云計(jì)算指IP技術(shù)架構(gòu)下的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算，其本質(zhì)是ICT業(yè)務(wù)的一種新的應(yīng)用方式。絕大數(shù)企業(yè)和運(yùn)營商的數(shù)據(jù)中心的改造將是云計(jì)算未來發(fā)展的主要任務(wù):使云計(jì)算技術(shù)更為普遍和更為廣泛地為絕大部分企業(yè)、機(jī)構(gòu)、團(tuán)體和運(yùn)營商服務(wù)。云計(jì)算技術(shù)將不僅提供傳統(tǒng)意義的IT資源和應(yīng)用服務(wù)，而且將支持包括IT、通信、電視、移動(dòng)和物聯(lián)等一切互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合后的資源使用和業(yè)務(wù)應(yīng)用。云計(jì)算發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)主要有統(tǒng)一交換構(gòu)架、統(tǒng)一虛擬化和統(tǒng)一計(jì)算系統(tǒng)，云計(jì)算發(fā)展的戰(zhàn)略推手將是組建開放產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和推動(dòng)開放技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

[關(guān)鍵詞]云計(jì)算;統(tǒng)一交換構(gòu)架;統(tǒng)一虛擬化;統(tǒng)一計(jì)算系統(tǒng)

Abstract: Cloud computing is a new technology for network computing under the IP architecture， and its potential lies in new ICT business applications. For the majority of operators and enterprises， the main task of cloud computing is data centre transformation. This will ensure cloud computing becomes more widespread among enterprises， institutions， organizations， and operators. Cloud computing will not only provide traditional IT resource usage and application services， but will also support full resource usage and application services—such as IT， communications， video， mobile， as well as Internet of Things under a converged network infrastructure. Some key cloud computing technologies include unified fabric， unified virtualization， and a unified computing system. The formation of an open industry alliance and promotion of open technology standards will also be strategically critical for future development of cloud computing.

Key words: cloud computing; unified fabrics; unified virtualization; unified computing system

隨著有關(guān)云計(jì)算概念、術(shù)語和技術(shù)的不斷涌現(xiàn)和大量報(bào)道，人們對(duì)在企業(yè)中采用和實(shí)施云計(jì)算技術(shù)的熱情大增?，F(xiàn)在人們對(duì)云計(jì)算可能帶來的好處已有所了解，但同時(shí)也應(yīng)該看到，由于云計(jì)算概念和技術(shù)比較新穎，涵義比較寬泛，再加上市場(chǎng)上一些人將云計(jì)算放大成無所不包、無所不能和無所不在的萬能技術(shù)，因此對(duì)云計(jì)算的描述和推銷多少出現(xiàn)了一些浮燥和炒做的嫌疑。云計(jì)算有點(diǎn)像天上的云的感覺:飄忽不定，虛無縹緲。本文認(rèn)為，脫離實(shí)際過分夸大或缺乏全面分析地炒做云計(jì)算不僅可能帶來誤解，也會(huì)使得云計(jì)算的市場(chǎng)實(shí)踐盲目推進(jìn)，對(duì)于云計(jì)算產(chǎn)業(yè)在中國的成長非常不利。事實(shí)上在中國產(chǎn)業(yè)界有關(guān)云計(jì)算的介紹文章較多，對(duì)云計(jì)算發(fā)展趨勢(shì)的理性分析文章較少。所以，有必要對(duì)云計(jì)算的由來和概念進(jìn)行了較為全面的梳理和定義，并在此基礎(chǔ)上，分析云計(jì)算的早期技術(shù)模式和業(yè)務(wù)形態(tài)。在總結(jié)云計(jì)算技術(shù)為IT產(chǎn)業(yè)帶來好處的同時(shí)，理性分析其技術(shù)的不足及局限，從而找出云計(jì)算未來發(fā)展的突破方向十分必要。

值得一提的是，目前中國云計(jì)算的討論多數(shù)集中在早期云計(jì)算的概念、技術(shù)和模式。早期的云計(jì)算是一種動(dòng)態(tài)的、易擴(kuò)展的、通過互聯(lián)網(wǎng)提供虛擬化IT資源和應(yīng)用的一種計(jì)算模式。用戶不需要了解云技術(shù)內(nèi)部的細(xì)節(jié)，也不必具有云內(nèi)部的專業(yè)知識(shí)，更不需要直接參與、投入、建設(shè)、維護(hù)和控制就能直接按需使用并按用量付費(fèi)。早期的云計(jì)算技術(shù)本質(zhì)特征是采用虛擬技術(shù)使用戶共享一個(gè)共同的物理資源池，但應(yīng)看到虛擬技術(shù)不是云計(jì)算技術(shù)的全部。

早期云計(jì)算的IT資源包括服務(wù)器、存儲(chǔ)、寬帶、網(wǎng)絡(luò)及安全等資源組件，而數(shù)據(jù)中心是云計(jì)算資源和能力的主要支持和供應(yīng)核心。早期云計(jì)算實(shí)踐結(jié)合了虛擬化技術(shù)、網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)、分布式計(jì)算技術(shù)，不但體現(xiàn)了新興技術(shù)的組合和創(chuàng)新，更代表著業(yè)務(wù)和商業(yè)模式的創(chuàng)新和開拓。早期云計(jì)算的實(shí)踐不僅影響了IT技術(shù)和架構(gòu)未來的走向，還影響著商業(yè)模式、應(yīng)用開發(fā)、業(yè)務(wù)部署、運(yùn)行交付的一系列IT應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)。

