云计算技术发展65.docx

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云计算技术发展65

1云计算带来的效益分析

1.1资源整合效益

1.1.1投资节约

1）整合现有空闲资源提升资源利用率

以IT部为例，目前IT部的pc服务器总量在500台左右，其中180台安装了监控，根据监控系统的统计目前平均利用率在25%左右。

假设80%的服务器云化，并且每台服务器可以提高利用率到75%。

另外有些服务器作为冷备，在做云计算方案后可以节约备机，但是考虑到云计算需要有一些余量，假设和目前作为冷备份的服务器数量相抵，则可以减少60%的服务器.

2）降低运维成本

统一了安装操作系统和数据库软件，节约了时间。

更新系统补丁时可以先在虚拟环境做测试，减少了物理机器及安装的时间。

且如果实施了云计算，估计可以减少50%的工作量。

另外云计算方案减少机房施工的次数，提供了工作效率。

3）节能减排

根据减少的服务器数量，可以减少60%的能源，大概8万瓦/小时的功耗（每台机器大概400-800w功耗计算）,直接服务器节约用电约为788，400（千瓦每年，按照平均功率600w/h）。

4）节约运营电费投资

工业及商业用电按照目前1元左右计算，共可节约电费约788，400元左右，对应空调制冷的节约费用约为每年1，182，600元，每年节约电费约为2，000，000元。

1.1.2实现快速部署

目前所有的硬件都是集团组织集中采购，每年组织2次采购，所以如果购买硬件，最长需要6个月的采购周期，最短需要1个月采购周期，如果使用了云计算方案，在资源许可的情况下基本可以随用随开，基本可以做到小时级别，在资源不够的话和未云化的周期相同。

关键任务

目前的方式

实施云计算平台后

部署一个新的服务器

3-10天硬件采购

1-4小时部署

5–10分钟部署新服务器

硬件维护

1-3小时维护窗口

数天/周的变更管理准备

零宕机硬件升级

迁移服务器集成

数天/周的变更管理准备

1小时左右

移动服务器优化负载

4-6小时迁移

所有维护窗口内，服务中断

数天/数周的变更管理准备

2–5分钟，无服务中断

1.1.3提升运维保障能力

统一监控及管理，并且资源可以动态调整。

受限于成本的考虑目前仅对服务级别较高的系统在技术上采用了双机热备/冷备的方式来实现高可用性的要求，现在采用虚拟化池的方案，可以以较低的成本实现对所有系统的高可用性，对中低端的系统服务器发生故障可以快速切换恢复。

恢复时间原来可能需要几天，现在在小时级别甚至分钟级别就能完成硬件故障的恢复。

1.2云计算产品效益

见附录4业务量预测

2附录

2.1附录1－云计算相关技术介绍

2.1.1服务器虚拟化

服务器虚拟化也称系统虚拟化，它把一台物理计算机虚拟化成一台或多台虚拟计算机，各虚拟机间通过被称为虚拟机监控器（VirtualMachineMonitor，VMM）的虚拟化层共享CPU、网络、内存、硬盘等物理资源，每台虚拟机都有独立的运行环境。

虚拟机可以看成是对物理机的一种高效隔离复制，要求同质、高效和资源受控。

同质说明虚拟机的运行环境与物理机的环境本质上是相同的；高效指虚拟机中运行的软件需要有接近在物理机上运行的性能；资源受控指VMM对系统资源具有完全的控制能力和管理权限。

