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云計(jì)算技術(shù)及其應(yīng)用

2010-08-02 09:56  《4PS呼叫中心國際標(biāo)準(zhǔn)研究中心》  咨詢電話:17317241681(微信同號)   趙培 陸平 羅圣美


摘要:云計(jì)算主要基于資源虛擬和分布式并行架構(gòu)兩大核心技術(shù)。在虛擬化技術(shù)方面,文章探討了物理資源的池化、資源池的管理與使用、集群的故障定位與維護(hù)、資源池的分組與異構(gòu)等技術(shù),以及異構(gòu)的虛擬化云計(jì)算平臺的建設(shè)和應(yīng)用。在分布式技術(shù)方面,文章探討了分布式文件系統(tǒng)和Key/Value存儲引擎技術(shù)。對于分布式文件系統(tǒng),提出主機(jī)“瓶頸”解決方案及存儲接口標(biāo)準(zhǔn)化的想法;對于Key/Value存儲引擎,提出目錄化存儲的解決方案。

關(guān)鍵字:虛擬化;分布式計(jì)算;云管理平臺;Key/Value存儲引擎

英文摘要:Virtualization and distributed parallel architecture are two typical technologies of cloud computing. For virtualization technology, this article discusses the pool of physical resources, resource pool management and use, cluster fault location and maintenance, resource pool grouping, and the building and application of heterogeneous virtualization platforms. It also discusses the distributed file system and Key/Value storage engine associated with distributed technology. A “MASTER bottleneck” storage interface standard is proposed for the distributed file system, and directory-based storage is proposed for the Key/Value storage engine.

英文關(guān)鍵字:virtualization; distributed computing; cloud computing management platform; Key/Value Storage Engine

云計(jì)算由Google提出,隨后在互聯(lián)網(wǎng)界風(fēng)起“云”涌,隨之而來的云計(jì)算服務(wù)和技術(shù)平臺成功案例層出不窮,如Google的GFS、MapReduce、Bigtable、Chubby和App Engine,亞馬遜的Dynamo、EC2、S3、SQS、SimpleDB和CloudFront,微軟的Azure、SQL、“.Net”和Live服務(wù),開源云計(jì)算平臺的HDFS、HBase和Eucalyptus,VMware的虛擬化平臺等。

1 云計(jì)算的核心技術(shù)

云計(jì)算主要基于資源虛擬和分布式并行架構(gòu)兩大核心技術(shù),同時(shí)互聯(lián)網(wǎng)上有大量的開源軟件為用戶提供支撐,如Xen、KVM、Lighttpd、Memcached、Nginx、Hadoop、Eucalytus等。云計(jì)算技術(shù)有效地節(jié)約了云服務(wù)商的硬件投入、軟件開發(fā)成本和維護(hù)成本。

虛擬化技術(shù)最早由VMware公司引入并在X86 CPU上實(shí)現(xiàn)。虛擬化平臺將服務(wù)器虛擬為多個(gè)性能可配的虛擬機(jī)(VM),對整個(gè)集群系統(tǒng)中所有VM進(jìn)行監(jiān)控和管理,并根據(jù)實(shí)際資源使用情況對資源池靈活分配和調(diào)度。

分布式并行架構(gòu)是云計(jì)算的另一個(gè)核心技術(shù),用于將大量的機(jī)器整合為一臺超級計(jì)算機(jī),提供海量的數(shù)據(jù)存儲和處理服務(wù)。整合后的超級計(jì)算機(jī)通過分布式文件系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)庫和MapReduce技術(shù),提供海量文件存儲、海量結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲和統(tǒng)一的海量數(shù)據(jù)處理編程方法和運(yùn)行環(huán)境[1-3]。

2 虛擬化技術(shù)

虛擬化技術(shù)主要分為兩個(gè)層面:物理資源池化和資源池管理。其中物理資源池化是把物理設(shè)備由大化小,將一個(gè)物理設(shè)備虛擬為多個(gè)性能可配的最小資源單位;資源池管理是對集群中虛擬化后的最小資源單位進(jìn)行管理,根據(jù)資源的使用情況和用戶對資源的申請情況,按照一定的策略對資源進(jìn)行靈活分配和調(diào)度,實(shí)現(xiàn)按需分配資源[4-7]。

2.1 物理資源的池化

云計(jì)算平臺如圖1所示。物理硬件設(shè)備的虛擬化對象包括服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)、安全等多個(gè)方面,不同的虛擬化技術(shù)從不同角度解決系統(tǒng)的各種問題。

(1)服務(wù)器虛擬化

服務(wù)器虛擬化對服務(wù)器進(jìn)行資源虛擬和池化,將一臺服務(wù)器虛擬為多個(gè)同構(gòu)的虛擬服務(wù)器,同時(shí)對集群中的虛擬服務(wù)器資源池進(jìn)行管理。

(2)存儲虛擬化

存儲虛擬化主要是對傳統(tǒng)的存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)、網(wǎng)絡(luò)附加存儲(NAS)設(shè)備進(jìn)行異構(gòu),將存儲資源按類型統(tǒng)一集中為一個(gè)大容量的存儲資源,并將統(tǒng)一的存儲資源通過分卷、分目錄的權(quán)限和資源管理方法進(jìn)行池化,然后將虛擬存儲資源分配給各個(gè)應(yīng)用使用,或者是直接分配給最終用戶使用。

(3)網(wǎng)絡(luò)虛擬化

網(wǎng)絡(luò)虛擬化將一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)虛擬成多個(gè)虛擬的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(交換機(jī)、負(fù)載均衡器等),并進(jìn)行資源管理,配合虛擬機(jī)和虛擬存儲空間為應(yīng)用提供云服務(wù)。

2.2 資源池的管理和使用

資源池由云管理平臺實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的管理、調(diào)度和監(jiān)控,涉及云平臺的合理使用和維護(hù)管理。云管理平臺共分為4個(gè)管理層面,分別為:設(shè)備的管理、虛擬資源的管理、服務(wù)的管理和租戶管理。

(1)設(shè)備管理

設(shè)備管理為云計(jì)算平臺的硬件設(shè)備提供管理和告警功能,主要包括系統(tǒng)管理員在日常的維護(hù)工作中查詢各物理設(shè)備性能情況,并對如應(yīng)用服務(wù)器的CPU使用率、內(nèi)存使用率、硬盤使用率、網(wǎng)絡(luò)接口使用率、存儲設(shè)備的空間使用率、IO情況等關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控。用戶可以根據(jù)應(yīng)用物理設(shè)備的實(shí)際配置,設(shè)置相應(yīng)的監(jiān)控閾值,系統(tǒng)會自動啟動對相應(yīng)指標(biāo)的監(jiān)控并報(bào)警。

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