联手新至强,齐力助云途——青云

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青出于"云"擅于"云"
作者: 焦旭(编辑) | 来源: Intel
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作为企业IT的基石,企业数据中心该如何适应时代变迁,摆脱旧有架构带来的信息孤岛、性能瓶颈、运维复杂等问题,进而为企业进行业务与模式创新提供坚实后盾,已成为所有企业共同关注的问题。

 

编者按:

伴随互联网与各行业的深度渗透与融合,云计算、大数据、物联网、人工智能等前沿IT技术也随之兴起,企业IT数字化转型浪潮随之而来。作为企业IT的基石,企业数据中心该如何适应时代变迁,摆脱旧有架构带来的信息孤岛、性能瓶颈、运维复杂等问题,进而为企业进行业务与模式创新提供坚实后盾,已成为所有企业共同关注的问题。

利用软件定义及云计算技术来帮助企业构建新一代数据中心是解决这一问题的重要方向。在云计算领域深耕多年,服务逾90000家企业用户的青云QingCloud,整合计算虚拟化、网络虚拟化、分布式存储及智能化运维等多项创新性技术,为企业用户提供了基于云计算的软件定义数据中心解决方案及超融合一体化硬件设备,来帮助企业用户建设具备高性能、开放性、可扩展性、资源弹性、安全性以及易用性等特势的新一代数据中心。

为更好地服务企业用户,提供更优质的产品体验,青云QingCloud也联合ICT领域的领导厂商英特尔,围绕其处理器产品(英特尔至强可扩展处理器)、存储设备(英特尔傲腾固态盘产品)及网络设备(英特尔高速以太网服务器适配器等产品)开展了紧密的技术合作,不断优化整个方案,以求为用户提供更为领先和可靠的技术保障及产品服务。

企业数据中心的转型之路

融合,是企业数据中心发展与转型之路最重要、也最本质的路径诠释。企业的数字化转型,数据中心的发展变迁,经历了从物理融合、虚拟化融合到云化融合的三部曲。

图一  企业数据中心的发展之路

企业最初的信息化系统,是伴随着业务的发展,由各业务部门分别根据自身业务构建的信息化平台。这一小作坊各自为战式的模式显然无法跟上企业业务高速发展的步伐,因此企业开始着手规划构建第一代数据中心,这一类数据中心可称为物理融合的数据中心,一般通过在互联网数据中心机房部署小型机、集中式存储设备以及相关管理软件,以物理集中的方式将资源予以汇集。

虚拟化等技术的突破与创新,则为企业数据中心带来了第二次融合,即虚拟化融合的动力。虚拟化技术提高了服务器资源利用率,并极大降低了数据中心对服务器RAS(Reliability,可靠性;Availability,可用性;Serviceability,可维护性)特征的依赖。而随着业务需求的进一步变化,特别是互联网化业务负载的高速增长,虚拟化融合的架构也渐渐难以适应新的需求。

为此,青云QingCloud基于对未来企业数据中心架构的理解,提出新一代基于云计算的软件定义数据中心解决方案以及相应的超融合一体化硬件设备。它们提供了一种开箱即用的软硬件解决方案,融合了青云QingCloud在公有云、私有云两方面的最佳实践及灵活的架构设计,并注入多种先进技术,可以帮助企业轻松实现高性能、高可扩展性、易维护、低TCO的云化数据中心。

软件定义数据中心解决方案

为快速响应新的业务需求,作为承载企业数字化转型的核心基础设施,企业数据中心往往需要更加敏捷的架构、极为灵活的配置,来实现高性能、安全可靠、具备弹性与自动化特点的IT交付能力。针对这些需求,青云QingCloud提供了完整的软件定义数据中心解决方案。通过对数据中心内存储、网络、安全以及PaaS(Platform-as-a-Service,平台即服务)平台等模块与组件的软件定义能力,帮助企业用户实现基于云计算形态的IT管理,从而增加业务部门之间的数据共享能力、提升资源利用率、减少运营成本,同时实现系统的自动化运维以及管理合规性,让企业数据中心从单纯的信息化工具逐渐转变成为更加灵活高效的业务应用平台,助力企业成长。