一般来说，虚拟环境由三个部分组成：

硬件、VMM和虚拟机。

VMM取代了操作系统的位置，管理着真实的硬件。

虚拟化概念并不是新概念。

早在20世纪70年代，大型计算机就一直在同时运行多个操作系统实例，每个实例也彼此独立。

不过直到最近，软硬件方面的进步才使得虚拟化技术有可能出现在基于行业标准的大众化x86服务器上。

服务器虚拟化技术分为三类：

1）完全虚拟化

最流行的虚拟化方法使用名为hypervisor的一种软件，在虚拟服务器和底层硬件之间建立一个抽象层。

VMware和微软的VirtualPC是代表该方法的两个商用产品，而基于核心的虚拟机（KVM）是面向Linux系统的开源产品。

hypervisor可以捕获CPU指令，为指令访问硬件控制器和外设充当中介。

因而，完全虚拟化技术几乎能让任何一款操作系统不用改动就能安装到虚拟服务器上，而它们不知道自己运行在虚拟化环境下。

主要缺点是，hypervisor给处理器带来开销。

在完全虚拟化的环境下，hypervisor运行在裸硬件上，充当主机操作系统;而由hypervisor管理的虚拟服务器运行客户端操作系统（guestOS）。

2）准虚拟化

完全虚拟化是处理器密集型技术，因为它要求hypervisor管理各个虚拟服务器，并让它们彼此独立。

减轻这种负担的一种方法就是，改动客户操作系统，让它以为自己运行在虚拟环境下，能够与hypervisor协同工作。

这种方法就叫准虚拟化（para-virtualization）。

Xen是开源准虚拟化技术的一个例子。

操作系统作为虚拟服务器在Xenhypervisor上运行之前，它必须在核心层面进行某些改变。

因此，Xen适用于BSD、Linux、Solaris及其他开源操作系统，但不适合对像Windows这些专有的操作系统进行虚拟化处理，因为它们无法改动。

准虚拟化技术的优点是性能高。

经过准虚拟化处理的服务器可与hypervisor协同工作，其响应能力几乎不亚于未经过虚拟化处理的服务器。

准虚拟化与完全虚拟化相比优点明显，以至于微软和VMware都在开发这项技术，以完善各自的产品。

准虚拟化适合一台服务器上部署同样的操作系统。

3）操作系统层虚拟化

实现虚拟化还有一个方法，那就是在操作系统层面增添虚拟服务器功能。

SolarisContainer就是这方面的一个例子，Virtuozzo/OpenVZ是面向Linux的软件方案。

就操作系统层的虚拟化而言，没有独立的hypervisor层。

相反，主机操作系统本身就负责在多个虚拟服务器之间分配硬件资源，并且让这些服务器彼此独立。

一个明显的区别是，如果使用操作系统层虚拟化，所有虚拟服务器必须运行同一操作系统（不过每个实例有各自的应用程序和用户账户）。

虽然操作系统层虚拟化的灵活性比较差，但本机速度性能比较高。

此外，由于架构在所有虚拟服务器上使用单一、标准的操作系统，管理起来比异构环境要容易。

2.1.2存储虚拟化

存储虚拟化是伴随大型计算机的发展而出现的一个经典概念。

早在上世纪70年代，由于当时存储设备的容量小、价格高，大型应用程序或多程序应用都受到了极大的限制。

为克服这一局面，人们开始采用存储虚拟化技术。

所谓的存储虚拟化．是指对硬件资源抽象化。

以虚拟形式来表示它们。

虚拟化可将物理存储系统从数据驱动的具体工作负荷中分离出来，从而使你能够随心所欲地按需分配存储资源。

虚拟化包括将多个物理存储资源池化成一个虚拟的存储资源，然后可对其实施集中管理或者以逻辑方式将其分区成若干个虚拟机。

虚拟化还可用于使磁盘对应用程序呈现为磁带。

存储虚拟化技术分为三种：

4）基于主机的虚拟存储

基于主机的虚拟存储依赖于代理或管理软件，它们安装在一个或多个主机上，实现存储虚拟化的控制和管理。

由于控制软件是运行在主机上，这就会占用主机的处理时间。

因此，这种方法的可扩充性较差，实际运行的性能不是很好。

基于主机的方法也有可能影响到系统的稳定性和安全性，因为有可能导致不经意间越权访问到受保护的数据。

这种方法要求在主机上安装适当的控制软件，因此一个主机的故障可能影响整个SAN系统中数据的完整性。

软件控制的存储虚拟化还可能由于不同存储厂商软硬件的差异而带来不必要的互操作性开销，所以这种方法的灵活性也比较差。

但是，因为不需要任何附加硬件，基于主机的虚拟化方法最容易实现，其设备成本最低。

使用这种方法的供应商趋向于成为存储管理领域的软件厂商，而且目前已经有成熟的软件产品。

这些软件可以提供便于使用的图形接口，方便地用于SAN的管理和虚拟化，在主机和小型SAN结构中有着良好的负载平衡机制。

从这个意义上看，基于主机的存储虚拟化是一种性价比不错的方法。

5）基于存储设备的虚拟化

基于存储设备的存储虚拟化方法依赖于提供相关功能的存储模块。

如果没有第三方的虚拟软件，基于存储的虚拟化经常只能提供一种不完全的存储虚拟化解决方案。

对于包含多厂商存储设备的SAN存储系统，这种方法的运行效果并不是很好。

依赖于存储供应商的功能模块将会在系统中排斥JBODS（JustaBunchofDisks，简单的硬盘组）和简单存储设备的使用，因为这些设备并没有提供存储虚拟化的功能。

