運營商管理云平臺的虛擬化技術

孫希昀

摘 要 為了滿足運營商云管理平臺系統安全、負載均衡、數據備份等需求，通過各種虛擬化技術將計算資源全面池化，實現對所有資源的統一化、集中化、智能化調度和管理，本文旨在運營商管理云平臺整體架構基礎上，重點對虛擬化技術開展研究與分析，實現多地域資源池、異構資源池的統一高效管理，整合提升基礎資源利用率，促進平臺高效運行。

【關鍵詞】管理云平臺 資源池化 虛擬化技術

1 研究思路

本文旨在基于運營商管理云平臺整體架構基礎上，重點提出對虛擬化技術的研究和分析，運營商管理云平臺整體架構包括基資源池服務層（IaaS）、平臺服務層（PaaS）、應用及軟件服務層（SaaS）和云平臺管理系統組成。虛擬化平臺是云管理平臺中的重要組成部分。通過將物理服務器轉換為虛擬機，可以有利于提升數據中心中的物理服務器硬件利用率、減少物理服務器數量、節省占地空間、減少用電能耗、降低整體成本，還可以增加數據中心中資源的共享程度，提升資源分配的靈活性和敏捷性。

2 管理云平臺總體技術架構

2.1 資源池服務層（IaaS層）

資源池指的是構建云平臺所需要的所有IT類型資源，以及基于這些資源定義的一些邏輯屬性、對象定義、使用規則等。常見的基礎架構及資源分為三類，分別是：云計算資源（宿主機的CPU、內存等）、云網絡資源（交換機、負載均衡器、IP地址池、VLAN劃分等）和云存儲資源（存儲設備、LUN劃分等）。除此之外，虛擬化平臺、虛擬機、操作系統等也屬于該部分。

2.2 平臺服務層（PaaS層）

該層主要包括兩類：IT類基礎服務和業務基礎服務，業務基礎服務主要指運營商業務基礎服務，平臺服務層同時可以根據需求提供其他類型如OA應用的基礎服務。在本文中，該層內容將依托于下層的基資源池存在。該部分內容將向各類用戶（包括上層的各類應用）提供不同的通用服務。通常情況下，這些服務具備不同的作用，并且會被多個應用所使用。

2.3 應用及軟件服務層（SaaS層）

該層主要包括一些具有特定功能的行業應用及軟件。該部分內容通常負責執行具體的業務應用、完成特定的業務操作和業務生產任務，如編輯應用，收錄應用、媒體處理應用、遷移應用等

2.4 云平臺管理系統

上面三部分構成了云平臺能夠提供的各類服務集合，這就是云平臺功能實現部分。云平臺管理部分提供的功能數量、執行效率、操作簡繁程度將直接影響管理人員對云平臺資源的管控能力，從而間接影響各層的服務內容及質量。一個完善的云平臺管理系統應該具備用戶管理、虛擬化管理、資源池管理、監控管理、資產管理、災備管理、用戶管理、流程自動化管理、業務模型管理、服務流程管理、門戶及自服務管理等功能模塊。

3 管理云平臺虛擬化技術研究

虛擬化技術是云計算、云存儲服務得以實現的關鍵技術之一。虛擬技術分為很多種，從不同的層次上來講，有CPU一級虛擬化技術，硬件層上一級虛擬化技術，還有建立在操作系統之上的虛擬化技術，包括高級語言虛擬化技術（java＼C#）、指令動態解釋執行的vmware＼vpc、腳本語言運行時系統（如python＼javascript、matlab、sql等）。

3.1 服務器虛擬化技術

服務器虛擬化總體技術架構主要包括物理服、Hypervisor、虛擬服務器、存儲系統、虛擬化管理系統等部分。使用硬件虛擬化技術，將一臺物理服務器的資源（包括CPU，內存，硬盤，網卡等）劃分成多份。同時虛擬化架構可以實現虛擬機資源池化，通過虛擬機的動態遷移，保證物理機與虛擬機兩個層面的高可用性，同時提供整個資源池的資源動態分配功能。使用虛擬化技術，在高性能的服務器上劃分虛擬機，將業務及應用程序平滑地部署在虛擬機上。提供統一的虛擬機集群管理功能，擁有自動資源調配、虛擬機動態遷移、共享網絡連接與集中存儲等功能，可以增強資源管理的敏捷性，提高系統運行效率，降低了單個系統故障的損失。