盡管人們所普遍熟悉和廣為介紹的這些早期的云計(jì)算概念、技術(shù)和模式已經(jīng)商用，并取得一些矚目的成功，但是必須看到，早期的云計(jì)算理念和技術(shù)還有極大的局限性。本文分析了早期的云計(jì)算理念的由來、基礎(chǔ)設(shè)施、云業(yè)務(wù)適用的模式、商業(yè)模型以及相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用場(chǎng)景，同時(shí)也指出了其局限性及造成局限性的技術(shù)根源，并從產(chǎn)業(yè)發(fā)展的視野來分析云計(jì)算下一個(gè)階段的重點(diǎn)。本文認(rèn)為絕大數(shù)企業(yè)和運(yùn)營商的數(shù)據(jù)中心的改造將是云計(jì)算未來發(fā)展的主要任務(wù):使云計(jì)算技術(shù)更為普遍和更為廣泛地為絕大部分企業(yè)、機(jī)構(gòu)、團(tuán)體和運(yùn)營商服務(wù)[1-4]。

早期的云計(jì)算概念、技術(shù)和模式將得以全面拓展，云計(jì)算將不僅提供傳統(tǒng)意義的IT資源和應(yīng)用服務(wù)，而且將支持包括IT、通信、電視、移動(dòng)和物聯(lián)等一切互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合后的資源和應(yīng)用。毫無疑問，云計(jì)算作為一個(gè)新技術(shù)和新的運(yùn)營模式正影響著IT產(chǎn)業(yè)的未來走向。

1 云計(jì)算的概念

計(jì)算機(jī)的應(yīng)用模式大體經(jīng)歷了以大型機(jī)為主體的集中式架構(gòu)(數(shù)據(jù)中心1.0)、以PC機(jī)為主體的客戶/服務(wù)器分布式計(jì)算架構(gòu)(數(shù)據(jù)中心2.0)、以虛擬化技術(shù)為核心面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)(SOA)及基于Web2.0應(yīng)用特征的新型架構(gòu)(數(shù)據(jù)中心3.0)。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用模式、技術(shù)架構(gòu)及實(shí)現(xiàn)特征的演變是云計(jì)算發(fā)展的時(shí)代背景。

云計(jì)算由英文Cloud Computing直接翻譯而來。這樣一個(gè)通俗的技術(shù)術(shù)語，卻難以找到業(yè)界統(tǒng)一的定義。隨著云計(jì)算術(shù)語的流行和廣泛使用，有必要對(duì)云計(jì)算的由來和其核心概念簡略進(jìn)行介紹，以方便理性分析和討論。

云計(jì)算中的“計(jì)算”是一個(gè)簡單而明確的概念?！坝?jì)算”系指計(jì)算應(yīng)用，在產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)中，可以指一切IT應(yīng)用。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合，一切信息、通信和視頻應(yīng)用也都整合在統(tǒng)一的平臺(tái)之上。由此推而廣之，云計(jì)算中的“計(jì)算”可以泛指一切ICT的融合應(yīng)用。所以，云計(jì)算術(shù)語的關(guān)鍵特征并不在于“計(jì)算”，而在于“云”。

應(yīng)該說，云概念這個(gè)術(shù)語的誕生和使用純屬偶然。在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的早期階段，技術(shù)人員都習(xí)慣性地將互聯(lián)網(wǎng)畫成一朵“云”來代表，因?yàn)檫@樣一來，人們可以簡化網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的技術(shù)細(xì)節(jié)和復(fù)雜機(jī)制來方便討論新技術(shù)。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的全面普及和廣泛深入，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使ICT應(yīng)用架構(gòu)發(fā)生了深刻和根本的改變，于是采用云計(jì)算來代表和體現(xiàn)新型的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算特征和技術(shù)趨勢(shì)就變得非常自然。因此，云計(jì)算這一術(shù)語很容易就在業(yè)界流行起來。

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成為ICT應(yīng)用的基礎(chǔ)，層出不窮的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求也要求ICT理念進(jìn)行重新思考和設(shè)計(jì)。這種改變不僅帶來ICT應(yīng)用平臺(tái)的更新?lián)Q代，而且也帶來ICT應(yīng)用實(shí)現(xiàn)和商用模式的創(chuàng)新。這種變化的影響是如此巨大而鮮明，以至于人們可以從多個(gè)角度和視角來描述這些新的特征和現(xiàn)象。盡管云計(jì)算的概念和定義很多，但究其本質(zhì)還是為了滿足ICT應(yīng)用和業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。為了理論和討論的嚴(yán)謹(jǐn)性，本文給云計(jì)算更為明確而嚴(yán)格的定義:云計(jì)算是在整合的架構(gòu)之下，基于IP網(wǎng)絡(luò)的虛擬化資源平臺(tái)，提供規(guī)?；疘CT應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)方式。

云計(jì)算的實(shí)質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)下的應(yīng)用，是由IP和IT技術(shù)共同構(gòu)建的。從發(fā)展的角度來看，“云”的技術(shù)和目標(biāo)是一個(gè)逐步演化的過程。比如，Web技術(shù)出現(xiàn)時(shí)，就具備了云計(jì)算的應(yīng)用特征有了統(tǒng)一界面的雛形。隨著服務(wù)器應(yīng)用平臺(tái)上的虛擬化技術(shù)的成熟和Web統(tǒng)一界面的推出，虛擬化和Web走向結(jié)合，使得云計(jì)算可以在一個(gè)整合的架構(gòu)上統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)。

2 云計(jì)算的實(shí)現(xiàn)模型

如果說“云”的本質(zhì)就是業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)的方式，那么云計(jì)算有哪些新的業(yè)務(wù)模型呢?

