云计算实例分析：IBM蓝云计算平台.docx

云计算实例分析：IBM蓝云计算平台IBM在2007年11月15日推出了蓝云计算平台，为客户带来即买即用云计算平台。它包括一系列云计算产品，使得计算不仅仅局限在本地机器或远程效劳器农场即效劳器集群，通过  架构一个分布式、可全球访问资源构造，使得数据中心在类似于互联网环境下运行计算。通过IBM技术白皮书，我们可以一窥蓝云计算平台内部构造。“蓝云建立在IBM大规模计算领域专业技术根底上，基于由IBM软件、系统技术和效劳支持开放标准和开源软件。简单地说，“蓝云基于IBM Almaden研究中心Almaden Research Center云根底架构，包括Xen和PowerVM虚拟化、Linux操作系统映像以及Hadoop文件系统与并行构建。“蓝云由IBM Tivoli软件支持，通过管理效劳器来确保基于需求最正确性能。这包括通过能够跨越多效劳器实时分配资源软件，为客户带来一种无缝体验，加速性能并确保在最苛刻环境下稳定性。IBM新近发布“蓝云Blue Cloud方案，能够帮助用户进展云计算环境搭建。它通过将Tivoli、DB2、WebSphere与硬件产品目前是x86刀片效劳器集成，能够为企业架设一个分布式、可全球访问资源构造。根据IBM方案，首款支持Power和x86处理器刀片效劳器系统“蓝云产品将于2021年正式推出，并且方案随后推出基于System z“大型主机云环境，以及基于高密度机架集群云环境。在IBM云计算白皮书上，我们可以看到如下蓝云计算平台配置情况。图4演示了蓝云计算高层架构。可以看到，蓝云计算平台由一个数据中心: IBM Tivoli部署管理软件Tivoli Provisioning Manager、IBM Tivoli监控软件IBM Tivoli Monitoring、IBM WebSphere应用效劳器、IBM DB2数据库以及一些虚拟化组件共同组成。图中架构主要描述了云计算后台架构，并没有涉及到前台用户界面。蓝云硬件平台并没有什么特殊地方，但是蓝云使用软件平台相较于以前分布式平台具有不同地方，主要表达在对与虚拟机使用以及对于大规模数据处理软件Apache Hadoop部署。Hadoop是网络开发人员根据Google公司公开资料开发出来类似于Google File SystemHadoop File System以及相应Map/Reduce编程标准。现在也正在进一步开发类似于GoogleChubby系统以及相应分布式数据库管理系统BigTable。由于Hadoop是开源，因此可以被用户单位直接修改，以适合应用特殊需求。IBM蓝云产品那么直接将Hadoop软件集成到自己本身云计算平台之上。“蓝云中虚拟化从蓝云构造上我们还可以看出，在每一个节点上运行软件栈与传统软件栈一个很大不同在于蓝云内部使用了虚拟化技术。虚拟化方式在云计算中可以在两个级别上实现。一个级别是在硬件级别上实现虚拟化。硬件级别虚拟化可以使用IBM p系列效劳器，获得硬件逻辑分区LPAR。逻辑分区CPU资源能够通过IBM Enterprise Workload Manager来管理。通过这样方式加上在实际使用过程中资源分配策略，能够使得相应资源合理地分配到各个逻辑分区。P系列系统逻辑分区最小粒度是1/10颗中央处理器CPU。虚拟化另外一个级别可以通过软件来获得，在蓝云计算平台中使用了Xen虚拟化软件。Xen也是一个开源虚拟化软件，能够在现有Linux根底之上运行另外一个操作系统，并通过虚拟机方式灵活地进展软件部署和操作。通过虚拟机方式进展云计算资源管理具有特殊好处。由于虚拟机是一类特殊软件，能够完全模拟硬件执行，因此能够在上面运行操作系统，进而能够保存一整套运行环境语义。这样，可以将整个执行环境通过打包方式传输到其他物理节点上，这样就能够使得执行环境与物理环境隔离，方便整个应用程序模块部署。总体上来说，通过将虚拟化技术应用到云计算平台，可以获得一些良好特性。1. 云计算管理平台能够动态地将计算平台定位到所需要物理平台上，而无需停顿运行在虚拟机平台上应用程序，这比采用虚拟化技术之前进程迁移方法更加灵活。