3.2 桌面虛擬化技術

桌面虛擬化技術可提供端到端的桌面交付解決方案。能夠動態按需產生虛擬桌面，此外，桌面虛擬化技術采用高速交付協議，能夠在在任何網絡條件下提供高速率的響應速度。對于IT機構而言，桌面虛擬化技術可通過分別交付桌面操作系統、應用和用戶設置，大大簡化桌面生命周期管理并顯著降低持有成本。桌面虛擬化技術可以滿足任何場所用戶按需交付使用桌面，同時顯著簡化生命周期管理，為最終用戶加速交付桌面系統，提供更強大的數據保護和監控，并降低高達40%的擁有成本。

3.3 應用虛擬化技術

應用虛擬化技術能夠實現將所有應用運行都在數據中心中運行，本地接入設備僅作為演示平臺使用。這為端點環境、應用執行和信息控制的集中化平臺控制提供便利，應用虛擬化技術實現了對應用、文件和數據的集中部署和管理，集中化使企業能更輕松、更可靠地實現綜合控制與運行，滿足需求變化的及時性、靈活性和經濟性。

3.4 存儲虛擬化技術

虛擬存儲就是把多個存儲介質模塊（如硬盤、RAID）通過一定的手段進行集中管理，將所有存儲模塊規劃到一個存儲池（Storage Pool）中進行統一管理，從主機和工作站角度看就不是多個硬盤，而是一個分區或者卷，類似一個超大容量的硬盤?？梢詫崿F多種、多個存儲設備統一管理，能夠為用戶提供大容量、高數據傳輸性能的存儲系統。通過文件存儲管理界面可配置NAS（Net Attached Storage）服務器和查看操作日志?？蓪AS服務器進行增加、刪除、修改和詳細信息查看等。

3.5 網絡虛擬化技術

伴隨著虛擬化系統的不斷應用，服務器系統得到了最大限度的性能發揮和靈活的管理，為了更好的滿足用戶對網絡的需求，通過與外部硬件網絡設備集成提供網絡管理模塊，實現基于硬件的豐富的網絡功能。除了根據訂單請求由系統自動生成服務實例外，系統管理員也可通過虛擬資源管理功能方便的創建各種網絡資源實例，如負載均衡實例、防火墻規則，并分配給用戶的虛擬機或物理機進行使用。虛擬化平臺一旦構建完成，即可對外提供虛擬機服務。虛擬化平臺的主要任務是承載虛擬機的運行，實現多地域資源池、異構資源池的統一高效管理，實現對現有功能模塊的優化調整，增加資源池監控能力，實現運維能力的提升，從而靈活快速發布業務，整合提升基礎資源利用率，控制平臺運維成本，促進平臺高效運行。

4 結論

為了滿足更高運營層面的需求，需要實現更多高層次的功能，對資源進行池化、量化，并對數據、機柜資源、計算資源、存儲資源、數據庫資源和網絡資源進行細顆粒度劃分，以更好的進行度量和分配。運營商在加大基礎設施資源建設的同時，形成了一系列的基礎設施環境，基礎設施運維管理人員針對多個資源池進行維護工作。同時，在基礎設施資源池實際運維實踐過程中，逐步提出了資源池架構安全功能優化和虛擬化資源規范化管理的需求。需要提升計算節點數據存儲的安全冗余性，盤活計算節點本地硬盤資源；實現對虛擬化資源平臺硬件和虛擬機的集中監控和管理；因此，需要對云管理平臺功能進一步完善，從而提高運營商云計算資源管理水平。

作者單位

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