云计算和虚拟化

一 概述 云计算 cloud computing 分布式计算技术的一种分布式计算技术的一种 其最基本的 概念 是透过网络将庞大的计算处理程序自动分拆成无数个较小的是透过网络将庞大的计算处理程序自动分拆成无数个较小的 子程序 再交由多部服务器所组成的庞大系统经搜寻 计算分析之子程序 再交由多部服务器所组成的庞大系统经搜寻 计算分析之 后将处理结果回传给用户后将处理结果回传给用户 透过这项技术 网络服务提供者可以在 数秒之内 达成处理数以千万计甚至亿计的信息 达到和 超级计 算机 同样强大效能的网络服务 最简单的云计算技术在网络服务中已经随处可见 例如搜寻引 擎 网络信箱等 使用者只要输入简单指令即能得到大量信息 云计算的出现在某种意义上剥离了软件与硬件之间的联系 传统 的管理员既需要维护服务器的硬件 同时又需要管理软件的应用 这使得企业为此付出了极大的成本 而云计算则并不限制应用程序 与硬件之间的必然联系 亦即透过平行运算的方式 一个应用程序 可以在不同的硬件上执行 全面解除应用服务与硬件资源间的固定 对应关系 虚拟化 则是云计算的基石 一个云计算的应用必定是基于虚拟 化的 虚拟化 Virtualization 技术是云计算系统的核心组成部分之一 是将各种计算及存储资源充分整合和高效利用的关键技术 虚拟化 的定义 虚拟化是为某些对象创造的虚拟 相对于真实 版本 比如操 作系统 计算机系统 存储设备和网络资源等 它是表示计算机资 源的抽象方法 通过虚拟化可以用与访问抽象前资源一致的方法访 问抽象后的资源 可以为一组类似资源提供一个通用的抽象接口集 从而隐藏属性和操作之间的差异 并允许通过一种通用的方式来查 看和维护资源 云计算已经是第三代的 IT 第一代是静态的 IT 第二代是一个共 享的概念 数据和信息的共享 第三代则是动态 所有的信息和数 据都在动态的架构上 否则也就没有云 没有 Cloud 将硬件变成服 务一定是动态的 虚拟化是动态的基础 只有在虚拟化的环境下 云才是可能 二 虚拟化的优势 效率 效率 将原本一台服务器的资源分配给了数台虚拟化的服务器 有效的利用了闲置资源 确保企业应用程序发挥出最高的可用性和 性能 隔离 隔离 虽然虚拟机可以共享一台计算机的物理资源 但它们彼 此之间仍然是完全隔离的 就像它们是不同的物理计算机一样 因 此 在可用性和安全性方面 虚拟环境中运行的应用程序之所以远 优于在传统的非虚拟化系统中运行的应用程序 隔离就是一个重要 的原因 可靠 可靠 虚拟服务器是独立于硬件进行工作的 通过改进灾难恢 复解决方案提高了业务连续性 当一台服务器出现故障时可在最短 时间内恢复且不影响整个集群的运作 在整个数据中心实现高可用 性 成本 成本 降低了部署成本 只需要更少的服务器就可以实现需要 更多服务器才能做到的事情 也间接降低了安全等其他方面的成本 兼容 兼容 所有的虚拟服务器都与正常的 x86 系统相兼容 他改进 了桌面管理的方式 可部署多套不同的系统 将因兼容性造成问题 的可能性降至最低 便于管理便于管理 提高了服务器 管理员比率 一个管理员可以轻松的 管理比以前更多的服务器而不会造成更大的负担 三 计算机虚拟化包括服务器虚拟化 桌面虚拟化和应用程序虚拟服务器虚拟化 桌面虚拟化和应用程序虚拟 化化 1 服务器虚拟化 服务器虚拟化可以帮助你在现有计算资源投资的基础上节约大 量的时间和金钱 主要体现在以下几个方面 基础架构的利用率 通过将基础架构资源池化并打破一个应 用一台物理机的藩篱 虚拟化大幅提升了资源利用率 通过减少额 外硬件的采购 企业可以获得大幅成本节约 安全性 通过将操作系统和应用从服务器硬件设备隔离开 病毒与其他安全威胁无法感染其他应用 IT 员工的工作效率 过去上一台新服务器需要走复杂的流程 而现在新建虚拟机只是几分钟的事 这大大简化了服务器的供应 IT 员工可以将时间花在更重要的事情上 比如制定更规范的 IT 方案 优化 IT 策略和业务等 灾难恢复变得更容易了 通过整合服务器 企业有一些富余 的基础设施 可以利用这些设备建设一个灾难恢复站点 而无需购 买额外的设备做灾备 业务连续性和应用可用性都提高了 通过虚拟化 企业可以 降低计划停机时间 并且可以从意外宕机快速恢复业务 