F云计算软件架构变革童景文
CCS-数据中心-云计算的基础架构与整合问题-国家图书馆-于洪波
D1格式有:480i格式(525i):720× 480(水平 480线,隔行扫描),和NTSC模拟电视清晰 度相同,行频为15.25kHz,相当于我们所说 的4CIF(720× 576); 情况,其视频资料的规模 就是近4倍的CIF格式。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
当前,图像的存储主要使用1T以上的大硬 盘; 如果使用普通的CIF格式,要保障图像 资料可以按预期的存储量,满足国家规定 的最低天数,我经过计算一台16路的标准硬 盘录像机至少需要配备4块硬盘,才能满足 基本需求。
在跨平台的方法和与环境进行综合配置的 问题上很有潜力。 其中可以包括以下内容; 不同数据中心; 不同服务商;
现在的自动控制系统,一般是用电脑完成 寻址、寻检、自检、判读、联动等功能, 前端的探测器、摄像头等完成现场的探测 和监视功能,这样的组合就是一个由计算 机完成的有效的自动控制系统,这样多种 自动控制系统的组合,就出现了“专业云 端”的多系统整合问题。 而用户可以继续使用原有的投资,并能够 得到更进一步的扩展应用。
以国家图书馆一个较小规模且普通的视频 系统为例:这个系统共有40台硬盘录像机, 整个系统合计有160块硬盘在全年365天24小 时运行(如果有特殊需求,硬盘的数量可 能还要增加)。事实上每块硬盘都有预期 的寿命,即平均故障时间。
以国家图书馆一个较小规模,并且普通的视频系统 为例阐述,一个有40台普通的硬盘录像机的系统, 配备了160块硬盘,就这个数据的情况我们可以分析 一下,假如;一块硬盘的平均故障率为70万小时, 160块硬盘的平均时间就是4375小时,一年是8760个 小时,所以这种一年要换两块。这还没有考虑温度 造成的影响,如果我要再加上备份、容错功能,这 个系统的硬盘量就更大,如果提高摄像头的清晰度, 系统的硬盘还要继续增加,如果硬盘的数量继续增 加,则平均的故障时间会继续下降。以后就跟换灯 泡一样几天就得更换,这是目前的存储情况。
基于云计算的电子政务公共平台系统架构及应用部署方案
基于云计算的电子政务公共平台系统架构及应用部署方案随着信息技术的发展和政府改革的深入,电子政务已成为政府信息化建设的重要方向。
云计算作为一种新兴的技术模式,具有高效、灵活、可扩展等优点,为电子政务建设提供了新的思路和方法。
本文将探讨基于云计算的电子政务公共平台系统架构及应用部署方案。
一、系统架构基于云计算的电子政务公共平台系统架构主要由基础设施层、平台层、应用层和用户层四个部分组成。
1、基础设施层:包括计算资源、存储资源和网络资源等,提供基础的计算、存储和网络服务。
2、平台层:包括云计算平台、数据库管理系统、中间件等,提供基础的软件开发、运行和管理服务。
3、应用层:包括各类电子政务应用系统,如行政审批、社会管理、公共服务等,提供具体的政务服务。
4、用户层:包括政府部门、企事业单位、社会公众等,通过电子政务公共平台获取政务服务。
二、应用部署方案基于云计算的电子政务公共平台应用部署方案主要包括以下步骤:1、资源规划:根据政务需求和业务特点,规划各类资源的使用和分配,包括计算资源、存储资源、网络资源等。
2、应用系统设计:根据实际业务需求,设计各类电子政务应用系统,包括行政审批、社会管理、公共服务等。
3、平台部署:在云计算平台上部署电子政务应用系统,包括应用软件开发、数据库配置、中间件配置等。
4、测试与优化:对部署的应用系统进行测试和优化,确保系统的稳定性和性能。
5、用户接入:通过互联网或其他方式,将政府部门、企事业单位、社会公众等接入电子政务公共平台,提供政务服务。
三、优势与价值基于云计算的电子政务公共平台系统架构及应用部署方案具有以下优势和价值:1、提高效率:云计算的高效性能和可扩展性,使得电子政务公共平台能够快速响应和处理大量的政务数据和事务,提高政府服务效率。
2、降低成本:通过云计算的资源共享和按需付费模式,可以降低电子政务建设的成本,提高资源的利用率。
3、提高服务质量:基于云计算的电子政务公共平台可以提供更加灵活、个性化的服务,满足不同用户的需求,提高政府服务质量。
云和雾任务结构-概述说明以及解释
云和雾任务结构-概述说明以及解释1.引言1.1 概述云和雾任务结构是近年来涌现出的两种重要的计算架构模式。
随着信息技术的迅猛发展和应用需求的不断增长,云计算和雾计算已成为不可忽视的重要领域。
它们的出现改变了传统计算模式,给人们提供了更高效、更灵活的计算和存储方式。
云任务结构是一种基于云计算模式的任务执行和数据存储方式。
它将任务和数据分布在云服务器集群中,通过云平台进行管理和调度,用户可以通过互联网随时随地访问和使用云任务资源。
云任务结构的特点是高度的灵活性和可扩展性,能够满足不同规模和需求的任务执行,并且具备高度的可靠性和安全性。
相对而言,雾任务结构是一种基于边缘计算模式的任务执行和数据存储方式。
它将任务和数据分布在边缘设备、传感器和边缘服务器等物理节点上,通过本地网络进行协同和管理,使得任务执行更加迅速和高效。
雾任务结构的特点是低延迟、高带宽和较强的实时性,能够满足对任务响应时间要求较高的应用场景。
本文将重点对比分析云任务结构和雾任务结构的优缺点,并比较它们适用的应用场景。
此外,本文也将探讨云和雾任务结构的未来发展趋势,包括技术发展前景和它们在社会经济中的重要性和潜在影响。
通过深入了解云和雾任务结构的特点和应用前景,可以为读者提供对于计算架构模式的更全面的理解和把握。
1.2文章结构文章结构:本文主要讨论云和雾任务结构的特点以及二者之间的对比和应用场景比较。
具体而言,文章将分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分将给出本文的概述、文章结构和目的。
首先,我们将对云和雾任务结构进行定义和解释,明确它们在计算领域的含义和作用。
接着,我们将探讨云任务结构和雾任务结构各自的特点,包括其优势和局限性。
在正文部分的第二节和第三节,我们将着重分析云任务结构和雾任务结构的定义和解释。
通过对它们的特点的详细阐述,我们将帮助读者更好地理解所讨论的概念。
在接下来的第二节和第三节中,我们将比较云任务结构和雾任务结构的优点和缺点,并对它们在不同应用场景下的比较进行详细论述。
云计算平台的架构和优化
云计算平台的架构和优化云计算是一种新兴的计算模式,它在全球范围内被广泛应用。
它通过虚拟化技术和互联网的高速发展,将计算机和其他计算设备相关的资源有效地整合到一起,形成一种具有极高效益的计算模式。
云计算平台是云计算模式的具体表现,它是一种基于网络化和虚拟化技术的分布式计算平台。
本文将对云计算平台的架构和优化进行探讨。
一、云计算平台的架构云计算平台的架构是与云计算模式的实现密不可分的。
云计算平台的架构可以划分为四个主要部分:云计算存储层、云计算计算层、云计算网络层和云计算管理层。
1.云计算存储层云计算存储层是云计算平台中负责存储和管理数据的部分。
存储层包括三个部分:云计算文件系统、云计算数据库和云计算存储。
云计算文件系统是一种将云计算存储资源整合起来的文件系统,用户可以通过网络访问这些资源。
云计算数据库是一种基于云计算平台的数据库系统,可以存储和管理大规模的数据。
云计算存储是一种分布式存储系统,可以将数据复制到多个节点上,保证数据的安全性和可靠性。
2.云计算计算层云计算计算层是云计算平台中负责数据处理和计算的部分。
计算层包括云计算数据处理和云计算应用服务。
云计算数据处理是指数据的分析和处理,包括数据挖掘、模式识别、统计分析、机器学习等技术。
云计算应用服务是一种集成了多个功能模块的服务,用户可以通过互联网获得服务。
3.云计算网络层云计算网络层是云计算平台中负责网络连接和协议转换的部分。
网络层包括云计算网络结构、云计算虚拟网络和云计算协议转换。
云计算网络结构是指云计算平台的物理网络结构,包括网络拓扑、路由选择和网络设备配置等。
云计算虚拟网络是指通过虚拟化技术构建的虚拟网络,可以满足不同用户的网络需求。
