云計算概念、模型和關鍵技術

實現企業數據中心向內云架構的轉化需要3個步驟：整合化、虛擬化和自動化。

(1)整合化

從數據中心技術架構的發展趨勢來看，IT架構有必要以網絡為平臺進行整合。

首先，應用所要求的底層服務功能應更多地被整合到底層設施中去。業務層面應更多地關心行業IT應用的效率，而非自身的安全性、可靠性、可達性等基礎性的服務功能。數據中心整合的一個重要思路是將原來圍繞應用而隨意堆疊和搭建的Silo結構，向網絡為核心的平臺架構轉移。原來圍繞應用服務器而連接的IT資源(如存儲器)應通通搬到網絡上去。網絡可以連接各種各樣的IT資源和基礎性的服務功能。網絡成為數據中心資源虛擬化以后的數據交換平臺，為物理資源提供邏輯服務，為應用需求提供動態業務部署。IP網絡作為一個平臺，各種各樣的應用都可以享受虛擬化資源提供的計算服務。

企業往往在發現數據中心的使用效率不高、資源浪費和耗能情況嚴峻后開始考慮數據中心架構的整合。如果在架構的整合設計中采用一些具有云計算理念的前瞻性技術，無疑將有利于加快企業云計算架構的實施。

(2)虛擬化

虛擬化其實就是把已整合的資源以一種與物理位置、物理存在、物理狀態無關的方式進行調用，是從物理資源到服務形態的質變過程。虛擬化是實現物理資源復用、降低管理維護復雜度、提高設備利用率的關鍵，同時也為未來自動實現資源協調和配置打下基礎。

值得一提的是，由于數據中心虛擬化是一個非常熱門的話題，大部分企業往往面對其現有的數據中心并不知道應該如何下手。其實，數據中心的整合是數據中心虛擬化的前提，在企業對數據中心有一個很好的整合架構以后，虛擬化的任務就會很容易實現。

(3)自動化

在整合、虛擬化基礎上，底層資源和功能便可以有條件被智能系統自動和動態地調用和管理。管理員將應用策略傳遞給智能系統。智能系統通過最優化的計算和資源配置，自動完成相關物理資源的調度，最經濟、最有效地完成功能提供任務。有限的資源可以最大化地提供服務，管理員的管理差錯和漏洞將降為最低，這是最理想化的資源調用模式，也是云計算所終將達到的目標。

自動部署是以服務為導向的數據中心的根本標志。自動化就是數據中心實現隨業務量的變化而對資源做出自動調配的動作，是資源的動態增減、快速調度和靈活部署。

3.3 內云模型

內云模型的實現要根據大型企業數據中心的長期實踐經驗，結合統一的IP/IT架構，對服務資源進行充分共享和靈活調配，從而降低內云建設和運維成本，提高業務開發和部署效率，滿足最終用戶按需服務的需求。企業的內云模型方案要求采用一系列新技術，從而提供有差異化、安全可靠和有品質的彩云業務。

企業數據中心向內云架構轉化需要利用三大關鍵技術。

(1)統一交換架構(Unified Fabrics)

實現統一交換架構需要依賴一系列創新技術。有代表性的技術有：萬兆數據中心以太網技術(DEC)和以太網光纖通道技術(FCoE)。

傳統數據中心的交換技術多數停留在千兆水平。因為過去的服務器的處理能力和I/O接口能力有限，對寬帶需求相對較低，限制了高密度和高性能千兆端口的發展。

專為新一代數據中心設計的萬兆以太網技術(DCE)將傳統以太網改進為高性能、低延遲，高性價比，不丟包，并具備優先級流控機制的以太網。IEEE DCE標準支持二層多路徑以太網，不僅能夠支持無損失以太網和超大規模數據中心，而且為企業數據中心簡化和向內云架構整合提供了必不可少的技術。

現有的數據中心網絡包含IP局域網、光纖存儲網和高性能計算網絡，而這3個網絡采用不同的網絡橋接標準和技術。IP局域網采用以太網，光纖存儲網采用光纖通道，高性能計算網絡采用HyperLink。考慮網管和備份的需要，服務器需要各種不同的I/O網卡，通過復雜的網絡結構來連接。