比較熟悉的早期云計(jì)算實(shí)踐來之于國際上以亞馬遜、谷歌(Google)和Saleforces.com為代表的公司，并且都提供了具有顯著特征，但又代表著不同模式的成功云業(yè)務(wù)。

基云系指將IT的基礎(chǔ)設(shè)施作為業(yè)務(wù)平臺(tái)，直接按資源占用的時(shí)長和多少，通過公共互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)的“云”。基云的用戶可以是個(gè)人，也可以是企業(yè)、集體和行政單位?；圃谟⑽睦锸荌aaS，也稱基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)。亞馬遜(Amazon)是業(yè)界通過其彈性計(jì)算云(EC2)最早實(shí)施基云的運(yùn)營商?；频腎T業(yè)務(wù)將計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、安全等原始IT資源以出租形式租給用戶。用戶可以通過操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件(如數(shù)據(jù)庫和Web服務(wù)軟件)使用租來的IT資源。

平云系指將應(yīng)用開發(fā)環(huán)境作為業(yè)務(wù)平臺(tái)，將應(yīng)用開發(fā)的接口和工具提供給用戶用于創(chuàng)造新的應(yīng)用，并利用互聯(lián)網(wǎng)和提供商來進(jìn)行業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)的“云”。平云可以利用其他基云平臺(tái)，也可以用平云運(yùn)營商自己的基云平臺(tái)。平云在英文里是PaaS，也稱平臺(tái)即服務(wù)。谷歌(Google)通過其AppEngine軟件環(huán)境向應(yīng)用開發(fā)者提供平云業(yè)務(wù)，應(yīng)用開發(fā)者必須采用AppEngine應(yīng)用接口來開發(fā)應(yīng)用。

軟云系指基于基云或平云開發(fā)的軟件。與傳統(tǒng)的套裝軟件不同，軟云是通過互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用來進(jìn)行業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)。軟云業(yè)務(wù)可以利用其他的基云和平云平臺(tái)，也可以利用軟云運(yùn)營商自己的基云和平云環(huán)境。軟云在英文里是SaaS，也稱軟件即服務(wù)。Saleforces.com是最著名的軟云運(yùn)營商之一，提供企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)應(yīng)用服務(wù)。軟云為用戶省去了套裝軟件安裝、維護(hù)、升級(jí)和管理造成的麻煩，因?yàn)閼?yīng)用程序完全由軟云運(yùn)營商集中管理。

云計(jì)算按照層次可將業(yè)務(wù)模式劃分為3層，最頂層是軟云，中間層是平云，底層是基云。在基云之下是構(gòu)建云計(jì)算的基礎(chǔ)技術(shù)。

基于云計(jì)算的實(shí)踐與運(yùn)營案例，可以總結(jié)出云計(jì)算的基本特征:

(1)動(dòng)態(tài)的高可擴(kuò)展性

云技術(shù)使用戶可以隨時(shí)隨地根據(jù)應(yīng)用的需求動(dòng)態(tài)地增減IT資源。由于應(yīng)用運(yùn)行在虛擬平臺(tái)上，沒有事先預(yù)訂的固定資源被鎖定，所以云業(yè)務(wù)量的規(guī)?？梢詣?dòng)態(tài)伸縮，以滿足特定時(shí)期、特定應(yīng)用及用戶規(guī)模變化的需要。

(2)虛擬化的超大規(guī)模

云業(yè)務(wù)的需求和使用與具體的物理資源無關(guān)，IT應(yīng)用和業(yè)務(wù)運(yùn)行在虛擬平臺(tái)之上。云計(jì)算支持用戶在任何有互聯(lián)網(wǎng)的地方、使用任何上網(wǎng)終端獲取應(yīng)用服務(wù)。用戶所請(qǐng)求的資源來自于規(guī)模巨大的云平臺(tái)。

(3)高可用性

云平臺(tái)使用數(shù)據(jù)多副本拷貝容錯(cuò)、計(jì)算節(jié)點(diǎn)同構(gòu)可互換技術(shù)來保障服務(wù)的高可用性。任何單點(diǎn)物理故障發(fā)生，應(yīng)用都會(huì)在用戶完全不知情的情況下，轉(zhuǎn)移到其他物理資源上繼續(xù)運(yùn)行，使用云計(jì)算比使用其他計(jì)算手段的可用性更高。

(4)按需使用，按用付費(fèi)

云業(yè)務(wù)是一個(gè)龐大的資源池，用戶按需購買，如同像自來水、電、煤氣那樣計(jì)費(fèi)。無論是短期還是長期，云計(jì)算的商業(yè)模型都按使用量付費(fèi)。

(5)資源復(fù)用，成本廉價(jià)

由于云計(jì)算采用資源的統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)，所以IT物理資源的利用率大為提高，從而使云的業(yè)務(wù)成本大大降低。

早期云計(jì)算的業(yè)務(wù)模式都有一個(gè)共同特點(diǎn)，那就是采用共有云(Public cloud)的架構(gòu)提供單云(Stand-Alone Cloud)業(yè)務(wù)。共有云系指云業(yè)務(wù)的創(chuàng)立、擁有和提供由同一云運(yùn)營商通過公眾的互聯(lián)網(wǎng)對(duì)所有公眾開放的“云”。而單云系指提供相對(duì)單一功能應(yīng)用的云實(shí)現(xiàn)，如搜索應(yīng)用、IT資源應(yīng)用。