青云QingCloud软件定义数据中心解决方案由两大部分组成:企业云平台(软件平台)及与之匹配的超融合硬件,并以软硬一体化的超融合一体机形态交付。

青云QingCloud企业云平台,是整个方案的核心,通过软件定义技术,提供功能全面的企业云计算平台,其功能覆盖计算虚拟化、软件定义存储、软件定义网络、数据库、大数据和容器平台等诸多企业云服务搭建所需要的功能,并提供资源的统一管理和自动化运维,帮助企业加速数字化转型。

图二  基于x86架构服务器的青云QingCloud企业云平台

青云QingCloud企业云平台具有如下特性:集中管理,青云提供了集中管理能力,从而实现对资源的统一化及动态化分配和管理;高度可扩展能力,青云平台提供了真正意义上的水平扩展能力,没有中心节点,集群的规模可以数千台服务器为单位;最可靠的平台,青云平台从底层就提供了数据的多副本,当服务器出现硬件故障时,青云平台可以将该服务器上的负载自动迁移到其他可用的服务器上,保障应用负载在硬件失败时自动恢复;易用性,青云平台提供了一个统一的、易用的访问门户以及手机客户端,直观的访问界面和操作提示能减少用户的培训时间;安全的平台,青云平台从多角度提供了数据安全支持,还和业界领先的云安全厂商合作,整合了更专业的安全组件。

青云QingCloud超融合一体化设备。为简化用户部署和运维难度,青云将企业云平台与定制的x86硬件结合,为用户交付开箱即用的超融合一体化设备(HCI)。

青云超融合一体化设备遵循开放架构标准,预集成QingCloud企业云平台的全部功能组件,并支持硬件的自动发现与配置,支持通过简单的增加节点、连线、上电完成云平台的部署和扩容。使用超融合一体化设备,企业云平台上线周期可从数月缩减至数天,并可按需灵活扩展,运营效率大幅提升,上线及运维成本大大降低。

青云QingCloud超融合一体化设备具备以下硬件产品特点: 可随需扩展,允许用户灵活地使用配置和扩展功能,每台服务器集成多个节点,可根据业务需求按需扩展;优化的存储及计算密度,将多台双路服务器整合到一个共享机箱空间中,提高了存储及计算密度;提高投资回报,减少了能源及空间的消耗,可大大降低总体拥有成本。

创新性的技术优势

(一)统一技术架构支持全方位计算资源交付

在架构设计上,青云QingCloud充分利用混合云的方式,来帮助企业数据中心实现对弹性可扩展以及安全性两方面的需求。事实上,无论是公有云、私有云,或是混合云、托管云,青云QingCloud均采用一致的平台予以构建。通过同样的底层技术实现,使其混合云方案具备统一的API接口,因此当用户采用混合云服务时,无论是用户的私有云架构或是构筑于公用云中的应用,均运行于同一种技术环境中,管理和运维可在统一界面上完成,应用和数据可实现无缝迁移。

值得一提的是,由于公有云和私有云基于同一技术底层实现,因此青云QingCloud混合云方案在用户实际部署前,可以先基于公有云环境予以部署和测试,在满足用户的要求后,再将其完整地“复刻”到用户的混合云使用环境中,这一方式不仅避免了系统性能因为不同的用户使用环境发生偏差的问题,同时还可极大地节省部署时间,配合青云QingCloud超融合一体化设备,甚至可以做到即开即用,当日部署,当日启用。

图三  使用一致性平台的青云QingCloud云方案

另一个层面,青云QingCloud利用一致性的技术架构实现了虚拟化。容器及物理机的统一交付,以统一的资源池,向用户交付虚拟主机(Virtual Machine)、容器主机(Container Machine)、物理主机(Bare Metal Service)。这三种计算资源各具特色,各自具有相适配的工作负载场景,可互为补充。在青云的企业云平台中,这三类计算资源可同时提供,并可以实现完全一致的使用及管理调度体验。