云计算协议转换是指将不同协议的数据转换为统一的协议,保证数据的传输。
4.云计算管理层云计算管理层是云计算平台的管理和监控系统,用于管理和监控云计算平台的各项资源。
管理层包括云计算资源管理、云计算用户管理、云计算安全管理和云计算性能管理。
云计算架构PPT课件
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中间层架构对应的是多层客户机/服务器计算范式。它是 在对客户机/服务器架构改进而产生的,其目的是简化和 提升伸缩能力。所采用的方法是将业务逻辑和数据服务 分别放在两个服务器上,客户机与中间服务器连接,中 间层与数据服务层连接,客户机对数据的访问由中间层 代理完成。图 3.10所示是中间层架构的示意图。
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3.2.1 计算架构的进化 3.2.2 一般云计算架构的二维视角
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计算机出现后,计算机的软硬件都经历了长 时间的演变,其中计算范式过从中央集权计 算(主机计算)到客户机服务器计算,再到 浏览器服务器计算,再到混合计算模式。不 同的计算范式对应的是不同的计算架构,而 每一种计算架构都与其所在的历史时期相符 合。
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3.1.1 革命性概念:IT作为服务 3.1.2 云计算系统工程 3.1.3 云数据中心 3.1.4 云的工作负载模式 3.1.5 云计算的规模效应
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云计算将所有IT资源包装为服务予以销售,也就是所谓的 “IT作为服务”。绝不可以轻看IT作为服务这个概念。尽管在 主机时代就是如此,但IT作为服务这种理念仍然具有颠覆 性的特点。因为我们大部分人已经习惯拥有自己的IT资产, 对IT资产由别人拥有这种模式抱有潜意识的抵触情绪。不 过,如果仔细分析这个问题,我们就会发现,IT作为服务 是顺理成章的一种自然演变。
组件发布的独立性:组件可以独立发布,无须与任何组件进行事先沟 通。 客户机/服务器模型:使用统一的界面来分离客户机和服务器。
无状态连接:客户机上下文不保存在服务器中,每次请求都需要提供 完整的状态。
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图3.18 将云平台看作应用所展示出来的架构
图3.16 云应用程序的软件结构
基于SDN架构的NFV技术在低轨卫星网络中的应用
中国空间科学技术J u n 25㊀2021㊀V o l 41㊀N o 3㊀89G96C h i n e s eS p a c eS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yI S S N 1000G758X ㊀C N 11G1859/V h t t p :ʊz g k jc a s t c n D O I :10 16708/jc n k i 1000G758X 2021 0042基于S D N 架构的N F V 技术在低轨卫星网络中的应用侯筠仪1,赵黎晔2,∗,申景诗1,冯飞2,王韶波21 山东航天电子技术研究所,烟台2646702 航天东方红卫星有限公司,北京100094摘㊀要:针对当前卫星网络通信业务需求复杂㊁星上设备对多业务兼容性差的问题,提出了一种面向低轨卫星网络的软件定义网络(S D N )架构.该架构设计了以星间链路为基础的虚拟化数据平面和多控制器的分布式控制平面,具有高度灵活和可编程的特性.通过网络功能虚拟化(N F V )技术实现了数据平面虚拟化和集群化控制器的功能分割,给出了架构实现的关键技术方案,使其能够实现数据传递的高效动态分配.最后仿真验证了在快速路由重构方面,该S D N 卫星网络架构相较于传统卫星网络,在反向缝场景下全网平均网络查询时延更为稳定,且平均时延缩短了82 4%,进一步验证了其控制器数量选择的科学性,体现了该S D N 卫星网络架构的先进性.关键词:低轨卫星网络;卫星通信;软件定义网络;网络功能虚拟化;控制器集群中图分类号:V 19㊀㊀㊀㊀文献标识码:A收稿日期:2020G09G05;修回日期:2020G11G27;录用日期:2020G12G14;网络出版时间:2020G12G21㊀10:39基金项目:高分辨率对地观测系统重大项目基金(G F Z X 0406120203)∗通信作者.E Gm a i l :m i e t y@s o h u .c o m 引用格式:侯筠仪,赵黎晔,申景诗,等.基于S D N 架构的N F V 技术在低轨卫星网络中的应用[J ].中国空间科学技术,2021,41(3):89G96.HO UJY ,Z H A OLY ,S H E NJS ,e ta l .T h ea p pl i c a t i o no fN F V b a s e do nS D Na r c h i t e c t u r e i nL E Os a t e l l i t en e t w o r k [J ].C h i n e s eS p a c eS c i e n c e a n dT e c h n o l o g y,2021,41(3):89G96(i nC h i n e s e ).T h e a p pl i c a t i o no fN F Vb a s e d o nS D Na r c h i t e c t u r e i nL E O s a t e l l i t e n e t w o r kH O UJ u n y i 1,Z H A OL i y e 2,∗,S H E NJ i n gs h i 1,F E N GF e i 2,W A N GS h a o b o 21 S h a n d o n g I n s t i t u t e o f S p a c eE l e c t r o n i cT e c h n o l o g y ,Y a n t a i 264670,C h i n a 2 D F H S a t e l l i t eC o .,L t d .,B e i j i n g 100094,C h i n a A b s t r a c t :I nt h ec o n t e x to fs a t e l l i t en e t w o r kc o mm u n i c a t i o ns e r v i c e s w i t hc o m p l e xr e q u i r e m e n t sa n d p o o rs e r v i c e c o m p a t i b i l i t y o fo n Gb o a r de q u i p m e n t ,as o f t w a r e Gd e f i n e dn e t w o r k (S D N )a r c h i t e c t u r e f o r l o w Go r b i t s a t e l l i t en e t w o r k w a s p r o p o s e d .A v i r t u a l i z e dd a t a p l a n eb a s e do ni n t e r Gs a t e l l i t el i n k sa n dad i s t r i b u t e dc o n t r o l p l a n e w i t h m u l t i pl e c o n t r o l l e r sw e r ed e s i g n e di nt h i sa r c h i t e c t u r e ,w h i c h w a sh i g h l y f l e x i b l ea n d p r o g r a mm a b l e .T h r o