1. 云计算参考架构在私有云当中，主要包含以下几个组件：物理基础架构、虚拟化层、服务自动化层、服务门户、安全体系、云API和可集成的其它功能。（如图 私有云参考架构）图 3.4 私有云参考架构a)物理基础架构物理架构的定义是组成私有云的各种计算资源，包括存储、计算服务器、网络，无论是云还是传统的数据中心，都必须基于一定的物理架构才能运行。在私有云参考架构中的物理基础架构其表现形式应当是以资源池模式出现，也就是说，所有的物理基础架构应当是统一被管，且任一设备可以看成是无状态，或者说并不与其它的资源，或者是上层应用存在紧耦合关系，可以被私有云根据最终用户的需求，和预先定制好的策略，对其进行改变。b)虚拟化层虚拟化是实现私有云的前提条件，通过虚拟化的方式，可以让计算资源运行超过以前更多的负载，提升资源利用率。虚拟化让应用和物理设备之间采用松耦合部署，物理资源状态的变更不影响到虚拟化的逻辑计算资源。且可以根据物力基础资源变化而动态调整，提升整体的灵活性。c)服务自动化层服务自动化层实现了对计算资源操作的自动化处理。它可以集中的监控目前整体计算资源的状态，比如性能、可用性、故障、事件汇总等等，并通过预先定义的自动化工作流进行相关的处理。服务自动化层是计算资源与云计算服务门户相关联的重要部件，服务自动化层拥有自动化配置和部署功能，可以进行服务模板的制定，并将服务内容和选择方式在云计算服务门户上注册，用户可以通过服务门户上的服务目录来选择相应的计算资源请求，由服务自动化层实现服务交付。d)云API云应用开发接口提供了一组方法，让云服务门户和不同的服务自动化层进行联系，通过云API，可以在一个私有云当中接入多个不同地方的计算资源池，包括不同架构的计算资源，并通过各自的服务自动化体系去进行服务交互。e)云服务门户云服务门户是用户使用私有云计算资源的接口，云服务门户上提供了所有可用服务的目录，并提供了完善的服务申请流程，用户可以执行申请、变更、退回等计算资源使用服务。云服务门户收到最终用户的请求时，将根据预先定义好的策略对该请求进行立刻供应、预留或者排队。不同的用户通过同一个云服务门户当中，将会看到只属于自己的应用、计算资源和服务目录，这是云计算当中的多租户技术，用户使用的资源在后台集中，但是在前端是完全的逻辑分离，有众多的安全保护措施来确保隔离。f)安全体系在私有云当中，具有完整的安全体系，包括物理资源、虚拟化平台、系统安全、应用安全和用户访问安全，每个层次都有相关的安全监控和控制，确保最终用户的应用运行稳定可靠。g)集成私有云当中可以集成其它更多的功能，以达到更好的服务效果。如服务级别管理，提供更好的服务质量。容量管理，为私有云的服务能力和扩展趋势作出建议。计量和收费，真正实现按使用付费。2.1 虚拟化数据中心参考架构2.1.1虚拟化数据中心蓝图图-虚拟化数据中心如图“图-虚拟化数据中心“所示，在整个虚拟化数据中心当中包括了虚拟化平台，虚拟化数据中心管理，虚拟化数据中心备份，虚拟化数据中心运维，虚拟化数据中心安全，总共5个组成部分。通过对每个组成部分的功能进行详细划分，我们可以得到虚拟化数据中心的参考架构图（图3.8 虚拟化数据中心架构图）。图-虚拟化数据中心架构图虚拟化平台：虚拟化数据中心的基础和应用运行平台，实现所有计算资源的池化，能够实现共享、动态、集中监控、集中管理、扩展和高可用的特性。虚拟化数据中心管理：虚拟化数据中心的管理平台不但可以实现对底层基础架构的管理，同时也可以实现对虚拟化资源的管理，并且可以在统一的管理平台上实现跨地域，多数据中心的管理。虚拟化数据中心运维：虚拟化数据中心运维平台是确保虚拟化数据中心进行自动化操作的关键平台，也是和未来的有云门户进行接口的平台。