早期云計(jì)算采用的技術(shù)理念是將分布在不同物理地點(diǎn)低廉的計(jì)算資源通過互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系在一起，形成巨大的虛擬資源池來提供單云業(yè)務(wù)。云計(jì)算可以充分利用閑置的資源進(jìn)行大量運(yùn)算，同時(shí)能夠快速調(diào)度資源使用量的增減，靈活應(yīng)變資源用量的遷移和調(diào)配，從而極大地提高計(jì)算資源的可用性和利用率，提升應(yīng)用功能實(shí)現(xiàn)的靈活性和擴(kuò)展性，增強(qiáng)業(yè)務(wù)的可管理性和運(yùn)營的性價(jià)比，達(dá)到綠色環(huán)保高效節(jié)能的目標(biāo)。

盡管早期云計(jì)算展現(xiàn)了虛擬技術(shù)的巨大優(yōu)點(diǎn)和市場(chǎng)運(yùn)營上的成功。但是早期云計(jì)算仍然具有一些局限性:

●云業(yè)務(wù)的提供缺乏品質(zhì)保障和安全可控機(jī)制，而品質(zhì)保障和安全可控機(jī)制對(duì)企業(yè)中的多數(shù)IT應(yīng)用至關(guān)重要。

●云業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)模型基于特定的私有協(xié)議，因此云業(yè)務(wù)具有被云運(yùn)營商鎖定的風(fēng)險(xiǎn)和可能。

●云業(yè)務(wù)的類型受限于若干特定的IT單云業(yè)務(wù)，即不是企業(yè)里的一切IT應(yīng)用都能在共有云中有效實(shí)現(xiàn)。

造成這種局限的原因是由于目前共有云模型是建立在公眾互聯(lián)網(wǎng)之上，與網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施沒有任何關(guān)聯(lián)，云業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)是盡力而為的技術(shù)模式。另外，早期云計(jì)算的虛擬技術(shù)基于私有協(xié)議，除了較為低層的基云業(yè)務(wù)外，平云和軟云業(yè)務(wù)幾乎不具備跨運(yùn)營商遷移的可能性，極大地限制了云的應(yīng)用和業(yè)務(wù)范圍的拓展。這就是為何早期云計(jì)算技術(shù)只限于若干特定的IT單云業(yè)務(wù)，而不適用于更廣泛的企業(yè)、行業(yè)和公眾用戶的ICT業(yè)務(wù)。

彩云(Rich Media Cloud)系指提供包括信息、語音、視頻、移動(dòng)和物聯(lián)應(yīng)用的多媒體應(yīng)用的云計(jì)算平臺(tái)。內(nèi)云(Internal cloud)系指云用戶擁有云的全部資源，云平臺(tái)由用戶自己獨(dú)用。專有云(Private cloud)系指云用戶自己可支配和控制的云。專有云可以是用戶自己的云或租用云運(yùn)營商共有云的一部分，或兩者的組合。有的文獻(xiàn)將其稱為私有云，不僅不妥而且還容易產(chǎn)生誤導(dǎo)，故建議稱為專有云。

從現(xiàn)在到未來5年，云計(jì)算技術(shù)主要是面對(duì)企業(yè)、行業(yè)、機(jī)構(gòu)和運(yùn)營商所迫切需要的內(nèi)云或?qū)Ｓ性啤＿@標(biāo)志著云計(jì)算發(fā)展的第二個(gè)黃金時(shí)期。這個(gè)時(shí)期的云計(jì)算的主要任務(wù)是在充分發(fā)揚(yáng)光大云計(jì)算早期技術(shù)的基礎(chǔ)上，使虛擬化技術(shù)在計(jì)算、應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)3個(gè)平臺(tái)整合，在早期云計(jì)算優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)之上提供具有品質(zhì)可靠、安全可控、運(yùn)營可管的新型云計(jì)算業(yè)務(wù)。目標(biāo)是依賴開放的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和開放的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟為企業(yè)、行業(yè)、機(jī)構(gòu)和運(yùn)營商提供具有彩云能力的技術(shù)體系和運(yùn)營模式，為企業(yè)數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)型和ICT應(yīng)用轉(zhuǎn)向云技術(shù)而努力。之所以稱第二個(gè)時(shí)期為云計(jì)算發(fā)展的黃金時(shí)期，是因?yàn)檫@個(gè)時(shí)期的云計(jì)算市場(chǎng)較早期更大，云業(yè)務(wù)范圍更廣。

3 企業(yè)數(shù)據(jù)中心架構(gòu)演變

無論是公有云還是專有云，都離不開強(qiáng)大的數(shù)據(jù)中心和IP網(wǎng)絡(luò)的支持。云計(jì)算發(fā)展下一個(gè)階段的主要任務(wù)將集中于企業(yè)、行業(yè)、機(jī)構(gòu)和運(yùn)營商的IT與通信應(yīng)用。所以有必要全面分析目前企業(yè)IT應(yīng)用的需求、數(shù)據(jù)中心技術(shù)演進(jìn)所面臨的挑戰(zhàn)以及企業(yè)數(shù)據(jù)中心向內(nèi)云轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵技術(shù)。

3.1 企業(yè)傳統(tǒng)IT應(yīng)用架構(gòu)面臨的挑戰(zhàn)