u ght h en e t w o r k f u n c t i o nv i r t u a l i z a t i o n (N F V )t e c h n o l o g y ,t h ed a t a p l a n ev i r t u a l i z a t i o na n dt h ef u n c t i o n a ld i v i s i o no ft h ec l u s t e r e d c o n t r o l l e rw e r e r e a l i z e d ,a n d t h ek e y t e c h n i c a l s o l u t i o n s f o r t h e r e a l i z a t i o no f t h e a r c h i t e c t u r ew e r e g i v e n t oe n a b l e t h e e f f i c i e n ta n d d yn a m i c a l l o c a t i o n o f d a t a t r a n s m i s s i o n .T h e s i m u l a t i o n v e r i f i e s t h a tt h e S D N s a t e l l i t e n e t w o r k a r c h i t e c t u r e i sm o r es t a b l et h a nt h et r a d i t i o n a l s a t e l l i t en e t w o r ki nt h er e v e r s es e a m s c e n a r i oi nt e r m so f f a s tr o u t er e c o n f i g u r a t i o n .I n t h e s i m u l a t i o n r e s u l t s ,t h ea v e r a g e r e c o n s t r u c t i o nd e l a y i ss h o r t e n e db y 82.4%,a n dt h es c i e n t i f i c c h o i c eo f t h en u m b e r o f c o n t r o l l e r s i sv e r i f i e d .T h e s i m u l a t i o nr e s u l t s r e f l e c t t h e a d v a n c e dn a t u r eo f t h eS D Ns a t e l l i t e n e t w o r ka r c h i t e c t u r e .K e yw o r d s :L E O ;s a t e l l i t e c o mm u n i c a t i o n ;S D N ;N F V ;c o n t r o l l e r i n t e g r a t i o n90㊀中国空间科学技术J u n 25㊀2021㊀V o l 41㊀N o 3在5G生态系统的大背景下,地面用户数量和服务类型呈现爆发增长的趋势,星地网络的集成一体化被视为增强网络功能㊁完善网络部署的一种解决方案.目前,全球已有超过20个卫星通信系统在轨运行,以新一代的O n e w e b系统㊁S p a c e X系统等为代表的巨型星座网络[1]作为通信网络广域建设的一种补充,有效克服了地面网络基站的布设限制,旨在缓解全球剩余2/3人口的宽带上网问题.在卫星网络领域,传统卫星通常将控制和数据转发功能集中于同一网络设备,卫星节点在进行数据传递前需先完成链路维持㊁状态监控㊁路由计算等多种网络控制功能,占用了大量星上载荷资源.面对未来网络不断增长的用户需求和异构化的应用程序,学术界提出了引入 软件定义网络 的概念进行卫星网络应用方案的研究.软件定义网络(s o f t w a r e d e f i n e d n e t w o r k, S D N)是网络虚拟化的一种实现方式,其核心是分离网络设备的数据平面与控制平面以实现网络流量的灵活控制.F e r rús等[2]在5G背景下在卫星地面段中引入S D N/N F V技术,实现星地间网络资源管理能力和业务敏捷性的提升. T a n g等[3]将路由计算和网络配置任务放在地面站,设计了一种基于O p e n F l o w的软件定义卫星网络架构.X u等[4]设计了S o f t S p a c e架构并讨论了S D N的故障发现机制和移动性管理能力. K a k等[5]研究了低小卫星在S D N网络体系下配置不同载波频率和轨道参数对时延和吞吐量的影响.X u等[6]设计了一种3层分层控制器架构,并进一步提出了一种从控制器选择策略以促进成本降低和稳定性增强.传统S D N方案的共同点是利用全局统一的S D N控制平面实现路由计算,控制策略需要在全网进行刷新.然而卫星自身拓扑动态异构的特征会导致控制器的计算及同步负担很大.可见,低轨卫星空间段的软件定义网络架构设计依然有较大的研究潜力和应用价值.针对上述问题,本文主要关注将S D N设计思想在卫星网络架构中进行扩展,简化卫星节点的工作负担㊁实现大量流量的高效传输,并融合网络功能虚拟化(N F V)技术以使该架构能够面对未来空间信息网络发展中可能遇到的挑战性问题.本文首先从低轨星座设计入手,从物理层面进行优化,使其通信水平的性价比最大化.基于该低轨卫星星座,进一步提出了软件定义卫星网络架构设计方案,设计了以星间链路为基础的虚拟化数据平面和多控制器的分布式控制平面,并给出了架构实现的关键技术方案,使其能够实现数据传递的高效动态分配.1㊀低轨卫星星座设计低轨星座设计是构建卫星通信系统的基础,星座构型的合理优化有助于低轨星座功能的最大化实现.卫星星座设计优化过程首先应根据目标场景选取基础星座构型.本文的设计背景为设计一种有效补充地面网络局限性㊁实现广域补充覆盖且能够搭建S D N架构的卫星星座.极轨道星座属于对称星座,轨道面分布均匀,每个轨道面上卫星数目相同,轨道面经过两极且与赤道面垂直,能够实现对全球的覆盖.极轨道星座中的卫星在运动过程中保持相对静止,可以通过固定的星间链路实现卫星间的切换与通信,且星间链路建设简单,易于维护,能够为S D N架构提供合理的物理基础.因而,本文采用极轨道作为星座基础构型.铱星系统是一种典型的极轨道通信卫星星座.但考虑未来通信系统所面临的高速率传输下,文献[7]基于轨道高度与边缘通信仰角的约束关系指出,低通信仰角的铱星系统无法满足宽带L E O星座卫星通信系统要求,需要通过提高轨道高度来解决这一问题.然而,在地面用户边缘通信相同的情况下,卫星的轨道高度越高则会导致单星所需要的点波束数量越多.考虑到软件定义卫星星座未来发展定位于卫星通信㊁导航㊁遥感等多方面星上功能的实现,本文参考由法国国家空间研究院和美国宇航局合作的第一个全球定位和数据采集系统A r g o s系统的星座设计理念,将星座轨道高度提升至850k m,以贴合多功能的星上实现需求.卫星通信仰角的设计需保证星座实现对全球的覆盖,但单颗卫星不应覆盖面积过大而造成功率指标的浪费,故本星座单颗卫星的边缘通信仰角设计为30ʎ.根据全球覆盖星座原理[8],在已知轨道高度和边远通侯筠仪,等:基于S D N 架构的N F V 技术在低轨卫星网络中的应用91㊀信仰角的前提下能够计算出最优的卫星总数㊁轨道面数及每个轨道上的卫星数量,最终构建卫星星座.该星座共有9个轨道平面,每个轨道面上分布11颗低轨卫星,轨道高度850k m ,轨道倾角为86 4ʎ.通过S T K 软件对星座的对地覆盖性能进行仿真,结果证明该星座对地覆盖率在全时段达到100%,满足任务所需的通信要求.极轨道卫星星座网络的联通依赖于星间链路的构建.参考铱星星间链路的设计模式,该星座中的每一颗卫星都与其同一轨道的相邻卫星建立2条星间链路,并与相邻轨道上实时临近的卫星建立2条星间链路.第1轨道和第9轨道之间的反向旋转关系是一种例外情况,这两条轨道间的卫星不存在相邻轨道的星间链路.