虚拟化数据中心备份：通过虚拟化备份平台的建设，对整个数据中心中的应用、数据实现集中的备份和恢复，确保当出现系统故障、误操作等情况下的应用系统可用性和可恢复。虚拟化数据中心安全：集中的虚拟化数据中心安全，根据不同用户、不同管理员的使用权限和角色，对其能够访问的系统，能够执行的操作进行详细的定义。2.1.2虚拟化中心计算平台2.1.2.1虚拟化平台组成虚拟化数据中心基础架构平台是面向业务系统以虚拟化技术为核心的一体化架构平台。它主要包含：n统一计算资源层：无状态的计算资源节点，各个计算节点能够透明的添加，调配，更改或删除，并且不影响应用系统的正常运行；单个计算节点应具备更好的虚拟化技术支持能力，优化的CPU和MEM配比，充分保证虚拟技术对物理资源的充分利用；多协议支持能力，要对FC、iSCSI和NFS协议均具备良好的拨接端口和支持能力；精简的连接架构，网络交换架构要控制在二层之内，做到一次布线的多协议，多链路支持能力；图形化的管理界面，能实施动态监控和管理各个模块单元；开放的体系架构，能够连接第三方的统一网络和统一存储及虚拟化资源层。n统一网络资源层：与虚拟交换机环境一体化的网络交换环境，能实现虚拟机提供的平滑漂移；端到端的网络QoS保障，能动态调节虚拟机的网络负载；可支持跨地域的二层网络交换架构，同步状态下能支持100KM的同城数据中心间实现一体化资源池体系；能与现有的网络结构充分融合，应由业界领导的网络厂商的核心产品构成，充分保障兼容性和用户投资。n统一存储资源层：多协议支持能力，要同时具备FC、iSCSI和NFS的稳定支持能力；动态的I/O资源调整能力，通过分层存储（企业级闪存磁盘，光纤通道磁盘和SATA磁盘）自动化的调度其上的虚拟机所处的位置，使虚拟机在存储资源层具备透明的I/O随需调整能力；存储级的虚拟环境快照和克隆能力，要能支持虚拟机环境的快照和克隆技术，对虚拟化环境提供高效的保障环境；针对虚拟化环境的存储消重技术，充分利用虚拟化环境下大量数据重复的特点进行消重支持，更高效的利用存储资源；与虚拟资源层紧密结合的复制和灾备技术，从数据层充分保障虚拟化环境的备份，复制和灾备体系的稳定和高效实现。n虚拟化资源层：稳定可靠的虚拟化操作系统，具备安全高效的内核，充分保障虚拟化操作系统层的稳定可靠运行；极小的性能消耗，最大限度的把物理资源有效的提供给虚拟机进行使用；个体封装，各个虚拟机之间独立运行，互不影响；高可用的支持支持能力，保障虚拟化的业务应用系统可以按需实现容错，漂移，冷备等不同层次的高可用能力；开放性的支持能力，对统一计算平台、统一网络平台和统一存储平台的第三方环境具备良好的兼容性和支持能力，并得到充分的测试认证。在各个统一资源层的基础上通过开放的API接口，构建一体化的监控部署工具进行统一管理，其目标就是构建一套有机结合在一起的，可以快速灵活部署和调用的虚拟化数据中心基础架构体系。图-虚拟化数据中心基础架构平台组成图2.1.2.2 虚拟化平台功能特性虚拟化数据中心基础架构平台要求整个平台能够端到端的灵活调整资源部署，能够按照业务部署的要求快速的添加和调用资源部署；在这个平台上运行的应用业务系统能够实时调节计算、网络和存储资源配置，而且对应用用户完全透明没有影响；因此该平台应该具备以下功能特点： 为应用业务系统提供可快速部署、调配的资源池体系，满足虚拟机的部署和资源灵活调整需求 ； 与虚拟化层技术紧密结合在一起，使虚拟化层的管理工具可以直接快速的调用底层资源 ； 一体化的监控和部署环境，能够对统一计算平台、统一网络平台和统一存储存储的各个层资源进行一体化的监控和快速部署及调整 ； 统一计算平台的各个计算单元应具备无状态的属性特点，满足透明的实时变更、添加和调整计算资源的需要； 统一网络平台应具备多协议的稳定支持能力，具备面向虚拟化层的QoS保障能力，具备一致的网络性能和安全规则部署能力； 统一存储平台应具备稳定的多协议支持能力，具备面向虚拟化层的I/O实时调节能力，具备完整的与虚拟化技术紧密结合的存储备份、复制与恢复技术能力 ； 经过严格测试认证和预先集成的体系架构，有效避免各个层面的潜在风险，并最大限度的发挥虚拟化平台的优势 ； 在空间、能耗和维护成本上应比传统的物理架构具备明显的优势 ； 能够提供面向SLA的服务级别保障，使用户的整个IT资源平滑的向ITaaS架构过渡 ； 提供统一的支持服务体系，帮助用户快速准确的解决问题 。