊的工作，并將工作分配到可逐漸擴(kuò)展的架構(gòu)中

　　2 云計算的主要技術(shù)

　　目前，幾大信息公司通過一些研究項目和開源項目研發(fā)出了部分云計算產(chǎn)品，還沒有一家公司能夠提供完整的云計算架構(gòu)。已采用的主流技術(shù)有：

　　(1)虛擬化。虛擬化是云架構(gòu)的一種基礎(chǔ)性設(shè)計技術(shù)，它允許將服務(wù)器、存儲設(shè)備和其他硬件視為一個資源池，而不是離散系統(tǒng)，可以根據(jù)需要分配這些資源，通過快速提供虛擬機(jī)器或物理機(jī)器，迅速部署和增加工作負(fù)載。除服務(wù)器和存儲整合之外，還提供整合系統(tǒng)架構(gòu)，包括應(yīng)用程序基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫、接口、網(wǎng)絡(luò)、桌面系統(tǒng)甚至業(yè)務(wù)流程，通過把多個虛擬系統(tǒng)整合到較少物理系統(tǒng)上，緩解空間壓力。云計算提供資源的微分區(qū)能力，例如CPU資源可以細(xì)化為一個物理CPU的1/10，通過監(jiān)控CPU需求，并利用業(yè)務(wù)策略來確定為每個業(yè)務(wù)請求分配多少CPU資源。

　　虛擬化是目前Amazon、SUN和IBM公司在云計算中使用的主要方法。

　　(2)負(fù)載均衡技術(shù)。負(fù)載均衡技術(shù)通過虛擬IP地址把多個服務(wù)器和服務(wù)組合起來。根據(jù)資源情況調(diào)度服務(wù)器和服務(wù)，并在節(jié)點(diǎn)失敗時自動進(jìn)行故障轉(zhuǎn)移。通過負(fù)載均衡技術(shù)，可以將云計算基礎(chǔ)資源設(shè)計成虛擬專用數(shù)據(jù)中心，配置一組不同的系統(tǒng)角色以及這些角色之間的邏輯互連接。

　　(3)分布式協(xié)同運(yùn)算。目前Google公司在分布式協(xié)同運(yùn)算方面的研發(fā)較為成熟。其實(shí)現(xiàn)技術(shù)為：

　　主節(jié)點(diǎn)將任務(wù)進(jìn)行分割，并將輸入數(shù)據(jù)劃分后分配給下層計算節(jié)點(diǎn)，在計算節(jié)點(diǎn)上，開發(fā)者定義函數(shù)來處理“鍵/值”對，并生成“鍵/值”對集合形式的中間結(jié)果，之后主節(jié)點(diǎn)根據(jù)開發(fā)者的函數(shù)定義將所有中間結(jié)果進(jìn)行合并，完成任務(wù)的處理。實(shí)現(xiàn)分布式計算構(gòu)建在海量存儲能力之上的數(shù)據(jù)處理。

　　分布式協(xié)同運(yùn)算通常會伴隨著一個可擴(kuò)展、結(jié)構(gòu)化的容錯性好的分布式文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)海量的數(shù)據(jù)讀寫操作和一個分布式的文件庫作為存儲系統(tǒng)。分布式文件系統(tǒng)可以根據(jù)特定需求來控制文件在磁盤不同區(qū)塊的讀寫。通常由一個控制中心、多個數(shù)據(jù)服務(wù)器以及客戶端組成，系統(tǒng)中的文件被分隔成固定大小的數(shù)據(jù)塊，存放于數(shù)據(jù)服務(wù)器中，數(shù)據(jù)塊創(chuàng)建時被系統(tǒng)賦予的全局唯一的ID來進(jìn)行識別，并被復(fù)制為至少3份存放在不同的數(shù)據(jù)服務(wù)器之上。控制中心管理著數(shù)據(jù)務(wù)器與客戶端的數(shù)據(jù)流動，并且負(fù)責(zé)系統(tǒng)負(fù)載均衡，數(shù)據(jù)塊分配和定位以及數(shù)據(jù)服務(wù)器狀態(tài)監(jiān)控等。

　　3 企業(yè)云計算體系的構(gòu)建

　　企業(yè)云計算體系包含了網(wǎng)絡(luò)、存儲、硬件、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用、安全、監(jiān)控和管理等幾個方面。

