尋找安全可靠的雲計算基石

  即使我們每天都在使用着這樣或那樣的雲計算解決方案,比如Google、Amazon,但在一年前談起“雲計算”時,也許人們大多還認爲雲計算只是概念,是不知道距離實際部署與應用到底有多遠的、抽象的IT理念。不過不少人能夠認可雲計算優勢,也能說出來一些諸如:雲計算可以幫助企業用戶持續的節約成本、改進服務交付,以及提高業務敏捷性、充分利用資源之類的優點。

  然而云計算顯然不是一蹴而就的,如何選擇承載雲計算的最佳支撐平臺以實現最基本的雲計算環境,這就不得不說雲計算的三種基本服務模式:SPI。

  SPI可以說是最常見的雲計算服務模式的縮寫,也就是軟件即服務(SaaS)、平臺即服務(PaaS)和基礎設施即服務(IaaS)。

  軟件即服務(SaaS,Software as a Service)經常會被我們所談到,這是一種軟件分配模式,其中應用程序由供應商或服務供應商託管,並通過網絡(通常是因特網)交付給用戶。平臺即服務(PaaS,Platform as a Service)是指通過網絡提供操作系統和相關服務,而無需下載或安裝。而基礎設施即服務(IaaS,Infrastructure as a Service)指外包用於支持操作的設備,包括存儲、硬件、服務器和網絡組件,這也是最基礎的雲計算的交付模式。

  當然,雲計算可以通過互聯網提供的越來越多的服務,有時我們聽到一些廠商會稱之爲XaaS或是EaaS(一切皆服務),不過這是後話,我們還是從IaaS雲計算的最佳承載平臺說起。畢竟一個優秀雲計算的基礎架構能夠提供給用戶更好的性能,更高的可用性,更方便的管理,而這也和衆多用戶看好雲計算的優勢不謀而合。

  雲計算- 數據中心未來方向

  CIO與IT經理們顯然不能滿足於只是將雲計算的優勢掛在口頭上,他們關注的是,在日益激烈的市場競爭與金融態勢下,IT部門如何才能做到減少資本支出和運營費用、提高服務質量,提供新服務以幫助業務增長並降低成本、降低業務風險,確保所有業務數據和交易處於合適的安全和彈性級別、在控制成本和管理風險的同時,增加快速交付新服務以捕獲機會的能力。雲計算技術讓企業IT部門從“成本中心”晉級爲“業務創新中心”成爲可能。

 

  Gartner對於CIO最感興趣的IT技術調查也印證了這一點,2010年度CIO們最關注的前兩項技術就是虛擬化與雲計算,而在前一年這兩項的排名還只有第三和第十六。

  在中國,不僅雲計算的概念走向清晰,隨着雲計算應用的逐漸增多,2010年被很多業內人士稱爲中國雲計算落地的元年。

  雲計算正在成爲數據中心未來的重要發展方向。作爲全新的計算模式,將IT 資源、數據、應用作爲服務通過網絡提供給用戶,用戶可以實現在只要有互聯網連接的地方隨處進行訪問;應用乃至業務隨時在線;計算環境可自動按需擴展;用戶甚至可以進行自我服務。

  顯然,這裏風景獨好的雲計算對數據中心基礎架構提出了更高的要求,也需要基礎架構雲更好的的支撐。另一方面,對前端用戶而言云計算的優勢通常集中在應用層面,後臺的複雜度往往被透明化,然而對於企業的TI建設者們來說,選擇什麼樣的服務器架構,選擇何種服務器平臺,則是在建設雲計算之初就需要認真考量的。

  美麗的雲計算需要優秀的基礎平臺

  與其直接拍腦袋選擇一個架構與平臺,不如我們先將雲計算對平臺的需求羅列一下:

  我們需要的應該是一個具有先進的虛擬化技術的計算平臺:不能因爲虛擬化而損失系統性能、廣泛支持優秀的操作系統環境、具備最徹底最完善的虛擬化特性、可以對虛擬資源進行有效的控制和管理。

  我們需要的應該是一個可靠無間斷的平臺:可以消除計劃內停機影響、減少計劃外停機影響、保障單或多個數據中心業務彈性、具有強大併發擴展的業務彈性、與工作負載關聯的連續性策略。

  我們需要的應該是一個具有強大的管理能力的平臺:可以管理最廣泛的物理和虛擬資源、量身定製數據中心平臺級管理、一體化控制服務器、存儲及網絡、實現系統池整體管理、與企業級服務管理緊密集成。