企業(yè)傳統(tǒng)IT應(yīng)用的主體平臺(tái)是數(shù)據(jù)中心，而傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心往往是堆疊架構(gòu)，包括IT資源和分離的IT應(yīng)用。隨著企業(yè)IT應(yīng)用的急速增長，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)已不能適合市場(chǎng)需求。在過去的幾年里，一方面服務(wù)器的數(shù)量和存儲(chǔ)的容量等物理資源以每年40%～70%的增速增長，但另一方面，每個(gè)物理資源(如服務(wù)器)的利用率卻只有10%～25%。物理資源增加使得電費(fèi)和冷卻系統(tǒng)的費(fèi)用占整個(gè)數(shù)據(jù)中心費(fèi)用的比重越來越大，有的甚至高達(dá)25%～30%。物理資源增加還使得數(shù)據(jù)中心的部署越來越復(fù)雜，這導(dǎo)致人為因素成為數(shù)據(jù)中心故障的重要部分(有的甚至高達(dá)54%)。這一切都使數(shù)據(jù)中心的運(yùn)維費(fèi)用越來越大。面對(duì)未來ICT應(yīng)用的增長，Web2.0應(yīng)用的快速實(shí)施、部署以及面向業(yè)務(wù)的架構(gòu)(SOA)的發(fā)展，企業(yè)數(shù)據(jù)中心走向內(nèi)云架構(gòu)勢(shì)在必行。

3.2 內(nèi)云架構(gòu)實(shí)現(xiàn)步驟

讓傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心具有更高物理資源利用率，讓一個(gè)數(shù)據(jù)中心能夠?yàn)槎鄠€(gè)用戶所共同使用，讓多用戶的多應(yīng)用動(dòng)態(tài)地使用同一物理的資源池，而它們之間又有安全的隔離，是未來企業(yè)數(shù)據(jù)中心走向云計(jì)算架構(gòu)的目標(biāo)。數(shù)據(jù)中心將在充分借鑒利用早期的云計(jì)算優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，保留數(shù)據(jù)中心的傳統(tǒng)好處:品質(zhì)可靠、安全可控、運(yùn)營可管。這種既具備傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的好處，又具備早期的云計(jì)算優(yōu)勢(shì)的新型云計(jì)算架構(gòu)就是本文將重點(diǎn)討論的企業(yè)內(nèi)云技術(shù)。

實(shí)現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)中心向內(nèi)云架構(gòu)的轉(zhuǎn)化需要3個(gè)步驟:整合化、虛擬化和自動(dòng)化。

(1)整合化

從數(shù)據(jù)中心技術(shù)架構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)來看，IT架構(gòu)有必要以網(wǎng)絡(luò)為平臺(tái)進(jìn)行整合。

首先，應(yīng)用所要求的底層服務(wù)功能應(yīng)更多地被整合到底層設(shè)施中去。業(yè)務(wù)層面應(yīng)更多地關(guān)心行業(yè)IT應(yīng)用的效率，而非自身的安全性、可靠性、可達(dá)性等基礎(chǔ)性的服務(wù)功能。數(shù)據(jù)中心整合的一個(gè)重要思路是將原來圍繞應(yīng)用而隨意堆疊和搭建的Silo結(jié)構(gòu)，向網(wǎng)絡(luò)為核心的平臺(tái)架構(gòu)轉(zhuǎn)移。原來圍繞應(yīng)用服務(wù)器而連接的IT資源(如存儲(chǔ)器)應(yīng)通通搬到網(wǎng)絡(luò)上去。網(wǎng)絡(luò)可以連接各種各樣的IT資源和基礎(chǔ)性的服務(wù)功能。網(wǎng)絡(luò)成為數(shù)據(jù)中心資源虛擬化以后的數(shù)據(jù)交換平臺(tái)，為物理資源提供邏輯服務(wù)，為應(yīng)用需求提供動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)部署。IP網(wǎng)絡(luò)作為一個(gè)平臺(tái)，各種各樣的應(yīng)用都可以享受虛擬化資源提供的計(jì)算服務(wù)。

企業(yè)往往在發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的使用效率不高、資源浪費(fèi)和耗能情況嚴(yán)峻后開始考慮數(shù)據(jù)中心架構(gòu)的整合。如果在架構(gòu)的整合設(shè)計(jì)中采用一些具有云計(jì)算理念的前瞻性技術(shù)，無疑將有利于加快企業(yè)云計(jì)算架構(gòu)的實(shí)施。

(2)虛擬化

虛擬化其實(shí)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(tài)無關(guān)的方式進(jìn)行調(diào)用，是從物理資源到服務(wù)形態(tài)的質(zhì)變過程。虛擬化是實(shí)現(xiàn)物理資源復(fù)用、降低管理維護(hù)復(fù)雜度、提高設(shè)備利用率的關(guān)鍵，同時(shí)也為未來自動(dòng)實(shí)現(xiàn)資源協(xié)調(diào)和配置打下基礎(chǔ)。

值得一提的是，由于數(shù)據(jù)中心虛擬化是一個(gè)非常熱門的話題，大部分企業(yè)往往面對(duì)其現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心并不知道應(yīng)該如何下手。其實(shí)，數(shù)據(jù)中心的整合是數(shù)據(jù)中心虛擬化的前提，在企業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)中心有一個(gè)很好的整合架構(gòu)以后，虛擬化的任務(wù)就會(huì)很容易實(shí)現(xiàn)。

(3)自動(dòng)化

在整合、虛擬化基礎(chǔ)上，底層資源和功能便可以有條件被智能系統(tǒng)自動(dòng)和動(dòng)態(tài)地調(diào)用和管理。管理員將應(yīng)用策略傳遞給智能系統(tǒng)。智能系統(tǒng)通過最優(yōu)化的計(jì)算和資源配置，自動(dòng)完成相關(guān)物理資源的調(diào)度，最經(jīng)濟(jì)、最有效地完成功能提供任務(wù)。有限的資源可以最大化地提供服務(wù)，管理員的管理差錯(cuò)和漏洞將降為最低，這是最理想化的資源調(diào)用模式，也是云計(jì)算所終將達(dá)到的目標(biāo)。

