超融合基礎(chǔ)架構(gòu)在云應(yīng)用平臺(tái)產(chǎn)品中的研究與應(yīng)用

李晨 陳志軍 張振京

摘要：基于RDP的云應(yīng)用平臺(tái)可以為用戶提供與本地體驗(yàn)類似的遠(yuǎn)程應(yīng)用服務(wù)，但對(duì)于有多節(jié)點(diǎn)需求的用戶，在平臺(tái)橫向擴(kuò)展的過程中會(huì)消耗大量人力資源來進(jìn)行部署和運(yùn)維。在本文中，我們對(duì)比了云平臺(tái)硬件架構(gòu)，并利用超融合基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了“針對(duì)云應(yīng)用平臺(tái)的超融合一體機(jī)”，并利用OpenStack框架，解決產(chǎn)品在擴(kuò)展和資源調(diào)度中遇到的難題，研究成果可以簡化平臺(tái)橫向擴(kuò)展、部署和運(yùn)維流程，降低人力資源消耗，保障用戶的云端體驗(yàn)，提高推廣效率。

關(guān)鍵詞：云應(yīng)用、超融合架構(gòu)、超融合一體機(jī)、產(chǎn)品化

1.云平臺(tái)硬件架構(gòu)

目前，市面主流的云計(jì)算架構(gòu)為“傳統(tǒng)IT架構(gòu)”和“超融合基礎(chǔ)架構(gòu)”。

傳統(tǒng)IT架構(gòu)是單個(gè)功能單元的組合，即網(wǎng)絡(luò)、備份工具、存儲(chǔ)和應(yīng)用服務(wù)器。這些單獨(dú)的單元相互連接，構(gòu)成完成的云計(jì)算服務(wù)。傳統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)內(nèi)的每個(gè)功能單元都需要運(yùn)維人員單獨(dú)配置，且架構(gòu)的橫向擴(kuò)展能力較差，需要投入大量人力來進(jìn)行架構(gòu)變更和配置。

超融合基礎(chǔ)架構(gòu)是指在同一套單元設(shè)備中不僅具備計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)和服務(wù)器虛擬化等資源和技術(shù)，還包括備份軟件、快照技術(shù)、重復(fù)數(shù)據(jù)刪除、在線數(shù)據(jù)壓縮等元素，而多套單元設(shè)備可以通過網(wǎng)絡(luò)聚合起來，實(shí)現(xiàn)模塊化的無縫橫向擴(kuò)展，形成統(tǒng)一的資源池。此種設(shè)備成為超融合一體機(jī)，可以為數(shù)據(jù)中心帶來最優(yōu)的效率、靈活性、規(guī)模、成本和數(shù)據(jù)保護(hù).

2.云應(yīng)用平臺(tái)在超融合基礎(chǔ)架構(gòu)上的應(yīng)用

RDP（遠(yuǎn)程桌面協(xié)議）是云應(yīng)用平臺(tái)客戶端的核心技術(shù)，是一個(gè)多通道的協(xié)議[1]，包括客戶端視音傳輸、文件傳輸和通訊端口轉(zhuǎn)向等功能，通過壓縮處理的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸也是相當(dāng)快。在Windows操作系統(tǒng)中集成了Mstsc.exe，同時(shí)在.net中也以COM組件的形式提供了Microsoft RDP Client Control控件供自行開發(fā)調(diào)用。在RDP的基礎(chǔ)之上，Windows還提供了RemoteApp協(xié)議。用戶可以擺脫云桌面模式，通過在RDCB服務(wù)器內(nèi)發(fā)布應(yīng)用的方式，達(dá)到遠(yuǎn)程應(yīng)用與本地應(yīng)用具備相同體驗(yàn)的效果。因此，通過RemoteApp協(xié)議可以衍生出基于遠(yuǎn)程應(yīng)用的云平臺(tái)產(chǎn)品。

在此類云平臺(tái)產(chǎn)品的部署過程中會(huì)面臨如下兩個(gè)常見問題：

1）當(dāng)用戶增多時(shí)，如何擴(kuò)展平臺(tái)的承載能力。

2）當(dāng)有運(yùn)行環(huán)境更復(fù)雜的應(yīng)用發(fā)布時(shí)，如何提高平臺(tái)的承載能力。

對(duì)于問題一，超融合基礎(chǔ)架構(gòu)以其自身的特性，可以解決以上兩個(gè)問題。將云應(yīng)用平臺(tái)打造為以超融合一體機(jī)為基礎(chǔ)的產(chǎn)品后，開發(fā)者可以根據(jù)用戶的需求，和自身的產(chǎn)品策略，為用戶提供的開箱即用，一體機(jī)化的交付方式。超融合一體機(jī)在可擴(kuò)展性、可用性和可靠性等方面優(yōu)勢會(huì)更加凸顯：