  我們需要的應該是一個具有負載優化的平臺:具有專門針對相應應用研發的領先技術、針對特定應用,做專門的優化、爲企業級應用提供統一高效的Cloud平臺。

  此外,這個平臺應該是個綠色節能的平臺:擁有更高的每瓦特性能、智能優化能源使用、支持高效的系統整合、對系統能耗進行有效的控制管理、根據供電和冷卻動態調整工作負載。

  技術領先、管理優秀、可靠不間斷、優化的負載與綠色節能可以說是一個優秀雲計算平臺的五大必備條件。以往我們可能總是認爲“雲”只是高高的飄在空中,沒有辦法落地,雲計算中最關鍵的技術其實就是虛擬化與管理。而縱覽業界,憑藉從最基礎的芯片設計、服務器產品、系統架構到管理工具的完美結合,最新的IBM POWER 7系統無論是單獨每項,還是優秀的整體表現都稱得上是實現用戶雲計算的最佳平臺。

  下面讓我們走進POWER Cloud,看看它的具體表現。

 

  不同類型的POWER服務器都可以構成POWER高性能服務器資源池,通過PowerVM與System Director VMcontrol 企業版相結合,可以構成對基礎平臺資源池的管理,而在上端, 通過Tivoli Service Automation Manager (Tivoli 服務自動化管理) ,則構建起了Power Cloud雲計算服務管理平臺,實現雲計算智慧的服務提供方式。

  技術領先優勢

  POWER系同的技術先進性方面,體現最直接的就是最近發佈的POWER 7 處理器。 IBM獨有的eDRAM技術,將大容量L3緩存集成進了芯片中,可以提高2倍帶寬,內存延遲減少到片外緩存的1/6,而且只需要傳統SRAM 1/3的空間,1/5的電力,因此在縮小芯片體積,降低能耗方面有相當大的好處。

  SMT4智能併發多線程,可以根據應用自動選擇多線程模式,最多可以做到每核4線程併發,而競爭產品大多隻能做到每核雙線程併發。加上目前業內領先的處理器製造工藝與性能,在應對不同的商業負載下,POWER7顯然佔盡優勢。

  TurboCore模式,可以讓高端機型POWER 780關閉部分內核,以減少軟件許可證費用,更可以將並將工作內核的主頻從3.8GHz提高到4.1GHz,每核心的L3緩存和帶寬可以增加一倍,使數據庫應用可以獲得最大的每核性能。而在MaxCore模式下,POWER7能夠很好地適用基於互聯網的大任務量並行工作負載。

  Active Memory Expansion技術,可以將物理內存容量擴展一倍,這對於SAP等內存密集型應用非常關鍵。

  在針對虛擬化的設計方面,POWER系統專門爲處理高系統利用率而設計的可擴展內存、內存帶寬以及I/O帶寬。此外POWER還提供了最廣泛的共享功能:可以做到共享處理器, 微分區,活動內存共享,虛擬I/O共享。

  POWER7能夠在單一系統中支持1000個虛擬服務器或“分區”,其數量是POWER6系統的4倍多,這在業內首屈一指。通過系統整合,以及採用IBM PowerVM虛擬化軟件將利用率提升至90%,能夠爲客戶縮減成本。實際上,這樣能使一個單一大型服務器完成多達1000個小型服務器的工作,同時實現動態負載均衡,以此提高投資回報,性能和虛擬服務器利用率。

  即使在面對最複雜的商業測試之一的TPC-C測試環境中,IBM是目前公佈帶PowerVM 等虛擬技術測試結果的唯一供應商,測試結果表明Power 具有更強的線性擴展能力,且不會因爲虛擬化而影響計算性能。

  POWER同樣支持最優秀的操作系統,這包括了代表UNIX未來發展方向的AIX;完美集成具有優秀傳統的 IBM i;還有爲x86整合準備就緒的Linux(Redhat、SUSE),

  管理技術方面,通過Systems Director VMControl,Power可以對虛擬資源最有效控制和管理,就像IBM不少系統軟件一樣,Systems Director VMControl也分爲三個版本:易捷版、標準版、企業版,可以分別實現對虛擬機、虛擬鏡像以及優化資源池的管理,用戶可以按照自身情況靈活規劃與升級。IBM Systems Director還可以完成對不同操作系統虛擬機的管理,

  實現物理服務器、虛擬服務器與存儲、網絡管 理一體化,完整控制資源,降低管理複雜度。IBM Systems Director 也能夠爲其他廠商(微軟/惠普等)企業級服務管理軟件提供豐富的硬件信息,與企業級服務管理軟件緊 密集成,爲用戶打造一個端到端的完整管理解決方案, 優化應用交付。

