在自主可控環(huán)境下建云

引言： 針對目前自主可控平臺下云計算中心的建設(shè)，根據(jù)云計算基本特點(diǎn)、架構(gòu)和服務(wù)模式，提出了構(gòu)建云計算中心模型的設(shè)計思路。對自主可控環(huán)境下開展云計算模式的信息化建設(shè)有較強(qiáng)的理論意義和實(shí)踐價值。

為加快推進(jìn)國產(chǎn)自主可控信息技術(shù)產(chǎn)品的應(yīng)用，增強(qiáng)信息系統(tǒng)安全保障能力，國家積極進(jìn)行信息系統(tǒng)自主可控建設(shè)的論證研究工作，探索自主可控環(huán)境下的辦公應(yīng)用信息系統(tǒng)自主可控建設(shè)和應(yīng)用模式。本文就自主可控環(huán)境下如何開展云計算中心建設(shè)應(yīng)用進(jìn)行了技術(shù)研究和模型設(shè)計。

自主可控環(huán)境下云計算中心的設(shè)計，需考慮現(xiàn)有的系統(tǒng)、已有的業(yè)務(wù)、系統(tǒng)的運(yùn)行模式、可用的資源，以及將來的演化。應(yīng)充分利用云計算在成本控制、資源利用、性能高效等方面的顯著優(yōu)勢，將計算資源、存儲資源、網(wǎng)絡(luò)資源等各類資源集中起來進(jìn)行資源整合，實(shí)現(xiàn)資源的統(tǒng)一管理與全局動態(tài)調(diào)度、應(yīng)用請求的智能分發(fā)和數(shù)據(jù)的集中管理，確保共享資源的動態(tài)可伸縮、可計量的按需訪問。

設(shè)計思路

采用面向云計算的設(shè)計思想，使用“池”的概念設(shè)計整個云計算中心，將中心中分為四個資源池：計算池、存儲池、網(wǎng)絡(luò)池和安全優(yōu)化池，每個池均可實(shí)現(xiàn)動態(tài)的資源調(diào)整，擴(kuò)大或縮小。

采用具有動態(tài)架構(gòu)的國產(chǎn)云計算操作系統(tǒng)，在自主可控的前提下保證先進(jìn)性、安全性、開放性、兼容性、共享性、可升級及擴(kuò)充性，同時具有以下特點(diǎn)。

整合資源，按需服務(wù)。采用刀片式服務(wù)器，用戶和應(yīng)用所占的計算與存儲資源根據(jù)需要申請和供給，形成資源統(tǒng)一高效的調(diào)配服務(wù)機(jī)制。

高安全性。用戶訪問云計算中心的數(shù)據(jù)和計算服務(wù)必須進(jìn)行身份認(rèn)證，采用加密的數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)的集中存儲模式以及嚴(yán)格有效的權(quán)限管理模式。

高可靠性。采用數(shù)據(jù)多副本容錯、資源冗余設(shè)計等措施保障服務(wù)的高可靠性。

通用性和可擴(kuò)展性。不針對特定的應(yīng)用，可同時支撐不同應(yīng)用運(yùn)行。云的規(guī)?？伸`活伸縮，滿足用戶規(guī)模增長和應(yīng)用的需要。

虛擬化。采用虛擬化技術(shù)，將底層的硬件包括服務(wù)器、儲存與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等建立起一個共享的運(yùn)作環(huán)境，支持用戶在任意位置使用各種終端獲取應(yīng)用服務(wù)。

模型設(shè)計

在云計算環(huán)境下構(gòu)建業(yè)務(wù)服務(wù)應(yīng)用平臺，開發(fā)面向服務(wù)的業(yè)務(wù)功能系統(tǒng)，使用基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境，為用戶提供業(yè)務(wù)領(lǐng)域的服務(wù)。同時，針對Windows系統(tǒng)，通過為其配置適配虛擬桌面系統(tǒng)，使其在架構(gòu)不發(fā)生較大變化的前提下，使用基礎(chǔ)支撐平臺的服務(wù)，并將其產(chǎn)生的各類服務(wù)發(fā)布到基礎(chǔ)支撐平臺。

圖1 云計算中心體系結(jié)構(gòu)

1.體系架構(gòu)

物理資源層：作為整個云計算中心的基礎(chǔ)支撐平臺，配備高性能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器集群和海量存儲設(shè)備。