计算性能的优劣是影响云平台主机计算资源输出的最关键因素之一,青云QingCloud超融合一体化设备配备了英特尔至强处理器,以保障整个系统能输出更为出色的计算性能。英特尔至强处理器不仅在内核与高速缓存方面表现优异,还包含了大量的硬件增强技术,例如英特尔高级矢量扩展(英特尔AVX 2)技术以及英特尔快速通道互联链路(英特尔QuickPath Interconnect)。同时,青云QingCloud还正在在其超融合一体化设备中引入最新一代英特尔至强可扩展处理器,以求在芯片层面增强计算、网络与存储协同处理功能,从而能进一步提升计算性能,显著提高虚拟化负载的处理能力。

(二)分布式块存储提供高可靠数据存储方案

分布式块存储技术是重要的云存储技术方案之一,它通过将数据的多份拷贝分布存储在不同的物理服务器上来提供数据的可靠性,这一技术的引入让青云QingCloud产品可以允许用户选择更多、更高效的底层存储介质而不影响数据处理的性能、安全性与可靠性,用户也无需再购买昂贵的存储柜,可极大降低采购成本。青云QingCloud独立于主机的生命周期,可以被连接到任意的、处于运行状态的主机上,为主机提供持久化的块级存储,而且其主要读写I/O均是在本地完成,查减少对网络的依赖,提供更高的读写性能。

图四  性能与可靠兼备的分布式块存储

除此之外,青云QingCloud还采用了多种先进技术来保障用户的数据安全:青云系统采用了三重保护的方式,即实时数据保护、历史数据保护以及异地数据保护。每种方式背后都由多种先进技术予以支持。

存储的另一个重要方面是存储介质的升级,技术的不断成熟使得固态盘(SSD)的使用逐渐广泛。青云QingCloud也针对SSD进行了专门优化,一方面在SDS 2.0中针对全闪存架构做了软件层面的优化,另一方面也与英特尔在SSD层面展开了多项合作。青云QingCloud超融合一体机适配了英特尔P系列NVMe固态盘,该产品在芯片技术和固件算法上均有优异表现,能够很好地满足企业用户在应对海量数据处理时的需求。同时在安全可靠性和使用寿命方面,英特尔DCP3700固态盘提供了全面的端到端安全性保护来使数据免受丢失和损坏,并能实现在五年生命周期内每天十次的全盘写入操作。

(三)软件定义网络更高效、安全、灵活

网络能力是企业云平台的重要性能指标之一,对系统的可扩展性、运行稳定性、性能输出及安全性都有巨大影响。青云QingCloud通过软件定义网络技术(SDN/NFV),实现了完全软件定义的网络架构,提供接近物理硬件网络的性能,支持直连网络、路由网络和私有网络等多种组网模式,可满足超大规模的组网需求。目前,基于青云QingCloud SDN 2.5,用户可构建专属私有网络(Virtual Private Cloud,VPC),每个VPC可容纳超过60000台主机,并提供独立的虚拟防火墙、负载均衡、安全组、VPN、IPSec/GRE隧道等服务。不同VPC间提供100%二层隔离的网络环境,满足企业不同业务单元的网络隔离要求,确保网络层面的安全隔离。青云SDN网络还能提供高性能容器网络支持,通过SDN网络直通技术,使运行在虚拟机上的容器可以直接使用IaaS平台的SDN网络,极大提升容器应用的网络性能,并显著降低配置与维护的操作难度。青云SDN通过插件可与多家厂商的硬件SDN设备实现对接,从而进一步提高网络扩展性能,可实现物理主机与虚拟主机在同一个VPC环间内组网,以统一资源池进行交付。

