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云计算解决方案
云计算是分布式计算的一种，指的是通过网络“云”将巨大的数据计算处理程序分解成无数个小程序，然后，通过多部服务器组成的系统进行处理和分析这些小程序得到结果并返回给用户。
编辑于2021-06-17 17:52:08- 云计算
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- 大纲
云计算解决方案
云计算概述
传统IT的困境
竖井式的架构
管理策略分散
业务扩容困难
运维成本上升
业务部署缓慢
新IT具备的特征和优势
资源灵活
高使用率
数据可靠
统一管理
节约成本
快速上限
虚拟化
定义
对各种资源的整合和虚拟
虚拟化平台对用户隐藏了不必要的底层细节
虚拟机中几乎可以实现真机的全部功能
资源分类
计算资源
CPU
内存
存储资源
硬盘
存储方案
网络资源
交换机
虚拟化类型
N:1
多虚一
把多个物理资源整合成一个资源池
1:N
虚拟化对象分类
服务器虚拟化
网络虚拟化
存储虚拟化
云计算
定义
通过网络将虚拟资源池中的资源以服务的方式按需提供给用户的计算方式
五大特征
资源池化
灵活调度
自助服务
网络分发
服务可衡量
三大服务模式
IaaS
基础架构即服务
云中心只提供用户所需的硬件资源
PaaS
平台即服务
云中心提供用户所需的硬件资源和虚拟机的操作系统
SaaS
软件即服务
云中心提供用户所需的硬件资源，虚拟机的操作系统以及相应的软件环境
三大部署模型
公有云
云服务商拥有和管理云资源，对互联网上的所有用户提供服务
优点 成本低
缺点 数据安全性和可靠性相对较低
私有云
企业内部自行建设的云中心，只对企业内部提供服务
优点 数据安全性和可靠性有保障
缺点 成本较高
混合云
外围业务运行在公有云上，核心业务运行在内部私有云上
兼具公有云和私有云的优点
计算机网络
计算机网络的分类
局域网
用户内部自行建设的计算机网络
城域网
由运营商建设的，连接城市内部的计算机网络
广域网
由运营商建设的，覆盖全国，用来连接各个城市网络的计算机网络
又称核心网、传输网、骨干网
计算机网络拓扑
定义
网络设备的连接和排列方式
类型
星型拓扑
每个节点都直接与中央节点相连
优点
一条线路故障不会影响其他节点之间的通讯
缺点
中央节点压力较大
树型拓扑
星型拓扑的进一步发散型
优点
组网简单，成本低
缺点
可靠性较差
网状拓扑
每两个节点之间有多条路径可达
优点
可靠性高
缺点
组网复杂、成本高
计算机网络的衡量指标
带宽
定义
单位时间能够传输的数据总量
单位是bps
延迟
定义
数据从一个节点传输到另一个节点消耗的时间
单位是ms
单位换算
1Byte=8bit
Byte
字节
用于描述文件容量大小
bit
比特
用于描述带宽大小
OSI参考模型
应用层
为应用程序提供网络服务
表示层
数据格式的定义、加密和压缩
会话层
通过会话来区分一个应用程序的不同访问者
传输层
数据分段
建立端到端的连接
维护传输的可靠性
TCP是可靠传输
UDP是不可靠传输
网络层
IP寻址
数据链路层
MAC寻址
物理层
数据的封装与解封装
封装
在原始数据的基础之上加入一些额外的信息，来形成新的数据格式
解封装
把封装拆除掉，使之还原成原始数据格式
应用层
数据
传输层
数据段
网络层
数据包
数据链路层
数据帧
物理层
比特流
VLAN技术
链路聚合
定义
把两台交换机之间的多条直连线路虚拟为一条逻辑链路
功能
增加冗余，提高链路的可靠性
提高链路的传输宽带
链路聚合在云计算环境中的应用
通过链路聚合来提高与存储平面或虚拟机业务平面的通讯传输带宽
DHCP
定义
动态主机配置协议
用于自动向局域网中的设备分配IP地址等相关参数
DHCP分配IP地址方式
手工分配
通过DHCP保留为某个设备固定的分配某个IP地址
自动分配
为某些主机固定分配某些IP地址
动态分配
动态为所有主机分配IP地址，IP地址不固定
DHCP在云计算环境中的使用
在虚拟化平台上，创建DHCP服务，为内部的虚拟机自动分配IP地址
NTP
定义
时钟同步协议
用于在局域网中同步设备的系统时间
同步模式
客户端/服务器模式
服务器的地址已知，多个客户端向服务器同步时间
对等体模式
两台时间服务器互相同步时间
广播/组播模式
服务器地址未知，通过广播或组播来寻找服务器同步时间
NTP在云计算环境中的应用