  處理器共享、微分區、動態內存擴展等在系統內部層面的虛擬化技術,Power已經顯示出了明顯的領先優勢,而在雲計算環境中,虛擬化只是第一步,之後的標準化與自動化纔是衡量雲計算是否成功的關鍵所在。

  Power Cloud中虛擬映像管理,實際上是標準化的過程,也是實現雲計算的第二步,之後才能達成後面的更自動化、更靈活的步驟。虛擬映像管理可以從系統池內捕獲並採集映像,收集在映像庫中才能夠做到,對於同類型計算能力的擴充或替換,並方便部署。Power Cloud能實現的系統池資源管理,可以達到自動適應需求的變化,實現基於策略的管理,把IT架構與業務需求相結合,實現服務交付模式的變革。

  當然,自動調配資源,可用性、性能、能耗都可以基於策略的管理,比如雲環境下有一個工作壓力突然提升,相關服務器的負載就會隨之加大,基於策略的自動調配資源就自動的把這些負載拆分到其他服務器上去,已達成均衡服務器負載水平的需求。

  安全可靠的雲基石

  就像雲是由若干水分子構成,雲計算環境也是由若干單個系統平臺構建而成,作爲繼承了大型主機的優秀的RAS硬件特性的Power系統,通過處理器指令重試、替代處理器恢復、核心故障點控制等技術,可以比其他處理器提供超過100倍的可靠性。AIX操作系統則可以達到99.997%可用時間,也就是平均每年停機時間只有不超過15分鐘,這一成績僅爲最接近競爭對手的三分之一。此外通過Power HA Purescale高可用集羣技術,爲UNIX和i客戶提供的高可用集羣解決方案,保證應用近乎持續性的服務,有效的減少計劃外停機。

  而在企業用戶不得已而爲之的計劃內停機方面,Power系統的活動分區/應用遷移、在線擴容維護、併發更新維護等技術, Power都可以很好的解決這些問題,通過活動分區遷移,可以將業務應用動態的切換至另外一臺機器,對於最終用戶來說,前端應用並沒有停。這對要求尤其嚴格的銀行業來說,不啻是一道福音,而該技術的出現也很大程度上改寫了計劃內停機的影響。

  在安全層面,AIX 與 Power 系統提供了企業級安全水平,系統軟硬件及虛擬化技術均通過EAL4+ 等認證。IBM也是唯一一家設計從電路到Hypervisor的虛擬環境,全面把關安全性的廠商。在US CERT或MITRE公司公佈的報告中,針對PowerVM Hypervisor的CVE(“Common Vulnerabilities & Exposures”公共漏洞和暴露)是零,而x86平臺虛擬化軟件VMware則經常榜上有名。而Windows server的安全水平以前僅爲EAL2。

  任何時候系統安全、可靠性都是企業級應用的首要考慮因素。前面提到這些硬件的可用性與安全是雲安全的基礎,而到了雲的層面,通過VMcontrol可以實現全面的系統監控、更快的尋找問題根源、自動修復、處理系統故障、設置與工作負載關聯的連續性策略,從而更好的保證安全,同時也爲雲計算準備好了最安全可靠的基石。

  綠色節能

  POWER7能源管理技術已經被集成到從處理器到固件、PowerVM虛擬技術,操作系統支持,以及IBM Active Energy Manager軟件和新的IBM Systems Director標準版和企業版中,這使得該系統能夠基於策略實現能源使用、性能與系統利用的動態平衡。其結果是每瓦性能大幅提高,POWER7比相似的Intel x86系統提升2倍,比Sun SPARC服務器和相似的HP安騰服務器分別高出4倍和8倍。相比上一代的HP安騰Superdome,則有超過12倍的每瓦特性能優勢。以往,由於對於性能、安全、可靠等需求,企業級服務器往往和能源之星認證無緣,而Power Systems 750 是企業級服務器中唯一通過Energystar 認證的產品。

  在POWER系統中,Power EnergyScale節能架構有兩種高級模式,一種是偏向節能,另一種是偏向性能,但它 們之間可以根據工作負載情況動態改變。

  此外,還以通過IT設備與供電和冷卻設備關聯,創建設備用電拓撲例如: UPS -> 分支電路-> PDU -> 服務器,更清楚地展現電源和冷卻單元對IT設備的影響,制定更佳的用電和冷卻策略,