2.1.2.3 虚拟化平台扩展性虚拟化数据中心基础架构平台要能够满足用户业务应用系统实施变更和快速增长的需求，因此要求整个平台能够具有非常灵活和高效的扩展能力 ： 模块化的快速部署能力，可一体化的添加计算、网络和存储资源，并与原有虚拟化基础平台能够形成统一的资源体系 ； 按需独立横向扩展计算资源、网络资源或存储资源的能力，满足各个层面资源扩展的需求； 具备跨地域的资源融合能力，可以将位于不同地理位置的虚拟化基础架构平台融合为统一的虚拟资源池架构，满足用户构建双活或多活数据中心及未来云架构数据中心的需求。2.1.2.4 虚拟化平台性能虚拟化数据中心基础架构平台必须能够充分发挥虚拟化技术的性能，支持业界领先的虚拟化技术软件所需要的各种功能，并能够在最大程度上发挥虚拟化技术的优势。在稳定可靠的前提条件下，整个统一虚拟化基础架构平台应具备足够的灵活性以满足用户业务应用系统对不同规模和性能的要求。例如：应具备小型、中型、大型的平台建设规模 ，它们之间的性能和容量不同，但又在一定的范围内灵活可调，同时具备统一在一起融合管理的能力。按照目前用户的普遍规律来划分： 小型规模应满足50 个左右的业务应用系统或500个左右的虚拟桌面环境； 中型规模应满足200个左右的业务应用系统或1000个左右的虚拟桌面环境； 大型规模应满足800个左右的业务应用系统或3000个左右的虚拟桌面环境。2.1.2.5 与现有环境融合虚拟化数据中心基础架构平台是用户今后部署和运维业务应用系统的主要资源平台，同时它又是全面面向虚拟化技术紧密集成的资源平台，所以它需要完善的支持好虚拟化技术所需的各种支撑，而虚拟化资源层则需要尽量丰富的支持用户现有的应用部署环境。以用户现有环境为例，Intel平台上的Windows环境和Linux环境的支持是十分必要的。另外还应该提供有效的工具和服务能够为用户提供所需的从物理环境到虚拟化环境下的应用迁移服务。在用户今后的使用过程中还应提供相应的规划 、部署 、运维 等方面的最佳实践建议。2.1.2.6 虚拟化平台高可用虚拟化数据中心基础架构平台至少需要具备“5个9”或更高的高可用性，还应该能够用户需求扩展相应的保护和安全手段，满足用户迈向“永不停顿”的云计算数据中心的需求。至少应该从以下层面综合考虑： 产品层次的高可用性：冗余的产品模块和结构，在发生局部硬件故障时不影响产品正常使用或可以实时更换修复； 架构层次的高可用性：计算，网络和存储控制节点都是冗余的体系架构，充分保障整个系统的高可用性； 管理层次的高可用性：管理控制节点和路径均有冗余保障，充分实现管理架构的高可用性； 提供不同层级的应用和数据保护能力：根据用户的SLA模型，结合备份恢复，快照，克隆，归档，压缩，消重，同步异步复制，灾备技术，多路径负载均衡技术，等等方面的技术保障，来实现不同级别，比如：小时级别、分钟级别或秒级别的高可用业务保护能力； 提供不同层级的安全访问控制能力：能实现针对不同需求用户的功能分层管理，在虚拟化的动态数据中心中也要实时保障整个系统认证的稳定可靠，保障权限分配系统的安全和高效运行，实时监控异常状态，并能够进行处理和恢复。2.1.3 虚拟化数据中心管理2.1.3.1 虚拟化数据中心管理挑战