而且可以 将整个虚拟环境迁移到别处 能耗 制冷和机房空间 通过减少数据中心里服务器和相关 硬件的数量 企业可以从减少机房空间 能耗与制冷需求中获益 从而降低 IT 成本 每台服务器大约可节约 500 到 600 美金每年 利用低成本存储 虚拟化让 iSCSI 存储和 NAS 存储得到更好的 利用 这些存储方式为公司提供了除了 FC SAN 之外其他的存储选择 2 桌面虚拟化 桌面虚拟化是指将计算机的桌面进行虚拟化 以达到桌面使用 的安全性和灵活性 可以通过任何设备 在任何地点 任何时间访 问在网络上的属于我们个人的桌面系统 为每个用户构筑独立的工作环境 并运行在数据中心 用户可以通过任意设备在任意位置访问自己的工作环境 采用动态数据中心技术 动态地为每个用户合成其工作环境 而 不用为 1 1 地维护用户工作环境 将客户端的维护和投资降到最低 桌面虚拟化会给企业带来哪些关键好处而又存在哪些误解 降低成本 桌面虚拟化会为客户降低成本是很多人对其所带来好处的第一 反应 其实 桌面虚拟化将很多资源整合 对企业的长期发展来讲 的确是降低了成本 但在是初始成本方面 桌面虚拟化是否降低成 本还需要具体问题具体分析 若是在现有的基础上进行虚拟桌面架构方式的改造 要先对后 台的系统进行虚拟化改造 然后再向现有的 PC 终端交付虚拟应用或 是桌面 而操作系统的镜像虽然在后台只保留一份 可是授权许可 仍然要视桌面数量而定 这方面与物理桌面没有什么区别 可你要 额外的付出桌面虚拟化的相关软件和许可费用 因此 在初期桌面 虚拟化并不等于降低成本 它的成本优势需要慢慢显现 很多人认为 桌面虚拟化的初始投资在建立全新的 IT 架构时会 有较为明显的优势 因为不用购买更贵的 PC 机 只需用瘦终端代替 事实上 桌面虚拟化有很多种承载方式 瘦客户机只是其中的一种 对于公司里移动办公人员 电脑来承载虚拟桌面或应用是他们所希 望的 这主要是提醒用户 不要将桌面虚拟化等同于瘦客户机 简 化终端 注 瘦客户机 thin client 是使用专业嵌入式处理器 小型本地闪存 精简版操作系统的基于 PC 工业标准设计的小型行业专用商用 PC 配置包含专业的低功耗 高运算功能的嵌入式处理器 不可移除 地用于存储操作系统的本地闪存 以及本地系统内存 网络适配器 显卡和其它外设的标配输入 输出选 件 瘦客户机没有可移除的部件 可以提供比普通 PC 更加安全可靠的使用环境 以及更低的功耗 更高 的安全性 便于企业 IT 对终端桌面的集中控管 企业的 IT 部门 尤其是大企业 对 IT 设备管理可谓是相当头 疼的 尤其是有上万人员工的企业 借助于虚拟桌面 IT 部门将所 有的桌面管理收到了后端的数据中心 足不出户即可对桌面镜像和 相关的应用进行管理和维护 因此 虚拟桌面为企业 IT 提供了一个极好的管理手段 而这种 集中管理的快捷性 是以往物理桌面不可比拟的 但是 是不是不 少人会担心 桌面虚拟化之后就没有自己的个人桌面了 只用瘦客 户机 那么的确没有本地桌面 但其实虚拟桌面完全可以与本地的 个人桌面并存 这就是体现出全功能电脑的优势了 数据更安全 桌面虚拟化少不了应用虚拟化 而应用的执行是在后台的数据 中心里 那么应用所产生的数据也就在数据中心 而不是在用户终 端的存储设备上 所以即使终端受损或是丢失 企业的应用数据也 不会遗失 这极大的提供高了企业敏感数据的安全性 尤其是一些 设计公司 技术公司等 桌面虚拟化将让他们解除后顾之忧 此外 即使你丢了电脑 也可以迅速的用另一台电脑继续办公 因为数据 都在后台 并且由于桌面虚拟机在数据一侧 可以享受到数据中心 的灾备支持 做到 永不停机 从而也就保证了业务连续性 另一方面 由于企业 IT 可以在后台对桌面和应用进行集中的维 护 在木马 病毒的防护上肯定要比传统分散的物理桌面要强得多 而传统的物理桌面由于也会接入内部网络 所以一个终端出问题 就可以殃及整个 IT 系统 对此 桌面虚拟化显然有良好的免疫能力 即便镜像文件受到感染 影响的也是虚拟机 可以更快的清除和恢 复 杜绝因兼容问题产生的 IT 系统故障 现实中 应用程序之间的兼容性所引发的故障一直是困扰企业 IT 的问题 在一个物理机上装不同的应用 可能会出现大大小小的 不同问题 