云计算概念、模型和关键技术

实现企业数据中心向内云架构的转化需要3个步骤：整合化、虚拟化和自动化。

(1)整合化

从数据中心技术架构的发展趋势来看，IT架构有必要以网络为平台进行整合。

首先，应用所要求的底层服务功能应更多地被整合到底层设施中去。业务层面应更多地关心行业IT应用的效率，而非自身的安全性、可靠性、可达性等基础性的服务功能。数据中心整合的一个重要思路是将原来围绕应用而随意堆叠和搭建的Silo结构，向网络为核心的平台架构转移。原来围绕应用服务器而连接的IT资源(如存储器)应通通搬到网络上去。网络可以连接各种各样的IT资源和基础性的服务功能。网络成为数据中心资源虚拟化以后的数据交换平台，为物理资源提供逻辑服务，为应用需求提供动态业务部署。IP网络作为一个平台，各种各样的应用都可以享受虚拟化资源提供的计算服务。

企业往往在发现数据中心的使用效率不高、资源浪费和耗能情况严峻后开始考虑数据中心架构的整合。如果在架构的整合设计中采用一些具有云计算理念的前瞻性技术，无疑将有利于加快企业云计算架构的实施。

(2)虚拟化

虚拟化其实就是把已整合的资源以一种与物理位置、物理存在、物理状态无关的方式进行调用，是从物理资源到服务形态的质变过程。虚拟化是实现物理资源复用、降低管理维护复杂度、提高设备利用率的关键，同时也为未来自动实现资源协调和配置打下基础。

值得一提的是，由于数据中心虚拟化是一个非常热门的话题，大部分企业往往面对其现有的数据中心并不知道应该如何下手。其实，数据中心的整合是数据中心虚拟化的前提，在企业对数据中心有一个很好的整合架构以后，虚拟化的任务就会很容易实现。

(3)自动化

在整合、虚拟化基础上，底层资源和功能便可以有条件被智能系统自动和动态地调用和管理。管理员将应用策略传递给智能系统。智能系统通过最优化的计算和资源配置，自动完成相关物理资源的调度，最经济、最有效地完成功能提供任务。有限的资源可以最大化地提供服务，管理员的管理差错和漏洞将降为最低，这是最理想化的资源调用模式，也是云计算所终将达到的目标。

自动部署是以服务为导向的数据中心的根本标志。自动化就是数据中心实现随业务量的变化而对资源做出自动调配的动作，是资源的动态增减、快速调度和灵活部署。

3.3 内云模型

内云模型的实现要根据大型企业数据中心的长期实践经验，结合统一的IP/IT架构，对服务资源进行充分共享和灵活调配，从而降低内云建设和运维成本，提高业务开发和部署效率，满足最终用户按需服务的需求。企业的内云模型方案要求采用一系列新技术，从而提供有差异化、安全可靠和有品质的彩云业务。

企业数据中心向内云架构转化需要利用三大关键技术。

(1)统一交换架构(Unified Fabrics)

实现统一交换架构需要依赖一系列创新技术。有代表性的技术有：万兆数据中心以太网技术(DEC)和以太网光纤通道技术(FCoE)。

传统数据中心的交换技术多数停留在千兆水平。因为过去的服务器的处理能力和I/O接口能力有限，对宽带需求相对较低，限制了高密度和高性能千兆端口的发展。

专为新一代数据中心设计的万兆以太网技术(DCE)将传统以太网改进为高性能、低延迟，高性价比，不丢包，并具备优先级流控机制的以太网。IEEE DCE标准支持二层多路径以太网，不仅能够支持无损失以太网和超大规模数据中心，而且为企业数据中心简化和向内云架构整合提供了必不可少的技术。

现有的数据中心网络包含IP局域网、光纤存储网和高性能计算网络，而这3个网络采用不同的网络桥接标准和技术。IP局域网采用以太网，光纤存储网采用光纤通道，高性能计算网络采用HyperLink。考虑网管和备份的需要，服务器需要各种不同的I/O网卡，通过复杂的网络结构来连接。

