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2.虚拟化技术,为互联网各系统提供支持和服务

时间:2019-10-12 21:42来源:服务器运维
1、概述 在云计算走向成熟之前,我们更应该关注系统云计算架构的细节,从传统的架构到云上大数据,实现了很多的转变。传统的大数据平台计算和数据一般都在一起,到云上之后计

1、概述

在云计算走向成熟之前,我们更应该关注系统云计算架构的细节,从传统的架构到云上大数据,实现了很多的转变。传统的大数据平台计算和数据一般都在一起,到云上之后计算有可能是虚拟机、有可能是容器,存储和计算是分离的。任何计算节点访问存储时都是通过高速互联网络把数据迁移到本地来。实现的优势也就是大数据的服务化,灵活配置。因此,借助强大的计算性能,结合云计算平台的优势,从传统架构的大数据平台向云上数据的转变,将给用户提供更高的灵活性和管理性,并能够为用户节省大量的成本。

不久前,全球首款亿级并发云服务器系统在天津正式量产,该产品是“十二五”国家863计划信息技术领域“云计算关键技术与系统”重大专项的成果。

2.虚拟化技术

云计算是一种全新的计算模式,其核心驱动力是:企业或个人不再需要在电脑中安装大量应用软件,而是通过Web浏览器接入到一种大范围的、按需定制的服务中,即“云服务”。它将使用户体验发生根本性的变化。

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那么,什么是云服务器,和云计算又有什么关系?这款云服务器有何特殊之处呢?

【镜像(Mirroring)是冗余的一种类型,一个磁盘上的数据在另一个磁盘上存在一个完全相同的副本即为镜像。什么是虚拟化?虚拟化技术是一种调配资源的方法,它将应用系统的不同层面---硬件、软件、数据、网络、存储等一一隔离开来,从而打破数据中心、服务器、存储、网络、数据和应用中的物理设备之间的划分,实现架构动态化,并达到集中管理和冬天使用物理资源及虚拟资源,以提高系统结构的弹性和灵活性,降低成本、改进服务、减少管理风险等目的。

传统的服务器主要面向科学计算,通过提高CPU的时钟频率、指令集并行度、核数等来提高服务器的性能。Intel/AMD/IBM等公司的服务器产品均过分迫求性能,忽视了产品的功耗、体积、成本等能效因素,结果导致服务器能效较低,同时造成了服务器体积大、功耗高等问题。云计算则以商业计算为主,它并不注重数学运算的性能,而需要解决大量逻辑运算和多用户同时请求的问题。因此,必须采用全新的思路来设计云服务器系统结构。本文分析了新型云计算服务器的系统结构,设计并实理了一个ICCS-PW新型云计算服务器。

传统IT架构

什么是云计算?

镜像是一种文件存储形式,可以把许多文件做成一个镜像文件,与GHOST等程序放在一个盘里用GHOST等软件打开后,又恢复成许多文件,RAID1和RAID10使用使用的就是镜像。常见的镜像文件格式有ISO、BIN、IMG、TAO、DAO、CIF、FCD。】

2、新型云计算服务器系统结构

传统的IT环境构建是比较复杂的过程。从安装硬件,配置网络,安装软件,应用,配置存储等,许多环节都需要一定的技术力量储备。当环境发生改变时,整个过程需要重复进行。我们都知道,不同的人安装配置的环境会又很大差异。放在复杂的企业环境来考虑,即使有说明,仍然无法保证环境的一致性

云计算是一种基于互联网的计算方式。狭义的云计算是指以计算、存储为核心的IT硬件、软件乃至IT基础设施资源以服务形式进行交付和使用的模式,指用户可以通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的IT资源。广义的云计算泛指服务的交付和使用模式,指用户通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务,这种服务既可以是IT硬件、软件、互联网技术相关的,也可以是任意其他的服务。

计算机的虚拟化使单个计算机看起来像多个计算机或完全不同的计算机,从而提高资源利用率并降低IT成本。虚拟化技术从最初的侧重于整合数据中心内的资源,发展到可以跨越IT架构实现包括资源、网络、因公和桌面字啊内的全系统虚拟化,今儿提高灵活性。

新型云计算服务器关注的是高性能吞吐量计算能力,关注在一段时间内的工作最总和。因此,新型云计算服务器在架构上和传统的服务器有着很大的区别。在传统服务器中,均包含处理器摸块、存储模块、网络模块、电源、风扇等设备。

2.虚拟化技术,为互联网各系统提供支持和服务。经典的云上架构

一般说来,云计算具有大规模、资源池化、快速弹性、泛在接入访问、按需自服务、服务可计量等特征,如果说互联网是一个神经网络的话,云计算就是它的中枢神经,云计算将互联网的核心硬件层,核心软件层和互联网信息层统一起来,并进行管理、调度,为互联网各系统提供支持和服务。在理想状态下,互联网使用者和物联网传感器通过网络线路和计算机终端与云计算进行交互,向云计算提供数据,接受云计算提供的服务。

