云基础设施 — 弹性与可扩展云服务的基石

在当今错综复杂的IT环境中，复杂的供应流程可能会降低新应用的部署速度，进而影响业务运营的及时性。而且通常应用部署完成后，不灵活的体系结构和多个团队间的手工流程执行也会影响快速配置资源与满足不断变化的工作负载需求，因而无法实现业务等级的承诺和高效利用能源。而云的出现又对基础设施提出了新的要求，也就是说，云计算要求基础设施能像公用服务一样"按需供应"，这无疑对传统的IT基础设施从购买到投产的整个模式带来挑战。

一、基础设施供应模式演进

传统基础设施供应模式-按需设计独立配置

数据中心基础设施通常经过定制和集成，并针对每个应用自上而下进行设计，为各应用专有。过去，企业只有通过这种方式部署应用，才能实现"按需设计"，理由是：

各应用需要不同的平台、不同版本的操作系统、不同级别的补丁、不同的网络拓扑结构、不同的安全模式、不同的界面、不同的性能瓶颈等；

由其他应用造成的应用中断会为企业带来重大损失，因此不宜在这些应用之间共享资源。

应用操作人员为各方面的专家，他们需要隔离其基础设施域，以便易于管理和快速故障排除。

这种基础设施部署方法被称为"按需设计基础设施"。按需设计基础设施使得每种应用都需要专用的基础设施、维护流程和生命周期。 通常，这种部署方法需要独立的定制设计，描述应用的基础设施需求；同时还需要一个管理系统，根据整个数据中心的整体资源结构设计所需的定制配置变更，以构建与应用相关联的定制"虚拟"服务器。

这种方法会带来的问题是：由于基础设施的每一种变更都是独一无二的，因此很难实现部署流程的自动化，其原因如下：

任何变更都各不相同，因此很难保证质量或者对其进行预测试与认证；

在未经过全面分析的情况下，无法评估定制变更的影响。例如，如果在共享的基础设施中部署某个应用会影响另一个关键任务应用，自动化部署流程就会带来不可承受的风险。

缺乏决定因素，变更是否可行取决于整个共享系统的动态变化。如果不能进行变更，则在多数情况下无法及时采取补救措施。由于所有"已知状态"都是独一无二的，因此不可能在动态环境中消除变更需求。

执行冗长、复杂的变更审查流程往往会丢失自动化优势，从而违背了实施自动化的初衷。

如果为某个定制变更批准的变更流程需要一系列定制步骤，那么开发仅使用一次的定制自动化流程就会失去意义。

如果；流程的早期步骤出现意外结果，则多步骤的自动化流程就更会加大风险。

虚拟化带来的模式 – 按需配置的基础设施

借助服务器虚拟化技术实现按需配置、建立虚拟资源在多方面使服务器管理得到了改进：

使多个应用可以共享服务器，从而提高了硬件利用率；

使硬件所有权与应用所有权分离，从而使管理流程得以整合与优化；

在不添加硬件的情况下，可部署新应用；

在服务器之间转移工作负荷，以解决负荷均衡问题；

于是在虚拟资源池中，添加新工作负荷时通常只需要重新配置计算资源和相应的逻辑存储，就可以托管新应用了。这种优势可以显著降低 IT 成本。但是，如果按需设计的基础设施和按需配置的基础设施之间的差异仅限于虚拟化，则会存在以下几个虚拟化管理问题：

如果服务器配置仍然是独一无二的，那么添加或变更工作负荷还会带来风险；

变更的风险必须被充分了解，并通过一个变更管理流程的风险测试；

只对负载线性增长的任务实施自动化；

近年来，许多 IT机构均已根据内部指定的IT基础设施标准（如操作系统、存储与网络），形成多个虚拟资源池使多个应用可以共享计算资源与存储，并实现虚拟资源的统一管理与配置流程自动化。然而，即使将虚拟服务器环境作为一个整体，一次也只能现场配置一个应用，而不是进行统一的容量规划与配置；并且各应用的服务管理仍须进行定制和需要多个IT团队（服务器、存储、网络）参与进行人工协调确定。

