作者：羅立樹

最近在負責公司內部私有云的建設，一直在思考怎麼搞雲端計算，怎麼才能夠把雲架構設計得好一些。

本文章主要內容：

1. 行業生態

2. 從需求角度看雲

3. 雲端計算概述

4. 雲建設的關鍵問題

5. 私有云架構規劃

一.行業生態

計算機雲經過多年的發展，由一開始的概念，慢慢發展成熟並能夠推向市場，提供多種多樣的服務，市場空間非常之大。

在雲的發展過程中，亞馬遜經過多年的深耕積累，發展成為了雲行業的標杆企業，甚至是建立了雲解決方案的標準。

只要是存在商業價值以及商業利益的存在，就會有更多的公司、人蔘與進來，google、IBM、思科、Oracle、HP惠普、Intel、華為等IT巨頭先後參與進來，

在軟體和硬體方面提供專門的面向企業的解決方案，紛紛打著雲端計算、大資料、智慧等概念來吸引客戶，拓展市場。

另外一方面，基於大資料，儲存，雲服務等也先後出現一些創新企業，譬如dropbox、rackspace，國內也產生相關的創業公司，譬如七牛、青雲、ustack等。

按照開源的習慣來說，只要是有一套成熟的商業軟體，就會有一套開源的解決方案（譬如windows之於linux，google的mapreduce、gfs、大表之於hadoop等等），

在雲領域，也存在相應的開源解決方案，在開源的雲解決方案裡有若干公司將解決方案進行開源，而最為著名的有openstack和cloudstack。對於開源行業的領導者redhat來說，

redhat在企業作業系統的市場已經做的很好，從RHEL系統的各個版本來都是提供作業系統的穩定版本，在企業級系統市場有相當高的市場份額。redhat特別重視雲的發展，並將雲作業系統作為未來10年的發展戰略重點。

並先後收購了openstack，以及ceph等儲存企業，壯大自己在雲領域的影響力。

隨著雲領域的發展，逐漸形成了面向企業提供硬體和軟體產品產品提供商，面向企業提供服務的服務提供商，面向市場創業企業提供基礎服務的服務企業，面向個人提供業務服務的一系列行業生態。

二. 從需求角度看雲

需求是什麼（what people need）？

我們所說的people，即人或者公司實體。在我的思考中我將people分為。

從企業角度看

1）.小型企業

小型企業因為本身技術儲備不多，人員缺乏，沒有獨立的IT部門，但是在構建自己的IT系統過程中需要購置各種產品和服務，包括伺服器、網路、CDN等等，而要完成這樣的工作，需要投入大量的人力和財力。

通過購買雲服務可以更加方便快捷，簡單的完成系統的搭建。

2）.中型企業

中型企業有一定的規模，需要在資訊化、管理方面有所注重，一般內部都設立IT部門，但是和小型企業一樣，IT部門大多數都是為了解決自身需求很難能夠有一個完整的解決方案。這樣在伺服器、網路、CDN、企業管理軟體等等的需求還是比較大的。

3）.大型企業

大型企業人數規模在萬人以上，特別是高新企業，都有一個實力不錯的IT支撐部門，通過部門就可以完善對企業內部資訊化建設

從企業性質範圍來看，我將企業分為

1）.傳統行業企業

傳統行業大多數是以服務業、製造業、生產性企業為主，在IT資訊化方面相對比較落後，重資產行業

2）.網際網路企業

網際網路行業是基於IT作為解決方案的

3）.IT服務企業

以銷售軟體、硬體、以及技術諮詢服務為主的企業。

針對市場中存在的企業、個體等的需求特點，將需求規劃為（也是市面上常用的分類）：

1.提供軟體的服務，解決企業內部資訊化問題，譬如：ERP系統，進銷存管理系統，人力資源管理系統，行政系統，財務系統等等。（SAAS）

2.提供平臺服務，解決行業共性問題，將SAAS遷移到雲端，提供平臺類的服務。譬如：淘寶的開放平臺，facebook的開放平臺，基於salesforce的銷售系統，雲筆記，雲盤等。（PAAS）