按虚拟化技术分类:

新型云服务器体系架构按照功能校块划分成云处理器模块、网络处理模块、存储处理模块与系统件理模块等,它们通过引入紧耦合高速互连网络来提供完成网络模块和存储模块的硬件虚拟化。新型云计算服务器模型如图1所示。

众所周知,传统服务器包含处理器、存储、网络、电源、风扇等模块设备。与传统服务器相比,云服务器关注的是高性能吞吐量计算能力,关注的是在某段时间内的工作量总和。因此,云服务器在架构上和传统的服务器有着很大的区别。

目前,世界经济较发达国家和地区大多推出政策支持云计算核心技术的革新——在2012年,欧盟启动了“释放欧洲云计算潜力”的战略计划;在2014年,美国国家标准与技术研究所发布了《美国政府云计算技术路线图》;我国也在《国家“十二五”规划纲要》中把云计算列为重点发展的战略性新兴产业,提出构建下一代信息基础设施,加强云计算服务平台建设。可以说,云计算将成为世界各国抢占科技经济发展制高点的途径之一。

按照与物理硬件及操作系统的耦合程度分类,全虚拟化、半虚拟化、操作系统级虚拟化及CPU虚拟化

相比传统服务器架构,新型云计算服务器大大提高了其利用率,同时也在系统中省去了很多重复的硬件很据云计算服务的特点,采用多个云处理器完成系统设计,并引入低功耗管理理念完成对系统的集中冗余管理。

一般来说,企业的云架构建设主要从6个方面来看,混合云构建、企业级云服务、合规性、安全性、创新性、业务的连续性。以下是阿里云的3个云上经典架构组成供参考

什么是云服务器?

全虚拟化,通过完全的系统仿真来建议整个虚拟机,不对操作系统做任何修改。优点是操作系统没有经过任何修改,唯一限制是操作系统必须能够支持底层硬件(如intel, AMD).两个代表产品,VMware和微软的Virtual PC.

新型云服务器将计算、存储、交换、管理等集成到个标准系统中,与外界的网络设备、存储设备间的接口和通用架构保待一致,操作系统主要支持Linux,以便用户应用软件的移植。

云上网络基础架构

云服务器是专门面向云计算需求的服务器,最大的特点就在于性能功耗比和整体服务能力较传统架构服务器有显著提升。传统通用服务器架构搭建的数据中心,优点是可以应对各种场景,然而,采用这种万精油式的产品进行数据中心的搭建,也带来相应的弊端,其中很重要的一点就是,没有针对性,各项指标表现平平。然而云数据中心应对的任务中,各自场景并非平均分布,相反云数据中心每天需要应对大量的高并发访问及信息查询,同时,又对计算量要求不高,这就造成了云数据中心每天疲于应付海量并发,而计算性能却白白浪费掉,同时能耗大也是采用服务器面临的问题。对于云计算应用中大量网络托管、网页服务器集群等网络带宽密集型应用而言,平均CPU利用率仅为20%左右,造成了成本的浪费。

半虚拟化,使用虚拟机管理器分享存取底层的硬件,但是它的客户操作系统集成了虚拟化方面的代码,使得操作系统自身能够与虚拟进程进行很好的协作。半虚拟化提供了与原始系统相近的性能,但需要对客户操作系统做一些修改(配合虚拟机管理器)。

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·自定义私有网络:子网划分,路由规划

相比之下,云服务器体系构架有别于传统的服务器,以本次曙光发布的全球首款亿级并发云服务器系统来说,该产品放弃了通用服务器所采用的芯片组,针对云计算业务应用的特点进行了优化,用3D Torus网络实现节点服务器的互联,实现单路直连高耦合体系架构,其中每个处理器可以独占25bpsG带宽,可以实现快速响应。在结构上大幅精简,实现散热、电源、管理监控模块、计算、网络全共享,不仅降低了成本,又提高了系统的稳定性和可靠性。

操作系统的虚拟化,是在操作系统之上虚拟多个服务器,支持在单个操作系统上简单隔离每一个虚拟服务器。操作系统的虚拟化需要修改操作系统内核而无须虚拟及管理器的存在。

云计算是一种全新的计算模式,其核心驱动力是:企业或个人不再需要在电脑中安装大量应用软件,而是通过Web浏览器接入到一种大...