自動(dòng)部署是以服務(wù)為導(dǎo)向的數(shù)據(jù)中心的根本標(biāo)志。自動(dòng)化就是數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)隨業(yè)務(wù)量的變化而對(duì)資源做出自動(dòng)調(diào)配的動(dòng)作，是資源的動(dòng)態(tài)增減、快速調(diào)度和靈活部署。

3.3 內(nèi)云模型

內(nèi)云模型的實(shí)現(xiàn)要根據(jù)大型企業(yè)數(shù)據(jù)中心的長期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合統(tǒng)一的IP/IT架構(gòu)，對(duì)服務(wù)資源進(jìn)行充分共享和靈活調(diào)配，從而降低內(nèi)云建設(shè)和運(yùn)維成本，提高業(yè)務(wù)開發(fā)和部署效率，滿足最終用戶按需服務(wù)的需求。企業(yè)的內(nèi)云模型方案要求采用一系列新技術(shù)，從而提供有差異化、安全可靠和有品質(zhì)的彩云業(yè)務(wù)。

企業(yè)數(shù)據(jù)中心向內(nèi)云架構(gòu)轉(zhuǎn)化需要利用三大關(guān)鍵技術(shù)。

(1)統(tǒng)一交換架構(gòu)(Unified Fabrics)

實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一交換架構(gòu)需要依賴一系列創(chuàng)新技術(shù)。有代表性的技術(shù)有:萬兆數(shù)據(jù)中心以太網(wǎng)技術(shù)(DEC)和以太網(wǎng)光纖通道技術(shù)(FCoE)。

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的交換技術(shù)多數(shù)停留在千兆水平。因?yàn)檫^去的服務(wù)器的處理能力和I/O接口能力有限，對(duì)寬帶需求相對(duì)較低，限制了高密度和高性能千兆端口的發(fā)展。

專為新一代數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)的萬兆以太網(wǎng)技術(shù)(DCE)將傳統(tǒng)以太網(wǎng)改進(jìn)為高性能、低延遲，高性價(jià)比，不丟包，并具備優(yōu)先級(jí)流控機(jī)制的以太網(wǎng)。IEEE DCE標(biāo)準(zhǔn)支持二層多路徑以太網(wǎng)，不僅能夠支持無損失以太網(wǎng)和超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心，而且為企業(yè)數(shù)據(jù)中心簡化和向內(nèi)云架構(gòu)整合提供了必不可少的技術(shù)。

現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)包含IP局域網(wǎng)、光纖存儲(chǔ)網(wǎng)和高性能計(jì)算網(wǎng)絡(luò)，而這3個(gè)網(wǎng)絡(luò)采用不同的網(wǎng)絡(luò)橋接標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)。IP局域網(wǎng)采用以太網(wǎng)，光纖存儲(chǔ)網(wǎng)采用光纖通道，高性能計(jì)算網(wǎng)絡(luò)采用HyperLink。考慮網(wǎng)管和備份的需要，服務(wù)器需要各種不同的I/O網(wǎng)卡，通過復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來連接。

在以太網(wǎng)架構(gòu)上映射和傳送光纖通道幀采用以太網(wǎng)光纖通道(FCoE)技術(shù)。FCoE可以使得光纖通道幀能夠無損地運(yùn)行于數(shù)據(jù)中心以太網(wǎng)絡(luò)上。FCoE使光纖存儲(chǔ)和以太網(wǎng)可以共享同一個(gè)端口，使局域網(wǎng)(LAN)和存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)一次連接服務(wù)器，從而大大減少I/O適配器和線纜的數(shù)量。

采用DCE和FCoE技術(shù)為核心的統(tǒng)一交換架構(gòu)，可以在一個(gè)低延遲、無損耗的10G以太網(wǎng)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)訪問所有目前的3個(gè)獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)(LAN、SAN和高性能計(jì)算網(wǎng)絡(luò))的資源。不僅整合了網(wǎng)絡(luò)物理資源，減少了設(shè)備、網(wǎng)卡、適配器、交換機(jī)、布線電纜的數(shù)量，還降低了功率/冷卻要求，節(jié)省了電力損耗，優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，簡化了運(yùn)維管理。

(2)統(tǒng)一虛擬化機(jī)制(Unified Virtualization)

計(jì)算平臺(tái)/服務(wù)器的虛擬化可使上層應(yīng)用根據(jù)自己所需的計(jì)算資源對(duì)CPU、內(nèi)存、I/O和應(yīng)用功能等實(shí)現(xiàn)自由調(diào)度，而無須考慮該應(yīng)用的物理關(guān)聯(lián)和位置。當(dāng)前商用化最為成功的x86服務(wù)器虛擬化解決方案是VMWare的VMotion，微軟的虛擬服務(wù)器和許多其他第三方廠商(如Intel、AMD等)也正在加入，使得服務(wù)器虛擬化的解決方案越來越完善。

當(dāng)我們通過采用軟件技術(shù)對(duì)硬件資源進(jìn)行虛擬化處理時(shí)，當(dāng)一個(gè)服務(wù)器可以被虛擬為數(shù)個(gè)服務(wù)器時(shí)，數(shù)據(jù)中心運(yùn)營、管理和策略就會(huì)變得非常復(fù)雜。虛擬化技術(shù)絕對(duì)不是免費(fèi)的午餐，虛擬化在帶來好處的同時(shí)也帶來了更多的管理流程以及軟件的移植、驗(yàn)證和安全方面的挑戰(zhàn)。