拓扑结构如图1所示.图1㊀数据平面拓扑结构示意F i g 1㊀S c h e m a t i c i l l u s t r a t i o no f d a t a p l a n e t o p o l o g y卫星通信网络地面段网络拓扑采用 多点落地 的设计思想.仅依靠单一地面站接收全网卫星的下传数据这一模式在面对海量数据时易发生网络拥塞,而将多地面站引入卫星网络的路由规划能够充分利用地面网路资源.地面设备具有可维护㊁鲁棒性高的特点,通过光纤传输数据更为高效,分担了卫星网络的传输压力,体现了卫星网络与地面网络的互补性,实现了星地传输负载均衡.如图2所示,本文选取三亚㊁佳木斯㊁喀什3处地面站为示例,图中标注了3处地面站的地理位置及当前时刻向对应地面站下传数据的卫星(圆标注).图2给出了一条路由示例:当前时刻喀什地面站上空西侧的卫星(三角标注)作为源点进行数据传输,数据流在喀什地面站上空完成数据下传,经地面光纤网络传递至目的地三亚地面站.这样的传输路径有效减少了数据流在星间的传递跳数,降低了传输延迟与传输损耗.此外,多点落地 结构能够有效解决极轨道星座反向缝两侧卫星无法建立星间链路导致路径规划复杂的问题.图2中佳木斯地面站上空,存在两个间隔反向缝的数据下传卫星(矩形标注).虽然两颗卫星间无法完成东西向数据传输,但是能够通过将数据下传至佳木斯地面站,最终借由地面网络完成服务,避免了星上传输路径过长的问题.图2㊀ 多点落地 结构示例F i g 2㊀ M u l t i p o i n t l a n d i n g s t r u c t u r e e x a m pl e 2㊀基于低轨星座的软件定义网络架构设计与实现S D N 的核心在于控制平面和数据平面的分离,其基本架构如图3所示.图3㊀S D N 基本架构F i g3㊀S D Na r c h i t e c t u r e92㊀中国空间科学技术J u n 25㊀2021㊀V o l 41㊀N o 32 1㊀数据平面在低轨卫星网络中,卫星作为S D N交换机的载体可被视为数据平面的节点.低轨星座中所有卫星以节点形式构成完整的数据平面,依靠星间链路实现数据流的交换传输.数据平面的主要功能是通过一系列的链路操作对到来的数据分组进行处理,这些操作通常包括数据分组的收集和完整性检查.卫星网络这一场景的特点是底层物理资源有限,发射入轨后很难对交换机进行硬件设备的二次更新或功能变更维护,因而缺乏应对多种服务需求的灵活性.本文提出引入N F V技术,在数据平面上搭建虚拟的 环境抽象层 ,用以解决数据平面的灵活性问题,并进一步阐明虚拟化转发功能的实现方式.环境抽象层将设备的物理功能分割为更轻量级的网络虚拟功能,通过映射机制将用户需求的虚拟资源与物理资源相对应,能够有效地节省底层的物理资源,实现卫星平台的长期可用性.如图4所示,I n t e l公司开发的一种数据平面开发套件(d a t a p l a n ed e v e l o p m e n tk i t,D P D K)能够很好地实现网络功能的虚拟化.该套件提供了数据平面库和轮询模式的L i n u x用户空间网卡驱动,通过间接的A P I提供队列管理㊁缓存管理和流量分组功能,使得上层应用和控制平面可以直接调用这些环境抽象层的功能来完成相关计算和转发.通过虚拟化交换机(即环境抽象层),端口在传递流表时不再需要硬件设计提前预留专用的缓存队列存储空间,其缓存空间由C P U管理的内存动态化临时分配.在数据转发图4㊀数据平面I/O结构F i g 4㊀D a t a p l a n e I/Oa r c h i t e c t u r e 过程中,仅通过表头的地址匹配字段送入C P U 进行地址匹配,待完成匹配后才会在需要转发时将完整数据包输出网络端口.卫星网络数据平面的虚拟化计算类功能的实现方式与普通星载计算机运行应用程序的方式完全相同,而虚拟化的转发类功能则有比较大的变化.在S D N网络设备中,网络层功能虚拟化的本质是通过流表抽象数据平面,通过流表可以精确地匹配和识别业务类型,完成对流的操作.数据转发形成的流表由多个基础流表构成,基础流表包含了地址匹配字段㊁计数字段㊁操作字段3项功能,如图5所示.考虑到卫星网络是一种无线网络,其转发和资源分配均基于终端,传统的S D N可能造成1个卫星终端的不同流会使用相同的信道和窗口.本方案在传统S D N协议基础上扩展性地引入I E E E802 11e协议,该协议通过对流量的窗口和帧间间隔区别对待,能够赋予流不同的优先级.图5㊀S D N流表项F i g 5㊀S D Nf l o wt a b l e随着星载载荷处理能力的提高,在支持基础数据包的转发之外,数据平面还需支持流量优先级的分类功能,以便针对不同类型数据实现S L A(服务级别协议).通过采用D P I(深度包检测)[9],应用能够确定转发决策的优先级,进而满足Q o S(服务质量)要求.数据平面的虚拟化处理缓解了C P U的压力,使得这些服务有了实现的可能.2 2㊀控制平面卫星网络的控制功能由S D N控制器实现,侯筠仪,等:基于S D N 架构的N F V 技术在低轨卫星网络中的应用93㊀其任务是更新数据平面设备(即星上S D N 交换机)的转发规则.目前,大量的研究成果集中于将控制器放置于地面站或静止轨道卫星上,且数量较少.然而,随着网络流量需求的提升和数据平面的扩大,控制器数量不足将难以满足星地无线网络高动态㊁大跨度的路径配置计算需求,进而使得配置转发规则所需的流建立时间增长,用于改善网络延迟的相关规则下发失效,因而需要增加控制器布设数量来减少流建立时间[10].此外,控制器放置于地面站或静止轨道卫星上意味着控制平面与数据平面之前存在巨大的数据传输损耗,并需要建立更为庞大的拓扑分析库来处理网络拓扑的动态化问题[11].基于上述背景问题,本文提出将多控制器直接部署于低轨卫星上构成分布式控制平面.这样的控制器部署方式,一方面保证了控制器数量能够满足功能实现的需求,另一方面控制平面与数据平面的拓扑一致化减少了控制平面的数据处理压力.根据改进的N S G A GⅡ的多控制器初始化部署算法[12]可知,控制器与卫星节点数量比例为0 3~0 4时,网络端到端时延将至最低.因此本文的控制器静态放置方案将控制器数量选取为36,每条轨道可有4个控制器,分别位于该轨道的1号㊁4号㊁7号㊁10号卫星.如图6所示,被放置S D N 控制器的卫星同时具备数据交换和网络控制的功能,控制器与控制器之间由东西向接口相互连通,形成一个物理上分散㊁逻辑上集中的控制平面.每个控制域内约有2~3颗卫星.这样的部署方式不仅减少了星地间的数据传输损耗,还降低了控制器与交换机之间的数据传播时延.此外,集群式控制器通过虚拟化设计能进一步实现多功能平台的分割,提升卫星平台图6㊀控制平面组网示例F i g 6㊀C o n t r o l p l a n en e t w o r k i n g对载荷的支撑能力,更好地把握全网资源视图,改善通信资源的交付质量.多控制器的部署意味着同时还需解决控制器动态放置问题[13].控制器动态放置问题即控制域界定问题,该问题可被公式化为I L P 算法,其优化目标是使得配置转发规则所需的平均流建立时间最小化,并通过G u r o b i 优化器进行求解.与控制器放置问题相关的约束表述如下.约束1:用于确保要放置在网络中的控制器总数为K .ðc ɪCyc=K(1)式中:C 为控制器集合(该集合中元素c 为控制器集合中各控制器的编号);K 为控制器放置数量;y c 为一个二进制变量,指示是否将控制器放置在c ɪC 上,yc 为1表示控制器在控制器集合C 中,yc 为0表示控制器不在控制器集合C 中.约束2:用于确保只有c 号控制器处于活动状态时,s 号卫星才会被c 号控制器控制.x s ,c ɤy c ,∀s ɪS ,∀c ɪC (2)式中:S 为卫星集合(该集合中元素s 为卫星集合中各卫星的编号);x s ,c 为一个二进制变量,指示是否将卫星节点s 分配给c ɪC 上,x s ,c 为1表示将卫星节点s 分配给c ɪC ,x s ,c 为0表示不将节点s 分配给c ɪC .