云架构SDN分布式存储的相关技术调研Word格式文档下载.docx
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2.3Openflow流量转发30
3VxLAN介绍31
3.1什么是VXLAN31
3.2VXLAN优点31
3.2.1应用灵活部署32
3.2.2更好的扩展性33
3.2.3提高网络利用率34
3.3VxLAN需求34
3.4VxLAN术语35
3.5VXLAN封装35
3.6VXLAN数据转发37
3.6.1控制平面37
3.6.2转发平面37
3.6.3VXLANARP请求38
3.6.4VXLAN数据传输39
3.7补充39
4SDN典型架构40
4.1SDN体系架构40
4.2SDN特性及作用41
三、分布式存储43
1技术背景43
2分布式存储的特点43
3与传统存储比较的优劣53
4案例58
4.1FusionStorage助力浙江电信建设PB级SDS58
一、“云”架构
1.公有云和私有云
1.1.公有云定义
公有云通常指第三方提供商为用户提供的能够使用的云,公有云一般可通过Internet使用,可能是免费或成本低廉的,公有云的核心属性是共享资源服务。
这种云有许多实例,可在当今整个开放的公有网络中提供服务,比如我们经常使用阿里云即是一种公有云。
公有云被认为是云计算的主要形态,目前市场上公有云也是占据了较大的市场份额的,在国内公有云可以分为以下几类:
1、传统的电信基础设施运营商,比如中国移动、中国联通中国电信等提供的公有云服务。
2、一类是政府主导的地方性云计算平台,也就是常说的政府云。
3、互联网巨头打造的公有云平台,比如阿里云、腾讯云、华为云等等。
4、部分IDC运营商,比如世纪互联。
5、还有部分国外的云计算企业,比如亚马逊、AWS、GOOGLE等。
1.2.私有云定义
私有云(PrivateClouds)是为一个客户单独使用而构建的,因而提供对数据、安全性和服务质量的最有效控制。
私有云的基础是首先你要拥有基础设施并可以控制在此基础设施上部署应用程序的方式。
私有云可以部署在企业数据中心的防火墙内,也可以将它们部署在一个安全的主机托管场所,私有云的核心属性是专有资源。
私有云可以搭建在公司的局域网上,与公司内部的公司的监控系统、资产管理系统等相关系统进行打通,从而更有利于公司内部系统的集成管理。
私有云虽然数据安全性方面比公有云高,但是维护的成本也相对较大(对于中小企业而言),因此一般只有大型的企业会采用这类的云平台,因为对于这些企业而言,业务数据这条生命线不能被任何其他的市场主体获取到,与此同时,一个企业尤其是互联网企业发展到一定程度之后,自身的运维人员以及基础设施都已经比较充足完善了,搭建自己的私有云有时候成本反而会比公有云来得低(所谓的规模经济)。
举个例子:
XX绝对不会使用阿里云,不仅是出于自己的数据安全方面的考虑,成本也是一个比较大的影响因素。
1.3.公有云和私有云区别
从以下几个方面进行比较。
用户:
私有云针对政府和大型企业;
公有云针对创业公司和个人。
业务场景:
私有云政企内部业务;
公有云对外互联网业务。
技术架构:
私有云OpenStack开源架构关注高可用、灵活性;
公有云自研架构、关注分布式、大集群。
兼容性:
私有云主动兼容和适配自身业务;
公有云根据公有云要求来修改自身业务达到适配。
安全:
私有云网络层实现安全隔离;
公有云主机层实现安全隔离。
定制:
私有云灵活定制与现有系统进行集成;
公有云非特殊不能定制。
成本:
私有云初期成本高随之业务量增加后期成本低;
公有云初期成本低后期业务量大时成本高。
运维:
私有云自主运维也可托管给第三方运维;
公有云用户无法自主运维由公有云服务商统一运维。
但是随着技术的发展与创新,混合云成为了近年来云计算的主要模式和发展方向。
混合云融合了公有云和私有云,我们已经知道私企业主要是面向企业用户,出于安全考虑,企业更愿意将数据存放在私有云中,但是同时又希望可以获得公有云的计算资源,在这种情况下混合云被越来越多的采用,它将公有云和私有云进行混合和匹配,以获得最佳的效果,这种个性化的解决方案,达到了既省钱又安全的目的,从而获得越来越多企业的青睐。
2.“云”的组成部分及其作用
云是一种为提供自助服务而开发的虚拟环境。
云就是网络,由于网络拓扑结构的多样性,所以通常画成云。
一个大型的网络平台就是云平台。
云,作为未来的发展趋势,其核心是:
当你的计算机作为端口接入云端(接入网络),云内的资源全部为云端服务,计算机只作为窗口,而运算、处理、客户端全部放在网络服务器(云平台)上。
如果把云比喻成一个公司的话,那么云计算就是公司的规章制度、云服务就是公司各个部门,而云主机就是公司某部门的一个职员。
所以云是由云计算、云服务、云主机这三个框架构成。
3
4
2.1.云计算
云计算(CloudComputing)是分布式计算(DistributedComputing)、并行计算(ParallelComputing)、效用计算(UtilityComputing)、网络存储(NetworkStorageTechnologies)、虚拟化(Virtualization)、负载均衡(LoadBalance)、热备份冗余(HighAvailable)等传统计算机和网络技术发展融合的产物。
是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式,通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。
是一种计算方法,它可以将按需提供的自助服务汇聚成高效池,以服务的形式交付使用。
就像你平时使用的自动售货机,你输入你的需求,就能够得到你想要的,而不需要通过其它任何部门及个人去协调处理,这将极大的提高工作效率。
云计算特点如下:
Ø
超大规模
“云”具有相当的规模,Google云计算已经拥有100多万台服务器,Amazon、IBM、微软、Yahoo等的“云”均拥有几十万台服务器。
企业私有云一般拥有数百上千台服务器。
“云”能赋予用户前所未有的计算能力。
虚拟化
云计算支持用户在任意位置、使用各种终端获取应用服务。
所请求的资源来自“云”,而不是固定的有形的实体。
应用在“云”中某处运行,但实际上用户无需了解、也不用担心应用运行的具体位置。
只需要一台笔记本或者一个手机,就可以通过网络服务来实现我们需要的一切,甚至包括超级计算这样的任务。
高可靠性
“云”使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性,使用云计算比使用本地计算机可靠。
方法却无法
通用性
云计算不针对特定的应用,在“云”的支撑下可以构造出千变万化的应用,同一个“云”可以同时支撑不同的应用运行。
却无法却无法
高可扩展性
“云”的规模可以动态伸缩,满足应用和用户规模增长的需要。
欺负
按需服务
“云”是一个庞大的资源池,你按需购买;
云可以像自来水,电,煤气那样计费。
极其廉价
由于“云”的特殊容错措施可以采用极其廉价的节点来构成云,“云”的自动化集中式管理使大量企业无需负担日益高昂的数据中心管理成本,“云”的通用性使资源的利用率较之传统系统大幅提升,因此用户可以充分享受“云”的低成本优势,经常只要花费几百美元、几天时间就能完成以前需要数万美元、数月时间才能完成的任务。
云计算可以彻底改变人们未来的生活,但同时也要重视环境问题,这样才能真正为人类进步做贡献,而不是简单的技术提升。
2.2云服务
云服务是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式,通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。
云提供有三种层面的服务:
基础架构即服务、平台即服务、软件即服务。
未来将会出现各种各样的云产品。
通常所说的云服务,其实就是指云三种层次的服务中的一种。
云服务特点如下:
通过使计算分布在大量的分布式计算机上,而非本地计算机或远程服务器中,企业数据中心的运行将与互联网更相似。
这使得企业能够将资源切换到需要的应用上,根据需求访问计算机和存储系统。
好比是从古老的单台发电机模式转向了电厂集中供电的模式。
它意味着计算能力也可以作为一种商品进行流通,就像煤气、水电一样,取用方便,费用低廉。
最大的不同在于,它是通过互联网进行传输的。
2.3云主机
云主机是云计算在基础设施应用上的重要组成部分,位于云计算产业链金字塔底层。
云主机是在一组集群主机上虚拟出多个类似独立主机的部分,集群中每个主机上都有云主机的一个镜像,从而大大提高了虚拟主机的安全稳定性,除非所有的集群内主机全部出现问题,云主机才会无法访问。
云主机特点如下:
更优价格:
品牌服务器、零首付、零押金、零维护,按月支付按月使用,同等性能价格更低。
高可靠性:
主机服务支持多级的备份与恢复,包括备机、系统备份与应用备份。
安全性:
从硬件级别上实现故障和安全性的隔离,平台内置ARP攻击防护能力,分布式和规模化提升防DDOS攻击能力。
自助服务:
通过基于浏览器的自服务界面,客户可远程安装操作系统,远程集中管理分布在不同数据中心的云服务器,省心省力。
高性能:
主机业务单元独立,独占硬件资源,提供独享带宽,确保高性能。
快速供应:
提供多种操作系统和应用标准镜像,需求无论是一台还是百台、Windows还是Linux,均可实现瞬时供应和部署。
SLA:
基于IBMTivilo和NetCool的监控和故障报警平台,24*7的专业运维服务团队,提供最高等级的SLA。
弹性计算平台:
用户对配置需求发生变化时,无需任何对系统、环境和数据做任何变更,即可实现主机配置的快速扩容。
多节点可选:
云计算节点覆盖全国多个城市的电信、网通、BGP线路,各种接入方式用户可自主选择。
买一台云主机=拥有海量服务器!
千兆光纤、骨干节点、BGP智能多线机房,智能免费备份,数据随时恢复,按需购买,平滑升级,无需停机,免费提供正版系统!
云主机比独立主机更便宜,比VPS更强更稳,管理易如虚拟主机!
3Openstack云架构技术
1.
2.
3.
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2.2
3.1.Openstack是什么
OpenStack是一个由NASA(美国国家航空航天局)和Rackspace合作研发并发起的,以Apache许可证授权的自由软件和开放源代码项目。
OpenStack提供开放源码软件,建立公共和私有云。
OpenStack是一个社区和一个项目,以及开放源码软件,以帮助企业运行的虚拟计算或者存储云。
OpenStackd开源项目由社区维护,包括OpenStack计算(代号为Nova),OpenStack对象存储(代号为SWIFT),并OpenStack镜像服务(代号Glance)的集合。
OpenStack提供了一个操作平台,或工具包,用于编排云。
OpenStack当前主要有三个组件:
计算,存储,镜像。
OpenStack计算是一个云控制器,用来启动一个用户或一个组的虚拟实例它也用于配置每个实例或项目中包含多个实例为某个特定项目的联网。
OpenStack对象存储是一个在具有内置冗余和容错的大容量系统中存储对象的系统。
对象存储有各种应用,如备份或存档数据,存储图形或视频(流媒体数据传输到用户的浏览器),储存二级或三级静态数据,发展与数据存储集成新的应用程序,当预测存储容量困难时存储数据,创造弹性和灵活的云存储Web应用程序。
OpenStack镜像服务是一个查找和虚拟机图像检索系统。
它可以配置三种方式:
使用OpenStack对象存储来存储图像;
使用亚马逊S3直接存储,或使用S3对象存储作为S3访问中间存储。
三者关系如下图:
3.2.云服务提供商的概念架构
OpenStack能帮我们建立自己的IaaS,提供类似AmazonWebService的服务给客户。
为实现这一点,我们需要提供几个高级特性:
a)允许应用拥有者注册云服务,查看运用和计费情况;
b)允许Developers/DevOpsfolks创建和存储他们应用的自定义镜像;
c)允许他们启动、监控和终止实例;
d)允许CloudOperator配置和操作基础架构
这四点都直击提供IaaS的核心,现在假设你同意了这四个特性,现在就可以将它们放进如下所示的概念架构中。
OpenStack概念架构
在此模型中,作者假设了需要与云交互的四个用户集:
developers,devops,ownersandoperators,并为每类用户划分了他们所需要的功能。
该架构采用的是非常普通的分层方法(presentation,logicandresources),它带有两个正交区域。
展示层,组件与用户交互,接受和呈现信息。
Webportals为非开发者提供图形界面,为开发者提供API端点。
如果是更复杂的结构,负载均衡,控制代理,安全和名称服务也都会在这层。
逻辑层为云提供逻辑(intelligence)和控制功能。
这层包括部署(复杂任务的工作流),调度(作业到资源的映射),策略(配额等等),镜像注册imageregistry(实例镜像的元数据),日志(事件和计量)。
假设绝大多数服务提供者已经有客户身份和计费系统。
任何云架构都需要整合这些系统。