这些琐碎的问题也将极大的占用企业 IT 部门的资源和精 力 而通过桌面虚拟化 将企业的应用与桌面镜像进行有机的打包 可最大限度的杜绝应用之间的冲突 因为每个应用都打包自己的配 置信息 这就意味着对于每个应用来说 其配置都是独享的 不受 其他应用影响 从而保证了最大的兼容性与稳定性 提高与伙伴的合作效率 对于大企业来说 与其他商业伙伴进行协同工作是非常常见的 由于每个公司的 IT 架构与系统并不见得相同 所以也就为这种协同 办公带来了诸多困难 而通过桌面虚拟化 企业可以为这些业务生 成相应的虚拟机 部署相应的桌面和应用 但数据则可以透明的向 后台集中 等协作结束后 只需新关闭相应的虚拟机就可以了 无 需为其再单独购买 IT 终端 这无疑也就意味着提高了生产力 另一个提高生产力的要素在于 桌面虚拟化的平台无关性 这 个平台无关有人为属性 也有物理属性 人为属性是指 你用的可 以不是你自己的电脑 只需上网登录你的账号就可以访问你的桌面 和应用 从而实现 让应用如影随行 比如你正在休假 没带电脑 可公司又有急事找你 怎么办 去个网吧 登录公司的虚拟桌面的 账号就没问题 平台无关的物理属性在于 即使不用 PC 只要有一 部智能手机或是非 Windows 系统的电脑 不管是 iPhone Google Phone 还是 MAC iPad 都可以通过终端软件接受虚拟桌面和虚拟 应用 当前的 3G 网络也让这种应用体验大幅度提高 在我们了解它的优点的同时 也要冷静看到它目前存在的不足 初始成本较高 桌面虚拟化并不是免费的 初始成本也相对较高 你要进行基 础架构的改造 要购买虚拟化软件的许可 而操作系统的授权还一 个不能少 对 IT 人员的要求也更高 所以桌面数量越多 分支机构 越多的企业越适用于桌面虚拟化 虚拟桌面的性能还不如物理桌面 由于虚拟桌面是通过后台的虚拟机提供计算能力 再通过网络 传输数据到前端展现 所以在性能上与传统的 PC 机相比 还是有差 距的 但是虚拟桌面现有的一些高级传输协议 应付一般的企业应 用 如 Office 邮件 Web 应用 Flash 播放 视频播放 数据库 ERP 的管理等 都是没问题的 但如果想进行高负载的应用 如 3D 动画 高清视频处理等 虚拟桌面并不非常适用 即使是刀片 PC 也可能满足不了一些高端的需求 3 应用程序虚拟化 APP V Application Virtualization 应用程序虚拟化 允许用户 通过网络获得一个软件的虚拟运行环境 然后无需安装软件 直接 可以在虚拟环境中运行软件 由于软件运行是在虚拟环境中进行 用户不用担心兼容性问题 应用虚拟化是把应用对底层系统和硬件的依赖抽象出来 从而 解除应用与操作系统和硬件的耦合关系 应用程序运行在本地应用 虚拟化环境中时 这个环境为应用程序屏蔽了底层可能与其他应用 产生冲突的内容 应用虚拟化是 SaaS 的基础 Citrix 思杰 应用程序虚拟化 通过 Citrix ICA 协议连接了服务器的 CPU 计算和客户机的输入输 出 从而隔离了应用的运行环境和使用环境实现了集中计算模式 即简化了客户端管理 又保护了企业信息安全 虚拟化应用程序有多个优点 传统的应用程序安装穿透了操作 系统 并且会更改其配置 最终 托管或非托管系统会变得完全转 变和无法识别 基于这个原因 随着时间的推移 很多组织需要不 断地重新镜像他们的桌面 以重置它们回到已知的配置 相反 应 用程序虚拟化可以保护操作系统避免任何修改对它的影响 并且支 持完全安全的环境 而且 最重要的是 任何已经虚拟化的应用程序都可以在任何 版本的 Windows 上运行 这是因为 App V 层管理虚拟应用程序和 Windows 之间的所有互动 一旦应用程序被虚拟化 每次需要更换 操作系统的时候 它不需要重新打包 通过这个技术 应用程序不需要在本地安装即可运行 通过全面 的虚拟化 该技术可以将每位用户 甚至每个应用程序实例 以及 所有关键应用程序组件全部进行虚拟化 这种技术可以在不修改源 代码的情况下对应用程序进行虚拟化 这就意味着应用程序不用安 装即可执行 不会冲突 并且不会影响宿主计算机 动态流传输 客户端在首次请求某个应用程序时 并不是将整个 应用程序 推送 到客户端并且安装它 