　　(1)網(wǎng)絡(luò)：是云計算的環(huán)境基礎(chǔ)，使用云計算的網(wǎng)絡(luò)將更加重要。有幾個方面的問題需要考慮：

　　一是由于網(wǎng)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)急劇增長會需要更多的帶寬，應(yīng)考慮云環(huán)境自身以及云環(huán)境和內(nèi)部部署環(huán)境之間的數(shù)據(jù)密集型通信，通常帶寬利用率平均不超過75%，

　　二是數(shù)據(jù)傳輸距離長會帶來延遲問題，如果用戶接入的云環(huán)境數(shù)據(jù)中心遠(yuǎn)在千里之外，可能也會出現(xiàn)性能減弱的問題，延遲的計算：

　　時間=字節(jié)數(shù)*8/帶寬

　　一般來說，云環(huán)境為用戶提供的數(shù)據(jù)中心距離用戶接入不應(yīng)超過1 km。

　　三是鏈路冗余的重要性完全不亞于額外帶寬，應(yīng)作好故障切換方面的規(guī)劃。

　　四是要對應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行流量的評估分析，有些應(yīng)用程序要求高性能、低延遲，不但需要云環(huán)境數(shù)據(jù)中心，還應(yīng)考慮組建內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。

　　五是云環(huán)境應(yīng)提供緩存服務(wù)，保障數(shù)據(jù)的安全傳輸。

　　(2)云存儲：軟件解決方案實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)的旨在解決HPC(高性能計算、超級運(yùn)算)問題的緊耦合對稱架構(gòu)到旨在解決云部署的大容量存儲需求的集中元數(shù)據(jù)和控制操作的松藕合非對稱架構(gòu)的轉(zhuǎn)變。云存儲中的存儲節(jié)點(diǎn)(storage node)負(fù)責(zé)存放文件，可以使用不同的硬件CPU和存儲配置，控制節(jié)點(diǎn)(control node)則是作為文件索引，并負(fù)責(zé)監(jiān)控存儲節(jié)點(diǎn)間容量及負(fù)載的均衡，用戶可以通過利用硬件性能或虛擬化實(shí)例來調(diào)整云存儲。用戶存儲數(shù)據(jù)時，看到的是一個相對“固定的”虛擬的服務(wù)器，以指針的形式指向云中劃分串來的虛擬空間。

　　企業(yè)云存儲在設(shè)計時通常考慮以下幾點(diǎn)：

　　一是容量、帶寬的擴(kuò)容是否簡便，因?yàn)閿U(kuò)容不能停機(jī)，需要自動將新的存儲節(jié)點(diǎn)容量納入原來的存儲池，不做繁復(fù)的設(shè)定。

　　二是帶寬是否線形增長，訪問速率和磁盤處理數(shù)據(jù)的速度是否滿足要求，云存儲設(shè)計的飽和點(diǎn)必須考慮。

　　三是易于管理，需要存儲設(shè)備管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)存儲設(shè)備的邏輯虛擬化管理，多鏈路冗余管理，以及硬件設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控和故障維護(hù)，用戶可以根據(jù)硬件狀態(tài)和數(shù)據(jù)情況判斷是否需要擴(kuò)充存儲。

　　四是備份，需要在接入的云存儲中保存數(shù)據(jù)，同時在云存儲的其他位置至少保存2份數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的容災(zāi)備份，如果一臺機(jī)器崩潰了，數(shù)據(jù)能夠被復(fù)制到云中的其他機(jī)器上。

　　五是陳舊數(shù)據(jù)的處理。

　　(3)硬件資源：云計算可以根據(jù)需要動態(tài)地提供、配置、重新配置以及取消提供服務(wù)器。“云”中的服務(wù)器可以是物理機(jī)器，也可以是虛擬機(jī)器。高級的“云”通常包括其他計算資源，如存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)、網(wǎng)絡(luò)裝置、防火墻及其他安全設(shè)備。云計算使計算分布在大量的分布式計算機(jī)上，而非本地計算機(jī)或遠(yuǎn)程服務(wù)器中，使得企業(yè)可以將資源切換到需要的應(yīng)用上，實(shí)現(xiàn)按需訪問硬件資源。同時，云計算使用了數(shù)據(jù)多副本容錯、計算節(jié)點(diǎn)同構(gòu)可互換等措施來保障服務(wù)的高可靠性。硬件資源從提高單一服務(wù)器運(yùn)算能力的垂直式擴(kuò)充改為采用增加服務(wù)器的水平式擴(kuò)充，其規(guī)模可以動態(tài)伸縮，滿足應(yīng)用和用戶規(guī)模增長的需要，同時提高系統(tǒng)容錯能力。

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