云计算不可及,云计算应用程序计划中的朝齑暮
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企业不能完成必要的前期规划以便于确定哪一个应用程序更适用于云计算部署。

私有云,是指企业自己使用的云,它所有的服务不是供别人使用,而是供自己内部人员或分支机构使用。私有云的部署比较适合于有众多分支机构的大型企业或政府部门。相对于公有云,私有云部署在企业自身内部,因此其数据安全性、系统可用性都可由自己控制。但其缺点是投资较大,尤其是一次性的建设投资较大。

越来越多的IT 部门都在努力优化现有的数据中心管理,以便为企业和组织提供更敏捷,更具伸缩性的资源。微软总结了自身近15 年在互联网、云计算服务管理及为众多大型企业客户服务的经验,充分意识到数据中心的系统管理高度复杂,只靠单一厂商无法满足客户的全部需求。因此运用全面多层次的虚拟化技术,并充分整合多厂商的运营管理产品,实现跨平台的IT 流程自动化,为大型企业或政府机构的数据中心,提供了基础设施即服务(IaaS)的私有云计算解决方案——动态数据中心解决方案。

人们需要了解当今大多数企业使用混合IT的原因,以及这个计算模型与纯粹云计算和无云替代方案的比较。

需要大型机支持的应用程序、在UNIX集群服务上运行的应用程序以及众多运行在大型机上的现有应用程序都是注定不会迁移至云计算的。这些程序是很复杂的,而基于X86软硬件环境的部署可能需要重新进行架构设计或重新编写应用程序代码。如果是在公共云计算中进行部署,那么具有高安全性需求的应用程序可能并不是理想的云计算部署实施对象。

  就云计算目前的大趋势来说,公有云的发展速度明显没有私有云快,私有云是大企业IT发展的方向。那么在传统IT向私有云过渡的过程中,私有云对企业的IT架构会产生什么样的影响呢?本文着重从服务器与数据中心虚拟化来回答这个问题。

  系列文章:

混合IT是一种企业计算模型,其中组织通过传统的内部IT系统提供一些资源,同时还将云计算服务的某种组合用于其他资源。

企业无法选择正确的云计算模式(私有云计算或公共云计算)以实施应用程序部署。

  第一:传统数据中心的问题

  私有云:构建动态数据中心测试环境需求分析

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可以在私有云计算或公共云计算中部署应用程序。私有云计算是在创建它们的IT企业控制下的内部云计算。与公共云计算相比,它们与传统的数据中心有更多的相似性(他们是内部的、是在IT企业的控制下的、没有公共云计算中的安全性问题,等等)。

  企业或组织在过去IT过程一直遵循着这样一个流程:业务部门定义需求->采购->系统交付->转交给数据中心进行运维管理;渐渐的,越来越多的业务部门需要部署自己的IT系统,并不断的交付给数据中心运维管理。传统数据中心主要存在以下问题:

  如何安装配置动态数据中心测试环境

正如其普遍存在所证明的那样,对于大多数组织而言,混合IT仍然是一种比完全无云或完全依赖公共云和/或私有云的更可行的方法。

公共云计算是外部的。公共云计算的基础设施受限于云计算供应商,与传统数据中心、甚至私有内部云计算相比,其外观和应用体验可能会有很多的不同之处。企业的常见错误是无法确定应用程序是比较适合公共云计算还是更适合私有云计算。而另一个常见错误是无法确定在每一种云计算模式中部署应用程序的成本(无论是长期的还是短期的)。

  1、数据中心中各种资源利用率低是许多数据中心目前普遍存在的一个问题。由多家第三方机构调研表明企业数据中心的服务器的平均利用率一半低于15%。

  动态数据中心解决方案提供的产品如下图所示:

混合IT云架构(无论是公共的还是私有的)的特点是基于需求的可扩展性、用户易于提供以及测量和计量的使用。

企业往往把重点集中于“迁移”服务器至云计算,而不是在云计算中部署应用程序。

  2、各应用系统建设相对独立,各自为政。从基础设施的角度看都是一个个独立的“孤岛”,因此很难从IT基础架构整体的角度来考虑资源分配及使用的合理性。

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▲DDTK-H和SC VMM SSP2.0

许多提供商已经开始涉足SaaS、IaaS和PaaS领域的公共云服务,从而使客户不再需要在内部部署的数据中心安装和管理类似资源。

当企业决定实施从传统数据中心至私有云计算的迁移工作时,其动机往往是服务器整合,这将有助于提高服务器利用率和减少资本与运行开支。这些不应当是关注的重点。真正需要关注的应当是在云计算中部署应用程序。通过关注应用程序部署,企业将深入了解应用程序的构成以及在云计算环境中应用程序所需的管理工具。这个错误导致了其他的一些常见错误。

  3、传统数据中心资源配置和部署过程多采用人工方式,没有相应的平台支持,使大量人力资源耗费在繁重的重复性工作上,没有自服务和自动部署的能力。

  微软动态数据中心解决方案能够帮助企业创建虚拟环境来运行应用,用户可以按照需要弹性分配适当的应用配置,并且支持动态扩展。具体功能特点包括部署、24×7监控、优化、保护和灵活适配五个方面。其中,部署功能包括部署服务器、网络和存储服务等资源;灵活的自我管理。24×7监控功能包括收集运行情况数据来更好地满足SLA需要,监控资源利用情况;客户自我监控。优化功能包括持续监控和在不影响或少影响应用运行的情况下主动根据运行需要来调整和迁移服务器;根据需要分配“合适”的资源,不超配和低配。保护功能包括防病毒、垃圾访问过滤和防火墙等;应用和数据备份;保证99.9%正常运行时间和基础设施的物理安全。灵活适配功能包括容易调整环境、部署新资源;存储、带宽等根据需要可以动态调整;支持不同虚拟技术,并可以管理不同类型的虚拟机。

混合IT也可以专注于私有云。与多租户公共云不同,私有云使用单租户架构。私有云通常在内部数据中心运行,但私有云托管服务确实可用。

无法为云计算中应用程序的性能变化做出规划

  第二:企业传统IT模型与云计算模型

  DDC逻辑架构

即使公共云服务已经得到激增,大多数公司仍在将部分资源保留在内部部署的数据中心,远离任何云计算环境。这是由于安全和隐私问题,或者面临将复杂的遗留系统迁移到云架构相关的技术挑战。

在云计算中部署应用程序可能会导致应用程序的性能等级低于其在传统数据中心中的性能等级,这是由两个环境之间的差异性造成的。当企业管理员们考虑应用程序运行性能时,他们通常都会关注CPU处理能力、内存容量、磁盘存储空间等因素。在传统的数据中心中,应用程序可能只运行在一台服务器上。可以使用物理服务器监控工具在那台服务器上对应用程序进行调试以便于应用程序运行能够达到一个可接受的性能等级。

  云计算的分类有很多,比较流行和公认的有两种:根据服务模式和部署方式来划分。根据服务模式把云计算分成:软件即服务(Software as a Service,SaaS)、平台即服务(Platform as a Service, PaaS)、基础设施即服务(Infrastructure as a Service,IaaS);根据部署方式可以把云计算分成:公有云、私有云和社区云。企业传统IT模型、私有云计算模型关系图如下图1所示:

  动态数据中心解决方案的逻辑架构如下图所示:

混合IT解决方案

当在云计算中部署应用程序时,在由管理程序软件(例如VMwareESXi或Xen)创建的虚拟环境中,它在一个单一的虚拟托管服务器上与其他应用程序共享物理CPU资源、物理内存容量等等。这些应用程序同时争夺虚拟托管服务器的物理资源。在云计算中应用程序的性能调试始于这一新的生态系统。

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▲图1 传统IT和私有云计算模型

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▲动态数据中心解决方案的逻辑架构

在当今最常见的混合IT解决方案中,企业继续在传统IT环境中运行和维护关键IT资源,无论是内部部署还是托管,同时使用多个公共云提供商提供的其他资源。

在应用程序被部署于云计算之前,你应当为能够圆满满足业务需求的应用程序创建一个基线。当在云计算中部署应用程序时,你应当检查其性能并将其与基线性能进行比较,并做出调整,直至达到云计算中可接受的性能等级。为了进行这样类型的性能分析,你需要拥有在虚拟环境中工作的性能监控工具。

