淺談“私有云”如何解惑大型企業(yè)IT發(fā)展困境

黃 磊

（中國(guó)電信股份有限公司上海研究院 上海 200122）

1 引言

云計(jì)算（cloud computing）是分布式計(jì)算技術(shù)的一種，透過(guò)網(wǎng)絡(luò)將龐大的計(jì)算處理程序自動(dòng)分拆成無(wú)數(shù)個(gè)較小的子程序，再交給由多部服務(wù)器組成的龐大系統(tǒng)搜尋、計(jì)算分析，之后將處理結(jié)果回傳給用戶。透過(guò)這項(xiàng)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者可以在數(shù)秒之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)處理數(shù)以千萬(wàn)計(jì)甚至億計(jì)的信息，達(dá)到和“超級(jí)計(jì)算機(jī)”同樣強(qiáng)大效能的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。這種由多部服務(wù)器組成的可以自我維護(hù)和管理的虛擬計(jì)算資源就是“云”。“云”通常為一些大型服務(wù)器集群，包括計(jì)算服務(wù)器、存儲(chǔ)服務(wù)器、寬帶資源等。云計(jì)算將所有的計(jì)算資源集中起來(lái)，并由軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)管理。

廣義云計(jì)算是指服務(wù)的交付和使用模式，指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的服務(wù)。這種服務(wù)可以是與IT和軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的，也可以是任意其他的服務(wù)，它具有超大規(guī)模、虛擬化、可靠安全等性能，適用于“公用云”?！肮迷啤币话阌傻谌竭\(yùn)行，而且可以把來(lái)自許多不同客戶的作業(yè)在云內(nèi)的服務(wù)器、存儲(chǔ)系統(tǒng)和其他基礎(chǔ)設(shè)施上混合，最終用戶不知道運(yùn)行其作業(yè)的同一臺(tái)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)或磁盤上還有哪些用戶。

狹義云計(jì)算是指IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的資源。與廣義云計(jì)算不同，狹義云計(jì)算適合于“私有云”?！八接性啤蓖怯蓡蝹€(gè)客戶所擁有的按需提供基礎(chǔ)設(shè)施，由該客戶控制哪些應(yīng)用程序在哪里運(yùn)行。它們擁有服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)和磁盤，并且可以決定允許哪些用戶使用基礎(chǔ)設(shè)施。

如果說(shuō)由“公用云”來(lái)推動(dòng)云端服務(wù)的創(chuàng)新與應(yīng)用是錦上添花，那么通過(guò)“私有云”來(lái)解決目前大部分大型企業(yè)IT困惑就可謂是雪中送炭了。2009年上半年，麥肯錫管理咨詢公司就云計(jì)算的應(yīng)用情況作了一份報(bào)告，在報(bào)告中提出若大型企業(yè)將所有的運(yùn)算外包到云端上，可能會(huì)付出更高的成本。與其轉(zhuǎn)移到云端服務(wù)，不如參考云端運(yùn)算業(yè)者的作法，提升服務(wù)器利用率，可降低逾50%的服務(wù)器整體擁有成本。對(duì)于大型企業(yè)來(lái)說(shuō)，在經(jīng)歷了振奮人心的ITSP、轟轟烈烈的信息化大規(guī)模建設(shè)后，本應(yīng)松口氣的CIO和IT人卻發(fā)現(xiàn)他們面臨另一個(gè)困境：IT投入不減反增，業(yè)務(wù)期望無(wú)法有效滿足。

首先，龐大復(fù)雜的基礎(chǔ)設(shè)施需要較高的投資和維護(hù)成本?，F(xiàn)今大型企業(yè)IT建設(shè)通常以針對(duì)系統(tǒng)的項(xiàng)目來(lái)運(yùn)作，再加上生產(chǎn)環(huán)境中各業(yè)務(wù)與應(yīng)用均十分重要，獨(dú)立設(shè)計(jì)利于提高系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，但導(dǎo)致企業(yè)往往擁有十幾甚至幾十個(gè)縱向、相對(duì)獨(dú)立的IT支撐系統(tǒng)，應(yīng)用系統(tǒng)之間彼此獨(dú)立，即“煙囪現(xiàn)象”較為嚴(yán)重。每個(gè)系統(tǒng)都有各自一套專有的生產(chǎn)運(yùn)行環(huán)境：數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、接口服務(wù)器、Web服務(wù)器……再加上配套的開發(fā)、容災(zāi)等環(huán)境，使得IT硬件投資和維護(hù)成本居高不下。IT硬件投資和維護(hù)成本的投入很大程度上制約了企業(yè)在軟件、應(yīng)用上的IT投入。

