品高云计算解决方案V

1品高云操作系统产品方案

本项目采用的云操作系统BingoCloud OS产品实现对云资源管理和云业务管理，实现异构虚拟化支持和统一的云业务管理门户。

1.1功能架构图

BingoCloud功能架构图如下所示，从底向上分别包括云控制器&虚拟化层、各类云服务&接口、云管控中心（运维管理功能）和自助服务界面。

品高云操作系统整体包括以下模块，分别是：

（1）数据中心硬件

充分利用品高云操作系统内部的高性能计算资源、最大限度地避免重复建设与资源浪费，品高云操作系统需要对数据中心的服务器、存储设备、网络设备进行统一调度管理，以实现资源的优化配置、充分共享。

（2）资源池系统

利用品高云操作系统的虚拟化技术，将底层IT基础硬件设备进行虚拟化处理，借助品高云操作系统控制器对虚拟资源进行统一纳管，屏蔽底层各类硬件环境的复杂性，构建统一的虚拟化云资源池，为上层的业务管理系统和公共服务平

台的运行、HPC高性能计算提供必须的计算、存储和网络资源。

（3）自助化云服务系统

在虚拟化层基础上，品高云操作系统对虚拟资源进行能力封装，提供了多项自动化的云服务，包括基础能力（虚拟机、存储卷、网络资源等）、应用支撑能力（应用自动化部署、数据库服务、负载均衡服务等）、辅助能力（HPC、大数据处理、3D渲染等）等，品高云操作系统用户可以通过这些服务满足各种场景下的IT需求。该层是整个品高云操作系统的核心部分，直接决定着云数据中心的能力大小。

（4）自助服务平台

品高云操作系统为业务部门各用户提供了自助服务门户。品高云操作系统管理员只需要为每个用户分配一定的资源配额（例如10VCPU、20G内存、200G存储空间等），用户就可以自助登录到品高云操作系统界面，使用品高云操作系统提供的各项功能进行应用部署、HPC计算等工作。

（5）API

品高云操作系统的构建需要遵循标准化的原则，目前界面云计算公认的成熟标准的AWS标准化接口，品高云操作系统平台兼容AWS超过200个API，并且所有的API均对外开放，品高云操作系统用户可以利用这些API进行能力扩展开发。

（6）云管控中心

云管控中心提供运维管理门户供管理人员通过界面的方式实现对品高云操作系统各类资源进行高效调配、全面监控、日常维护、用户管理，并能够将品高云操作系统资源的使用情况形成报表导出。

1.2资源池系统

资源池系统是品高云操作系统的核心层相当于云操作系统的底层，其主要负责将硬件资源转化为可编程的逻辑单元，可被上层服务系统灵活调度与使用。资源池中的资源通过云控制器、集群控制器和节点控制自上向下的三层架构进行调度。而针对资源池中具体资源则通过计算、存储和网络三个子系统进行管理和控制。

1.2.1三层调度架构

品高云操作系统对资源的管理是三层架构，自上而下分别是：云控制器（Cloud Controller）、集群控制器（Cluster Controller）、节点控制器（Node Controller）组成。其中云控制器可以管理多个集群控制器、一个集群控制器可以管理多个节点控制器。如下图所示：

（资源池系统的三层调度架构示意图）

1.2.1.1云控制器（CLC）

云控制器负责接收用户请求，并校验请求的合法性。根据请求类型的不同，云控制器自动处理请求，或者将请求按策略调度到合适的集群控制器处理，最后将处理结果返回给用户。

云控制器需要一台物理服务器部署，但可以与集群控制器共用一台物理服务器。云控制器可管理的集群控制器数量没有限制。

1.2.1.2集群控制器（CC）

集群控制器是对云基础计算节点进行资源分群的手段，根据业务需求可以配置成不同业务集群。集群控制器接收到云控制器的请求后，按策略将其调度给合适的节点控制器处理，并由节点控制器通过计算子系统完成计算资源的创建和管

理；通过调用网络子系统搭建集群的受控网络环境，包括虚拟子网，网络路由，防火墙策略等；通过对存储子系统的调用，为集群提供数据存储能力。

集群控制器需要一台物理服务器部署，但可以与云控制器共用一台物理服务器，多个集群控制器不建议放入一台物理服务器中。一个集群控制器最多可以管理1024个节点控制器。

1.2.1.3节点控制器（NC）

节点控制器负责处理从集群控制器发出的请求，并控制、管理和监控运行在其上的虚拟服务器的计算环境和存储环境。节点控制器对虚拟服务器的监控是一种非入侵式的监控，它不需要对目标虚拟服务器植入监控程序。

另外，有时节点控制器除了承担计算任务之外，其本地硬盘也会通过BingoFS被构建成分布式存储系统。

一个节点控制器需要部署在一台物理服务器中，不建议与云控制器、集群控制器共用一台物理服务器。

1.2.2三大资源子系统

为实现对数据中心内的各类硬件资源的灵活使用，在三层调度架构体系下，分别使用计算计算、存储与网络等三个子系统对硬件/虚拟资源进行具体的管理和控制。

（三大资源系统与三层调度架构关系示意图）

1.2.2.1计算子系统

计算子系统通过对x86物理设备的虚拟封装，实现灵活的服务器资源控制，支持市面常见的服务器虚拟化技术供用户选择，包括：KVM、XEN、ESXi。如果服务器不支持虚拟化技术或低损耗计算要求等原因，品高云操作系统还允许用户选择使用Linux下几乎无损性能的轻虚拟化技术（容器技术）。

1.2.2.1.1多种虚拟化技术支持

品高云操作系统支持多种虚拟化Hypervisor技术，对于不同的虚拟化Hypervisor，平台提供了统一的bingo-hypervisor接口对虚拟机进行操作。其中使用libvirt实现KVM、Xen虚拟化；使用VMware ESXi API接口支持VMware的虚拟化。

➢KVM

是开源社区于2007年推出的，完全内置于Linux内核的开源hypervisor。KVM目前支持Intel VT及AMD-V的原生虚拟技术。时至今日IBM、红帽、英特尔等重量级厂商组成开放虚拟化联盟（OVA），致力于提升KVM的认知度与采用率。由于软硬件厂商的共同推进，KVM经常被拥有较大服务器规模的IDC使用，用于自身的品高云操作系统建设，规模经常达到百台以上。

➢XEN

2002 年XEN正式被开源，由剑桥大学开发。在先后推出了1.0和2.0版本之后，开始被诸如Redhat、Novell和Sun的Linux发行版集成，作为其中的虚拟化解决方案。而XEN最成功的案例来自于美国亚马逊公有云，其推出的EC2服务采用开源XEN作为虚拟机的hypervisor，并拥有数十万