  目前一些数据中心包括成千上万台服务器。当服务器数量持续增加的时候,我们发现数据中心的复杂度和管理成本急剧上升。大型数据中心面临的另外一个问题就是可靠性的问题。当一台服务的可靠性达到99.99%,这意味着一年的故障时间约为53分钟。但是,假设数据中心中有一万台这样的服务器,那么要维护高可靠性就会变成非常挑战。虽然我们可以通过硬件的冗余设计来提高单台服务器的可靠性,但是这种方式的成本比较高而且在随着服务器数量的增加这种方式的有效性随之降低。因此,大型数据中心采取的方式是通过软件的方式来提高系统的可靠性,把硬件服务器上通过一个软件层来构成一台逻辑上的计算机。这样底层某一台服务器出现故障可以通过软件的方式进行隔离,由于整个数据中心规模很大因此对整体计算能力和可靠性不会造成影响。像微软、Google、Yahoo等公司的数据中心一般都是通过这种方式构建。

  动态数据中心解决方案从逻辑架构上来看可以分成下面四层:

然而,一些客户只是依靠混合IT作为一种临时解决方案,并计划最终将所有IT资源迁移到云平台。

无法理解需要有新工具来监控应用程序性能、安全性以及网络流量

  第三:动态数据中心解决方案

  (1)资源层

有三种类型的公共云解决方案可以与混合IT模型集成:

一些企业无法理解传统物理环境中所使用的工具并不适用于云计算这样的虚拟环境。监控工具可以帮助回答如下这样的问题:什么是一个应用程序的性能?当需要时,一个应用程序是否能够访问计算资源和存储带宽?什么是应用程序访问存储设备的响应时间?我的应用程序是否受到了保护以防入侵者的骚扰?

  在建设私有云的IaaS上,微软提出了动态数据中心解决方案,致力于帮助企业或组织构建安全可靠、共享数据中心,针对业务系统的用户提供自服务机制,实现基于网络的IT 资源内部租用与核算管理,并为系统的高可扩展性打下坚实基础。真正实现业务计算能力与IT 资产的剥离,让数据底层的IT 基础设施以服务的方式提供,从而满足业务的多变性并促进业务的高速发展。动态数据中心的功能包括自服务功能,服务生命周期管理,资源管理,资源服务,安全管理以及对外接口等功能。动态数据中心解决方案提供的产品如下图2所示:

  资源层是服务器、网络设备和能力(包括交换、防火墙设备等)、存储等设备的集合,这是一个融合了各种物理IT资源的基础层。这里的网络设备包括物理网关、路由器和防火墙等。存储设备是动态数据中心对外提供虚拟磁盘空间的基础,这些存储设备都是通过高速以太网或光纤连接在一起,从而保障虚拟机的可移动性。在传统的数据中心中,由于建设时间和不同应用的差异等造成硬件平台差异比较大。动态数据中心由于采用了虚拟化技术,服务器之间的差异的必要性将不存在。因此,企业可以选择同一技术架构的服务器,从而不需要再管理各种不同的硬件平台、BIOS版本、备件等。通过标准化而开发、测试和生产环境的硬件环境,可以大大降低了管理的复杂度和成本,并减少错问题的概率。另外一个附加的好处是由于采购量的变化,企业还可以通过这种方式降低采购成本。

SaaS 作为当今最大的公共云市场,SaaS使用由第三方供应商管理的应用程序。组织的最终用户可以直接从Web浏览器访问大多数SaaS应用程序。通常以每月订阅或按使用付费的方式提供,SaaS消除了在企业服务器和个人电脑上安装和管理应用程序的需要,以及相关的硬件和软件许可的资本支出。 流行的SaaS公司包括Office套件、电子邮件和协作、CRM、HR、会计和ERP。Google Apps、Cisco WebEx、Salesforce.com、SAP One和Citrix GoToMeeting是使用最广泛的SaaS应用程序中的一小部分。