2. 能够更加有效率地使用主机资源，将多个负载不是很重虚拟机计算节点合并到同一个物理节点上，从而能够关闭空闲物理节点，到达节约电能目。3. 通过虚拟机在不同物理节点上动态迁移，能够获得与应用无关负载平衡性能。由于虚拟机包含了整个虚拟化操作系统以及应用程序环境，因此在进展迁移时候带着整个运行环境，到达了与应用无关目。4. 在部署上也更加灵活，即可以将虚拟机直接部署到物理计算平台当中。总而言之，通过虚拟化方式，云计算平台能够到达极其灵活特性，而如果不使用虚拟化方式那么会有很多局限。“蓝云中存储构造蓝云计算平台中存储体系构造对于云计算来说也是非常重要，无论是操作系统，效劳程序还是用户应用程序数据都保存在存储体系中。云计算并不排斥任何一种有用存储体系构造，而是需要跟应用程序需求结合起来获得最好性能提升。总体上来说，云计算存储体系构造包含类似于Google File System集群文件系统以及基于块设备方式存储区域网络SAN两种方式。在设计云计算平台存储体系构造时候，不仅仅是需要考虑存储容量。实际上随着硬盘容量不断扩大以及硬盘价格不断下降，使用当前磁盘技术，可以很容易通过使用多个磁盘方式获得很大磁盘容量。相较于磁盘容量，在云计算平台存储中，磁盘数据读写速度是一个更重要问题。单个磁盘速度很有可能限制应用程序对于数据访问，因此在实际使用过程中，需要将数据分布到多个磁盘之上，并且通过对于多个磁盘同时读写以到达提高速度目。在云计算平台中，数据如何放置是一个非常重要问题，在实际使用过程中，需要将数据分配到多个节点多个磁盘当中。而能够到达这一目存储技术趋势当前有两种方式，一种是使用类似于Google File System集群文件系统，另外一种是基于块设备存储区域网络SAN系统。Google文件系统在前面已经做过一定描述。在IBM蓝云计算平台中使用是它开源实现Hadoop HDFS Hadoop Distributed File System。这种使用方式将磁盘附着于节点内部，并且为外部提供一个共享分布式文件系统空间，并且在文件系统级别做冗余以提高可靠性。在适宜分布式数据处理模式下，这种方式能够提高总体数据处理效率。Google文件系统这种架构与SAN系统有很大不同。SAN系统也是云计算平台另外一种存储体系构造选择，在蓝云平台上也有一定表达，IBM也提供SAN平台能够接入到蓝云计算平台中。图5就是一个SAN系统构造示意图。从图5中可以看到，SAN系统是在存储端构建存储网络，将多个存储设备构成一个存储区域网络。前端主机可以通过网络方式访问后端存储设备。而且，由于提供了块设备访问方式，与前端操作系统无关。在SAN连接方式上，可以有多种选择。一种选择是使用光纤网络，能够操作快速光纤磁盘，适合于对性能与可靠性要求比拟高场所。另外一种选择是使用以太网，采取iSCSI协议，能够运行在普通局域网环境下，从而降低了本钱。由于存储区域网络中磁盘设备并没有与某一台主机绑定在一起，而是采用了非常灵活构造，因此对于主机来说可以访问多个磁盘设备，从而能够获得性能提升。在存储区域网络中，使用虚拟化引擎来进展逻辑设备到物理设备映射，管理前端主机到后端数据读写。因此虚拟化引擎是存储区域网络中非常重要管理模块。SAN系统与分布式文件系统例如Google File System并不是相互对立系统，而是在构建集群系统时候可供选择两种方案。其中，在选择SAN系统时候，为了应用程序读写，还需要为应用程序提供上层语义接口，此时就需要在SAN之上构建文件系统。而Google File System正好是一个分布式文件系统，因此能够建立在SAN系统之上。总体来说，SAN与分布式文件系统都可以提供类似功能，例如对于出错处理等。至于如何使用还是需要由建立在云计算平台之上应用程序来决定。与Google不同是，IBM并没有基于云计算提供外部可访问网络应用程序。这主要是由于IBM并不是一个网络公司，而是一个IT效劳公司。当然，IBM内部以及IBM未来为客户提供软件效劳会基于云计算架构。注: 本文受国家973方案资助，资助号: 2007CB310900以及国家自然科学基金资助，资助号90718040