而是仅从中央服务器上将 启动应用程序所必需的代码 拉 回来 通常这时的数据量只是整 体代码的 20 到 40 当会话结束后 应用程序设置和配置文件会 被保存在本地缓存中 这样下次使用的速度会更快 即便没有网络 连接 应用程序通过被缓存的代码 就可以在本地运行所有已经下 载的功能 集中的 基于策略的管理 应用程序管理对所有用户来说都很 容易 这包括移动用户 分支办公室用户以及脱机用户 我们可以为用户 应用程序以及传输设置策略 然后让系统本身 进行日常的管理 与 ActiveDirectory 目录服务的集成可以将应用程 序的分配和变动管理简化为简单的鼠标点击 如果需要终结应用程 序或权利 只要在管理控制台中禁用应用程序即可 四 云计算基础原理四 云计算基础原理 利用非本地或远程服务器的分布式计算机为互联网用户提供服 务 这使得用户可以将资源切换到需要的应用上 根据需求访问计 算机和存储系统 云计算可以把普通的服务器或者 PC 连接起来以获 得超级计算机的计算和存储等功能 但是成本更低 云计算真正实 现了按需计算 从而有效地提高了对软硬件资源的利用效率 云计 算的出现使高性并行计算不再是科学家和专业人士的专利 普通的 用户也能通过云计算所带来的便利 使人人都有机会使用并行机 从而大大提高了工作效率和计算资源的利用率 云计算模式中用户不需要了解服务器在哪里 不用关心内部如 何运作 通过高速互联网就可以透明的使用各种资源 云计算是全 新的机遇互联网的超级计算理念和模式 实现云计算需要多种技术 集合 并且需要用该软件实现将硬件资源进行虚拟化管理和调度 形成一个巨大的虚拟化资源池 把存储在个人电脑 移动设备和其 他设备上的大量信息和处理器资源集中在一起 协同工作 五 云计算实现机制 云计算平台是一个强大的 云 网络 连接了大量并发的网络计算 和服务 可利用虚拟化技术扩展每一个服务器的能力 将各自的资 源通过云计算平台结合起来 提供超级计算机和存储能力 云用户端 提供云用户请求服务的交互界面 也是用户使用云 的入口 用户通过 Web 浏览器可以注册 登录及定制服务 配置和 管理用户 打开应用实例与本地操作桌面系统一样 服务目录 云用户在取得相应权限 付费或其他限制后可以选 择或定制的服务列表 也可以对已有服务进行退订的操作 在云用 户端解密那生成相应的图标或列表的形式展示相关的服务 系统管理和配置工具 提供管理和服务 能管理云用户 能对 用户授权 认证 登录进行管理 并可以管理可用计算资源和服务 接收用户发送的请求 根据用户请求并转发到相应的应用程序 调 度资源智能地部署资源和应用 动态地部署 配置和回收资源 监控统计 监控和计量云系统资源的使用情况 以便做出迅速 反应 完成节点同步配置 负载均衡和资源监控 确保资源能顺利 分配给合适的用户 计算 存储资源 虚拟的或物理的服务器 由系统管理 负责高 并发量的用户请求处理 大运算量计算处理 用户 Web 应用服务 云数据存储时采用相应数据切割算法采用并行方式上传和下载大容 量数据 用户可通过云用户端从列表中选择所需的服务 其请求通过管 理系统调度相应的资源 并通过部署工具分发请求 配置 Web 应用 六 私有云的优势 1 数据安全 虽然每个公有云的供应商都对外宣称 其服务在各方面都是非常 安全 特别是在数据的管理 但是对企而言 特别是大型企业而言 和 业务相关的数据是其生命线 是不能受到任何形式的威胁和侵犯 而且 需要严格地控制和监视这些数据的存储方式和位置 所以短期而言 大型企业是不会将其 Mission itical 的应用部署到公有云上 而私有 云在这方面是非常有优势的 因为它一般都构筑在防火墙内 企业会比 较放心 2 SLA 服务质量 因为私有云一般在企业内部 而不是在某一个遥远的数据中心 中 所以当公司员工访问那些基于私有云的应用时 它的 SLA 应该 会非常稳定 不会受到网络异常的影响 3 充分利用现有硬件资源 每个公司 特别是大公司 都会存在很多底利用率的硬件资源 通过一些私有云软件 可以让它们重获新生 4 支持定制和遗留应用 因为现有公有云所支持应用的范围都偏主流 对一些定制化程 度化高和遗留 应用就很有可能束手无策 但是这些往往都属于一 个企业最核心的应用 比如 Mainframe