虛擬化層：將云計算中心的各類物理存儲、計算和網(wǎng)絡(luò)資源通過虛擬化技術(shù)抽象成為“池化”資源。“池化”資源主要包括存儲資源、計算資源、網(wǎng)絡(luò)資源、安全資源等。“池化”資源為云計算中心的資源彈性和按需供應(yīng)提供基礎(chǔ)。

虛擬機(jī)層：為基地各類辦公應(yīng)用、業(yè)務(wù)應(yīng)用和信息服務(wù)按需分配計算、存儲等資源，建立相應(yīng)的虛擬機(jī)群，起到傳統(tǒng)物理服務(wù)器的同等效果。

云管理平臺：實(shí)現(xiàn)對云的管理功能，包括資源配置管理、運(yùn)維管理、任務(wù)調(diào)度、安全優(yōu)化和用戶管理等。

業(yè)務(wù)應(yīng)用層：部署提供各類辦公、業(yè)務(wù)和信息服務(wù)應(yīng)用。

用戶層：用戶通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程接入云計算中心，訪問各類應(yīng)用和獲取信息服務(wù)。

2.邏輯結(jié)構(gòu)

整個云計算中心主要由網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、計算資源、存儲資源和云管理中心等組成。

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：云計算中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用二層結(jié)構(gòu)，核心層采用高性能核心交換機(jī)，為服務(wù)器匯聚接入、不同用戶群的提供接入，接入層配置多臺匯聚交換機(jī)，用以接入各類計算資源（刀片服務(wù)器）。

圖2 云計算中心邏輯結(jié)構(gòu)

計算資源：配置國產(chǎn)服務(wù)器集群，作為云計算中心的計算資源，虛擬化后按需提供給各類應(yīng)用。

存儲資源：采用FCSAN架構(gòu)，部署存儲陣列，作為云計算中心的存儲資源，虛擬化后按需分配給各類應(yīng)用。

云管理中心：部署云管理平臺，管理云計算中心的計算節(jié)點(diǎn)資源和存儲資源，為用戶提供云服務(wù)，部署身份認(rèn)證、可信管理、主機(jī)管控等系統(tǒng)為整個云計算中心提供安全防護(hù)及安全管理服務(wù)。

3.云計算中心模型結(jié)構(gòu)

本文云計算中心模型結(jié)構(gòu)如下圖所示。在云管理系統(tǒng)及相關(guān)業(yè)務(wù)平臺支撐下，基于云計算的信息化系統(tǒng)分別在 IaaS、 PaaS、 SaaS 這3個層面上為用戶提供服務(wù)。

基于IaaS模式構(gòu)建物理資源層，提供給最終用戶的服務(wù)是計算服務(wù)、數(shù)據(jù)存儲、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、安全認(rèn)證及其他基本的計算資源等基礎(chǔ)設(shè)施的使用，用戶有權(quán)部署和執(zhí)行包括操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的任意軟件，無需維護(hù)或控制任何云計算基礎(chǔ)設(shè)施，可獲取安全管控范圍內(nèi)的資源的控制；

基于PaaS模式構(gòu)建應(yīng)用運(yùn)行平臺，將應(yīng)用運(yùn)行所需要的信息資源和基礎(chǔ)設(shè)施以服務(wù)的方式提供給用戶使用，信息資源主要包含分布式計算環(huán)境、虛擬桌面、資源動態(tài)配置和應(yīng)用運(yùn)行環(huán)境，提供整合服務(wù)、消息服務(wù)和流程服務(wù)等構(gòu)建SOA架構(gòu)的復(fù)合應(yīng)用；

基于SaaS模式構(gòu)建虛擬服務(wù)層，在基礎(chǔ)應(yīng)用方面封裝應(yīng)用門戶、即時通訊等基礎(chǔ)應(yīng)用，在業(yè)務(wù)應(yīng)用方面提供辦公、數(shù)據(jù)存儲、集中打印、人員管理等業(yè)務(wù)應(yīng)用，供用戶定制使用。由于諸多系統(tǒng)間存在的數(shù)據(jù)異構(gòu)特征明顯，因此還需要通過異構(gòu)數(shù)據(jù)集成中間件進(jìn)行數(shù)據(jù)整合， 從而達(dá)到系統(tǒng)在應(yīng)用層和數(shù)據(jù)層的兼容。

圖3云計算中心模型