虚拟化为传统监控增加了一个抽象层。你可以不再通过查看物理设备来监控性能。网络运行团队一直致力于寻找这样一个抽象概念以确定在虚拟层和物理层究竟发生了什么。

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▲图2 DDTK-H和SC VMM SSP2.0

  (2)虚拟化层

IaaS IaaS的特点是访问、监控和管理远程基础设施的自助服务。云计算提供商托管传统上存在于本地数据中心的基础设施组件,其中包括服务器、存储和网络硬件,以及虚拟化或管理程序层。 通常,提供商还提供监控、计费、日志访问、安全、负载均衡和集群以及数据备份、复制和恢复等服务。 在公共云IaaS中,提供商根据消费对托管和其他服务收费。客户可以通过广域网(通常是Internet)登录服务,以便进行故障排除应用程序和管理灾难恢复等用途。此外,IaaS服务越来越受政策驱动,允许用户实现更高水平的自动化和协调。 许多初创公司租用或租赁IaaS服务,而不是购买自己的数据中心硬件和软件。 然而,一些历史悠久的企业在其混合IT模型中包含IaaS。例如,IaaS用于扩展内部数据中心,以便在高需求时段处理临时工作负载。 尽管IaaS通常在公共云中运行,但解决方案也可作为私有云在企业自己的数据中心内使用。 IaaS市场正在围绕亚马逊网络服务和Microsoft Azure的公共云快速整合,其他提供商包括IBM Cloud、Google Compute Engine、DigitalOcean,CenturyLink Cloud,Joyent和Rackspace Managed Cloud。

由于在管理程序中出现了大量的流量而没有在物理网络中出现,你需要拥有专门为运行于虚拟环境而设计的工具。基于物理层的监控工具并没有办法在虚拟组件(例如虚拟服务器、虚拟路由器、性能交换机等)之间检测到流量。监控应用程序性能和在云计算环境中与应用程序交互的资源性能都需要专为虚拟环境而设计的新工具。同样的情况也发生在应用程序安全性领域。诸如Catbird网络公司vSecurity这样的工具适用于通过监控虚拟网络流量来解决安全性问题。

  微软动态数据中心解决方案能够帮助企业创建虚拟环境来运行应用,用户可以按照需要弹性分配适当的应用配置,并且支持动态扩展。具体功能特点包括部署、24×7监控、优化、保护和灵活适配五个方面。其中,部署功能包括部署服务器、网络和存储服务等资源;灵活的自我管理。24×7监控功能包括收集运行情况数据来更好地满足SLA需要,监控资源利用情况;客户自我监控。优化功能包括持续监控和在不影响或少影响应用运行的情况下主动根据运行需要来调整和迁移服务器;根据需要分配“合适”的资源,不超配和低配。保护功能包括防病毒、垃圾访问过滤和防火墙等;应用和数据备份;保证99.9%正常运行时间和基础设施的物理安全。灵活适配功能包括容易调整环境、部署新资源;存储、带宽等根据需要可以动态调整;支持不同虚拟技术,并可以管理不同类型的虚拟机。

  虚拟化层是平台的核心之一,主要提供对物理的设备的抽象以及未来对应用的虚拟化能力。在这一层,动态数据中心能够集成多种的虚拟化技术和多种的客户机操作系统(Guest OS)。动态数据中心的硬件虚拟化主要是基于微软Hyper-V的虚拟化技术,同时它可以集成第三方的虚拟化环境比如VMware的ESX等。通过利用像Hyper-V中在线迁移这样的功能,应用程序可以实时的、不间断的从一台物理服务器迁移到另外一台服务器。应用程序虚拟化最开始是针对客户端计算机应用程序的部署问题,但是随着数据中心中服务器的增加,这个技术已经逐渐应用到服务器端应用程序的自动化部署。另外根据最终用户的需要,动态数据中心可以同时提供基于Windows的虚拟化的环境或者基于Linux的虚拟化的环境。

