李云鵬 喬林 陳碩

摘 要：云計(jì)算技術(shù)是一種新興的計(jì)算模型。云計(jì)算主要以廉價(jià)X86架構(gòu)PC服務(wù)器為硬件平臺(tái)，大量使用虛擬化技術(shù)、分布式計(jì)算技術(shù)、分布式存儲(chǔ)技術(shù)對(duì)外提供計(jì)算存儲(chǔ)服務(wù)，滿足用戶需求。較為主流的云計(jì)算技術(shù)主要包括虛擬化技術(shù)以及分布式計(jì)算技術(shù)兩種，其中虛擬化實(shí)現(xiàn)方式包括KVM、XEN、VMWARE等種類，分布式計(jì)算的主要框架則包括hadoop、storm、spark、yarn等。

關(guān)鍵詞：服務(wù)器;云計(jì)算技術(shù);云平臺(tái)

中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）02-0048-02

傳統(tǒng)服務(wù)一般指使用實(shí)體服務(wù)器與共享存儲(chǔ)結(jié)合的模式來(lái)為應(yīng)用交付可用環(huán)境，其中實(shí)體服務(wù)器主要包括小型機(jī)及PC服務(wù)器兩種類型，共享存儲(chǔ)一般包括SAN存儲(chǔ)、NAS存儲(chǔ)等類型。傳統(tǒng)服務(wù)模式出現(xiàn)的具體時(shí)間無(wú)從考證，但可以肯定是隨著第三次科技革命后計(jì)算機(jī)及互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展才建立起來(lái)的，至今已有幾十年，有經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的架構(gòu)模式以及運(yùn)行維護(hù)方式，較為成熟。

隨著應(yīng)用模式的增多，云計(jì)算模式隨之興起，現(xiàn)階段是傳統(tǒng)資源交付模式與云計(jì)算模式間過(guò)度與平衡的一個(gè)關(guān)鍵階段。兩種模式的優(yōu)勢(shì)以及各自的應(yīng)用適用場(chǎng)景將指導(dǎo)遷移對(duì)象的選擇，本文將對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行討論。

云計(jì)算平臺(tái)包含分布式計(jì)算和虛擬化兩種技術(shù)，但因分布式計(jì)算需要針對(duì)某一框架進(jìn)行特定的程序改造及編寫(xiě)，適合應(yīng)用遷移，在本文中暫不做討論，本文僅討論虛擬化技術(shù)。

本文將在資源交付方式、擴(kuò)展模式、運(yùn)行特點(diǎn)以及建設(shè)運(yùn)行成本四個(gè)方面對(duì)云平臺(tái)模式與傳統(tǒng)模式做對(duì)比分析。

1 資源交付方式區(qū)別

云計(jì)算平臺(tái)提供的服務(wù)主要分為IaaS：Infrastructure-as-a-Service（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）、PaaS：Platform-as-a-Service（平臺(tái)即服務(wù)）、SaaS：Software-as-a-Service（軟件即服務(wù)）三種類型，特點(diǎn)是最終用戶不需要關(guān)心自己的服務(wù)運(yùn)行在何種硬件平臺(tái)上、運(yùn)行在何處，只需要提出符合需求的計(jì)算、存儲(chǔ)能力要求即可。過(guò)程中，無(wú)需關(guān)心物理位置、網(wǎng)絡(luò)、供電等多個(gè)約束條件的情況。

傳統(tǒng)的服務(wù)平臺(tái)進(jìn)行資源交付時(shí)，須進(jìn)行物理位置尋找、服務(wù)器上架安裝、網(wǎng)絡(luò)配置、系統(tǒng)部署等多個(gè)流程，需要較大的人力成本和較長(zhǎng)的交付時(shí)間。如表1所示某大型企業(yè)16、17、18年兩種方式資源交付量及時(shí)間統(tǒng)計(jì)表。

從圖表1中可以看出，通過(guò)云平臺(tái)虛擬機(jī)方式完成資源交付的平均時(shí)長(zhǎng)為傳統(tǒng)模式時(shí)長(zhǎng)的一半以下，有較高的資源交付率。且通過(guò)分配量趨勢(shì)分析，可得出以云平臺(tái)虛擬機(jī)形式交付的資源數(shù)量正在增加，在總交付量中也占據(jù)較大份額。