在以太网架构上映射和传送光纤通道帧采用以太网光纤通道(FCoE)技术。FCoE可以使得光纤通道帧能够无损地运行于数据中心以太网络上。FCoE使光纤存储和以太网可以共享同一个端口，使局域网(LAN)和存储区域网络(SAN)一次连接服务器，从而大大减少I/O适配器和线缆的数量。

采用DCE和FCoE技术为核心的统一交换架构，可以在一个低延迟、无损耗的10G以太网平台上实现访问所有目前的3个独立网络(LAN、SAN和高性能计算网络)的资源。不仅整合了网络物理资源，减少了设备、网卡、适配器、交换机、布线电缆的数量，还降低了功率/冷却要求，节省了电力损耗，优化了网络架构，简化了运维管理。

(2)统一虚拟化机制(Unified Virtualization)

计算平台/服务器的虚拟化可使上层应用根据自己所需的计算资源对CPU、内存、I/O和应用功能等实现自由调度，而无须考虑该应用的物理关联和位置。当前商用化最为成功的x86服务器虚拟化解决方案是VMWare的VMotion，微软的虚拟服务器和许多其他第三方厂商(如Intel、AMD等)也正在加入，使得服务器虚拟化的解决方案越来越完善。

当我们通过采用软件技术对硬件资源进行虚拟化处理时，当一个服务器可以被虚拟为数个服务器时，数据中心运营、管理和策略就会变得非常复杂。虚拟化技术绝对不是免费的午餐，虚拟化在带来好处的同时也带来了更多的管理流程以及软件的移植、验证和安全方面的挑战。

然而人们越来越意识到服务器虚拟化系统的解决方案中除了应用、主机、操作系统的角色外，网络将是一个更为重要的角色，这里的网络不仅指数据网络，还包括存储和计算网络。网络将把各个资源联系成为一个整体，网络将是实现资源虚拟化的桥梁。云计算的概念是需要无处不在的数据中心，而服务器虚拟化是依靠虚拟机的迁移技术实现与物理资源无关的资源共享和复用。虚拟机迁移需要一个跨地域的一致的虚拟化网络环境。

网络是确保企业内云架构下的彩云业务服务品质和安全可靠保障的根本。所以虚拟化技术要求端到端立体的虚拟化。不仅计算层面和存储层面虚拟化，应用层面和网络层面也要虚拟化，更为重要的是虚拟化必须端到端的立体一体化。这也是内云和彩云与早期共有云和单云技术的本质区别。

设计出统一的虚拟化机制，使计算平台、应用平台和网络平台的虚拟化相互结合、相互关联和相互感知非常重要。没有统一的虚拟化机制，监控和执行基于虚拟机的不同的网络和存储策略非常困难，内云平台的可扩展性将受制约，也使得多个物理机执行相同的应用时，跨网络实现虚拟化难以执行。

VN-link技术已被提交IEEE作为标准。VN-link技术使网络与服务器虚拟化时能相互关联和相互感知，使网络具备服务器的虚拟机意识，即在网络上可以区别传递的信息是来自于哪个虚拟机。网络根据虚拟机和相对应的策略来提供相应的服务，当虚拟机迁移，相应的网络跟踪手段保证服务的全局一致性。

(3)统一计算系统(Unified Computing System)

人们在谈论云计算实施时，实际看到的还是一个个的虚拟化应用孤岛，孤岛化的平台以及部件的孤岛化。云计算在带来好处的同时，也带来挑战：虚拟化增加了复杂性；孤岛化带来多点集成与管理的挑战，增加了运维成本和风险，使应用和业务部署能力低下。

企业内云和彩云实现的关键是如何采用一体化的系统来集成和管理各个组件：计算、网络、存储和虚拟化资源，从而帮助用户不仅降低ICT基础设施的成本而且还要降低运营和管理的复杂性，从根本上提高ICT业务的灵活性，使其适应未来业务高速发展的需求。