约束3:用于确保每个卫星s 被有且只有一个控制器c 控制.ðc ɪCxs ,c=1,∀s ɪS (3)约束4:如果两个卫星属于不同的控制器集群,则需要给他们分配给不同的控制器.约束4给出一种辅助的二进制变量z c ,s ,k 用于量化这种情况,将卫星划分为不同的控制域.z c ,s ,k =x s ,c x k ,c ,∀s ɪS ,∀k ɪS ,∀c ɪC (4)约束5:为使该约束能被线性优化器运算解决,由约束5的3个公式进行替代.z c ,s ,k ɤx s ,c ,∀s ɪS ,∀k ɪS ,∀c ɪC z c ,s ,k ɤx k ,c ,∀s ɪS ,∀k ɪS ,∀c ɪC z c ,s ,k =x s ,c +x k ,c -1,∀s ɪS ,∀k ɪS ,∀c ɪC üþýïïïï(5)本文所设计的由多控制器共同构成的控制94㊀中国空间科学技术J u n 25㊀2021㊀V o l 41㊀N o 3平面经东西向接口相互连通形成,物理上分离但逻辑上集中.在此基础上,结合N F V 技术进一步提出了对控制平面的软件层面功能切割.经虚拟化处理,控制平面基于卫星通信需求设计为3个平台和2个数据库:请求指令平台㊁负载均衡平台㊁控制器系统平台㊁全网视图库㊁路由算法库.其中,全网视图库包含了拓扑分析库㊁链路分析库㊁网络状态库.为适应卫星拓扑的动态性,引入拓扑快照的方法,每分钟检查一次网络状态变化并形成快照集,每小时计算一次由于卫星移动而产生的所有网络拓扑.通过南向接口,控制平面必须处理3类流量控制信息:流量配置信息㊁流量重新配置信息和迁移信息.如图7所示,数据平面收到新业务请求后向控制平面发送流量配置信息,控制平面的请求指令平台接收该信息,并将任务分发至相关的全部控制器.流量配置信息仅提供源地址及目的地址信息,不包含业务的转发相关内容.当网络中某卫星节点或多卫星节点因数据传输任图7㊀控制平面实现流程F i g 7㊀C o n t r o l p l a n e i m pl e m e n t a t i o n p r o c e s s 务过量而出现拥塞状态时,发生拥塞的卫星节点向控制平面发送流量重新配置信息,请求指令平台收到此类信息后将其转发至负载均衡平台,触发卫星路由重构.该过程中,控制平面将更新全网视图库,负载均衡算法库调用更新后的链路状态和数据平面上传的数据传输任务需求重新计算路由,新的路由规则由控制器下发至数据平面.此外,每一次流量传输过程完成后,起点交换机和目的交换机分别向所属控制器发送第一流量配置信息时间和传输结束时间,由起止时间的差值除以路由传输跳数计算出平均流建立时间.若平均流建立时间超过系统规定阈值,同样视为发生网络拥塞,由目的交换器向控制平面发出流量重新配置信息,降低该路由途径的分配权重.考虑到控制器系统平台内包含数量较多的控制器,本文采用Z o o k e e pe r 系统框架[14]实现该平台内部的管理.每台搭载控制器的卫星对应于不同的控制域(多颗交换机卫星),同时在多颗控制器的卫星中选举出一个L e a d e r (图中为控制器1,实际通过选举规则设定为地面站过顶卫星所搭载的控制器,以实现更好的星地交互),负责与收集全网的信息并发送给全网视图库进行更新,确保流量传输资源不被复用.其余搭载控制器的卫星作为M e m b e r 负责控制其所属控制域内卫星上的交换机进行数据传递,并通过迁移信息将各控制域内的网络状态信息发送给L e a d e r.由于卫星拓扑的动态性,各控制器卫星所属控制域内所需控制的卫星节点动态变化,需采用一种基于度的均衡控制节点部署算法[15]实现对控制卫星控制域的自适应动态划分.该算法调用全网视图库,生成星座交换机节点链表并设置链表的遍历方向参数,最终获得每个控制器对应控制域的卫星交换机节点集合.卫星控制器系统平台上的控制器通过调用全网视图库和路由算法库进行路由规划,并负责向其控制域内的交换机下发路由表.2 3㊀初步验证该验证基于本文第2节设计的低轨星座,对所设计的多控制器架构与传统地面站控制架构,在反向缝区域发生路由重构情况的路由重构查侯筠仪,等:基于S D N 架构的N F V 技术在低轨卫星网络中的应用95㊀询时延进行仿真验证对比.本文随机选取某时刻卫星拓扑快照对卫星节点查询时延进行计算.假设反向缝位于北京地面站上空,因而地面站选取为北京地面站.在该时刻下,传统地面站控制架构所对应的地面站过顶卫星为第9轨道3号卫星(卫星编号91,卫星G地面站跳数记为0).通过S T K 软件仿真可以获得该时刻下卫星网络中各节点位置及其间距,并假设每颗卫星节点数据转发处理时间为1m s .而本文所设计的多控制器架构在该场景下,每颗卫星发送路由重构查询请求仅需1跳或0跳即可将请求发送至控制器.假设数据传输速度为光速,计算得到各节点重构路由所需的查询时延,并以卫星G过顶卫星间隔跳数作为分组依据计算均值进行对比.如图8所示,传统意义上地面控制器的部署架构受反向缝影响大,间隔跳数越大的卫星所需的路由重构查询时延越大,而低轨部署多控制器的S D N 架构则具有较低且稳定的路由重构查询时延.在传统地面站控制架构,该时刻全网卫星节点通过地面站控制器实现路由重构的查询时延均值为82 97m s .而在本文设计的低轨道多控制器部署架构下,路由重构的单跳查询时延稳定在14 58m s .该仿真结果说明该架构可以较好实现路由的动态调整,快速实现路由收敛重构.图8㊀各节点不同架构下所需路由重构查询时延F i g 8㊀R o u t i n g r e c o n f i g u r a t i o n q u e r y d e l a y fo r d i f f e r e n t a r c h i t e c u t r e s本文进一步对控制器数量对网络端到端时延的影响做出仿真.网络端到端时延为星上交换机G控制器平均时延及控制器G控制器平均时延的总和.交换机G控制器平均时延为所有交换机与其控制器间最短星间链路数据传输时延的平均值.控制器G控制器平均时延为所有控制器与控制器之间最短控制链路传输时延的平均值.最短路径通过S T K 软件仿真可以得到.如图9所示,可以看出随着控制器数量的增加,网络端到端时延不断降低,在控制器数量为4时达到最低值,继续部署控制器会导致时延呈现上升趋势.这主要是因为当控制器数量较少时,星上交换机与控制器之间所需的最短传输路径较长,导致路由重构请求发送时延较长.随着控制器数量的增加,星上交换机与控制器间所需最短路径减少,网络端到端时延不断下降直至达到最佳的控制器部署比例.随着控制器数量的继续增加,网络端到端时延出现上升趋势的原因是控制器部署数量冗余,此时交换机G控制器间已达到最短路径,过多的控制器反而增加了网络负担,网络端到端时延主要由控制器间控制链路的传输时延组成.图9㊀控制器数量对网络端到端时延的影响F i g 9㊀I n f l u e n c e o f c o n t r o l l e r n u m b e r o n e n d Gt o Ge n dd e l a y3㊀结束语从体系结构的角度出发,可以预见S D N 作为一种解决方案能够为未来卫星网络带来可编程的灵活性和控制部署的自适应功能.本文提出了一种基于低轨卫星网络的S D N 架构设计.在低轨卫星网络合理优化设计的背景下,该架构充分结合N F V 技术,实现了在控制平面与数据平面相分离的基础上对各平面功能的二次切分.数据平面基于N F V 技术构建环境抽象层,将计算和转发功能虚拟化,实现了缓存的实时分配,有效提高数据传输效率.控制平面由多控制器共同构成集群,物理上分离但逻辑上集中,经虚拟化处理设计为3个平台和两个数据库用以高效生成流量配置规则并下发,同时进一步实现了控制器系统平台内的自适应动态重构.该S D N 架构设计对未来软件定义卫星网络架构建设具有重要的参考意义.在后续研究中,作者团队将。
2020年,云计算的十大演变
栏 目编 辑 :胡 素 青 E mal u u i 0 @ 1 3G m - i s q g 4 6 o : h n
用程序。 HP 自动 化基 础设 施 实验 室 的 运行员约翰 ・ 曼利 (on al ) Jh n y 说: M e
供应商会抵制开放吗?
