如何架構(gòu)基于虛擬化技術(shù)的云計算平臺

zhangxiangliang 發(fā)布于2019-04-24 19:42 / 1190人閱讀

摘要：研究表明，虛擬化的特性為云計算平臺抽象了硬件資源。本文中提出的基于虛擬化技術(shù)的云計算平臺就是采用全虛擬化技術(shù)構(gòu)建的，而且是采用全虛擬化的。但是，基于虛擬化技術(shù)的云計算平臺很好的解決了這個問題。

來源商業(yè)新知網(wǎng)，原標(biāo)題：如何架構(gòu)基于虛擬化技術(shù)的云計算平臺

隨著商業(yè)的推崇，云計算如何提高系統(tǒng)性能成為了新的研究課題，針對這些問題，本文主要提出了基于虛擬化技術(shù)的云計算平臺的架構(gòu)，研究了平臺的服務(wù)器云，這是平臺的核心所在。

虛擬化技術(shù)研究

虛擬化技術(shù)，可以把一個物理單元虛擬成多個邏輯單元，這樣，一個物理單元就可以運行多個應(yīng)用。這對于資源使用效率的提高，有著不可估量的作用，并且各種資源的管理也更加方便。目前云計算模式主要分為：私有云、公有云和混合云。無論是哪種云，其目標(biāo)都是整合資源為客戶服務(wù)，系統(tǒng)資源具備高性能的處理能力成為了必然要求。

目前，傳統(tǒng)處理器的利用率普遍低下，很大部分資源都被白白浪費，哪怕最昂貴的處理器的利用率也僅在20%左右。面對這一問題，虛擬化技術(shù)應(yīng)運而生，有效的解決了服務(wù)器處理能力的利用率問題。虛擬化技術(shù)包括：內(nèi)存虛擬化、存儲虛擬化、硬件虛擬化、軟件虛擬化等各項技術(shù)。本文研究的基于虛擬化技術(shù)的云計算平臺主要實現(xiàn)了服務(wù)器的虛擬化，將一個服務(wù)器當(dāng)成多個服務(wù)器使用，大大提高了處理能力。

比如說，一般的服務(wù)器，3個獨立的物理服務(wù)器可以運行3種不同的應(yīng)用，但是在采用服務(wù)器虛擬化之后，這3種不同的應(yīng)用可以運行在3個獨立虛擬的服務(wù)器上，而這3個虛擬化的服務(wù)器只需要用一個物理服務(wù)器來托管。由此可見，服務(wù)器虛擬化大大提高了服務(wù)器處理能力的利用率，節(jié)約了大量資源。

目前應(yīng)用最廣泛的虛擬化技術(shù)分為全虛擬化和半虛擬化。研究表明，虛擬化的特性為云計算平臺抽象了硬件資源。這樣，云計算平臺的彈性設(shè)計就可以獲得大量的便利，基于SOA的云計算平臺的可擴展性也大大增強。針對全虛擬化來說，采用的是DBT技術(shù)，在虛擬機運行的時候，在敏感指令前插入指令將執(zhí)行陷入到虛擬機監(jiān)視器中，這種技術(shù)的優(yōu)點在于代碼的轉(zhuǎn)換是動態(tài)的。本文中提出的基于虛擬化技術(shù)的云計算平臺就是采用全虛擬化技術(shù)構(gòu)建的，而且是采用全虛擬化的 KVM。

服務(wù)器云的構(gòu)建

云計算平臺的功能實現(xiàn)和子系統(tǒng)運行都要依賴于服務(wù)器云，因而，服務(wù)器云對于整個云計算平臺的重要性不言而喻。近年來，計算機逐漸從大型機向微型個人計算機過渡，但是用戶對于獲得異構(gòu)類型的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序仍然比較困難。目前來說，用戶在輕量級的設(shè)備選擇應(yīng)用比較茫然和混亂，難以得到完善的服務(wù)。云計算平臺依托其自動性，可以為用戶對服務(wù)的選擇提供極大的便利。虛擬化技術(shù)使得底層差異封裝為統(tǒng)一的應(yīng)用接口，用戶在使用時，只需要通過云計算平臺選取自己需要的服務(wù)即可。這大大方面了用戶，也提高了系統(tǒng)的利用率。