在以太網架構上映射和傳送光纖通道幀采用以太網光纖通道(FCoE)技術。FCoE可以使得光纖通道幀能夠無損地運行于數據中心以太網絡上。FCoE使光纖存儲和以太網可以共享同一個端口，使局域網(LAN)和存儲區域網絡(SAN)一次連接服務器，從而大大減少I/O適配器和線纜的數量。

采用DCE和FCoE技術為核心的統一交換架構，可以在一個低延遲、無損耗的10G以太網平臺上實現訪問所有目前的3個獨立網絡(LAN、SAN和高性能計算網絡)的資源。不僅整合了網絡物理資源，減少了設備、網卡、適配器、交換機、布線電纜的數量，還降低了功率/冷卻要求，節省了電力損耗，優化了網絡架構，簡化了運維管理。

(2)統一虛擬化機制(Unified Virtualization)

計算平臺/服務器的虛擬化可使上層應用根據自己所需的計算資源對CPU、內存、I/O和應用功能等實現自由調度，而無須考慮該應用的物理關聯和位置。當前商用化最為成功的x86服務器虛擬化解決方案是VMWare的VMotion，微軟的虛擬服務器和許多其他第三方廠商(如Intel、AMD等)也正在加入，使得服務器虛擬化的解決方案越來越完善。

當我們通過采用軟件技術對硬件資源進行虛擬化處理時，當一個服務器可以被虛擬為數個服務器時，數據中心運營、管理和策略就會變得非常復雜。虛擬化技術絕對不是免費的午餐，虛擬化在帶來好處的同時也帶來了更多的管理流程以及軟件的移植、驗證和安全方面的挑戰。

然而人們越來越意識到服務器虛擬化系統的解決方案中除了應用、主機、操作系統的角色外，網絡將是一個更為重要的角色，這里的網絡不僅指數據網絡，還包括存儲和計算網絡。網絡將把各個資源聯系成為一個整體，網絡將是實現資源虛擬化的橋梁。云計算的概念是需要無處不在的數據中心，而服務器虛擬化是依靠虛擬機的遷移技術實現與物理資源無關的資源共享和復用。虛擬機遷移需要一個跨地域的一致的虛擬化網絡環境。

網絡是確保企業內云架構下的彩云業務服務品質和安全可靠保障的根本。所以虛擬化技術要求端到端立體的虛擬化。不僅計算層面和存儲層面虛擬化，應用層面和網絡層面也要虛擬化，更為重要的是虛擬化必須端到端的立體一體化。這也是內云和彩云與早期共有云和單云技術的本質區別。

設計出統一的虛擬化機制，使計算平臺、應用平臺和網絡平臺的虛擬化相互結合、相互關聯和相互感知非常重要。沒有統一的虛擬化機制，監控和執行基于虛擬機的不同的網絡和存儲策略非常困難，內云平臺的可擴展性將受制約，也使得多個物理機執行相同的應用時，跨網絡實現虛擬化難以執行。

VN-link技術已被提交IEEE作為標準。VN-link技術使網絡與服務器虛擬化時能相互關聯和相互感知，使網絡具備服務器的虛擬機意識，即在網絡上可以區別傳遞的信息是來自于哪個虛擬機。網絡根據虛擬機和相對應的策略來提供相應的服務，當虛擬機遷移，相應的網絡跟蹤手段保證服務的全局一致性。

(3)統一計算系統(Unified Computing System)

人們在談論云計算實施時，實際看到的還是一個個的虛擬化應用孤島，孤島化的平臺以及部件的孤島化。云計算在帶來好處的同時，也帶來挑戰：虛擬化增加了復雜性；孤島化帶來多點集成與管理的挑戰，增加了運維成本和風險，使應用和業務部署能力低下。

企業內云和彩云實現的關鍵是如何采用一體化的系統來集成和管理各個組件：計算、網絡、存儲和虛擬化資源，從而幫助用戶不僅降低ICT基礎設施的成本而且還要降低運營和管理的復雜性，從根本上提高ICT業務的靈活性，使其適應未來業務高速發展的需求。