总 之 , 果 行 业 采 用 两个 措 如 施, 云计 算所有 的障碍 都可以得 到
=。 模块化软件
要充分利用那 些通过云的巨大 硬件群 , 独的软件应 用程序将 被 单 设 置得更 大、 复 杂 , 更 因为它们 将 被写成利用规模优势的形式。 随着独立程序规模和复杂性的 增长, 软件开发 过程 中将 会把重 点
除了模 块 化方 面的转变 , 软件 还 可 以接 受 目前 一 些 社 交 软件 如
在 每一次会议 结束后 , 实例需 要 被 推倒 , 并返 回到计算池 。 曼利
说, 如果公司租用软件的时间较长, 这可能会非常棘手。
供应商 就可以收取专 利技术费。 与 此相 结合, 全面技术披 露 的云架构
量相互冲突的标准 , 并不断 争论供 应商到底要开放到什么程度 。衄
计算基础设施 的一部分。 从现在 起到8 年后, 我们可能会
3 0 美元增长 到1 0 亿美元 , 5亿 0 5 因 为 ̄ 2 2 年 , U0 0 它将成 为许 多组织的
I基础设施的关键。 T
有 1个方法 , 0 使云计算  ̄2 2 年看 100 1
看 到许多工作负载在云 中的低 功耗 中心内, 支持大规模联合 的、 可扩展
杂 的软件程 序包将是 一个挑 战, 曼
利说 。
则进 入 由他 人操作 的设备中, 其他 小公 司也 是一 样。“ 服务 器和存 储
云计算与移动化,创造全新医疗体验
现有应用体系 软件定义数据中心
下一代云应用体系
终端用户计算
随时、随地在任何设备上 访问应用和数据, 更好地IT管控能力
平台即是服务 (PaaS)
敏捷, 针对现代Pi应vo用ta的l O云N独E 立平台
(Pivotal CF & Services)
Pivotal Labs
更快、更好、更安全的数据分 析能力
安全分析
虚拟的数据 湖泊
存储、管理和交付来自于 快数据和大数据的价值
混合云 被做为一个云来统一管理
所有的基础设施被虚拟化 并以服务的方式进行交付
数据中心完全被软件自动化控制
软件定义数据中心使IT成效更明显、业务更敏捷
新一代数据中心体系结 构以及
经济优势
革新基础架构并降低单位成本
内在安全性与高 可用性
重新构思的桌面,灵感源自动性
我们需要随时、随地在任何设备上访问应用和数据
在任何院区、任何地点、任何时间都能访问应用 和数据
获取医生桌面
获取医生桌面
专线
其它院区、其它医 院、其它地点
桌面云
无论医生在哪里办公,一登录即可获取自己的办公桌面。 在任何地方使用的都是同一个桌面
医院云平台
我们需要随时、随地在任何设备上访问应用和数据
医院普应通用人系统
患终者端操作平台
PACS EMR RIS LIS UIS PIS EIS
iOS
PC&移动设备
可穿戴设备
医院云平台:SDDC
(应用和数据)
Android
Windows 8 Windows
PC&移动设备
Mac
随时随地通过统一工作空间进行访问
一次登录 | 一种体验 | 任何设备
浅析云计算中心的技术革新——借鉴互联网企业的革新式IT基础架构
云计算服务平 台、终端 用户 消费者也 日益 要求以更
1 电信运 营商的业务转型
电信行业 的市场条件 和竞争 环境 已发生巨大变化 , 与诸 多互联网和移动互联 网企业 的快 速发展相比 ,众多 电信 运营商的传统业务 已经步入 了微 利时代 ,电信运营
商不 得 不 在 内 部 创 新 和 外 部 竞 争 的双 重压 力 下 开 始 转 换
低 的成本 获得更高质量 的服务 ,因此必 须构建具有高可
扩 展 性 和 深 入 分 析 能 力 的高 度 智 能平 台 ,才 能 提 供 高 度
本 文主 要 以戴 尔 与互联 网客 户共 同开 发 、而且 已 个 性化的互动数字体验。
经 过 长 年 市 场 验 证 的两 大 革 新 性 的解 决 方 案 ( 模 块 化 数
所 占比 例 越 来 越 高 。据 工 业 和信 息 化 部 电 信 研 究 院 的研 究 表 明 ,基 于 互 联 网 的业 务 收 入全 面 超 过 非 互 联 网 的收
长带动 了数据 中心技术 的变革和服务质量的不断提升。 互联 网技术 自发 明 以来 已经 走过 了4 0多个年头 , 现在 全球 互联 网用 户总数 已达2 1 亿 规模 。据 统计 ,截
巴、F a c e b o o k 、 百 度 、 亚 马 逊 等 互 联 网 企 业 的 革 新 式 商 业 模 式 、 快 速 扩 张 的业 务 方 式 , 已 通 过 多 种 方 式 为社
大模型时代的基础架构读书笔记
《大模型时代的基础架构》读书笔记目录一、内容描述 (2)二、大模型时代的挑战与机遇 (3)2.1 大模型带来的挑战 (5)2.1.1 计算资源的限制 (6)2.1.2 数据隐私与安全问题 (7)2.1.3 模型可解释性与透明度 (9)2.2 大模型带来的机遇 (10)2.2.1 新算法与新架构的出现 (11)2.2.2 跨领域合作与创新 (12)三、大模型时代的基础架构 (14)3.1 硬件架构 (15)3.1.1 GPU与TPU的发展与应用 (16)3.1.2 其他硬件技术的发展 (18)3.2 软件架构 (19)3.2.1 深度学习框架的功能与特点 (21)3.2.2 软件架构的可扩展性与灵活性 (22)3.3 优化与加速 (23)3.3.1 模型压缩技术 (24)3.3.2 知识蒸馏技术 (26)四、大模型时代的基础架构发展趋势 (27)4.1 技术融合与创新 (28)4.1.1 硬件与软件的融合 (29)4.1.2 多种技术的综合应用 (31)4.2 用户需求与市场导向 (32)4.2.1 用户需求的变化 (34)4.2.2 市场导向的影响 (35)五、结论 (37)一、内容描述《大模型时代的基础架构》是一本关于人工智能和深度学习领域的重要著作,作者通过对当前最先进的技术和方法的深入剖析,为我们揭示了大模型时代下的基础架构设计原则和实践经验。
本书共分为四个部分,分别从基础架构的概念、技术选型、部署和管理以及未来发展趋势等方面进行了全面阐述。
在第一部分中,作者首先介绍了基础架构的概念,包括什么是基础架构、为什么需要基础架构以及基础架构的主要组成部分等。
作者对当前主流的基础架构技术进行了简要梳理,包括云计算、分布式计算、容器化、微服务等。
通过对比分析各种技术的优缺点,作者为读者提供了一个清晰的技术选型参考。
第二部分主要围绕技术选型展开,作者详细介绍了如何根据项目需求和业务场景选择合适的基础架构技术。
云计算平台的架构设计与实现方法
云计算平台的架构设计与实现方法云计算技术是近年来快速发展的一项前沿技术,它提供了弹性扩展、高可用性和灵活的计算资源,为企业和个人用户提供了全新的服务模式。
构建一个高效稳定的云计算平台对于实现业务的高效运行至关重要。
本文将探讨云计算平台的架构设计与实现方法,以帮助读者了解并构建出功能完备的云计算平台。
一、架构设计1. 分层架构云计算平台的架构设计通常采用分层架构,主要分为用户界面层、服务层、资源管理层和基础设施层四个主要组成部分。
- 用户界面层:提供给用户进行云服务管理、监控和操作的界面,包括Web界面、移动App等。
- 服务层:解决业务逻辑,具体提供各种云服务,例如计算、存储、网络等。
- 资源管理层:负责管理和调度云平台上的资源,包括虚拟机、存储设备、网络设备等。
- 基础设施层:提供物理设施支持,包括服务器、存储设备、网络设备等。