其次，資源利用率普遍偏低，IT資源使用存在不均衡現(xiàn)象。大型企業(yè)的IT支撐系統(tǒng)的服務(wù)器利用率非常低，很多企業(yè)服務(wù)器平均使用率低于 30%，部分甚至低至5%～8%。資源使用不均衡存在兩種情況：一是服務(wù)器間不均衡，主要應(yīng)用服務(wù)器的使用率較高，而接口服務(wù)器、中間件服務(wù)器應(yīng)用率普遍偏低；二是峰值與非峰值間不均衡。IT系統(tǒng)需要具備面對(duì)周期性高峰壓力的處理能力，如電信運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)上營(yíng)業(yè)廳存在月底大規(guī)?？蛻艮D(zhuǎn)套餐、月初大批量客戶進(jìn)行賬單和詳單查詢等使用高峰情況。忙時(shí)/峰值時(shí)的應(yīng)用需求對(duì)服務(wù)器配置提出了很高要求，而在非忙時(shí)資源就呈閑置狀態(tài)。因此，大型企業(yè)IT都存在這樣的情況，老業(yè)務(wù)擴(kuò)容加上新開發(fā)的業(yè)務(wù)對(duì)資源提出了更多需求，一部分服務(wù)器處理能力明顯不足需擴(kuò)容，另一部分服務(wù)器的處理能力被大量閑置。

2 如何通過(guò)“私有云”解惑大型企業(yè)IT發(fā)展困境

那么，大型企業(yè)應(yīng)如何通過(guò)“私有云”提升服務(wù)器利用率，從而降低其擁有成本呢？前文中提到過(guò)云計(jì)算將所有的計(jì)算資源集中起來(lái)統(tǒng)一使用，而這種計(jì)算資源的集中是通過(guò)虛擬化技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。虛擬化是云架構(gòu)的一種基礎(chǔ)性設(shè)計(jì)技術(shù)。虛擬化允許將服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備和其他硬件視為一個(gè)資源池，而不是離散系統(tǒng)，這樣就可以根據(jù)需要來(lái)分配這些資源。虛擬化既可以將單個(gè)服務(wù)器視為多個(gè)虛擬服務(wù)器和群集（clustering），又可以把多個(gè)服務(wù)器視為單個(gè)服務(wù)器。企業(yè)可以通過(guò)以大化?。▎蝹€(gè)服務(wù)器拆分成多個(gè)虛擬服務(wù)器）和以小聚大（將多個(gè)服務(wù)整合成單個(gè)服務(wù)器）來(lái)降低IT采購(gòu)和運(yùn)維投入。

第一步，以大化小。整合開發(fā)測(cè)試環(huán)境及接口服務(wù)器、Web服務(wù)器等利用率較低的服務(wù)器，將高端服務(wù)器劃分成多個(gè)虛擬服務(wù)器，提供給開發(fā)測(cè)試、接口服務(wù)器等使用，可以大幅度降低采購(gòu)和維護(hù)成本。顯性收益方面，一個(gè)高端服務(wù)器比同效能的幾臺(tái)低端服務(wù)器的整體成本要低很多，另外開發(fā)測(cè)試機(jī)、接口服務(wù)器等的資源利用率普遍偏低，通過(guò)以大化小方式做到 “實(shí)用實(shí)得”可以大幅減少資源閑置狀況，替換下的服務(wù)器可以派做他用。隱性收益方面，通過(guò)減少服務(wù)器數(shù)量可以減少動(dòng)力空調(diào)耗能以及數(shù)據(jù)中心機(jī)房空間。

