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在过去几年里,云计算和虚拟化的概念获得了巨大的发展动力,并且成为信息技术中的流行词。许多企业开始实现这些新技术,期望通过改进机器的利用率来降低成本,减少管理时间和基础设施成本。云计算是能够使用户在 Internet 上使用应用程序的一种环境,比如存储和保护数据,同时又能够提供服务。

  VCL 是一个云计算概念,源于北卡罗来纳州立大学 (NCSU) 的工程学院和 IBM Virtual Computing Initiative 的一次协作,这次协作的目标是解决该大学日益增长的计算需求和用户需求。这个系统可以在任何时间任何地点通过按需提供/预约的方式为各种服务环境交付用户需要的解决方案。

  云计算的架构层

  云计算平台可以根据需要动态提供、配置和重新配置服务器。云中的服务器可以是物理服务器或虚拟服务器。高级云通常包含其他计算资源,比如存储区域网络(SAN)、网络设备、防火墙和其他安全设备。总而言之,云服务提供商提供的服务主要可以分为以下三个类别:

  基础设施即服务(Infrastructure as a service)

  平台即服务(Platform as a service)

  软件即服务(Software as a service)

  图 1 中的 VCL 将这些类别组合在一起并进行了解释。请在参考资料部分了解有关云概念的更多细节。

  图 1. VCL 云服务

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  1. 基础设施即服务(IaaS)

  IaaS 就是指以服务的形式交付计算机基础设施。基础设施即服务提供了计算功能和基本存储作为网络上的标准服务。网络中包含了服务器、存储系统、交换机、路由器以及其他系统并可用于处理工作负载。IaaS 云可以以一种非常经济的方式提供资源,比如按需从头构建应用程序环境所需的服务器、连接、存储和相关的工具。

  IaaS 的优点包括快速供应、扩展能力、只为使用的资源付费。对于刚刚起步或较小的企业,面临的大困难之一就是控制资金支出。通过将基础设施移到云中,就可以实现可伸缩的供应,就仿佛您拥有自己的硬件和数据中心一样(对于传统的托管服务提供商来说是不现实的),但是您同时可以将前期成本降至低。

  VCL 在一个位置同时交付不同的基础设施。它在大学内提供了一个平台(在其内部没有物理基础设施)虚拟化环境。通过使用该环境,学生不需要为其项目建立任何特定的物理基础设施。VCL 为基础设施提供了以下服务。

  计算

  物理计算机

  虚拟计算机

  OS 级虚拟化

  网络

  存储

  在将所请求的映像映射到硬件之前,VCL 管理者为可用的硬件资源提供适当的虚拟化(聚合,解除聚合)。VCL 服务主要关注平台级别的资源控制。

  2. 平台即服务(PaaS)

  平台即服务是一个虚拟化的平台,它包括一个或多个服务器(经过物理服务器集合虚拟化)、操作系统和特定应用程序(例如面向 Web 应用程序的 Apache 和 MySQL)。在某些情况下,可以提供一个包含所有必需的特定于用户的应用程序的 VM 映像。平台即服务包含一个软件层并将其作为服务提供,这个服务可用于构建更高级的服务。从服务的创建者或消费者的角度来看,PaaS 至少存在两种视角:

  创建 PaaS(这里指 VCL)的人可能会通过集成 OS、中间件、应用程序软件甚至一个开发环境来生成一个平台,这个平台稍后会以服务的形式提供给用户。

  使用 PaaS 的人(大学中的用户)会看到一个封装好的服务,这个服务通过一个界面呈现给他们。用户只能通过界面与这个平台进行交互,该平台执行必需的任务来进行管理和扩展,从而提供给定级别的服务。虚拟设备可以归类为 PaaS 实例。

  通过使用 VCL,学生们不需要在其机器上安装任何特定的服务、解决方案堆栈或数据库。VCL 为他们提供了映像,他们只需要选择这些映像并在云中提供的机器上使用它们。

  服务

  解决方案堆栈

  Java

  PHP

  .NET

  存储

  数据库

  文件存储

  3. 软件即服务(SaaS)

  SaaS 是指以服务的形式通过 Internet 访问软件的能力。软件即服务以服务形式按需提供完整的应用程序。软件的一个实例在云中运行并为多个终端用户或客户组织提供服务。远程应用程序服务的一个例子就是 Google Apps,它通过一个标准 Web 浏览器提供了多个企业应用程序。

  VCL 允许使用任何软件即服务解决方案、虚拟化解决方案和终端服务解决方案。VMWare、XEN、MS Virtual Server、Virtuoso 和 Citrix 都是典型的例子。VCL 还允许任何访问/服务交付选项,这些选项适合从 RDP 或 VNC 桌面访问到 X-Windows 再到 Web 服务或类似服务等各种内容。

  云计算基础设施模型

  在从标准的企业应用程序部署模型迁移到基于云计算的模型时,云计算架构师需要对基础设施模型做出几点考虑。对于大学中的云计算,可以考虑三种基本的服务模型,比如公共(Public)、私有(Private)和混合(Hybrid)云。

  1. 公共云

  公共计算云面向任何希望登录到其中并使用它们的用户。公共云由供应商运行,来自不同用户的应用程序可能会混合存放到云中的服务器、存储系统和网络中。公共云的优点之一就是它们拥有比公司的私有云更大的规模,并且可以提供按需扩展或缩减的能力,将基础设施风险从企业转移给云提供商。

  IBM 为其客户运作一个云数据中心。多名客户共享相同的基础设施,但是每名用户的云都得到了保护并彼此分离,就好象他们位于自己的防火墙之内。

  2. 私有云

  设计私有云的目的是使组织能够获得比使用由供应商托管的服务更多的数据控制。私有云是为某个组织专门构建的,只能由该组织使用,提供了对数据、安全性和服务质量的程度的控制。私有云通常位于组织(企业或大学)的防火墙之后,只有该组织内部的人员有权访问云及其资源。

  3. 混合云

  混合云同时结合了公共云和私有云模型。这个模型引入了判断如何在公共云和私有云之间分配应用程序的复杂性。在数据量较小或者应用程序无状态时使用混合云,与在数据量较大时使用公共云来进行少量处理相比,前者效果更好。

  VCL 可以处理混合云模型。它可以为一个大学内的学生和教师提供服务和基础设施来作为他们的私有云。它还可以使用公共云在大学之间扩展这些服务。这需要更加安全的网络。

  异构的资源云

  在大学中设计异构云的主要目标是显著地缩小集群系统的配置规模,具体实现方法是合并异构工作负载,同时通过提供足够的资源来增加并行工作负载请求的数量(例如基于 Globus、Hadoop 或 Condor)。对于大型组织,通常使用各种工具针对不同的工作负载维护专用的集群系统。因此主要难题就是通过 VCL 在云计算平台上整合同一组织中的异构工作负载。

  从 VCL 的角度来看,只要具有合适的映像和环境管理器,它就可以转换并支持任意类型的环境(异构环境)。


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