《云计算基础设施和体系架构指南》

摘要云计算可望提高应用程序部署速度、促进创新和降低成本，同时还增强经营敏捷性。Sun抱持一种全面的云计算观点，因而可以支持各个层面，其中包括服务器、存储、网络和虚拟化技术，这些技术将云计算环境扩展到虚拟设备中运行的软件，而这些虚拟设备可用来在极少时间内成功汇编应用程序。本白皮书探讨云计算如何变革我们的设计、构建和提供应用程序的方式，以及企业在采纳并应用云计算技术时必须考虑的架构问题。云计算架构介绍白皮书第1版，2009年6月本页故意留空。Sun公司目录引言...............................................................1Sun公司观点........................................................1云计算的性质.......................................................2扩大已形成的趋势...................................................2将虚拟机作为标准部署对象.........................................2按需、自助、以使用情况付费的模式.................................2通过网络提供服务.................................................5开放源软件的作用.................................................5云计算基础设施模式.................................................6公用云、专用云和混合云...........................................6云计算的架构层...................................................9云应用程序设计接口..............................................11云计算效益........................................................11缩短运行时间和响应时间..........................................11最大限度地减轻基础设施风险......................................12降低入市成本....................................................12加快创新步伐....................................................12实现IaaS必须考虑的架构问题........................................13不断发展的应用程序架构............................................13变革架构的途径..................................................13变革应用程序设计................................................13目标仍然相同......................................................14一致而稳定的抽象层................................................16标准有助于解决复杂问题..........................................16松散耦合、无状态、原地失败(Fail-in-Place)计算.........................18水平扩展..........................................................18并行化............................................................19分割并征服......................................................20数据物理..........................................................21数据与处理之间的关系............................................21编程策略........................................................21合规与数据物理..................................................22安全性与数据物理................................................22网络安全做法......................................................23Sun公司与云计算...................................................24来自Sun社区的创新................................................24社区与开放式标准..................................................25选择的重要性......................................................25选择云计算提供商..................................................25感谢..............................................................26Sun公司1云计算架构介绍第1章引言什么是云计算(CloudComputing)?