2 擴(kuò)展性區(qū)別

傳統(tǒng)的服務(wù)平臺(tái)當(dāng)服務(wù)器處理能力達(dá)到瓶頸時(shí)，只能通過(guò)scale-up方式進(jìn)行擴(kuò)容，存儲(chǔ)設(shè)備容量不足時(shí)只能通過(guò)增加專用硬件進(jìn)行擴(kuò)容，當(dāng)設(shè)備無(wú)法滿足業(yè)務(wù)需求時(shí)只能進(jìn)行替換，硬件與軟件工作方式為緊耦合。云平臺(tái)則采用通用X86服務(wù)器硬件，以虛擬化、分布式技術(shù)作為支撐，所有硬件資源均以虛擬化方式提供，硬件與軟件工作方式為松耦合。當(dāng)遇到業(yè)務(wù)處理瓶頸時(shí)，既可以采用scale-up方式，又可以采用scale-out方式。理論上說(shuō)，云平臺(tái)應(yīng)具有無(wú)限的擴(kuò)展性。

3 運(yùn)行特點(diǎn)區(qū)別

云平臺(tái)以虛擬化方式進(jìn)行資源交付，傳統(tǒng)模式以物理機(jī)方式進(jìn)行交付，針對(duì)資源交付方式的特點(diǎn)，兩種平臺(tái)運(yùn)行模式也有所不同。

云平臺(tái)擁有資源占用動(dòng)態(tài)伸縮、虛擬設(shè)備級(jí)容災(zāi)等優(yōu)點(diǎn)，也有因資源爭(zhēng)用、資源利用率低、前期規(guī)劃困難等缺點(diǎn)。資源動(dòng)態(tài)伸縮即宿主機(jī)操作系統(tǒng)會(huì)根據(jù)每臺(tái)虛擬機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況實(shí)時(shí)為其分配不超過(guò)申請(qǐng)容量的運(yùn)行資源，在應(yīng)用不繁忙時(shí)減少資源分配，降低運(yùn)行成本;虛擬設(shè)備級(jí)容災(zāi)是在虛擬機(jī)級(jí)別高可用，當(dāng)虛擬機(jī)發(fā)生宕機(jī)，可立即自動(dòng)啟動(dòng)一臺(tái)運(yùn)行情況與宕機(jī)設(shè)備一致的虛擬機(jī)，對(duì)其上運(yùn)行的應(yīng)用透明，保證系統(tǒng)無(wú)感知恢復(fù)。資源爭(zhēng)用是因?yàn)橐慌_(tái)宿主機(jī)上需承載多臺(tái)虛擬機(jī)共享網(wǎng)絡(luò)、硬盤(pán)等公共資源，當(dāng)虛擬機(jī)使用相同資源時(shí)便會(huì)出現(xiàn)爭(zhēng)用的現(xiàn)象，對(duì)部分虛擬機(jī)產(chǎn)生影響;資源利用率低是因?yàn)樘摂M機(jī)運(yùn)行在應(yīng)用程序級(jí)別，當(dāng)執(zhí)行操作系統(tǒng)命令時(shí)需頻繁與宿主操作系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)境切換而不是直接執(zhí)行，降低了執(zhí)行效率。

傳統(tǒng)模式資源為獨(dú)享模式，不會(huì)出現(xiàn)計(jì)算資源、內(nèi)存資源爭(zhēng)搶，可以保證資源使用率高時(shí)對(duì)其他主機(jī)零影響。但高可用容災(zāi)時(shí)，則需對(duì)應(yīng)用進(jìn)行配置，高可用依賴于操作系統(tǒng)中應(yīng)用軟件，存在較大的容災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。

通過(guò)兩種方式資源爭(zhēng)用、應(yīng)用容災(zāi)特點(diǎn)的對(duì)比，云平臺(tái)應(yīng)較適合資源占用率較低或資源占用率高但類型不同的應(yīng)用部署;傳統(tǒng)模式適合對(duì)各資源占用率均較高，或某一資源占用率異常高的應(yīng)用做部署。

