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企业软件系统开发过程中如何选择云端构架?

2016-06-29 17:27:05

云计算服务既然是一种通过网络提供的自动化服务,其架构就和传统IT有很大的区别。下面我们来讨论云计算的架构,从中我们可以看到为什么云计算架构是支持互联网+转型的唯一IT架构选择。

什么是架构?

要了解云计算架构,首先我们要对架构有个清晰准确的理解。架构有两个层面的涵义。一个是静态层面的,主要是勾画系统边界、结构、组成的组件以及组件之间的关联关系;另一个是动态层面,主要是规范组件的行为以及组件之间的交互协议。根据一个IT系统的架构,可以界定该系统的功能特性和一些非功能特性。

例如:一个邮箱系统,它的功能可以是收、发邮件;非功能特性则包括安全措施(认证、加密等)以及响应时间、吞吐率等。架构设计要考虑不断变化和恒久不变的两方面。一个有长久生命力的系统都有一个设计高明的架构,其精髓在于架构能支持系统功能的变化、发展、演化,允许系统功能的不断变化,也就是架构必须提供灵活性;

而系统对易用性、安全性、稳定性和性能却应该是恒久不变,因此IT架构的设计必须强调非功能特性,其中开放性、可扩展性、可移植性、可维护性、灵活性、安全性、性能(响应时间、吞吐率、并发数等)最为重要。云计算架构尤其强调灵活性、扩展性和易用性。

云计算架构的特点

要了解云计算架构,最直接的方法是了解目前流行的主要云计算提供商的平台架构。下面我们通过了解公云提供商的典型代表—亚马逊AWS的架构,以及在企业私云占垄断地位的VMWware,还有在互联网企业主流使用的OpenStack架构来深入了解云计算的架构。

公云 – 亚马逊AWS 架构

在2000年前后,以IBM、微软、HP为首的企业IT龙头提出了面向服务的架构(SOA)的理念。SOA架构核心是松耦合,系统由服务组件组成,每个服务组件提供一个专门的服务功能,各服务的功能通过标准服务接口向外提供。SOA架构和传统应用架构有很大区别。传统应用架构组件之间耦合度高,组件之间没有标准的接口,使得应用的扩展、维护非常不方便,不能支持业务的发展。在当时虽然SOA的架构理念炒的很火,但大部分IT厂商都只是忙着给自己的产品贴上SOA的标签,而真正把SOA理念付之于行动、落实到服务的是当时做电商的亚马逊CEO贝佐斯。

AWS、Vmvare和Openstack三种云架构对比,如何选择?

亚马逊AWS 云功能示意图

贝佐斯基本上是靠下行政命令来使系统开发人员按SOA的理念来开发系统。在2002年前后他给公司发的一封邮件中, 他要求所有团队的程序模块都要用服务接口把数据和功能开放出来; 所有程序间的通讯,必须也只能通过这些服务接口进行。违反这个原则的都会被辞退。因此,亚马逊能从一个电商做成最大的云计算提供商,也就不足为奇,因为只有亚马逊,是最早、最彻底用面向服务的架构,也就是云计算的核心架构来构建云计算的公云平台。

时至今日,亚马逊AWS以经是功能最完善、性能最强大的公有云提供商。图2是亚马逊提供的主要服务的功能示意图。目前可以毫不夸张的说,依托亚马逊提供的IaaS和PaaS,可以大部分取代传统IT厂商提供的产品,为客户构建他们所需的IT能力。亚马逊AWS的架构从底层的数据中心就提供高冗余的设计。每个可用区(Availability Zone)至少由三个相距50多公里的数据中心组成,任何一个数据中心发生故障不会影响客户的服务使用体验。

AWS的IaaS提供的高稳定、弹性伸缩的虚拟机,弹性硬盘,简单对象存储,虚拟私有云,负载均衡等等,都成为公有云的标杆。同时AWS也逐渐向IaaS+PaaS服务方向演进,提供丰富的PaaS功能,包括大数据和数据库服务。最后,亚马逊AWS也是最开放的公有云提供商,通过标准API、软件市场(Market Place)和Direct Connect构建广泛的生态圈。

私云 –VMWare云架构

VMWare 是最早在X86推出虚拟化产品的厂商,也是企业私云建设中的最大得益者,长期以来是服务器虚拟化的绝对龙头,占有全球虚拟化市场近80%的市场份额。VMWare的拳头产品是VSphere和VCenter。其虚拟化的稳定性和性能在业界无出其右。在云计算起步的一段相当长的时间,虚拟化和云计算是使很多人混淆的概念。其实虚拟化只是构建云计算资源池的一种主要方式,和云计算的服务模式有很大的区别。另一方面,资源池可以使用物理机或容器来构建。

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VMware 云功能示意图

近年来,VMWare 也逐步发力云市场。图三是VMWare在2014年发布的企业云架构。其核心是统一管理物理环境、以VMWare 技术为主的虚拟化环境(包括计算为主的VSphere、提供SDN 的NSX,以及分布式存储VSAN)以及多种公云环境,实质上是一个混合云管理的方案。它在上层分成几个部分:Business(业务)、Automation(自动化)、Operations(运维)、Extensibility(扩展)。通过这几个部分实现图1云内部机制的方式。

私云Openstack架构

如果说在企业级市场,VMWare是绝对的龙头,那么在开源产品上,Openstack已经是主流的开源云平台,其接受程度已远远超过同类型的CloudStack、Eucalyptus和OpenNebula等开源平台。

AWS、Vmvare和Openstack三种云架构对比,如何选择?

OpenStack 云架构图

OpenStacks是2010年Rackspace和美国NASA合作推出的开源云项目,以NASA的Nebula平台以及Rackspace的云文件存储平台为基础,形成Nova计算平台和Swift对象存储两个核心项目。随后大部分的IT巨头,包括IBM、HP、Intel、思科等,出于和亚马逊AWS、VMWare 竞争的考虑,都聚集在OpenStack大旗下,目标是把OpenStack打造成未来的标准云操作系统,就像Linux是服务器的标准操作系统那样。

上图的OpenStack架构图是OpenStack官方的架构图。可以看到虽然和亚马逊AWS以及VMWARE相比还有一段距离,但OpenStack现在已基本具备一个实现类似图1云内部机制的平台。其中Horizon是界面模块,Heat是编排,Ceilometer是监控和计量,Keystone是标识和认证,Nova是类似AWS EC2的计算,Neutron是SDN 网络,Cinder是块存储,Glance是镜像服务,Swift 是类似S3的对象存储。

OpenStack之所以能在众多开源云平台中脱颖而出,很大程度在于其采用SOA 架构所带来的灵活性和扩展性。Openstack项目管理也采用非常开放的方式。新的需求和想法可以由开源社区人员发起新项目,到一定成熟程度可以申请成为OpenStack的孵化项目。 孵化项目经过考核并证明成熟的项目可以被集成到OpenStack的发布版本,转成集成项目,成为OpenStack正式家族成员之一。可以预见,未来OpenStack的功能会越来越完善,假以时日,超越AWS或VMWare这公、私云两大巨头也不是没有可能。

 

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