在任何复杂的环境下,我们都将需要一个management层来操作这个环境。
它应该包括一个API访问云管理特性以及一些监控形式(forms)。
很可能,监控功能将以整合的形式加入一个已存在的工具中。
当前的架构中已经为我们虚拟的服务提供商加入了monitoring和adminAPI,在更完全的架构中,你将见到一系列的支持功能,比如provisioning和configurationmanagement。
最后,资源层。
既然这是一个compute云,我们就需要实际的compute、network和storage资源,以供应给我们的客户。
该层提供这些服务,无论他们是服务器,网络交换机,NAS(networkattachedstorage)还是其他的一些资源。
3.3.OpenStackCompute逻辑架构
OpenStackCompute逻辑架构中,组件中的绝大多数可分为两种自定义编写的Python守护进程(customwrittenpythondaemons)。
a)接收和协调API调用的WSGI应用(nova-api,glance-api,etc)
b)执行部署任务的Worker守护进程(nova-compute,nova-network,nova-schedule,etc.)
然而,逻辑架构中有两个重要的部分,既不是自定义编写,也不是基于Python,它们是消息队列和数据库。
二者简化了复杂任务(通过消息传递和信息共享的任务)的异步部署。
逻辑架构图如下所示:
从图中,我们可以总结出三点:
a)终端用户(DevOps,Developers和其他的OpenStack组件)通过和nova-api对话来与OpenStackCompute交互。
b)OpenStackCompute守护进程之间通过队列(行为)和数据库(信息)来交换信息,以执行API请求。
c)OpenStackGlance基本上是独立的基础架构,OpenStackCompute通过GlanceAPI来和它交互。
其各个组件的情况如下:
a)nova-api守护进程是OpenStackCompute的中心。
它为所有API查询(OpenStackAPI或EC2API)提供端点,初始化绝大多数部署活动(比如运行实例),以及实施一些策略(绝大多数的配额检查)。
b)nova-compute进程主要是一个创建和终止虚拟机实例的Worker守护进程。
其过程相当复杂,但是基本原理很简单:
从队列中接收行为,然后在更新数据库的状态时,执行一系列的系统命令执行他们。
c)nova-volume管理映射到计算机实例的卷的创建、附加和取消。
这些卷可以来自很多提供商,比如,ISCSI和AoE。
d)Nova-networkworker守护进程类似于nova-compute和nova-volume。
它从队列中接收网络任务,然后执行任务以操控网络,比如创建bridginginterfaces或改变iptablesrules。
e)Queue提供中心hub,为守护进程传递消息。
当前用RabbitMQ实现。
但是理论上能是pythonampqlib支持的任何AMPQ消息队列。
f)SQLdatabase存储云基础架构中的绝大多数编译时和运行时状态。
这包括了可用的实例类型,在用的实例,可用的网络和项目。
理论上,OpenStackCompute能支持SQL-Alchemy支持的任何数据库,但是当前广泛使用的数据库是sqlite3(仅适合测试和开发工作),MySQL和PostgreSQL。
g)OpenStackGlance,是一个单独的项目,它是一个compute架构中可选的部分,分为三个部分:
glance-api,glance-registryandtheimagestore.其中,glance-api接受API调用,glance-registry负责存储和检索镜像的元数据,实际的ImageBlob存储在ImageStore中。
ImageStore可以是多种不同的ObjectStore,包括OpenStackObjectStorage(Swift)
h)最后,userdashboard是另一个可选的项目。
OpenStackDashboard提供了一个OpenStackCompute界面来给应用开发者和devopsstaff类似API的功能。
当前它是作为DjangowebApplication来实现的。
当然,也有其他可用的Web前端。
