云计算基础设施和体系架构指南

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1、SunmtCFMyiTcrni.云计算架构介绍白皮书第1版，2009年6月摘要云计算可望提高应用程序部署速度、促进创新和降低成本，同时还增强经营敏捷 性。Sun抱持一种全面的云计算观点，因而可以支持各个层面，其中包括服务器、 存储、网络和虚拟化技术，这些技术将云计算环境扩展到虚拟设备中运行的软件， 而这些虚拟设备可用来在极少时间内成功汇编应用程序。本白皮书探讨云计算如何 变革我们的设计、构建和提供应用程序的方式，以及企业在采纳并应用云计算技术 时必须考虑的架构问题。本页故意留空。Sun公司引言Sun公司观点云计算的性质扩大已形成的趋势将虚拟机作为标准部署对象按需、自助、以使用情况付费的模式.

2、通过网络提供服务开放源软件的作用云计算基础设施模式公用云、专用云和混合云云计算的架构层云应用程序设计接口厶计算效益缩短运行时间和响应时间最大限度地减轻基础设施风险降低入市成本加快创新步伐云、222255669111111121212实现laaS必须考虑的架构问题不断发展的应用程序架构变革架构的途径变革应用程序设计目标仍然相I同而稳疋的抽象层 标准有助于解决复杂问题松散耦合、无状态、原地失败（Fail-in-Place计算干 展电 E ，丿并行化 分割并征服数据物 数据与处理之间的关系编程策略合规与数据物理安全性与数据物理络女王做.13131313141616181819202121212222

3、23242425252526Sun公司与云计算 来自Sun社区的创新 社区与开放式标准 选择的重要性 选择云计算提供商 感谢#云计算架构介绍Sun公司第1章引言什么是云计算(Cloud Computing)?每个人都有自己的看法。云计算可以是租用 一台服务器或一千台服务器并在目前世界上最强大的系统上运行地球物理建 模应用程序的能力。云计算也可以是租用一个虚拟服务器、在其上面加载软 件、随意打开和关闭该虚拟服务器或克隆该服务器十次以满足突发工作负荷需 求的能力。云计算可以存储并保护巨量数据，而且这些数据只允许授权应用 程序和用户进行访问。云计算可由建立一个包括OS Apache MySQL?数据

4、库、Perl、Python和PHP的平台的云提供商提供支持，该平台能够根据不断变 化的工作负荷自动扩展。云计算还可以是在互联网上使用存储并保护数据同时 提供服务包括电子邮件、销售能力自动化(Sales Force Automatio n和报税(Tax Preparation),等等的应用程序的能力。云计算可以使用存储云(Storage Cloud)来保存应用程序、企业和个人数据。而且，云计算还可以使用少数Web服务来集成照片、地图和GPS信息，以便与客户 Web浏览器中创建聚合(Mashup)。Sun公司观点Sun公司采取一种全面的观点，这种观点认为，云的类型有很多种，而且有很 多不同的应用程

5、序可以使用云来构建。由于云计算有助于提高应用程序部署速 度，有助于加快创新步伐，因而云计算可能还会出现我们现在无法想像到的形 式。然而，永恒不变的是，Sun公司是一家具有丰富经验的服务器、网络和软 件技术提供商，我们提供的这些技术均支持云计算。作为创造“网络就是计算 机” (The Network is the Computer?)这一短语的公司，我们深信云计算就是下一 代的网络计算。云计算与以前的模式有什么区别？就云计算这个短语而言，它就是通过网络把信 息技术当作服务来使用。我们将其定义为封装的、具有 API且通过网络提供的 服务。此定义同时包含把计算和存储资源当作服务使用。云计算首先以效率

6、原 理为基础，此处所说的效率是指产生用来处理 80%的使用案例的高级工具，这 样才能以一种惊人的速度创建和部署应用程序。云计算可以由企业数据中心自己的服务器进行提供，也可以由承担拥有基础 设施的全部风险的云提供商提供。错误的观念认为资源是取之不尽的。尽管 该领域还处于萌芽阶段，但其模式已在信息技术(IT)行业引起极大反响。现在，云计算的主要模式称为“把基础设施当作服务”(IaaS，而且由于其突出特性, IaaS模式成为本白皮书第一版本的焦点。本白皮书探讨云计算的性质及其如何在变革世界各地的企业构建和部署应用程 序的方式的同时扩大已形成的趋势。然后，讨论云架构设计师(Cloud Architec

7、t)设计基于云的应用程序时必须考虑的架构问题。最后，介绍Sun公司提供的支持云计算的技术。云计算的性质扩大已形成的趋势云计算推动降低服务提供成本的已有趋势，同时提高部署服务的速度和敏捷 性。它缩短了从设计应用程序架构到实际部署应用程序的时间。云计算把虚拟 化、按需部署、网上服务提供和开放源软件融合在一起。从一种观点看，云计 算并非新生事物，因为它使用既有的方法、概念和最佳做法。而从另一种观点 看，一切都是新的，因为云计算变革我们发明、开发、部署、扩展、更新、维 护和支付应用程序以及运行应程序的基础设施的方式。在本章中，我们考查上 述趋势，以及这些趋势是如何成为云计算的性质的核心的。将虚拟机作为

8、标准部署对象在过去几年时间里，虚拟机已成为一种标准部署对象。虚拟化进一步增强了灵 活性，因为它把硬件概括到这样一个高度：在硬件上面，可以在不需要连接具 体物理服务器的情况下部署和重新部署软件栈。虚拟化实现了一个动态数据中 心，其中的服务器提供一个包含可根据需要使用资源的资源池，而且，其中的 应用程序与计算、存储和网络资源的关系可动态变化，以适应工作负荷和业务 需求。由于应用程序部署与服务器部署相分离，因而可以快速部署和扩展应用 程序，而不必首先购置物理服务器。虚拟机已成为流行抽象概念一和部署单位一因为它们是服务提供商和开发 人员之间的最小公分母连接体。把虚拟机用作部署对象足以适应80 %的使用