·网络逻辑隔离:网络虚拟化,VPC之间完全隔离

CPU虚拟化,是一种硬件方案,支持虚拟技术的CPU带有特别优惠过的指令集来控制虚拟过程。

·公网访问:弹性IP接入、SNAT/DNAT网关

按系统层级划分的虚拟化技术:

·混合云构建:物理专线/VPN网关实现云上与数据中心互联

服务器虚拟化

·访问控制:安全组实现不同安全域网络隔离

存储虚拟化

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网络虚拟化

云上安全基础架构

应用虚拟化

·DDos防护

客户端虚拟化

澳门新濠3559,·WEB应用防护

云计算时代下的虚拟化技术:

·授权与访问控制

在云计算环境下,所有虚拟化解决方案都是集服务器、存储系统、网络设置、软件及服务于一体的系统整合方案。

·审计日志记录威胁检测系统

虚拟化打开了云计算的大门,而云计算带给大家的从本质上讲正是虚拟化服务。

·安全评测和托管服务

3.海量分布式存储技术Hbase和Bigtable

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为保证高可性、高可靠性和经济性,云计算采用分布式存储的方式来存储数据,采用冗余存储的方式来保证存储数据的可靠性,以高可靠软件来弥补硬件的不可靠。

云上同城异地容灾架构

云计算的数据存储系统主要有Google GFS(Google File System)和Hadoop开发团队开发的开元系统HDFS(Hadoop Distributed File System)

同城高可用:

GFS,为了满足迅速增长的数据处理需求,谷歌设计并实现了Google的文件系统GFS。GFS与过去的分布式文件系统有许多相同的目标,例如性能、可伸缩性、可靠性以及可用性、但是它的设计还收到谷歌应用负责和技术环节的影响,有以下体现:

自动切换

急群众的节点失效是一种常态,而不是一种异常等。

同城容灾

4.并行编程模式

无需额外成本

为了高效利用云计算的资源,使用户能更轻松的享受云计算带来的服务,云计算采用MapReduce的编程模式,将任务自动分成多个子任务,通过Map和Reduce两步实现任务在大规模计算节点中的调度与分配。

异地容灾:

【MapReduce是由Google发明,新兴的并行编程系统。它将并行化、容错、数据分布、负载均衡等放在一个库里,而将系统对数据的所有操作都归结为两个步骤:Map阶段和Reduce阶段。】

多地域分布

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应用和数据级别容灾

MapReduce主要应用于海量数据处理,其任务调度测量的一大特色即是,有限将任务调度至数据所在的节点。这种基于数据位置的调度方案,使得当请求任务的worker节点保存有任务处理的数据时,Map任务可以在本地读取并处理数据,从而降低了网络的开销,提高了系统性能。MapReduce是一种高效的分布式变成模型,同时是一种用于处理和生成大规模数据集的实现方式。

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Hadoop是一个可以更容易开发和并行处理大规模数据的分布式计算平台。它的主要特点是扩容能力佳、成本低、效率高、可靠性好。另外,Hadoop是一个完全用Java开发的开元软件,因此它可以运行在多种操作系统和商用硬件上。

优势

而Hadoop主要由两部分构成:Hadoop分布式文件系统(HDFS)和MapReduce的实现,MapReduce是依赖于HDFS实现的。两者的关系图如下:

云服务器体系架构包含云处理器模块、网络处理模块、存储处理模块与系统模块等。这种架构的优势使得云服务器可以大幅提高利用率。采用多个云处理器完成系统设计,引入低功耗管理方案完成对系统的集中冗余管理,同时优化系统设计,祛除重复硬件。经过高效的资源整合,提高利用率,从而使得性价比得以提升,引起网站服务器租用价格的降低。

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云服务器凭借其合理的网站服务器租用价格,为各类企业节省大量的业务成本,从而赢得不少企业的青睐。

5.数据管理技术

但是传统IT架构向云上架构过渡时仍免不了面临许许多多的挑战,IT系统的复杂性、总体拥有的成本问题、业务的连续性、现有应用如何改造、遗留系统与资产等等,都是企业要考虑的问题,值此之际,阿里云河南服务中心面向客户举办阿里云中原行·分享沙龙(郑州站)第二期,邀请阿里云资深技术工程师现场答疑,解构阿里云上技术架构解决方案,帮助企业平滑迁云,业务优化。点击查看详情

云计算的数据管理往往采用数据管理模式,保证海量数据存储和分析性能。最著名的是Google的BigTable数据管理技术,同时Hadoop开发团队开发了类似BigTable的开元数据管理模块HBase.

6.分布式资源管理技术

在多借点并发执行环境中,分布式资源管理系统是保证系统状态正确性的关键技术。迁移服务。

7.云平台管理技术

Google称云平台管理技术为Borg.

B/S结构(Browser/Server,浏览器/服务器模式),是WEB兴起后的一种网络结构模式,WEB浏览器是客户端最主要的应用软件。这种模式统一了客户端,将系统功能实现的核心部分集中到服务器上,简化了系统的开发、维护和使用。客户机上只要安装一个浏览器(Browser英['braʊzə]美['braʊzɚ]),如Netscape

Navigator或Internet

Explorer,服务器安装SQL Server、Oracle、MYSQL等数据库。浏览器通过Web Server同数据库进行数据交互。

8.云计算是一种多粒度和变粒度计算

9.绿色节能技术

自由冷却方式;把大型计算机数据中心建设在水附近;海上漂浮的计算中心

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