第二步，以小聚大。通過(guò)虛擬化技術(shù)使企業(yè)內(nèi)部已擁有的豐富計(jì)算資源實(shí)現(xiàn)池化共享，通過(guò)IT資源共享和動(dòng)態(tài)分配，使閑置資源得以充分利用，從而提高資源利用率。虛擬化技術(shù)使得整合多個(gè) IT資源成為可能，除服務(wù)器和存儲(chǔ)整合之外，虛擬化還可整合系統(tǒng)架構(gòu)、應(yīng)用程序基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫(kù)、接口、網(wǎng)絡(luò)、桌面系統(tǒng)甚至業(yè)務(wù)流程，因而可以節(jié)約成本和提高效率。在虛擬化之前，企業(yè)數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器和存儲(chǔ)利用率一般平均不到50%（實(shí)際利用率通常為 10%到15%）。通過(guò)虛擬化，可以把工作負(fù)載封裝一并轉(zhuǎn)移到空閑或使用不足的系統(tǒng)，這就意味著可以整合現(xiàn)有系統(tǒng)，因而可以延遲或避免購(gòu)買更多服務(wù)器容量。

3 “私有云”建設(shè)過(guò)程中的注意事項(xiàng)

企業(yè)要搭建“私有云”，還有幾項(xiàng)基礎(chǔ)工作需要準(zhǔn)備。

第一，摸清家當(dāng)，進(jìn)行服務(wù)器資源梳理分層。不同應(yīng)用對(duì)服務(wù)器的要求也不一樣，如對(duì)計(jì)算速度的要求較低的訪問(wèn)級(jí)服務(wù)器、對(duì)計(jì)算速度要求非常高同時(shí)有較高的I/O和內(nèi)存的應(yīng)用級(jí)服務(wù)器以及作為客戶數(shù)據(jù)和交易數(shù)據(jù)等核心數(shù)據(jù)庫(kù)處理需求承載的數(shù)據(jù)級(jí)服務(wù)器，“私有云”需支持不同類別的服務(wù)器“級(jí)”自動(dòng)選擇和服務(wù)器組的負(fù)載均衡。

服務(wù)器方面，通?？煞譃樵L問(wèn)級(jí)、應(yīng)用級(jí)、數(shù)據(jù)級(jí)三類。訪問(wèn)級(jí)服務(wù)器群通常用作Web服務(wù)器、E-mail服務(wù)器、文件服務(wù)器、打印服務(wù)器等，其特點(diǎn)是對(duì)計(jì)算速度的要求較低，要求有一定的冗余和可擴(kuò)展性，I/O、內(nèi)存的要求視服務(wù)的具體規(guī)模和要求而定。應(yīng)用級(jí)服務(wù)器群通常作為ERP/SCM、CRM、BI等應(yīng)用程序和中間件的承載，特點(diǎn)是對(duì)計(jì)算速度的要求非常高，通常要求它們處理大量的復(fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯，同時(shí)要求有較高的I/O和內(nèi)存。數(shù)據(jù)級(jí)服務(wù)器群通常作為客戶數(shù)據(jù)和交易數(shù)據(jù)等核心數(shù)據(jù)庫(kù)處理需求的承載，作為最高端的服務(wù)器組，具有非常高的處理性能、I/O帶寬和非常高性能的內(nèi)存。

存儲(chǔ)方面，可分為數(shù)據(jù)交易型、數(shù)據(jù)共享型、數(shù)據(jù)分析型、數(shù)據(jù)備份存儲(chǔ)型4類。交易型存儲(chǔ)設(shè)備群主要應(yīng)用于交易型數(shù)據(jù)等實(shí)時(shí)性要求非常高的數(shù)據(jù)的存取，特點(diǎn)是存取速度非?？?，I/O吞吐能力非常高，穩(wěn)定性非常好。數(shù)據(jù)共享存儲(chǔ)設(shè)備群主要應(yīng)用于SID/ODS等需要大量讀取的數(shù)據(jù)，特點(diǎn)是讀取速度非常快，并發(fā)處理能力非常好，I/O吞吐能力非常高，穩(wěn)定性非常好。數(shù)據(jù)分析存儲(chǔ)設(shè)備群主要應(yīng)用于OLAP、數(shù)據(jù)挖掘等需要海量存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，特點(diǎn)是存儲(chǔ)容量非常巨大，而對(duì)I/O、并發(fā)處理的要求相對(duì)不會(huì)那么高。數(shù)據(jù)備份存儲(chǔ)設(shè)備群主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)備份，包括廉價(jià)磁盤備份和磁帶備份等，其容量非常巨大，但是對(duì)讀寫和吞吐的要求非常低。