当然，利用这种方法意味着最终将锁定某一家单独的存储供应商。

基于存储的虚拟化方法也有一些优势：

在存储系统中这种方法较容易实现，容易和某个特定存储供应商的设备相协调，所以更容易管理，同时它对用户或管理人员都是透明的。

但是，我们必须注意到，因为缺乏足够的软件进行支持，这就使得解决方案更难以客户化（customzing）和监控。

6）基于网络的虚拟存储

基于网络的方法如果是对称的，那么控制信息和数据走在同一条通道上;如果是不对称的，控制信息和数据走在不同的路径上。

在对称的方式下，网络可能成为瓶颈，但是多重设备管理和负载平衡机制可以减缓瓶颈的矛盾。

同时，多重设备管理环境中，当一个设备发生故障时，也比较容易支持服务器实现故障接替。

但是，这将产生多个SAN孤岛，因为一个设备仅控制与它所连接的存储系统。

非对称式虚拟存储比对称式更具有可扩展性，因为数据和控制信息的路径是分离的。

基于网络的虚拟化方法能够在专用服务器上运行，使用标准操作系统，例如Windows、SunSolaris、Linux或供应商提供的操作系统。

这种方法运行在标准操作系统中，具有基于主机方法的诸多优势--易使用、设备便宜。

许多基于设备的虚拟化提供商也提供附加的功能模块来改善系统的整体性能，能够获得比标准操作系统更好的性能和更完善的功能，但需要更高的硬件成本。

但是，基于设备的方法也继承了基于主机虚拟化方法的一些缺陷，因为它仍然需要一个运行在主机上的代理软件或基于主机的适配器，任何主机的故障或不适当的主机配置都可能导致访问到不被保护的数据。

同时，在异构操作系统间的互操作性仍然是一个问题。

2.1.3网络虚拟化

网络虚拟化技术分为三种：

基于软件的vSwitch:

在服务器内部完成虚拟机的通信,对外部物理交换机无要求。

基于网卡的vSwitch:

在服务器的网卡上完成虚拟机的通信,对外部物理交换机无要求

基于物理交换机的vSwitch:

在物理交换机上完成虚拟机的通信,需要特制的物理交换机

IEEE正在考虑制定标准,（Cisco的VNTAG和HP提出的SECTAG方案存在争论,SECTAG开放性强,受到IBM,华为等众多厂家的支持,成为标准可能性大）。

2.2附录2－IT基础设施虚拟化评估

2.2.1IT基础设施虚拟化评估原则

虚拟化技术不适用于所有系统和应用，经过前期调研，将系统属性抽象出一些关键点，可以根据这些关键点来综合判断该系统是否适合虚拟化。

下列适用性原则应用于：

新建系统评估、扩容系统新增设备评估、现网系统必要性评估。

2.2.1.1适用性

用于评估现网系统进行基础设施虚拟化的必要性。

1）应用和业务方面

✓业务对资源有大规模、海量的需求，如分布式存储、分布式计算等；

✓业务特点导致对IT基础设施有特定的要求需要通过云计算来解决关键技术问题；

如IPTV热点问题，可以通过分布式存储来分散系统对磁盘的访问。

✓业务量大部分时间较少，相对短的时间内有突发性大业务量；

业务访问的周期性，如OA系统在上下班会有高峰使用情况，计费系统在月初和月末会业务量会很大。

此类系统需要利用云计算的资源池共享来实现错峰填谷。

2）管理方面

✓系统运维岗位对人员有一定IT技能要求，需要通过云平台来简化运维人员工作；

有些系统是NOC或IT部集中运维，此类系统运维保障水平会比较高。

也有部分系统是厂商来维护，而厂商往往由系统开发人员来负责系统运维，此类系统需