PaaS PaaS以IaaS为基础,提供软件组件中间件框架,IT组织可以使用这些框架构建新应用程序或自定义现有应用程序。PaaS面向敏捷的DevOps,旨在使开发、测试和部署客户应用程序变得更容易,更具成本效益。 服务通常通过混合IT模型提供,该模型同时使用公共云IaaS和内部IT资源,其他交付方法包括组合私有云和公共云的混合云模型,以及仅使用私有云的私有PaaS。在所有“即服务”产品中,PaaS正以最快的速度超越混合IT。根据Gartner公司最近的一份调查报告,已经有近一半的PaaS服务都是云计算服务。 在高度分散的PaaS空间,供应商包括Amazon Electronic Beanstalk、Appenda、Cloud Foundry、Google App Engine、SAP Cloud Platform和Software AG Cloud等等。

需要大型机支持的应用程序、在UNIX集群服务上运行的应用...

  动态数据中心解决方案的逻辑架构如下图3所示:

  (3)管理层

混合IT基础设施 在仅支持SaaS的混合IT实施中,一些应用程序被移至公共云,但基础设施和软件开发组件仍保留在传统的内部IT环境中。 在涉及IaaS和/或PaaS的混合IT实施中,一些基础设施和/或开发组件迁移到公共云,而其他IT资源则安装在传统的内部IT环境中。但是,可以在内部访问和管理公共云资源。

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▲图3 动态数据中心解决方案的逻辑架构

  虚拟化技术的出现一方面提升了资源的利用率和部署的灵活性,但另一方面也为管理带来了挑战。管理层主要是提供对虚拟化资源、物理资源的管理能力以及负载均衡等网络服务能力,包括对计算资源的自动配置、动态的分配、系统的备份和监控等。一般来说,这一层的功能,不会直接开放给最终用户以及系统管理员,而是将能力提供给最上层的服务层,由服务层的相关的功能来完成资源管理能力的集成,尽可能屏蔽用户对不同资源管理能力的要求。

混合IT的例子 制造商可能会在内部运行高度自定义的大型机生产应用程序,以避免重写应用程序的复杂性,同时从云中采用SaaS应用程序来替换ERP、HR和CRM等领域中过时的传统客户端-服务器应用程序。 银行可以通过继续在传统的内部部署数据中心保护客户信息来遵守监管要求,同时还启动混合云生态系统来托管创新的金融科技创业合作伙伴。 州际货运公司可能出于竞争原因选择在托管私有云中运行高度专有的应用程序,同时通过集成来自公共来源的气象和地图提要来更新其数据。 大型零售商可能会在内部部署的数据中心保留具有价值的客户信息,同时通过利用公共云中强大的数据分析工具来分析数据,从而节省资金。 在物联网应用程序中,电力公司可以将其计费系统保留在本地数据中心,同时使用公共云服务作为从客户电表收集遥测数据的端点。

  最上层是服务层,提供账户管理、服务目录、部署服务和用户报告等;下面一层是管理层,提供资源管理和负载均衡;再下面一层是虚拟化层,提供硬件虚拟化和应用虚拟化;最底层是包括服务器、网络和存储等在内的资源层。最终帮助用户实现动态数据中心的以下功能:

  (4)服务层

混合IT成本

  资源池管理:集中管理中心的硬件资源,包括服务器,存储,网络等。

  服务层包括两个方面:核心系统管理的服务和服务层门户。核心的系统管理服务主要是指将管理平台的能力通过标准的编程接口对外提供服务。这些标准的编程接口可以给其他应用使用,另外服务层门户也是通过这些编程接口与管理层进行集成的。服务层门户主要包括自助服务门户和管理门户。前者是提供给平台用户使用,可以让用户能完成产品的订购、资源的调整、提交服务申请等功能;后者是提供一个集成的系统管理员功能,完成对资源的分配、审核、服务开通、系统安全保障等能力。

按需付费定价是混合IT采用的主要推动力。通过利用公共云,组织可以根据需要租用软件和硬件,而不是长期承诺购买组织的所有商业软件许可证和底层硬件。现有的内部IT人员可以从应用程序和网络管理重新部署到其他任务。