  工作負載優化

  從Power7系統開始,除了在IBM傳統的強勢領域,比如:數據庫、ERP、商業應用等保有優勢外,還對Web的應用做了優化。通過系統整合,讓用戶有更好的選擇。

  到了雲計算層面,如果沒有從底層進行考慮,只從單個系統角度考慮優化的雲環境,中就會出現“雲中套雲”的怪現象,比如以前專門針對數據庫進行優化,那麼只適合跑數據庫,而商業應用、WEB等等都會形成獨立的資源池,這樣一來希望借雲計算來簡化架構、整合資源的願望不但沒達到,還可以多花了不少成本。這顯然違背了構建雲計算的初衷。

  Power Cloud——爲用戶鋪設通向雲端的康莊大道

  從年初發布以來,Power 7家族已經擁有了從低端的JS刀片服務器到高端Power 780機架式服務器的近十款服務器。在實現雲計算最重要的軟件方面,IBM發佈了相應的虛擬化軟件、虛擬化管理軟件、高可用性軟件: PowerVM 、PowerHA和IBM Systems Director,連同操作系統AIX 、 I 都分爲了三個版本:針對小型用戶的易捷版;針對中型用戶的標準版,還有就是針對大型用戶的企業版。這樣劃分可以給用戶最靈活的選擇,讓用戶根據自己的情況選擇最合適的版本。

  憑藉Power誕生超過20年的技術積澱,成就了Power領先於其他競爭對手的地方,通過從從最入門級的刀片服務器、低端的P520、P550,使用易捷版本的Power VM或是Systems Director,VMControl,就可以體驗虛擬化、管理、到終端的服務器配置等功能;到了標準版,就可以用來做生產部署、服務器整合、構建模塊等。、如果用了企業版的軟件,IBM的用戶就可以具備搭建完整Power Cloud架構的能力,可以將系統資源池化。

  用戶現在可以選擇易解版,即使是入門級的刀片服務器,只要軟件的差價補上去,這個平臺就可以被加入到系統資源池裏面。而在同爲系統廠商的SUN或HP,由於高端和低端的虛擬化技術不完全一樣,也就做不到平滑升級。

  與x86 雲的博弈

  不可否認的是,x86服務器技術在最近幾年中的突飛猛進,全球兩個規模最大最成熟的雲計算環境——Google 與 Amazon也都是基於x86平臺搭建而成,但這樣的應用是否可以成功複製?Google每年在數據中心方面的投資高達20億美元,而爲了避免x86併發集羣的性能衰減與協調 ,Google使用了獨有的超大型的、分佈式的GFS文件系統,這似乎對一般用戶來說是個“不可能完成的任務”。

  如果只是通過構建大規模併發的服務器集羣來組成雲,構成基本元素的服務器的可用性仍然沒有改變,有專家認爲併發集羣的弊病在於性能衰減明顯,投資成本不確定,底層節點故障需要依靠系統的上層進行彌補,這相當於把系統越建越複雜,往往是越複雜的系統障就越多。

  從應用的角度來看,使用x86架構搭建起的雲計算環境只能運行x86應用,而一些用戶原來的UNIX應用只能跑在UNIX雲環境上,而通過Power VM就可以讓Power Cloud完成對x86 Linux的支持,當然這還不包括上文提到過的Redhat、SUSE對Power上原生的Linux的支持。而在安騰9300發佈以後,紅帽與微軟先後宣佈已經放棄對安騰的支持。這種支持的多寡之別,除了IBM Power一直以來的技術優勢外,就是Power對用戶的應用支持也是最多的,還是有相當數量的用戶在用Power承載他們不可或缺的業務與應用。

  除了一直以來不支持Windows外,不用說IBM 自己的兩大系統AIX與 i,伴隨POWER 7的發佈這兩個系統都已經更新到最新的版本;對於Linux,包括現在最大的兩家SUSE與Redhad,都宣佈對Power7的支持。可以說除了Z os 和Windows外。其他主流的開放操作系統Power都可以提供合作優化與支持,僅從這些方面就可以看到Power7在市場上的基礎與影響力。

  結語:從芯片到雲計算

  從IT建設者的規劃來看,建設雲計算時還是要從最基礎的衡量服務器技術做起,通過Power7芯片的創新的技術,到整個系統層面協調統一,再到PowerVM的虛擬化技術,就像逐層遞進的階梯一樣,通過IBM POWER 7系統,我們能夠看到從基礎芯片到雲計算環境的逐級架構。逆向思考一下,也更加印證了POWER 7 系統作爲承載雲計算的最佳平臺的整體優勢。

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