2. 弹性扩展云计算平台应具备弹性扩展的能力,以满足用户不断增长的需求。
在设计中,可以采用以下几个关键技术:- 自动化资源管理:通过自动化的方式管理和调度云平台上的资源,根据实际需求实时分配和回收资源。
- 水平扩展:通过增加服务器和节点的数量来扩展系统的处理能力,使系统能够处理更多并发请求。
- 负载均衡:通过负载均衡技术将请求均匀地分发到各个可用的节点上,提高系统的整体性能和可用性。
3. 高可用性云计算平台的高可用性是保障用户服务质量的关键要素。
为了提高系统的可靠性和可用性,可以采用以下策略:- 数据冗余备份:将数据备份到不同的物理位置或服务器上,确保即使发生硬件故障也能够及时恢复和提供服务。
- 分布式存储:采用分布式存储系统,将数据分布在多个节点上,提高数据的可靠性和可用性。
- 多活数据中心:构建多个数据中心,实现数据的异地备份和容灾,以防止单点故障对整个系统造成影响。
- 自动故障转移:当出现硬件故障或节点失效时,自动将任务迁移到其他可用节点,确保服务的连续性和稳定性。
传统数据中心向云计算数据中心升级的方案
传统数据中心向云计算数据中心升级的方案胡经国本文作者的话本文是根据有关文献和资料编写的《漫话云计算》系列文稿之一。
现作为云计算学习笔录,奉献给云计算业外读者,作为进一步学习和研究的参考。
希望能够得到大家的指教和喜欢!下面是正文一、引言云计算是近年来发展最快的互联网技术,被称为第四次IT革命。
IT应用服务将建立在云计算架构之上。
作为云计算核心的基础设施,数据中心在网络中所扮演的角色将更加重要。
云计算数据中心正在逐渐取代传统数据中心,并成为互联网业务和流量的主要源头。
在中国,工信部电信研究院发布的《2022年云计算白皮书》显示,中国公共云服务市场仍处于低总量、高增长的产业初期阶段。
2022年,中国公共云服务市场规模已达47.6亿人民币,增速达36%,远高于全球平均水平。
云计算市场的旺盛需求带动了IDC产业的高速增长。
对于通信运营商而言,IDC业务正逐渐成为其业务收入增长的新的重要源动力。
在2005-2022年问,中国IDC市场规模增长了6倍;而且估计未来5年,仍将保持25.5%的年均增长率。
为了把握这一机遇,中国电信和中国联通先后成立了专门运营云计算业务的云计算公司。
中国挪移在多个省市开展了云计算相关业务。
可以预见,云计算业务将成为运营商未来业务增长和竞争的主要热点之一。
链接:IDCIDC(InternetDataCenter,互联网数据中心),是指基于Internet网络,为集中式采集、存储、处理和发送数据的设备提供运行维护的设施基地,并提供相关的服务。
IDC提供的主要业务包括:主机托管(机位、机架、机房出租)、资源出租(如虚拟主机业务、数据存储服务)、系统维护(系统配置、数据备份、故障排除服务)、管理服务(如带宽管理、流量分析、负载均衡、入侵检测、系统漏洞诊断)以及其他支撑、运行服务等。
二、传统数据中心组网现状及存在问题中国国内主要运营商在全国已建有数百个数据中心,年收入达上百亿元。
但是,这些数据中心大多是从数据机房演变而来的,主要提供机架出租和主机托管等附加值较低的业务。
云计算架构及其相关技术
云计算架构及其相关技术胡经国本文作者的话本文是根据有关文献和资料编写的《漫话云计算》系列文稿之一。
现作为云计算学习笔录,奉献给云计算业外读者,作为进一步学习和研究的参考。
希望能够得到大家的指教和喜欢!下面是正文架构是一个计算机术语,通常是指软件架构,是有关软件整体结构与组件的抽象描述,用于指导大型软件系统各个方面的设计。
云计算的影响广度和深度越来越大。
云计算架构呼之欲出。
云计算架构分为显示层、中间件层、基础设施层和管理层4 层。
一、显示层及其相关技术显示层主要是用于以友好的方式展现用户所需要的内容和服务体验;并会利用到下面中间件层提供的多种服务。
与显示层相关的主要有以下5 种技术:1、HTML这是标准的Web 页面技术。
现在主要以HTML4 为主。
但是,将要推出的HTML5 ,会在很多方面推动Web 页面技术的发展,比如在视频和本地存储等方面。
HTML (HyperText Markup Language,超文本标记语言),是标准通用标记语言下的一个应用。
2、JavaScriptJavaScript是一种用于Web页面的动态语言。
通过JavaScript,能够极大地丰富Web 页面的功能。
并且,能够用以JavaScript为基础的AJAX创建更具交互性的动态页面。
AJAX (Asynchronous Javascript And XML,异步JavaScript和XML ),是指一种创建交互式网页应用的网页开发技术。
AJAX ,即异步JavaScript 和XML。
XML (Exte nsible Markup La nguage可扩展标记语言),是标准通用标记语言的子集。
3、CSSCSS主要用于控制Web页面的外观;而且能使页面的内容与其表现形式之间优雅地进行分离。
CSS (Cascading Style Sheets层叠样式表),是一种用来表现HTML (标准通用标记语言的一个应用)或XML (标准通用标记语言的一个子集)等文件样式的计算机语言。
云技术驱动的架构演进与变迁——组件化、系统化、微服务化
部署项目
部署数量(套) 完成用时
mysql主从集群
3
mycat+mysql集群
1
mha+mysql集群
1
mongodb集群
1
zookeeper集群 kafka集群
1 30分钟 1
redis集群
2
dubbo
1
disconf
1
tomcat项目
200 8小时
• 采用不同配置策略应对多环境需求 • 引入OpenStack Heat实现虚拟机集群创建、管理不
通过使用Docker来封装Nova Compute,并在Nova配置中使用fake。这 样每个Docker Container便成为一个虚拟的Nova Hypervisor Node, 便可 以模拟Controller 集群管理超大量Compute节点的状况;同时fake driver 收到请求直接返回成功的特性,让我们可以测试超大量的VM同时创建 和同时销毁时给控制节点和MQ带来的压力状况。
云技术的演进
物理化运行环境
• 众多数据库、中间件、缓存、应 用“精巧”地运行同一物理服务器
OpenStack+KVM
• 批量应用部署 • 高可用中间件部署
ansible自动化
• 批量应用部署 • 高可用中间件部署
“Docker”化
• Tomcat、Apache应用Docker化
heat + Cloud-init
2014年,思源科技集团正式挂牌成 立。
2015年1月1日,思源企业战略全面 升级,定位为打造综合服务生态圈 ,思源将成为以互联网业务为核心
思源云平台和服务
主机入侵检测系统 KVM/Docker安全组 网络流量监测系统
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硬件利用率太低,费电、占空间、运维成本高;简而言之太不低碳了
利用率
硬件资源峰值负载 空闲时间
1
10
15
30
19
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监控对我们的业务至关重要,并且监控不是买一个东西实施下就好了的
Is it the Web server?