  动态分配服务:平台可以动态分配服务资源。

  DDC的核心功能

尽管如此,通过在内部运行和管理其他IT资源,组织仍需要继续购买一些软件许可证和升级硬件,以及继续为内部IT管理人员和任何适用的托管费用付费。

  自助服务门户:用户可以根据需求自助申请计算资源;平台根据SLA和用户付费情况,决定审批结果。

  动态数据中心的核心是其系统管理服务能力,它也是动态数据中心对外提供服务的保障。系统管理服务主要提供针对不同资源的管理、调配、安全等服务,并提供符合WS-*标准的开放接口。这些能力主要由四大服务组成,包括虚拟机资源管理服务、系统监控服务、数据保护服务和配置管理服务。这些服务的底层功能主要由System Center管理软件提供,如下图所示:

云计算服务提供商的计费通常包括组织未预料到的隐藏成本。当涉及多个公共云提供商时,随之而来的是云计算蔓延。云成本和使用可能会隐藏在各个提供商和多个内部账户、团队和业务部门的月度结算明细中。

  应用和服务管理:应用管理;服务度量计费,SLA等;数据存储和灾备服务。

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▲DDC四大核心管理服务

因此,组织需要在提交公共云服务之前仔细审查计费协议,并实时监控云计费以识别和管理违规行为。

  写在最后

  动态数据中心的核心管理能力是通过服务层的编程接口来对外提供服务的。这些服务的实现采用了基于契约或面向接口的编程方式,并使用了微软的分布式通信技术WCF(Windows Communication Foundation)。这些服务完全按照SOA的原则设计,以Web Services作为对外的接口标准,屏蔽外部客户不需要了解的内部实现细节。

虽然公共云与私有云的成本效益构成了一个持续争论的话题,但可以肯定地说私有云通常涉及大量的咨询费和管理成本。另一方面,私有云成本往往更加透明。虽然使用公共云仍然更为典型,但混合IT可以包含私有云和公共云。

  Gartner资深分析师Tom Bittman 说:“每个云服务都将有不同的未来发展路线图--一些云服务应与业务更紧密地整合、定制化和多样化为重点。而另外一些应侧重在独立、简单接口、标准化和非定制化上。”他接着说:“私有云计算中的许多投资可为企业部署公有云计算做准备。这些投资不仅仅是技术上的变化,也是流程、文化和业务接口上的变化。决定这些改变宜早不宜迟,这将帮助企业更好地实施云采购的决策,同时也很可能使企业顺利地过渡到公有云计算上。”未来的情况应该是随着这些大型企业数据中心的虚拟化,私有云将会成为他们部署IT系统的主流模式。

  动态数据中心的虚拟化服务是针对虚拟机和宿主机相关管理的服务,这个服务实现主要基于底层Hyper-V和System Center Virtual Machine Manager产品之上。

混合IT的优点和缺点

 

  总结

优点 通过将这些资源保留在内部,组织可以继续对敏感资源施加控制、安全、隐私和法规遵从。 同时,可以将不太敏感的资源迁移到灵活且易于扩展的云环境中。 混合IT环境将内部IT系统的固定成本与云计算服务的可变成本结合在一起,从而可以围绕IT支出进行更灵活的规划。

[IT168 专稿]

  微软运用全面多层次的虚拟化技术,并充分整合多厂商的运营管理产品,实现跨平台的IT 流程自动化,为大型企业或政府机构的数据中心,提供了基础设施即服务(IaaS)的私有云计算解决方案。在解决方案中,微软提供了DDTK和SCVMM SSP的功能,从逻辑架构上来说,由下至上依次实现了资源层、虚拟化层、管理层和服务层,其核心的四大服务是四大服务组成,包括虚拟机资源管理服务、系统监控服务、数据保护服务和配置管理服务。

缺点 许多混合IT环境仍然“偶然”发生,没有根据工作负载要求选择资源类型的战略计划。 目前通常用于混合IT云部署的SaaS应用程序不像自行开发的内部应用程序那样可定制。 在混合IT模型下,管理和集成可能比完全云或完全无云的环境更具挑战性。

 

[IT168专稿]

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