统一计算系统(UCS)将服务器融合到网络平台。服务器采用Intel Nehalem处理器系列的全新B系列刀片服务器。这些刀片服务器提供获得专利的增强内存技术，从而提高每台服务器所支持的虚拟机数目。统一计算系统对外接口提供了对于存储局域网和网络连接存储(NAS)的整合访问。用户可以通过以太网、光纤通道、以太网光纤通道或小型计算机系统接口(iSCSI)来访问存储，从而使投资得到最大限度的保护。统一计算系统内只需要一个数据中心交换机就可以完成交换功能，大大减少了设备、I/O接口以及布线数量，降低了运维成本。更少的设备将使一体化的数据中心解决方案在价格上具有竞争优势，从而大大降低客户的总体拥有成本(TCO)。

组件的一体化带来管理上的方便，使管理功能被集成到系统的所有组件之中。UCS Manager能将整个解决方案作为单一实体来进行管理。UCS Manager提供了一个直观的图形化用户界面(GUI)、一个命令行界面(CLI)和一个强大的应用编程接口(API)。管理能力是统一计算系统最重要的组成部分，而虚拟机管理技术则是管理能力的核心部分。

统一计算系统代表着数据中心从传统云计算走向未来云计算，其独特的理念包括：采用下一代数据中心的网络理念和技术，如数据中心级交换平台、DCB/FCoE统一交换架构等。统一交换平台能实现或优化很多应用，如大规模的高性能计算以及搜索引擎等。统一计算系统去除不必要的交换机、网卡、电缆线、管理模块，实现统一网络、统一虚拟化、统一计算、统一管理的组件一体化的云平台架构。

4 运营商与云计算

云计算正在改写IT、通信、互联网领域的游戏与竞争规则。

互联网流量的迅猛增长和应用的不断创新，对电信运营商的业务产生了巨大冲击。网络应用日益呈现可视化、社区化、个性化的趋向，与此相对应，运营商更加关注投入的回报和服务提供的灵活性。电信业传统的理念是按业务建网，一个网络对应一项业务，由此形成了一个个业务孤岛，不仅无法优化利用网络资源，更带来了管理和运营的复杂性。

云计算技术的出现为电信运营商带来挑战和新的机会。电信运营商拥有丰富的网络带宽资源，建成的众多大型数据中心也拥有丰富的计算机软硬件资源，具备拓展内云架构，开展具有竞争性的彩云业务的天然优势。电信运营商业务转型过程中要注意充分吸收新技术，发扬传统优势。

在考虑云架构的时候，运营商应该抓住两个根本：一是运营商将原来的数据中心或业务中心的整合，使其变成一个新的业务和数据中心；二是运营商充分利用已经建设起来的下一代网络。两者都在IP网上运行，如果整合在一起，将构成一个强大而灵活的统一业务实现系统。它既能成为运营商的传统业务(如固话、视频、移动业务和互联网的数据业务)的统一实现平台，同时也能够支持未来可以想象到的各种彩云应用和业务。与传统业务平台不同的是，彩云平台可以把数据中心和业务传输网络关联在一起，提供更安全、更高品质应用。电信转型中的两大核心问题：降低运营成本、加快新业务市场化速度，都将因为引入统一业务的彩云平台迎刃而解。

5 云计算的未来

云计算发展的最终目标是使用户的云业务可以跨多个云运营商来实现。云业务完全依赖于开放的标准。不仅是单云业务，彩云业务也可以任意地跨运营商迁移和过渡。甚至于企业用户的彩云业务需求可以在多个云运营商的云中如行云流水般运行自如。跨云(Inter-cloud)系指基于通用的和开放的标准下，云的应用可以跨不同的云运营商进行增减和调度。跨云能使企业的内云应用利用云运营商的专有云来备份或分担。行云(Open-cloud)系指用户的彩云应用需求可以通过多个可以跨云的多云运营联盟和组合来实现。未来云计算发展的关键是建立开放的产业联盟和开放的技术标准。