云计算学习笔记（三）：云计算架构

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基础云架构

云架构包括审计监控器、云使用监控器、虚拟机监控器、逻辑网络便捷、按是用那个付费监控器、远程管理系统、资源集群、资源复制。

负载分布架构（workload distribution architecture）依赖于负载均衡器。

资源池架构（resource pooling architecture）以使用一个或者多个资源池为基础，其中相同的IT资源有一个系统进行分组和维护，以自动个确保他们保持同步。例如物理服务器池、虚拟服务器池、存储池、网络池、CPU池、内存池，这是将每种类型的IT资源创建专有池，烨可以将他们集合为更大的池，池里面有子资源池，子资源池可以和大资源池有着相同类型的IT资源，也可以选取某部分IT资源。定义资源池后，可以在每个池中创建实例。

动态可扩展架构（Dynamic Scalability Architecture），触发某些条件或导致资源次动态分配IT资源，或回收不必要的资源。

动态水平扩展：达到阈值时进行资源复制，创建更多的实例。

动态垂直扩展：向上或向下扩展资源实例，例如增加CPU。

动态重定位：将IT资源重新放置在更大容量大主机上。

弹性资源容器架构（Elastic Resource Capacity Architecture）与虚拟服务器的动态供给相关，分配或回收CPU、RAM等资源。和上面的动态垂直扩展差不多，不过前面的是基于某虚拟服务器上，而这个是基于资源池，本质上没什么不同。

服务负载均衡架构是针对云服务的工作负载分布架构。实际就是利用负载分布式架构实现动态水平扩展。

云爆发架构（cloud bursting architecture）当达到阈值是，从企业内部的IT资源扩展（“爆发”）到云中，其基础是自动扩展监听器和资源复制机制（维护内部和韵IT资源之间的状态信息同步）。所谓扩展到云中，也是利用负载均衡的方式，将部分服务请求转移到云。

弹性磁盘供给架构（Elastic Disk Provisioning Architecture）按云用户实际所需进行存储分配和计费。

冗余存储架构通过复制，辅云存储设备与主运存储设备保持数据同步，当主设备故障时，存储设备网关（连接到云存储设备的外部接口）将请求转向辅设备。冗余可以是异地的。

高级云架构

虚拟机监控器集群架构：如果hypervisor失效，则其管理虚机会受到波及。通过心跳消息来进行监控。虚拟机监控器集团架构建立一个跨多个物理服务器的高可用虚拟机监控器集群。虚拟机控制器集群由中心VIM控制，VIM向hypervision发送心跳消息来确认是否正常，如果没有应答，将启动VM在线迁移。使用共享云存储设备实现虚机的在线迁移。

负载均衡的虚拟服务器实例架构：物理服务器之间的负载均衡比较困难，通过容量看门狗（capacity watchdog system），在把处理任务分配到可用的物理服务器主机之前，会动态计算虚拟服务器实例及其相关的工作负载，包括容量看门狗云使用监控器、VM在线迁移程序，以及容量计划器（动态计算和比较物理服务器的能力和虚机的容量要求，进行如何负载均衡的决策）。

不中断服务重定位架构（non-disruptive service relocation architecture）触发云服务实现的运行时复制或迁移，避免中断。通过增加一个复制，暂时转移到另一个承载环境上，而不是利用冗余来实现伸缩。常见的方式是在线迁移。

零宕机架构（zero downtime architecture）是一个非常复杂的故障系统，在虚机所在的物理服务器主机失效时（都失效了，不知道怎么转移，果然非常复杂，所有虚机都存储在共享的介质），允许它们动态地迁移到其他物理服务器主机上。

云负载均衡架构，IT资源可以在多个云之间进行负载均衡。建立在自动伸缩监听器和故障转移系统结合的基础上。

资源预留架构，为给定的云用户预留资源（单个IT资源，一个IT资源的一部分，多个IT资源）。用于处理资源池下属的兄弟资源池之间的资源借用，保证基本资源以及有效资源归还。

动态故障检测与恢复架构（dynamic failure detection and recovery architecture）。通过一个弹性的看门狗系统，通过智能看门狗监控器（一个特殊的云使用监控器），监控预先定义的故障场景、选定事件、进行响应，对于不能解决的，发出通知（报告），进行升级处理。