然而人們?cè)絹碓揭庾R(shí)到服務(wù)器虛擬化系統(tǒng)的解決方案中除了應(yīng)用、主機(jī)、操作系統(tǒng)的角色外，網(wǎng)絡(luò)將是一個(gè)更為重要的角色，這里的網(wǎng)絡(luò)不僅指數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，還包括存儲(chǔ)和計(jì)算網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)將把各個(gè)資源聯(lián)系成為一個(gè)整體，網(wǎng)絡(luò)將是實(shí)現(xiàn)資源虛擬化的橋梁。云計(jì)算的概念是需要無處不在的數(shù)據(jù)中心，而服務(wù)器虛擬化是依靠虛擬機(jī)的遷移技術(shù)實(shí)現(xiàn)與物理資源無關(guān)的資源共享和復(fù)用。虛擬機(jī)遷移需要一個(gè)跨地域的一致的虛擬化網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

網(wǎng)絡(luò)是確保企業(yè)內(nèi)云架構(gòu)下的彩云業(yè)務(wù)服務(wù)品質(zhì)和安全可靠保障的根本。所以虛擬化技術(shù)要求端到端立體的虛擬化。不僅計(jì)算層面和存儲(chǔ)層面虛擬化，應(yīng)用層面和網(wǎng)絡(luò)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(nèi)云和彩云與早期共有云和單云技術(shù)的本質(zhì)區(qū)別。

設(shè)計(jì)出統(tǒng)一的虛擬化機(jī)制，使計(jì)算平臺(tái)、應(yīng)用平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的虛擬化相互結(jié)合、相互關(guān)聯(lián)和相互感知非常重要。沒有統(tǒng)一的虛擬化機(jī)制，監(jiān)控和執(zhí)行基于虛擬機(jī)的不同的網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)策略非常困難，內(nèi)云平臺(tái)的可擴(kuò)展性將受制約，也使得多個(gè)物理機(jī)執(zhí)行相同的應(yīng)用時(shí)，跨網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)虛擬化難以執(zhí)行。

VN-link技術(shù)已被提交IEEE作為標(biāo)準(zhǔn)。VN-link技術(shù)使網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器虛擬化時(shí)能相互關(guān)聯(lián)和相互感知，使網(wǎng)絡(luò)具備服務(wù)器的虛擬機(jī)意識(shí)，即在網(wǎng)絡(luò)上可以區(qū)別傳遞的信息是來自于哪個(gè)虛擬機(jī)。網(wǎng)絡(luò)根據(jù)虛擬機(jī)和相對(duì)應(yīng)的策略來提供相應(yīng)的服務(wù)，當(dāng)虛擬機(jī)遷移，相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)跟蹤手段保證服務(wù)的全局一致性。

(3)統(tǒng)一計(jì)算系統(tǒng)(Unified Computing System)

人們?cè)谡務(wù)撛朴?jì)算實(shí)施時(shí)，實(shí)際看到的還是一個(gè)個(gè)的虛擬化應(yīng)用孤島，孤島化的平臺(tái)以及部件的孤島化。云計(jì)算在帶來好處的同時(shí)，也帶來挑戰(zhàn):虛擬化增加了復(fù)雜性;孤島化帶來多點(diǎn)集成與管理的挑戰(zhàn)，增加了運(yùn)維成本和風(fēng)險(xiǎn)，使應(yīng)用和業(yè)務(wù)部署能力低下。

企業(yè)內(nèi)云和彩云實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是如何采用一體化的系統(tǒng)來集成和管理各個(gè)組件:計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)和虛擬化資源，從而幫助用戶不僅降低ICT基礎(chǔ)設(shè)施的成本而且還要降低運(yùn)營和管理的復(fù)雜性，從根本上提高ICT業(yè)務(wù)的靈活性，使其適應(yīng)未來業(yè)務(wù)高速發(fā)展的需求。

統(tǒng)一計(jì)算系統(tǒng)(UCS)將服務(wù)器融合到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。服務(wù)器采用Intel Nehalem處理器系列的全新B系列刀片服務(wù)器。這些刀片服務(wù)器提供獲得專利的增強(qiáng)內(nèi)存技術(shù)，從而提高每臺(tái)服務(wù)器所支持的虛擬機(jī)數(shù)目。統(tǒng)一計(jì)算系統(tǒng)對(duì)外接口提供了對(duì)于存儲(chǔ)局域網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)連接存儲(chǔ)(NAS)的整合訪問。用戶可以通過以太網(wǎng)、光纖通道、以太網(wǎng)光纖通道或小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口(iSCSI)來訪問存儲(chǔ)，從而使投資得到最大限度的保護(hù)。統(tǒng)一計(jì)算系統(tǒng)內(nèi)只需要一個(gè)數(shù)據(jù)中心交換機(jī)就可以完成交換功能，大大減少了設(shè)備、I/O接口以及布線數(shù)量，降低了運(yùn)維成本。更少的設(shè)備將使一體化的數(shù)據(jù)中心解決方案在價(jià)格上具有競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)，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(tǒng)的所有組件之中。UCS Manager能將整個(gè)解決方案作為單一實(shí)體來進(jìn)行管理。UCS Manager提供了一個(gè)直觀的圖形化用戶界面(GUI)、一個(gè)命令行界面(CLI)和一個(gè)強(qiáng)大的應(yīng)用編程接口(API)。管理能力是統(tǒng)一計(jì)算系統(tǒng)最重要的組成部分，而虛擬機(jī)管理技術(shù)則是管理能力的核心部分。