9、情况，而且这将有助于满足快速部署和扩展应用程序的需要。虚拟设备（包含软件的虚拟机，这些软件部分或全部地配置为执行像 Web服务 器或数据库服务器这样的特定任务）进一步增强了快速创建和部署应用程序的能 力。把虚拟机和设备作为标准部署对象组合在一起是云计算的关键特性之一。计算云通常由存储云进行补充，存储云通过 API提供虚拟化存储，而这些 API为 存储虚拟机映像（Image）、用于诸如Web服务器的组件的源文件、应用程序状态 数据以及一般业务数据，提供便利。按需、自助、以使用情况付费的模式武云计算的按需、自助和以使用情况付费的性质也是已有趋势的一种延伸。从企 业的观点看，云计算的按需性质有助于支

10、持服务水平目标的性能和容量方面。 云计算的自助性质使机构可以创造根据工作负荷和目标性能参数进行扩展和收 缩的弹性环境。而且云计算的按使用情况付费的性质可以采取设备租赁的形 式，设备租赁保证了云提供商提供一种最低的服务水平。虚拟化是此模式的一个关键特性。早在几年前，IT机构就已经明白虚拟化使他 们可以方便快捷地创建已有环境的副本一有时涉及多个虚拟机一来支持测试、 开发和分级（Staging）活动。这些环境的成本极小，因为它们几乎不使用什么资 源，因而可以与生产环境共处于同样的服务器之上。.同样地，可以在已有服务器上的新虚拟机中开发和部署新应用程序，在互联网 上开放使用，并且在应用程序在市场上取得

11、成功时进行扩展。这种轻便的部署 模式已经产生一种进化式” （Darwi ni stic）业务开发方法，其中，软件的 Beta版 是对公众开放的，而且由市场决定哪些应用程序值得进一步扩展和开发，或者 静静地报废。云计算通过自动化扩大了这一趋势。不是与 IT机构洽谈购买用来部署应用程序 的资源，计算云是一个自助式命题，其中，一张信用卡即可购买计算周期，而 且可以使用Web接口或API创建虚拟机，并在虚拟机之间建立网络关系。云不 需要与IT机构或服务提供商签订长期服务合同，而是按照根据使用情况付费或 按Sip付费（Pay-by-the-Sip的模式运作，在这种模式下，一个应用程序可能为运 行一项作业

12、几分钟或几小时而存在，也可能为长期向客户提供服务而存在。构 建计算云时就好像应用程序是临时的，而计费是按照资源消耗情况进行的：使 用的CPU小时数、移动的数据量或存储的数据的千兆字节（GB）数。使用和仅对使用的资源付费的能力，把购买多少基础设施的风险，从开发应用 程序的机构转移给云提供商。这种能力还把架构决策的责任从应用程序架构设 计师转移给开发人员。这种转移会增大风险，即出于某种原因制定了流程的企 业必须控制的风险，以及系统、网络和存储架构设计师需要把云计算设计包括 在内的风险。基础设施是可以编程的这种架构责任的转移产生重要的后果。过去，架构设计师确定一个应用程序的 各种组件如何在一组服务器

13、上进行布局，即如何连接、固定、管理和扩展这些 组件。现在，开发人员可以使用云提供商的API不仅在虚拟机上创建应用程序的初始结构，而且还确定该应用程序如何扩展和演进以适应工作负荷的变化。.看看下面这个类比：历史上，使用 Java编程语言编写软件的开发人员确定何时 适合创建使多项活动同时推进的新线程。现在，开发人员可以同样轻而易举地 发现和连接一项服务，使它们可以将一个应用程序扩展到这样一个高度：该应 用程序可使用成千上万个虚拟机来适应需求激增情况。动态编写应用程序架构的程序的能力使开发人员拥有了巨大权力，同时也承担 相应大的责任。要最有效地使用云计算，开发人员还必须是架构设计师，而且 该架构设计

14、师需要能够创建自我监控和自我扩展的应用程序。该开发人员/架. 构设计师需要清楚何时适合创建一个新的线程（而不是何时创建一个新的虚拟 机），并创建如何把它们相互连接起来的架构模式。一旦很好地理解并利用这种能力，结果将会是蔚为壮观的。一个已经具有传 奇色彩的故事是Animoto的聚合工具，该工具从一组映像和音乐中创建一个 视频。该公司的应用程序在仅仅三天时间里从 50台服务器扩展到3500台服务 器，这部分是因为一个使该应用程序能够容易地扩展的架构。为了达到这一目 的，该应用程序必须设计为可以水平扩展、具有有限的状态，并且通过云API管理自己的部署。对于每个像这样的成功案例，都可能会成为一个相似的

15、故 事：其中该应用程序不能自我扩展，而且无法满足消费者的需求。这种从开发 人员到开发人员/架构设计师的转移的重要性是无法理解的。看看您的企业数据中心是否能够以这么快的速度将一个应用程序扩展为适应如 此快速增加的工作负荷，以及云计算是否可以测量您的当前能力。应用程序是组合在一起的，而且设计为可以组合的t附这种自助式、按使用情况付费的模式的另一个后果是，就像编写应用程序一 样，通过汇编和配置设备和开放源软件来组合应用程序。可以重构（Refactor）以有关如何完成这一壮举的说明，请访问：http:/open.blogs.nytimes. com/2007/11/01/self-service-prorated- super-computing-fun/01/self-service- prorated-super-computing-fu