裸机（bare-metal）供给架构（provision architecture）。大多数的物理服务器在ROM提供了远程安装管理的支持，有些已经集成到芯片中。IaaS平台的IP地址（默认或者DHCP）告知云用户，云用户可以通过远程安装管理来自主完成操作系统的安装。为了减少人为差错，在裸机管理系统提供了发现代理、部署代理（通过远程安装管理将部署代理安装到物理机器的RAM中）、发现区、管理加载器、部署组件，就可以自动部署。

快速供给架构，将大范围的IT资源供给进行自动化。其依赖一个自动供给程序、快速供给引擎，以及按需供给的脚本和模板。

存储负载管理架构（Storage workload management architecture）使得LUN可以均匀分布在看用的云存储设备上，而存储容量系统用来确保运行时工作负载均匀分布在LUN上。通过监控器，查看是否出现超出阈值的情况，如果是，监控器通知存贮容量系统进行LUN迁移。

特殊云架构

直接I/O访问架构。虚拟机通过虚拟机监控器老方位物理服务器上的物理I/O，称为I/O虚拟化，而直接I/O访问则允许虚拟服务器绕开hypervision直接访问物理服务器的I/O卡（例如SAN上的LUN），不需要hypervision进行仿真连接。这需要在虚机上安装相应的驱动来支持。

直接LUN访问架构。LUN通常通过主机总线适配器（HBA）映射到hypervision中，但有时虚机需要直接访问基于块的RAW存储设备，例如一个集群中，多台机器共享一个LUN。直接LUN访问架构通过物理HBA卡向虚机提供LUN访问（就是hypervision将LUN直接映射到虚机上），多个虚机可以将LUN作为集群数据库的共享卷来使用。

动态数据规范化架构。用于解决过度冗余的问题，建立一个重复删除系统，通过侦测和消除云存储设备上的冗余数据来方式云用户无意思地保留冗余的数据副本。通常基于块，也可以基于文件。当收到一个数据块时进行比对，如果发现冗余，冗余块由已有的相同块指针来替代。

弹性网络容量架构。动态分配额外的网络带宽，避免出现瓶颈。

跨存储设备垂直分层架构。通过LUN迁移将LUN从某台云存储设备至具有更高I/O性能，如更高数据处理能力，更高带宽的云存储设备上，实现容量不同的存储设备之间的垂直扩展。

存储设备内部垂直数据分层架构。在同一台物理存储设备中，将存储根据性能不同进行分类，监控使用情况，如果超过或者低于某个阈值，则将LUN向上或向下迁移。

负载均衡的虚拟交换机架构。书中提供的示意图有些令人不解，如果我们将之理解为利用linux机器作为路由器连接接收用户信息的网络设备和虚拟交换机之间的设备，可以考虑到网卡的处理能力成为瓶颈，另一方面，一台物理机器可创建多台虚机，相当于有一个虚拟交换机连接多台虚机，其上行就是该物理机的物理网卡。此外，上下行链路可能是不对称的，提供多条上行链路来进行平衡和冗余。但是字面意义上，大致能够理解。

多路径资源访问架构。避免链路失效而无法访问，提供可替代的物理或者虚拟超链接。多路径系统驻留在服务器或者hypervision中。

持续虚拟网络配置架构。当虚机从某个主机迁移到另一个主机时，需要保障其网络配置一致，可通过将网络设置信息保持在某机器上（如集中式交换机）被各主机共享。

虚拟服务器的冗余物理连接架构。一台物理机器可创建多台虚机，相当于有一个虚拟交换机连接多台虚机，其上行就是该物理机的物理网卡，一旦该物理链路或者物理网卡失效，则所有虚机都失效。因此通过多个物理网卡，提供多条上行链路来实现冗余架构，确保网络连接正常。

存储维护窗口架构。由于维护和管理等需要，云存储设备有时需要暂时性得关闭。利用实时存储迁移的技术，将数据暂时迁移到辅助的云存储设备上，并自动且透明地将云服务用户重定向到辅云设备上，用户不会感知主存储停机下线。等主云设备重现上线时在迁移回来。

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