云基础设施供应新模式 – 按需供应的基础设施

随着新云服务需求的出现，基础设施的供应模式也转为" 按需供应"。在按需供应模式中，基础设施服务供应商通过自助式服务门户在一份菜单中列出预配置好的标准服务（如基础设施服务、应用服务等）供用户挑选，而被请求的标准服务则通过基础设施服务模板方式绑定一系列预先配置的资源与类型（包括物理与虚拟服务器、存储和网络），为指定的标准服务提供基础资源供应。例如，这份菜单中可能会有"数据库应用服务"和"Exchange应用服务"等标准应用服务。如果某个用户（应用使有者）选择了"数据库应用服务"，并且共享资源池中有充分的备用资源可供应的话，那么该请求一经批准后，他就能从共享资源池中获得相应预配置好的基础设施（按该应用的最佳实践经验进行配置）并安装应用程序，立即投入使用。当然，用户将按照服务菜单中的所列定价在资源使用期内按"使用付费"的商业模式给服务供应商付费。当使用期过后，则用户请求占用的资源将自动返回共享资源池，供其它用户请求使用。这样的"按需供应"模式自然可满足云服务供应商提供基础设施即服务（IaaS）的云服务要求。

按需供应（相对于按需配置）模式的优势是：

基础设施利用服务菜单完全实现标准化服务 – 通过重复，使流程逐渐成熟化

基础设施变更是已知的，可以得到预先批准

大大缩短新应用投入使用的时间

显著改进数据中心整体容量管理的级别

由于采用标准件，因此大大降低了故障排除的复杂性

二、云基础设施构成及特征

按需供应的云基础设施架构由商用化硬件、虚拟服务器容器和工作负载分配系统组成：商用化硬件为在低成本的海量可扩展的硬件组成部分，是云计算的必要基础；虚拟服务器容器利用虚拟化技术使基础资源池化可提供资源共享，其中，自动发现资源、容量规划和资源自动供应是衡量虚拟服务器容器能力的重要指标；工作负载分配系统如同网格引擎的作用一样，通过实时监测工作负载的变化，实施工作负载的均衡分配与调度，并通过流程自动化手段启动资源自动供应，使资源的利用具备高度的弹性（指个体）和海量扩展性（指群体）以适应变化的工作负载需求。

作为云计算的基础设施结构可知，在云计算中，虚拟化已不再是传统意义上的虚拟化概念了。传统IT技术中，虚拟化代表了抽象 （在某种程度上，IT资源的抽象掩盖了资源用户处的资源的物理特性和边界），它通常仅用于描述数据中心中的"事物"如服务器、存储和网络等的虚拟化，主要用于实现数据中心整合和增加资源利用率。而在云计算中，虽然云计算也使用抽象，但它却包含了一些更多的通常并不作为虚拟化技术描写的技巧（如网格计算、并行计算体系结构、SOA等），虚拟化将付于更多、更深的意义 – 可作为"另一种资源供应"方式、支持基础设施的海量水平扩展（10,000+节点）等，并且虚拟化的作用也使资源供应从仓贮式转化为共享式。与传统IT技术比较，云计算的技术特征可归纳比较如下。

又基于Forrester Research Inc.咨询机构的研究，在这种新的"按需供应"的云服务模式下，作为云计算的基础设施将具有如下的特征：

•大规模、抽象的基础设施 ：硬件资源通常由较低成本的、可大规模扩展的组件构成，并且利用虚拟化技术抽象，对物理资源和虚拟资源进行统一管理。

•组件使用取决于客户：客户根据其业务需求去选择使用何种组件以及多大规模的组件。

•应用可动态分配、缩放、移动：云中的应用具有高度的弹性和扩展性。

•按使用付费：云基础设施无需为满足高性能要求而预先囤积计算资源，服务使用者可以根据其实际需求，动态地获得资源的供应，并且只为其所实际使用的资源付费。

•没有长期承诺：不同于传统模式中企业都是按照需求自己购置基础设施资源，云服务中，使用者可通过租赁方式在一定的合同期限内获得资源使用权，并且无需关心该资源的物理存在。

•基础设施按照行业标准构建，与特定的操作系统、应用架构无关，服务的使用者也无需关心软件或硬件的安装。

在云服务中，如若希望将基础设施作为一种服务来供应（IaaS，基础设施即服务），云计算服务提供商和使用者之间的主要界面是自助服务门户，供应商通常提供一个标准化的服务清单（由一系列的预配置好的应用基础设施模板构建），并且任何服务请求将与一个指定的自动化流程对应连接执行。因此，使用者只需要按照他的需求从服务清单中选择相应的服务，就可以获得所需的计算资源。整个供应过程都是自动化执行，无需人工干预。

三、HP BladeSystem Matrix让您体验云基础设施即服务

作为一款预集成、可扩展且可快速部署的云基础设施即服务（IaaS）解决方案，HP BladeSystem Matrix给企业用户带来了惠普公司首款建立"私有云"的一体化解决方案。HP BladeSystem Matrix将网络、存储、计算能力和功率作为资源池动态配置，可在同一环境以同样方式管理物理服务器和虚拟服务器，并对各种应用的负载及工作流进行自动化调度与管理。