云計算模式的特性研究

與分布式計算和網(wǎng)絡(luò)計算相比，云計算具有其他兩者無可比擬的優(yōu)勢。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

首先，云計算具有超大的規(guī)模。以Google出為例，目前的Google云計算已經(jīng)擁有了100多萬臺服務(wù)器，超大規(guī)模的基礎(chǔ)模塊決定著云計算無可比擬的計算能力。IBM、微軟、Yahoo等的云計算平臺也擁有海量的服務(wù)器，平均達(dá)到了幾十萬臺。其次，云具有擴展性。云計算的擴展性主要體現(xiàn)在計算資源、存儲能力和負(fù)載均衡這三個方面。而云計算平臺構(gòu)建所采用虛擬化技術(shù)。不僅滿足了云計箅平臺的擴展，更大大提高了平臺的處理能力，能夠為用戶提供更加全面的服務(wù)。

同時，針對用戶不斷增長和變化的需求。云計算平臺可以通過規(guī)模的動態(tài)伸縮來滿足。在進(jìn)行復(fù)雜的工作時。云計算能夠?qū)⒇?fù)載分成小塊，并將工作分配到可逐漸擴展的云計算中心，這個過程所需要的管理費用幾乎為零。

云計算的優(yōu)越性小僅體現(xiàn)在其處理計算能力上，管理上的自動性也使得云計算優(yōu)于其他類型的計算。在應(yīng)用中，不需要云計算平臺管理員的干預(yù)，用戶可以通過用戶接口按照自己的需要申請計算資源和應(yīng)用，方便的建立起資源環(huán)境。

另外，云計算模式基于SOA的架構(gòu)，動態(tài)的分配共享的計算資源，具有高靈活性、高可用性以及虛擬性。在物理層面上，云計算平臺可以支持的硬件包括：PCServer、PC機和小型機等。

總結(jié)以上幾點云計算的優(yōu)勢可以看出，云計算跟網(wǎng)絡(luò)計算和分布式計算相比，更加具有商業(yè)性和適應(yīng)性，應(yīng)用范圍也更加廣泛。云計算的這些功能要實現(xiàn)，理論上來說需要高性能的服務(wù)器來支撐，這需要高昂的設(shè)備費用。但是，基于虛擬化技術(shù)的云計算平臺很好的解決了這個問題。在保證云計算平臺高可用性和高可靠性的前提下，大大降低了設(shè)備成本，使其能更好更廣泛的服務(wù)于客戶。

云計算平臺總體架構(gòu)

本文研究的服務(wù)器云的主要構(gòu)成為：硬件服務(wù)器HP、IBM3650、Red Hat Enterprise Linux Server操作系統(tǒng)和KVM。通過Red Hat云計算平臺管理軟件，將所有的服務(wù)器整合為一個統(tǒng)一的云計算服務(wù)器平臺。然后把統(tǒng)一的硬件資源抽象出來，這些硬件資源包括CPU資源池、 memory資源池、network資源池和storage資源池。根據(jù)需要，任意云都可以在統(tǒng)一的資源池中獲取硬件資源并運行。

云計算是一種新型的計算模式，能夠為面向市場的資源管理方式提供強有力的支持。但是，目前的云計算還存在一砦問題，其中最主要的問題就是云計算系統(tǒng) 的耗能太大。因此，如何減少能耗，提高能源的利用率，建造高效的冷卻系統(tǒng)是現(xiàn)在主要的研究方向。此外，為了更加方便的創(chuàng)建云計算應(yīng)用，拓展應(yīng)用范圍，開發(fā) 出更容易使用的編程環(huán)境和編程工具也亟待解決的問題。

總的來說，云計算以其無可比擬的優(yōu)越性確定了其廣闊的發(fā)展前景，但是我們不能盲目樂觀，要深知云計算，特別是基于虛擬化技術(shù)的云計算平臺的成熟，還有一個漫長的過程。我們的研究工作依然任重而道遠(yuǎn)。