統一計算系統(UCS)將服務器融合到網絡平臺。服務器采用Intel Nehalem處理器系列的全新B系列刀片服務器。這些刀片服務器提供獲得專利的增強內存技術，從而提高每臺服務器所支持的虛擬機數目。統一計算系統對外接口提供了對于存儲局域網和網絡連接存儲(NAS)的整合訪問。用戶可以通過以太網、光纖通道、以太網光纖通道或小型計算機系統接口(iSCSI)來訪問存儲，從而使投資得到最大限度的保護。統一計算系統內只需要一個數據中心交換機就可以完成交換功能，大大減少了設備、I/O接口以及布線數量，降低了運維成本。更少的設備將使一體化的數據中心解決方案在價格上具有競爭優勢，從而大大降低客戶的總體擁有成本(TCO)。

組件的一體化帶來管理上的方便，使管理功能被集成到系統的所有組件之中。UCS Manager能將整個解決方案作為單一實體來進行管理。UCS Manager提供了一個直觀的圖形化用戶界面(GUI)、一個命令行界面(CLI)和一個強大的應用編程接口(API)。管理能力是統一計算系統最重要的組成部分，而虛擬機管理技術則是管理能力的核心部分。

統一計算系統代表著數據中心從傳統云計算走向未來云計算，其獨特的理念包括：采用下一代數據中心的網絡理念和技術，如數據中心級交換平臺、DCB/FCoE統一交換架構等。統一交換平臺能實現或優化很多應用，如大規模的高性能計算以及搜索引擎等。統一計算系統去除不必要的交換機、網卡、電纜線、管理模塊，實現統一網絡、統一虛擬化、統一計算、統一管理的組件一體化的云平臺架構。

4 運營商與云計算

云計算正在改寫IT、通信、互聯網領域的游戲與競爭規則。

互聯網流量的迅猛增長和應用的不斷創新，對電信運營商的業務產生了巨大沖擊。網絡應用日益呈現可視化、社區化、個性化的趨向，與此相對應，運營商更加關注投入的回報和服務提供的靈活性。電信業傳統的理念是按業務建網，一個網絡對應一項業務，由此形成了一個個業務孤島，不僅無法優化利用網絡資源，更帶來了管理和運營的復雜性。

云計算技術的出現為電信運營商帶來挑戰和新的機會。電信運營商擁有豐富的網絡帶寬資源，建成的眾多大型數據中心也擁有豐富的計算機軟硬件資源，具備拓展內云架構，開展具有競爭性的彩云業務的天然優勢。電信運營商業務轉型過程中要注意充分吸收新技術，發揚傳統優勢。

在考慮云架構的時候，運營商應該抓住兩個根本：一是運營商將原來的數據中心或業務中心的整合，使其變成一個新的業務和數據中心；二是運營商充分利用已經建設起來的下一代網絡。兩者都在IP網上運行，如果整合在一起，將構成一個強大而靈活的統一業務實現系統。它既能成為運營商的傳統業務(如固話、視頻、移動業務和互聯網的數據業務)的統一實現平臺，同時也能夠支持未來可以想象到的各種彩云應用和業務。與傳統業務平臺不同的是，彩云平臺可以把數據中心和業務傳輸網絡關聯在一起，提供更安全、更高品質應用。電信轉型中的兩大核心問題：降低運營成本、加快新業務市場化速度，都將因為引入統一業務的彩云平臺迎刃而解。

5 云計算的未來

云計算發展的最終目標是使用戶的云業務可以跨多個云運營商來實現。云業務完全依賴于開放的標準。不僅是單云業務，彩云業務也可以任意地跨運營商遷移和過渡。甚至于企業用戶的彩云業務需求可以在多個云運營商的云中如行云流水般運行自如。跨云(Inter-cloud)系指基于通用的和開放的標準下，云的應用可以跨不同的云運營商進行增減和調度。跨云能使企業的內云應用利用云運營商的專有云來備份或分擔。行云(Open-cloud)系指用戶的彩云應用需求可以通過多個可以跨云的多云運營聯盟和組合來實現。未來云計算發展的關鍵是建立開放的產業聯盟和開放的技術標準。