在采用傳統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)部署云應(yīng)用平臺(tái)時(shí)，開發(fā)者往往需要采購不同功能的硬件設(shè)備，并消耗較長的安裝調(diào)試時(shí)間，來保證業(yè)務(wù)的上線。在采用超融合基礎(chǔ)架構(gòu)后，開發(fā)者在前期可以只采購一臺(tái)設(shè)備即可完成測試，并可以在部署階段，通過簡單的橫向擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)云應(yīng)用平臺(tái)的擴(kuò)容。

同時(shí)，超融合一體機(jī)也可以降低運(yùn)維難度和成本。相對(duì)于多臺(tái)設(shè)備組成的IT系統(tǒng)，超融合一體機(jī)的采購價(jià)格更低的售價(jià)的同時(shí)，需要的運(yùn)維人員也更少。這也直接導(dǎo)致超融合一體機(jī)更有利于云應(yīng)用產(chǎn)品的市場化推廣。產(chǎn)品可以結(jié)合不同客戶的需求，快速形成部署方案，簡化開發(fā)人員的工作流程，降低系統(tǒng)的運(yùn)維難度，使云應(yīng)用平臺(tái)更具市場競爭力。

對(duì)于問題二，可以通過在超融合一體機(jī)中部署OpenStack平臺(tái)調(diào)用底層資源來解決。OpenStack是目前業(yè)內(nèi)最主流的開源云平臺(tái)管理框架，用于集中管理大量計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)資源的云操作系統(tǒng)，其旨在為共有云和私有云的建設(shè)與管理提供軟件開源項(xiàng)目，其主要特點(diǎn)是易實(shí)施、大規(guī)模彈性擴(kuò)展和豐富的功能。

3.云應(yīng)用平臺(tái)架構(gòu)及產(chǎn)品化

如圖-2所示，可以將超融合一體機(jī)的系統(tǒng)模型分為三個(gè)部分，即實(shí)機(jī)層，OpenStack管理層和虛擬機(jī)層，它們的基本功能如下。

實(shí)機(jī)層，又稱裸機(jī)層，即云平臺(tái)中提供具體資源的基礎(chǔ)設(shè)施，由諸多服務(wù)器構(gòu)成，服務(wù)器中包含各種需要通過OpenStack進(jìn)行分配的資源，如GPU顯卡，內(nèi)存，大容量硬盤，多核心CPU等實(shí)際物理資源。

OpenStack管理層，即OpenStack云平臺(tái)，它將裸機(jī)層提供的資源分門別類地匯集到一個(gè)一個(gè)的“資源池”當(dāng)中，之后根據(jù)用戶要求對(duì)相應(yīng)的虛擬機(jī)分配所需的資源，如用戶指定2vCPU核心，4GB內(nèi)存，100GB存儲(chǔ)空間等。

虛擬機(jī)層，是云平臺(tái)用戶實(shí)際面對(duì)和操作的內(nèi)容，是每個(gè)用戶在向云平臺(tái)進(jìn)行申請后，由OpenStack按需求分配的虛擬資源，構(gòu)成的面向用戶的虛擬終端，多用于測試以及一些小型服務(wù)的搭建。

根據(jù)以上架構(gòu)，我們可以羅列出針對(duì)云應(yīng)用平臺(tái)的超融合一體機(jī)配置表，用于云應(yīng)用平臺(tái)的產(chǎn)品化推廣。

4.結(jié)論與展望

目前，本論文研究的“針對(duì)云應(yīng)用平臺(tái)的超融合一體機(jī)”已經(jīng)投產(chǎn)，并在中國鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司上線部署并成功應(yīng)用，充分證明了該項(xiàng)研究的正確性，研究成果可大幅云應(yīng)用平臺(tái)的部署效率，節(jié)約人力資源，提高工作效率。在今后的持續(xù)研發(fā)中，可以對(duì)超融合一體機(jī)的智能部署，資源分配領(lǐng)域進(jìn)行研究，進(jìn)一步提高一體機(jī)的可用性和部署的便利性。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：

李晨，1992年11月，男，漢，天津市，碩士，工程師，云計(jì)算方向。

陳志軍，1979年5月，男，學(xué)士，中國鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司信息化院，高級(jí)工程師。

張振京，1986年8月，男，博士，中國鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司信息化院，高級(jí)工程師。