3.提供基礎設施服務，基礎設施包括軟體和硬體方面的，包括：儲存、虛擬機器、網路、防火牆、快取、負載均衡、資料庫等等。（IAAS）

對於企業內部來說，一般網際網路企業人員角色分為

1.開發

2.測試

3.運維

4.DBA

5.產品

6.專案管理人員

7.客服

8.業務人員（銷售、市場、BD、人力資源、行政等等）

下圖說明一下在網際網路行業各個角色的需求（僅侷限於雲領域）

三. 雲端計算概述

雲解決什麼（what cloud offer）？

1. 封裝

 將計算能力和軟體放在雲端，可以減少重複建設，將通用的服務封裝起來，達到重用，減少資源的浪費，提高生產效率，並提供成熟的解決方案。

2.安全

雲端計算將資料和儲存，軟體邏輯都集中於雲端，更能方便的統一構建安全體系

3.靈活

雲端計算提供靈活的軟體和服務端架構

4.效能

通過叢集的能力和雲端的整合能夠提高叢集的效能處理

5.伸縮能力

在儲存和計算能力方面提供彈性的資源管理，能夠按需使用

6.運維

雲端計算在IAAS角度來看，重要的是運維，能夠將運維更加集中化管理，並完全智慧化，大大降低人力成本

7.充分利用物理資源

通過雲建設，能夠將物理資源進行虛擬化處理，遮蔽物理硬體底層，並能夠完成物力資源軟化進行邏輯管理和分配排程

8.大資料

大資料保存於雲端，能夠提供資料分析和智慧處理

……

當然，雲端計算還有很多很多好處，給我們帶來很多想像空間和IT技術的革命。

公有云與私有云

說到雲，行業內將雲分為“公有云”和“私有云”，對於“公有云”和“私有云”的差別，在我們之前的需求分析過程中，大致瞭解了雲的需求，

“公有云”和“私有云”的差別最大的是需求的差異，因為需求的差異，導致了技術方案和產品決策的差異。

公有云需求上由於使用者多種多樣，導致需求存在不一樣，特別需要更多的定製化，譬如：網路的定製化，套餐組合的定製化，網路資源，儲存資源的獨立等等

四. 雲建設的關鍵問題

計算機基礎知識

計算機自從誕生以來，一直按照馮.諾伊曼的體系發展，在硬體的基礎上的作業系統，也分為網路協議體系的實現，記憶體管理，檔案管理體系等等，大致的抽象圖

雲建設要解決的問題？

1.管理問題

雲端計算的實施，首先要解決運維的問題，在雲環境下後端是大規模數量的物理節點的叢集，對於同時維護數以千計算的計算節點，以及部署結構的複雜，需求的變化，

光靠增加人力也難以解決複雜的問題。從而需要構建高效的計算資源管理系統，能夠靈活簡單的管理運系統，並能夠及時的發現問題。

2.計費問題(公有云)

對於公有云而言，因為是面向公眾的，必然產生費用的問題，常用的收費方式多種多樣，也因為產品的不同而計費方式不同，譬如：網路、儲存、cpu、資料庫容量等等

3.資源隔離問題

雲端計算執行在雲端，是通過虛擬化體系建立的，虛擬化是建立在硬體之上，多個虛擬化資源同時運行於同一節點（host）中，存在著資源的共享爭用問題，

這樣就存在著資源使用的公平性問題，導致同一Host上的資源使用相互影響。為了使得彼此資源使用相互獨立，我們要建立相應的隔離機制。資源的隔離包括：儲存、記憶體、cpu、資料庫、網路等，其中網路是最難控制的。

4.安全問題

在雲端的應用和基於客戶端的安全，面臨的環境不一樣，客戶端方面大多數是病毒問題引起的，而在雲端，也存在一些伺服器攻擊的問題，以及資料相互獨立相互影響的問題，以及一些服務端程式設計的安全問題等。

5.效能問題

對於雲來說，需要保證雲端的效能問題，包括CPU處理效能，IO處理能力，資源的就近訪問，資源資料同步的速度，還需要解決系統底層的效能問題，包括檔案處理Cache，儲存介質的優化，採用SSD等，或者採用SATA＋SSD的混合方式節約資源和降低成本。

6.儲存問題

對於雲來說，由於雲端是將客戶端的資料和運算轉移到雲端，必須要有足夠的儲存能力以及足夠穩定的儲存系統，保證使用者資料的安全，對於儲存來說，有提供VM虛擬機器執行環境的block device（塊儲存），

以及提供KV方式的物件訪問儲存，這些都需要保證資料複製、資料讀寫訪問的效能和資料永久可用的能力

7.網路問題

對於公有云以及私有云的一些應用場景，需要能夠提供網路的邏輯隔離（SDN）或物理隔離，以及對網路的訪問靈活問題。構建虛擬化網路，由於物理條件的限制，我們不得不從L2-L4層進行處理，我們常用的方式是：bridge，vlan，gre，sdn（openflow，opendaylight），以及一些廠家的產品等等。

8.高可用問題

高可用問題是在分散式系統中必須要處理的問題，正因為叢集的問題，我們必須要從多方面考慮解決的問題，包括保證雲管理系統的高可用性，儲存介質的高可用性，網路的高可用性，虛擬機器高可用問題等等。

9.提高資源利用率問題

對於物理資源的虛擬化，我們有很多種解決方法，KVM、Vmware、xen、Hyperv、LXC等等，在HVM的方式下，對於VM本身的啟動需要佔用大量的記憶體、cpu和儲存資源，導致系統記憶體和cpu使用有一定的浪費，基於LXC的解決方案因為是機基於Host OS

程序，通過namespace的方式進行隔離的，是一種輕量級的實現，能夠在資源初始化，資源利用率方面能夠最大化，對於各個應用場景來說，我們可以選用合適的解決方案。

五.私有云架構規劃

私有云的目標

對於私有云建設，我們的目標是

1.提高物理資源的利用率

2.一套雲管理系統，降低運維的複雜度，提高運維工作效率

3.構建靈活的開發、測試整合環境

4.提供海量的儲存體系

5.建立完善的監控體系

6.建立基礎應用環境、方便測試

7.統一架構

8.智慧資源排程

我們是怎麼建設私有云的？（how to implement）

openstack開源解決方案

對於雲端計算來說，也存在這多種解決方案，譬如cloudstack和openstack等，在兩種方案的比較之後，我們最終選擇了openstack的解決方案。

主要是出於以下幾點原因：

1.openstack的社群成熟度：在openstack經過幾年的發展，社群已經越來越成熟，很多大公司都參與進來幫助完善，紅帽公司未來十年也將openstack作為發展的戰略重點。

2.架構設計的選擇：openstack採用了python語言編寫，並且設計上採用元件化的方式，各個元件獨立發展，並相互解藕

3.openstack提供了更加完整成熟的方案，能夠滿足多樣的需求，同時已經有不少公司採用，已經經過生產上的驗證

4.文件問題：openstack文件化做的不錯，網上能夠找到多種多樣的問題處理辦法

5.人員招聘問題，經過多年的發展和市場的培育，瞭解openstack的人越來越多，對於開發維護的人才建設和招聘相對成熟一些。

6.發展比較迅速

。。。。。

下圖是我們大致的架構規劃

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