另外，在分類分層時(shí)，還應(yīng)考慮到所對(duì)應(yīng)的應(yīng)用的業(yè)務(wù)特性：是面向外部客戶使用的還是面向內(nèi)部員工使用的，是支持生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的還是支持內(nèi)部管理的。總之，各種企業(yè)應(yīng)用對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施會(huì)有不同要求，層次化能滿足各種應(yīng)用的個(gè)性需求。比如，對(duì)于海量數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)中有數(shù)據(jù)分析存儲(chǔ)來(lái)加以滿足；對(duì)于高并發(fā)的處理請(qǐng)求，數(shù)據(jù)級(jí)服務(wù)器群能夠很好地滿足性能要求，針對(duì)高性能讀寫，存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)都能相應(yīng)地支持；對(duì)于OCS超高速的處理要求，可通過(guò)在數(shù)據(jù)級(jí)服務(wù)器內(nèi)存建立內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)的方式解決，穩(wěn)定性方面，數(shù)據(jù)級(jí)服務(wù)器足以滿足OCS的要求。

第二，規(guī)范制度，轉(zhuǎn)變硬件采購(gòu)模式和資源調(diào)配流程。首先，要轉(zhuǎn)變IT硬件采購(gòu)模式，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一規(guī)劃集中采購(gòu)，要杜絕項(xiàng)目獨(dú)立采購(gòu)物理機(jī)的要求。其次，采購(gòu)的物理機(jī)要適合虛擬化，計(jì)劃納入云中的服務(wù)器需采用PC server。因?yàn)闃I(yè)界在小型機(jī)虛擬化方面沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，并且在使用中利用率一般較高，而PC server在虛擬化方面比較成熟，支持跨廠商、跨機(jī)型的虛擬化整合。PC server采購(gòu)盡量選用高端成熟產(chǎn)品，而已出保的低端服務(wù)器在考慮總體擁有成本情況下應(yīng)停止使用。然后，需制定虛擬資源調(diào)配流程。原有資源調(diào)配流程中調(diào)配對(duì)象為PC服務(wù)器，完成后需要進(jìn)行系統(tǒng)安裝部署；實(shí)現(xiàn)PC服務(wù)器虛擬化后，調(diào)配的對(duì)象為虛擬機(jī)，可以在調(diào)配過(guò)程中直接實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)快速安裝和部署。

第三，強(qiáng)化管理，建立“私有云”智能化管理平臺(tái)。智能化管理平臺(tái)是數(shù)據(jù)中心智能化管理能力的基礎(chǔ)平臺(tái)，它提供虛擬化技術(shù)環(huán)境的信息采集和數(shù)據(jù)交換界面，實(shí)現(xiàn)資源的智能化調(diào)度。要實(shí)現(xiàn)智能化管理中心，首先需建立IT統(tǒng)一動(dòng)態(tài)配置庫(kù)。隨著“私有云”的建立，以前業(yè)務(wù)應(yīng)用與底層承載的基礎(chǔ)設(shè)施的緊耦合模式被打破，基礎(chǔ)層的計(jì)算、存儲(chǔ)資源實(shí)現(xiàn)虛擬化，與業(yè)務(wù)應(yīng)用層沒(méi)有直接綁定關(guān)系，而是根據(jù)需要可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)配。因此，IT基礎(chǔ)設(shè)施的配置信息從以前的按系統(tǒng)獨(dú)立向統(tǒng)一轉(zhuǎn)變，從以前的靜態(tài)配置向動(dòng)態(tài)配置轉(zhuǎn)變。為支持這種轉(zhuǎn)變，必須建設(shè)統(tǒng)一的IT配置信息庫(kù)（CMDB），并且配置信息庫(kù)與服務(wù)器、存儲(chǔ)等設(shè)備的網(wǎng)管系統(tǒng)連接，能實(shí)時(shí)從IT網(wǎng)管中獲取配置信息。在CMDB基礎(chǔ)上，建立規(guī)則配置中心，可以用于自動(dòng)化處理、監(jiān)控報(bào)警、安全策略的規(guī)則配置。另外，還要為管理人員提供統(tǒng)一的用戶界面，以圖形化視圖展示云環(huán)境運(yùn)行狀況的所有信息。

4 結(jié)束語(yǔ)

“私有云”也許沒(méi)有”公眾云”那么引人注目、影響深遠(yuǎn)，但它卻能切實(shí)可行地解決目前大型企業(yè)面臨的IT發(fā)展瓶頸問(wèn)題?！靶械剿F處，坐看云起時(shí)”，迫切的需求才是“云計(jì)算”應(yīng)用的最大驅(qū)動(dòng)力。