HP BladeSystem Matrix解决方案的主要组成如图5所示，可以看出，惠普Matrix是一个由计算与存储池、虚拟连接网络，电源与散热、先进的Matrix协调环境（Insight Orchestration）及与之集成的ID-VSE基础设施管理软件组成的融合基础设施平台。它是建立在业已证明的可信任的刀片服务器，虚拟连接网络，Insight管理软件和虚拟化存储等技术之上的一体化解决方案，可以按需、灵活地扩展到1000台物理与虚拟服务器，并公平地支持多种OS和Hypervisor。因此，它是业界领先的、建立企业"私有云"的集成基础设施平台。其中，Flex- 10 10Gb以太网和8Gb光纤通道提供了足够宽的带宽，又如HP ProLiant BL490c刀片服务器可提供高达每台服务器144GB内存。与传统方式中用多个不同的服务器配置相匹配的CPU、内存、网络和存储为满足应用需求的方法不同，惠普Matrix则用一个单一的环境来代替。这意味着只有一套手册、固件、安装程序、维护和服务流程。

惠普Matrix最显著的核心部分是先进的Matrix协调环境（Insight Orchestration Environment），它提供了三种软件接口：API接口与自助服务门户和第三方软件（如CA、Tivoli、MS、计费应用）连接，使能可通过门户方式实施基础设施即服务（IaaS）请求与管理；协调接口通过应用基础设施模板预配置与流程自动化使能实现应用基础设施供应和灾难恢复功能；资源优化接口通过动态虚拟服务器环境和电源管理软件使能管理资源容量与优化资源均衡，并实现功率管理与节省服务器能耗。如此，它使得基础设施的供应和持续高效运行变得十分简单。

当惠普Matrix作为云计算平台时，云服务使用者通过访问Matrix提供的自助服务门户，从服务供应商提供的标准服务清单中挑选适合自己应用需要的基础设施模板。一旦模板选定后，与该模板绑定的最佳资源配置与请求也就确定。然后该请求由Matrix协调环境（IO）自动启动请求流程（在租用期内预定服务器、存储和网络资源，请求获得批准后将资源预定转为资源分配），于是使用者就获得了所需的基础设施 ，迅速进入应用软件的安装与部署。当然，使用者也可方便地看到服务配置、服务时限和服务费用等信息以便使用中按"使用付费"的商业模式计费与缴费。

通过演示与使用惠普Matrix一体化解决方案，它为用户带来了"按需供应"的云基础设施即服务（IaaS）的切身体验将有：

借助Insight Orchestration Designer设计工具使资源管理经理可快速创建标准应用基础设施模板与模板库。如惠普Matrix提供图形编辑器可通过鼠标拖拉方式设计多种定制的应用基础设施模板并保存备用。此外，惠普Matrix也随机提供了一些基于最佳实践设计的商用标准应用 (如SAP、Oracle、MS Exchange) 模板供用户参考调用。

借助自动激活服务器、存储和网络技术可快速实现以分钟计算供应基础设施。如过去一个客户从安装到配置一套"e-Shopping"应用需要33天，如今用惠普Matrix解决方案总共需要108分钟即完成安装和配置整个应用（5分钟：注册进入自动门户并选择相应模板；5 分钟：产生工单进入审批流程与获得批准；38 分钟：自动提供基础设施；60 分钟：利用脚本安装和配置应用）。

借助内置的容量规划和负载均衡工具可信赖地优化基础设施。如集成的容量规划顾问器可每5分钟收集并监控CPU，内存，网络和存储利用及功耗使用情况，以便不断地优化基础设施运行性能。又如借助内置的迁移工具，Matirx可以在数分钟内完成P2P、P2V、V2P及V2V之间的灵活迁移，为满足应用对负载的均衡要求。

借助自动的、经济高效的故障恢复技术可保护基础设施服务连续性。如利用Matrix 提供的服务器故障转移功能，在一个服务器出现故障时，应用程序能自动启用空闲的服务器，这样的后备与启动过程一般在七分钟内即可完成。如果结合使用HP StorageWorks EVA的Continuous Access软件，则Matrix还能提供同城灾难恢复的能力。

总之，惠普热诚致力于服务器、网络和存储等基础设施的集成研究，为建立一个基于"按需供应"模式的基础设施即服务（IaaS）解决方案而不断努力，而惠普Matrix已成为业界IaaS解决方案的代表作，将为企业用户带来赢在云端的利器！

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