每个人都有自己的看法。云计算可以是租用一台服务器或一千台服务器并在目前世界上最强大的系统上运行地球物理建模应用程序的能力。云计算也可以是租用一个虚拟服务器、在其上面加载软件、随意打开和关闭该虚拟服务器或克隆该服务器十次以满足突发工作负荷需求的能力。云计算可以存储并保护巨量数据，而且这些数据只允许授权应用程序和用户进行访问。云计算可由建立一个包括OS、Apache、MySQL™.数据库、Perl、Python和PHP的平台的云提供商提供支持，该平台能够根据不断变化的工作负荷自动扩展。云计算还可以是在互联网上使用存储并保护数据同时提供服务[包括电子邮件、销售能力自动化(SalesForceAutomation)和报税(TaxPreparation)，等等]的应用程序的能力。云计算可以使用存储云(StorageCloud)来保存应用程序、企业和个人数据。而且，云计算还可以使用少数Web服务来集成照片、地图和GPS信息，以便与客户Web浏览器中创建聚合(Mashup)。Sun公司观点Sun公司采取一种全面的观点，这种观点认为，云的类型有很多种，而且有很多不同的应用程序可以使用云来构建。由于云计算有助于提高应用程序部署速度，有助于加快创新步伐，因而云计算可能还会出现我们现在无法想像到的形式。然而，永恒不变的是，Sun公司是一家具有丰富经验的服务器、网络和软件技术提供商，我们提供的这些技术均支持云计算。作为创造“网络就是计算机”(TheNetworkistheComputer™).这一短语的公司，我们深信云计算就是下一代的网络计算。云计算与以前的模式有什么区别?就云计算这个短语而言，它就是通过网络把信息技术当作服务来使用。我们将其定义为封装的、具有API且通过网络提供的服务。此定义同时包含把计算和存储资源当作服务使用。云计算首先以效率原理为基础，此处所说的效率是指产生用来处理80%的使用案例的高级工具，这样才能以一种惊人的速度创建和部署应用程序。云计算可以由企业数据中心自己的服务器进行提供，也可以由承担拥有基础设施的全部风险的云提供商提供。错误的观念认为资源是取之不尽的。尽管该领域还处于萌芽阶段，但其模式已在信息技术(IT)行业引起极大反响。现在，云计算的主要模式称为“把基础设施当作服务”(IaaS)，而且由于其突出特性，IaaS模式成为本白皮书第一版本的焦点。本白皮书探讨云计算的性质及其如何在变革世界各地的企业构建和部署应用程序的方式的同时扩大已形成的趋势。然后，讨论云架构设计师(CloudArchitect)设计基于云的应用程序时必须考虑的架构问题。最后，介绍Sun公司提供的支持云计算的技术。Sun公司2云计算架构介绍2第2章云计算的性质扩大已形成的趋势云计算推动降低服务提供成本的已有趋势，同时提高部署服务的速度和敏捷性。它缩短了从设计应用程序架构到实际部署应用程序的时间。云计算把虚拟化、按需部署、网上服务提供和开放源软件融合在一起。从一种观点看，云计算并非新生事物，因为它使用既有的方法、概念和最佳做法。而从另一种观点看，一切都是新的，因为云计算变革我们发明、开发、部署、扩展、更新、维护和支付应用程序以及运行应程序的基础设施的方式。在本章中，我们考查上述趋势，以及这些趋势是如何成为云计算的性质的核心的。将虚拟机作为标准部署对象在过去几年时间里，虚拟机已成为一种标准部署对象。虚拟化进一步增强了灵活性，因为它把硬件概括到这样一个高度：在硬件上面，可以在不需要连接具体物理服务器的情况下部署和重新部署软件栈。虚拟化实现了一个动态数据中心，其中的服务器提供一个包含可根据需要使用资源的资源池，而且，其中的应用程序与计算、存储和网络资源的关系可动态变化，以适应工作负荷和业务需求。由于应用程序部署与服务器部署相分离，因而可以快速部署和扩展应用程序，而不必首先购置物理服务器。虚拟机已成为流行抽象概念.—.和部署单位.—.因为它们是服务提供商和开发人员之间的最小公分母连接体。把虚拟机用作部署对象足以适应80%的使用情况，而且这将有助于满足快速部署和扩展应用程序的需要。虚拟设备(包含软件的虚拟机，这些软件部分或全部地配置为执行像Web服务器或数据库服务器这样的特定任务)进一步增强了快速创建和部署应用程序的能力。把虚拟机和设备作为标准部署对象组合在一起是云计算的关键特性之一。计算云通常由存储云进行补充，存储云通过API提供虚拟化存储，而这些API为存储虚拟机映像(Image)、用于诸如Web服务器的组件的源文件、应用程序状态数据以及一般业务数据，提供便利。按需、自助、以使用情况付费的模式云计算的按需、自助和以使用情况付费的性质也是已有趋势的一种延伸。从企业的观点看，云计算的按需性质有助于支持服务水平目标的性能和容量方面。云计算的自助性质使机构可以创造根据工作负荷和目标性能参数进行扩展和收缩的弹性环境。而且云计算的按使用情况付费的性质可以采取设备租赁的形式，设备租赁保证了云提供商提供一种最低的服务水平。Sun公司3云计算架构介绍虚拟化是此模式的一个关键特性。早在几年前，IT机构就已经明白虚拟化使他们可以方便快捷地创建已有环境的副本—有时涉及多个虚拟机—来支持测试、开发和分级(Staging)活动。这些环境的成本极小，因为它们几乎不使用什么资源，因而可以与生产环境共处于同样的服务器之上。.同样地，可以在已有服务器上的新虚拟机中开发和部署新应用程序，在互联网上开放使用，并且在应用程序在市场上取得成功时进行扩展。这种轻便的部署模式已经产生一种“进化式”(Darwinistic)业务开发方法，其中，软件的Beta版是对公众开放的，而且由市场决定哪些应用程序值得