3.4.概念映射
将逻辑架构映射到概念架构中(如下图所示),可以看见我们还缺少什么。
这种覆盖方式并不是唯一的,这里的只是作者的理解。
通过覆盖OpenStackCompute逻辑组件,Glance和Dashboard,来表示功能范围。
对于每一个覆盖,都有相应的提供该功能的逻辑组件的名称。
a)在这种覆盖范围中,最大的差距是logging和billing。
此刻,OpenStackCompute没有能协调logging事件、记录日志以及创建/呈现bills的Billing组件。
真正的焦点是logging和Billing的整合。
这能通过以下方式来补救。
比如代码扩充,商业产品或者服务或者自定义日志解析的整合。
b)Identity也是未来可能要补充的一点。
c)customerportal也是一个整合点。
userdashboard(见运行的实例,启动新的实例)没有提供一个界面,来允许应用拥有者签署服务,跟踪它们的费用以及声明有问题的票据(lodgetroubletickets)。
而且,这很可能对我们设想的服务提供商来说是合适的。
d)理想的情况是,AdminAPI会复制我们能通过命令行接口做的所有功能。
在带有AdminAPIwork的Diablo发布中会更好。
e)云监控和操作将是服务提供商关注的重点。
好操作方法的关键是好的工具。
当前,OpenStackCompute提供nova-instancemonitor,它跟踪计算结点使用情况。
未来我们还需要三方工具来监控。
f)Policy是极其重要的方面,但是会与供应商很相关。
从quotas到QoS,到隐私控制都在其管辖内。
当前图上有部分覆盖,但是这取决于供应商的复杂需求。
为准确起见,OpenStackCompute为实例,浮点IP地址以及元数据提供配额。
g)当前,OpenStackCompute内的Scheduling对于大的安装来说是相当初步的。
调度器是以插件的方式设计的,目前支持chance(随机主机分配),simple(最少负载)和zone(在一个可用区域里的随机结点。
)分布式的调度器和理解异构主机的调度器正在开发之中。
如你所见,OpenStackCompute为我们想象的服务提供商,提供了一个不错的基础,只要服务提供商愿意做一些整合。
3.5OpenStackCompute系统架构
OpenStackCompute由一些主要组件组成。
“Cloudcontroller”包含很多组件,它表示全局状态,以及与其他组件交互。
实际上,它提供的是Nova-api服务。
它的功能是:
为所有API查询提供一个端点,初始化绝大多数的部署活动,以及实施一些策略。
API服务器起cloudcontrollerwebService前端的作用。
Computecontroller提供compute服务资源,典型包含computeservice,ObjectStorecomponent可选地提供存储服务。
Authmanager提供认证和授权服务,Volumecontroller为computeservers提供快速和持久的块级别存储。
Networkcontroller提供虚拟网络使computeservers彼此交互以及与公网进行交互。
Scheduler选择最合适的computecontroller来管理(host)一个实例。
OpenStackCompute建立在无共享、基于消息的架构上。
Cloudcontroller通过HTTP与internalobjectstore交互,通过AMQP和scheduler、networkcontroller、和volumecontroller来进行通信。
为了避免在等待接收时阻塞每个组件,OpenStackCompute用异步调用的方式。
为了获得带有一个组件多个备份的无共享属性,OpenStackCompute将所有的云系统状态保持在分布式的数据存储中。
对系统状态的更新会写到这个存储中,必要时用质子事务。
对系统状态的请求会从store中读出。
在少数情况下,控制器也会短时间缓存读取结果。
3.6OpenStackCompute物理架构
OpenStackCompute采用无共享、基于消息的架构,非常灵活,我们能安装每个nova-service在单独的服务器上,这意味着安装OpenSta
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