Is it the Application server?
4
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5
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市场的 例子
6
云计算分类
协同合作
业务流程
行业应用
软件作为服务(SaaS)
CRM/ERP/HR
IBM 的 例子
中间件
Web 2.0 应用运行环境
数据库
开发工具
软件平台作为服务(PaaS)
Java 运行环境
Blue Cloud,Pur eScale Appliicatio n System
Architect:机架式/刀片
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硬件体系层次提供的存储能力:一个例子
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One Server DRAM 32GB DISK 1TB
Local Rack(16 Servers) DRAM 512GB DISK 16TB
Cluster(10 Racks) DRAM 5TB DISK 160TB
应用-核心支撑应用(统一用户管理中心、数据开发平台、监控),各种业务应用 etc
应用运行支撑-J2EE应用服务器、MQ、ESB、WorkFlow 、Hadoop、Web服务器 etc
数据-关系型数据库、NoSQL etc
Iaas- Iaas云计算平台管理:服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化、自动化
缺少好的设计规范和 架构以及代码质量,如
何进行集成?
应用1 数据库1
13
应用2 数据库2
数据分析
应用3
数据库3
缺少统一的数据 标准,格式复杂, 逻辑复杂如何形 成一个好的数据
分析平台?
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很多企业当中都在建设数据中心以形成一个好的商业智能(BI)平台;以达到辅助业务 决策管理的功能。相应的数据流架构图例子
Software as a Service 用户通过标准的Web浏览器来使用 Internet上的软件。 用户不必购买软件,只需按需租用软件 典型应用:Lotus Live,
Platform as a Service 提供应用服务引擎,如互联网应用编 程接口/运行平台等。 用户基于该应用服务引擎,可以构建 该类应用。 典型应用:Google AppEngine, IBM PureScale Application System,SAE
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使用SSD固态硬盘提升性能
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使用固态硬盘提高性能
Processors
Very, very, very, very, very fast
< 10’s ns
Memory
Very, very, very fast
~100 ns
~1 second
30
SSD
Fast
1.无法获取准确、 完整的数据;甚至 不知道从哪获取
数据源层 业务数据库1
数据采集和数据填报层 (数据复制和ETL)
抽取 数据
数据仓库层和数据集市层
数据分析层 :报表,统计,预测,决 策支持等
业务数据库2
实施 复制
数
数据
据
基础数据库
采
通过分析 集
XLS获取 应
数据
用
通过调用 XLS数据 WebServices
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应用系统的逻辑部署架构--DB2数据库集群、WAS集群、前端均衡负载采用硬件方式
如果当我们的数据库服务器集群和J2EE应用服务器集群规模较大、并且能够提供高性能、高可靠性、高扩展 性服务的时候,却发现在最前端的WEB服务器(IBM HTTP Server做为HTTP Server的功能和做为J2EE应用 服务器集群的均衡负载的功能)出现了性能瓶颈的时候,我们建议采用硬件的方式来进行解决。当然这种方 式仅仅是为苏州提供服务的话出现这种机率很低,一般会出现在全省大集中的时候。这样的话就需要采购相 应的WebSphere DataPower XC10 Appliance 硬件。相应的应用系统的逻辑部署架构图如下图所示:
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Agenda
前言 现有IT系统的主要问题
采用云计算技术后新系统的架构初探
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对于我们的Web 业务应用(架构师、开发人员将会围绕数据创建了传统的“n” 层软件栈(数据存储层、业务逻辑层与显示层))来说相应的应用全景图
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HTTP(均衡负载)
应用服务器 应用服务器 应用服务器 应用服务器 应用服务器 应用服务器 应用服务器
JDBC
JDBC
数据库服务器集群(DB2 PureScale)
DB2 数据库服务器
DB2 数据库服务器
SAN存储池
共享存储 共享存储 共享存储
主服务器正常的时候的交互路线
主服务器不正常的时候的交互路线
HTTP(均衡负载)
应用服务器 应用服务器 应用服务器
JDBC
JDBC
DB2数据库系统(主数据库服 务器:Active)
HA
DB2 数据库系统(备数据库服 务器:StandBy)
共享存储
主服务器正常的时候的交互路线
主服务器不正常的时候的交互路线
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应用系统的逻辑部署架构--DB2数据库集群、WAS集群、HTTP Server 均衡负载方式
Is it the network?
Is it the CPU?
Is it the Operating System?
Is it the Process server?
Is it really slow?
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Is it the Portal server?
Is it the database?
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随着按照这种方式建设的应用系统越来越多,就出现了如下图所示的情况
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下图所示的是一个我们最喜欢用的经典的应用分层架构设计图
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应用竖井和数据孤岛
让企业整体IT应用形成一个 整体,信息可靠可信,提高 重用性降低开发成本和风险, 应用集成方便快速太难了
应用系统集成
应用服务器集群 (WebSphere Application
Server 集群)
HTTP
IBM HTTP Server (主 HTTP Server:Active)
HTTP(均衡负载)
用户
HA HTTP(当主HTTP SERVER 崩溃时将访问备 HTTP SERVER)
IBM HTTP Server (备 HTTP Server:Standby)
应用服务器集群 (WebSphere Application
Server 集群)
HTTP
IBM HTTP Server (主 HTTP Server:Active)
HTTP(均衡负载)
用户
HA HTTP(当主HTTP SERVER 崩溃时将访问备 HTTP SERVER)
IBM HTTP Server (备 HTTP Server:Standby)
硬件-服务器/存储/网络
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高密度堆叠服务器,服务器低功耗、高性能。
Cluster(服务器集群)
服务器 CPU:x86/ Power DRAM DISK:HDD/SSD
Racks(机柜) 10台以上的服务器 以太网交换(光纤)/或者
Infiniband网络
1999年Salesforce成立,2001年发布在线CRM系统 2001年Google CEO Eric Schmidt 在搜索引擎大会上首次提
出”Cloud Computing“概念。 2003年Google逐步开始在内部使用云计算,2008年推出
Google AppEngine云计算平台 2006年Amazon正式对外推出弹性计算服务(EC2) 。。。各大全球知名厂商跟进(IBM,MicroSoft….)
对于我们现在的应用系统的数据库系统没有遇到很大的性能问题的时候,我们不建议DB2数据库系统进行集 群和均衡负载而建议采用数据库HA方式以提供数据库系统的高性能和高可靠性,相应的扩展性通过单台数 据库服务器的纵向扩展能力来支撑(即采用增加CPU和内存的方式),J2EE应用服务器采用集群和均衡负载 的方式。相应的应用系统的逻辑部署架构图如下图所示:
云计算-软件架构的变革
软件架构师
童景文
Weibo:@景文童
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声明
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Agenda
前言 现有IT系统的主要问题
采用云计算技术后新系统的架构初探
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云计算起源和发展
1961年斯坦福教授John McCarthy 提出计算资源可以成为一 种重要的新型工业基础。类似水、电、气和通信。
Web服 均 务器 衡 Web服 负 务器
载 Web服 务器
让应用系统高效、可靠、 安全的运行太难了
应用服 均 务器 衡 应用服 负 务器 载 应用服