除了软件层面的不断优化演进,青云也在尝试革新网络硬件。随着万兆网卡逐步在企业数据中心得到广泛使用,其强大的数据传输能力正在帮助用户消除网络性能瓶颈。青云QingCloud超融合一体机也可配置万兆网络适配器,如采用了英特尔万兆以太网适配器82599。82599具备的多队列功能可以有效增强多路处理器平台的网络性能。从而降低单个处理器内核的负载,充分利用多核处理器的能力,降低CPU占用率。英特尔万兆位以太网服务器适配器82599的另一先进技术英特尔Virtual Machine Device Queue(英特尔VMDq),则能用来创建并行队列,使系统中的各个虚拟机都能够并行地对数据队列进行处理,从而大大提升虚拟化环境下的虚拟网络工作效能。

(四)软件机器人技术提供敏捷智能运维能力

底层设施的运维一直是困扰企业IT部门的难题之一,为了部署设备或查找问题,运维工程师们不得不在各个系统之间来回切换,寻找产生运维难题的蛛丝马迹。青云QingCloud则能通过独特的软件机器人技术来取代这些繁琐复杂的工作,让运维工程师从重复劳动中解放出来。

青云QingCloud软件机器人能够实现以下自动化、智能化的运维能力:实时感知负载情况,自动进行负载平衡;智能预测硬件故障,自动热迁移;灾难时自动进行灾难恢复(分钟级);P2P信息交互,自动策略化管理。

为实现消息中间件的互操作性,青云QingCloud软件机器人充分定义了网络协议和消息代理服务的功能语义,所采用的AMQP协议定义了网络协议和代理服务从而在根本上解决了机器与机器之间的信息交流。同时,软件机器人能够7x24小时监控系统中的所有资源,并与智能任务调度中的领袖选举机制协同工作,使系统具备一定的人工智能,可大减轻维护人员的负担。

在实现系统监控之余,针对系统底层硬件设施在发生问题,例如硬盘突然失效不能继续工作时,应该如何保障系统继续稳定地对外输出服务能力,如何由新的资源去取代失效的资源来实现持续工作等问题,硬件容错调度将扮演重要的角色,它的设计关系到整个系统的可靠性。

图五  青云QingCloud智能任务调度机制

青云QingCloud就提供了智能任务调度机制来应对以上问题。它借鉴和优化了Paxos算法,其原理是系统通过选举机制推选出一个领袖:即运行在虚拟环境中的一个进程。系统的其他进程会将自己的工作状态实时向其报告,并接受领袖分派过来的任务;当领袖发现自己管理的成员出现故障,就会及时将故障进程的任务分派给其他正常的进程;如果领袖自身出现故障,则根据当时的情况再选举出一个新的领袖,并由新的领袖继续领导进程协同工作。

展望未来

帮助企业构建面向未来的数据中心,使传统企业顺利实现数字化转型,进而在汹涌的信息化浪潮中展现出更强劲的发展能力和竞争力,是青云QingCloud与英特尔共同的愿景。双方通过协力合作,通过混合云平台与超融合一体化设备为用户提供了安全可靠、性能卓越的企业数据中心一体化产品。目前,除了为40,000多家企业提供公有云服务的同时,青云QingCloud正面向一系列中、大型政企、金融、交通、医疗等行业用户提供包含软件定义的智能云平台、超融合设备及桌面云等一揽子面向未来企业数据中心的云计算整体解决方案、产品与服务,来帮助他们构建和运维更加可靠、敏捷、有效的IT基础资源调度平台,有效降低他们在IT方面的TCO和运维投入。

未来,青云还将与英特尔进一步合作,借助英特尔更新一代的高性能计算、存储和网络产品,来提升其企业数据中心产品的性能、可用性以及安全可靠性,并借助英特尔在数据中心、虚拟化、云服务、人工智能等方面的技术创新力,针对企业数字化转型路途上产生的更多需求,打造更具创新力和应用价值的解决方案,在加速企业数字化转型的同时,也能在数据中心的未来发展融合过程中拔得头筹。

责任编辑:焦旭

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