統(tǒng)一計(jì)算系統(tǒng)代表著數(shù)據(jù)中心從傳統(tǒng)云計(jì)算走向未來云計(jì)算，其獨(dú)特的理念包括:采用下一代數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)理念和技術(shù)，如數(shù)據(jù)中心級(jí)交換平臺(tái)、DCB/FCoE統(tǒng)一交換架構(gòu)等。統(tǒng)一交換平臺(tái)能實(shí)現(xiàn)或優(yōu)化很多應(yīng)用，如大規(guī)模的高性能計(jì)算以及搜索引擎等。統(tǒng)一計(jì)算系統(tǒng)去除不必要的交換機(jī)、網(wǎng)卡、電纜線、管理模塊，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)、統(tǒng)一虛擬化、統(tǒng)一計(jì)算、統(tǒng)一管理的組件一體化的云平臺(tái)架構(gòu)。

4 運(yùn)營商與云計(jì)算

云計(jì)算正在改寫IT、通信、互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的游戲與競(jìng)爭規(guī)則。

互聯(lián)網(wǎng)流量的迅猛增長和應(yīng)用的不斷創(chuàng)新，對(duì)電信運(yùn)營商的業(yè)務(wù)產(chǎn)生了巨大沖擊。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用日益呈現(xiàn)可視化、社區(qū)化、個(gè)性化的趨向，與此相對(duì)應(yīng)，運(yùn)營商更加關(guān)注投入的回報(bào)和服務(wù)提供的靈活性。

電信業(yè)傳統(tǒng)的理念是按業(yè)務(wù)建網(wǎng)，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)一項(xiàng)業(yè)務(wù)，由此形成了一個(gè)個(gè)業(yè)務(wù)孤島，不僅無法優(yōu)化利用網(wǎng)絡(luò)資源，更帶來了管理和運(yùn)營的復(fù)雜性。

云計(jì)算技術(shù)的出現(xiàn)為電信運(yùn)營商帶來挑戰(zhàn)和新的機(jī)會(huì)。電信運(yùn)營商擁有豐富的網(wǎng)絡(luò)帶寬資源，建成的眾多大型數(shù)據(jù)中心也擁有豐富的計(jì)算機(jī)軟硬件資源，具備拓展內(nèi)云架構(gòu)，開展具有競(jìng)爭性的彩云業(yè)務(wù)的天然優(yōu)勢(shì)。電信運(yùn)營商業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型過程中要注意充分吸收新技術(shù)，發(fā)揚(yáng)傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)。

在考慮云架構(gòu)的時(shí)候，運(yùn)營商應(yīng)該抓住兩個(gè)根本:一是運(yùn)營商將原來的數(shù)據(jù)中心或業(yè)務(wù)中心的整合，使其變成一個(gè)新的業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)中心;二是運(yùn)營商充分利用已經(jīng)建設(shè)起來的下一代網(wǎng)絡(luò)。兩者都在IP網(wǎng)上運(yùn)行，如果整合在一起，將構(gòu)成一個(gè)強(qiáng)大而靈活的統(tǒng)一業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)。它既能成為運(yùn)營商的傳統(tǒng)業(yè)務(wù)(如固話、視頻、移動(dòng)業(yè)務(wù)和互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù))的統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)平臺(tái)，同時(shí)也能夠支持未來可以想象到的各種彩云應(yīng)用和業(yè)務(wù)。與傳統(tǒng)業(yè)務(wù)平臺(tái)不同的是，彩云平臺(tái)可以把數(shù)據(jù)中心和業(yè)務(wù)傳輸網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)在一起，提供更安全、更高品質(zhì)應(yīng)用。電信轉(zhuǎn)型中的兩大核心問題:降低運(yùn)營成本、加快新業(yè)務(wù)市場(chǎng)化速度，都將因?yàn)橐虢y(tǒng)一業(yè)務(wù)的彩云平臺(tái)迎刃而解。

5 云計(jì)算的未來

云計(jì)算發(fā)展的最終目標(biāo)是使用戶的云業(yè)務(wù)可以跨多個(gè)云運(yùn)營商來實(shí)現(xiàn)。云業(yè)務(wù)完全依賴于開放的標(biāo)準(zhǔn)。不僅是單云業(yè)務(wù)，彩云業(yè)務(wù)也可以任意地跨運(yùn)營商遷移和過渡。甚至于企業(yè)用戶的彩云業(yè)務(wù)需求可以在多個(gè)云運(yùn)營商的云中如行云流水般運(yùn)行自如?？缭?Inter-cloud)系指基于通用的和開放的標(biāo)準(zhǔn)下，云的應(yīng)用可以跨不同的云運(yùn)營商進(jìn)行增減和調(diào)度?？缭颇苁蛊髽I(yè)的內(nèi)云應(yīng)用利用云運(yùn)營商的專有云來備份或分擔(dān)。行云(Open-cloud)系指用戶的彩云應(yīng)用需求可以通過多個(gè)可以跨云的多云運(yùn)營聯(lián)盟和組合來實(shí)現(xiàn)。未來云計(jì)算發(fā)展的關(guān)鍵是建立開放的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和開放的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

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收稿日期:2010-05-08

殷康，思科公司全球首席技術(shù)官辦公室大中華區(qū)總監(jiān)，研究方向?yàn)樾帕罴夹g(shù)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、IP多媒體網(wǎng)架構(gòu)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、IPv6、云計(jì)算、IPTV技術(shù)、3G技術(shù)等。