由運(yùn)行情況可知，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器平均資源使用率均較高，采集服務(wù)器在內(nèi)存使用率較高，為避免出現(xiàn)資源爭(zhēng)用現(xiàn)象，較適合使用傳統(tǒng)模式進(jìn)行部署;而WEB服務(wù)器則平均利用率均較低，適合通過(guò)云平臺(tái)模式部署，在不影響運(yùn)行的情況下可提高資源利用率并具備應(yīng)用自動(dòng)恢復(fù)能力。

4 建設(shè)及運(yùn)行成本區(qū)別

云計(jì)算平臺(tái)大多采用通用的X86服務(wù)器作為硬件平臺(tái)、軟件以開(kāi)源軟件為主。X86架構(gòu)服務(wù)器平臺(tái)開(kāi)放、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)充分，產(chǎn)品類型豐富，在初期投入及后期運(yùn)維方面均有成本低廉優(yōu)點(diǎn)。如表2所示，企業(yè)某大型信息系統(tǒng)前端應(yīng)用在使用傳統(tǒng)交付方式及后期整合為云平臺(tái)后的成本對(duì)比。

在表2中，5年TCO總計(jì)以以下公式計(jì)算得出：

TCO=HardwCost/tai*N+SoftwCost+HardwMaint Cost/tai*N+SoftwMaintCost+PowerRate*Power

Power=Rate/tai*N*5*365

根據(jù)結(jié)果可知，在保證業(yè)務(wù)性能前提下，通過(guò)云平臺(tái)的虛擬化整合，業(yè)務(wù)硬件支持平臺(tái)由原來(lái)的8臺(tái)整合成4臺(tái)服務(wù)器（共計(jì)16個(gè)虛擬機(jī)），整合比為1：4，減少機(jī)柜空間占用，同時(shí)節(jié)省了硬件成本44。按服務(wù)器5年生命周期計(jì)算，節(jié)省了運(yùn)維成本2萬(wàn)元、電費(fèi)成本26.28萬(wàn)元，整體的TCO成本下降61%，并且整體業(yè)務(wù)可用性也高于傳統(tǒng)業(yè)務(wù)平臺(tái)。

按實(shí)際應(yīng)用中來(lái)看，云計(jì)算虛擬化平臺(tái)運(yùn)行良好。通過(guò)觀察可以發(fā)現(xiàn)，整合前物理服務(wù)器CPU的利用率為10%左右，而整合后虛擬機(jī)CPU利用率在35%左右，提升了設(shè)備綜合利用率和運(yùn)維效率。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文在資源分配方式、擴(kuò)展模式、運(yùn)行特點(diǎn)以及建設(shè)維護(hù)成本四個(gè)方面的對(duì)比分析，云平臺(tái)與傳統(tǒng)模式相比，在資源利用率、交付時(shí)間、擴(kuò)展性、建設(shè)成本上都有較為明顯的優(yōu)勢(shì)，將是未來(lái)資源交付場(chǎng)景發(fā)展的重點(diǎn)。但同時(shí)云平臺(tái)虛擬化在運(yùn)行過(guò)程中資源爭(zhēng)用、運(yùn)行效率低、開(kāi)源軟件無(wú)技術(shù)支持等問(wèn)題，也成為相比較下的劣勢(shì)，在應(yīng)用時(shí)需盡量避免。

因此，系統(tǒng)部署過(guò)程中，在享受云平臺(tái)提供的便利條件的同時(shí)，應(yīng)提前規(guī)劃各個(gè)部分的實(shí)現(xiàn)方式，例如數(shù)據(jù)庫(kù)更適合物理機(jī)，WEB應(yīng)用更適合云平臺(tái)，科學(xué)規(guī)劃、各取所長(zhǎng)，合理分配云平臺(tái)及傳統(tǒng)交付方式，在做到提高資源利用率的同時(shí)，能保證系統(tǒng)的運(yùn)行效率，讓云平臺(tái)與傳統(tǒng)模式共同服務(wù)于各應(yīng)用，創(chuàng)造更多運(yùn)行維護(hù)價(jià)值。

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