同步时钟以便计费
同步时钟以便定时自动备份数据
使日志记录的时间有参考意义
多个系统同步协同处理
ACL
定义
控制访问列表
通过检查数据包的五元组信息来实现数据包过滤
数据包的五元组
源IP
目的IP
源端口
目的端口
协议
ACL在云计算环境中的应用
用户隔离和业务隔离
云计算存储
定义
根据不同的应用环境通过采取合理、安全、有效的方式将数据保存到某些介质上并能保证有效访问
存储介质
磁带
光盘
机械硬盘
优点：成本低、使用寿命长，数据丢失可找回
缺点：读写速度慢
一般用于数据存储
固态硬盘SSD
优点：读写速度快
缺点：成本高、使用寿命短、数据丢失无法找回
一般用于做数据缓存
存储系统的组成
存储设备
外置存储系统
磁盘阵列、磁带机
存储连接设备
交换机、HBA卡、RAID卡、光模块
存储管理软件
用于管理存储硬件的操作系统和软件，一般是存储设备预装
存储方案
通过RAID等技术来实现加速读写和数据冗余备份的效果
内置存储
外挂存储
直连存储
DAS
通过SCSI线缆把磁盘阵列设备直接对接到服务器
该磁盘阵列的存储空间被该服务器独享
网络存储
网络附加存储
NAS
NAS设备一般会具备操作系统，把磁盘的存储空间以共享文件夹的形式提供给网络中的用户使用
如果只是希望做文件服务器，NAS使用更方便
文件级访问方式，效率相对较低
存储区域网络
SAN
直接向网络中的用户提供块级访问的存储空间
使用更加灵活，但配置相对较复杂
块级访问，效率相对较高
分类
IPSAN
通过IP网络来实现网络存储访问
优点
成本低，部署简单
缺点
相对传输速度低
FCSAN
通过光网络来实现网络存储访问
优点
传输速度高
缺点
部署成本高
分布式存储
数据会分布式写入到集群中每台服务器的内置硬盘上，并且每台服务器的内置硬盘会自动数据镜像同步
外挂式分布式存储
融合式分布式存储
存储性能指标
IOPS
每秒输入输出次数
大量小文件的随机读写，更需要IOPS
带宽
单位时间内能传输的数据总量
单个大文件的顺序读写，更需要带宽
SCSI协议
组成部分
SCSI总线
SCSI指令
SCSI终结器
SCSI ID
每个SCSI设备都有一个唯一的SCSI ID
LUN
逻辑单元
存储设备上一个虚拟的存储空间，可以包含一块硬盘或多块硬盘上磁盘空间
默认情况下，一个LUN的空间只能被一台主机使用；可以通过配置开启多主机公用
SCSI限制
传输距离限制
单端6米
差分25米
总线地址限制
单端8个
差分16个
iSCSI
应用于IPSAN的部署
基于TCP/IP协议来传输SCSI的数据
iSCSI的地址标识
IQN地址
WWPN地址
存储方案
定义
独立磁盘冗余阵列
将多个单独的物理硬盘以不同的方式组合成一个逻辑硬盘，从而提高了硬盘的读写性能和数据安全性
优势
提高容量
提高性能
提高数据安全性
缓存机制
Write-Through
直写模式
数据直接写入到存储介质，不经过缓存
传输速度较慢
不会因为突然掉电而导致缓存中的数据丢失
Write-Back
回写模式
数据先写入到缓存，存储设备内部再自行把缓存中的数据写入到介质
传输速度较快
断电会导致缓存中的数据丢失，可配置缓存电池来防止数据丢失
Read-Through
Read-Back
RAID 阵列
RAID 0
由多块磁盘组成一个整体的存储空间，数据会被平均的分布到每块磁盘上
优点
加速存储的读写速度
缺点
任何一块磁盘损坏，存储空间上的所有数据将会全部丢失
磁盘空间利用率
N/N
RAID 1
由多块磁盘组成一个整体的存储空间，数据以镜像的形式同步存储在每块磁盘上
优点
存储可靠性高
缺点
没有速度提升
成本较高，磁盘空间利用率只有N/2
RAID 5
由至少3块磁盘组成一个整体的存储空间，数据会被平均的分布到多块磁盘上，并且会写入相应的奇偶校验信息。当某块磁盘损坏，该磁盘的数据可以通过奇偶校验算法找回
优点
兼容了存储性能和安全性
缺点
可靠性有限
磁盘利用率是N-1/N
RAID 6
在RAID 5的基础之上，多加了一个奇偶校验信息，可以最多允许2块硬盘故障而不会数据丢失
RAID 10
由至少4块磁盘组成一个整体的存储空间，先每2块磁盘分别组成RAID 1，再由多个RAID 1组成一个RAID 0
可靠性相对RAID 01更高
RAID 01
由至少4块磁盘组成一个整体的存储空间，先每2块磁盘分别组成RAID 0，再由多个RAID 0组成一个RAID 1
物理卷和逻辑卷
物理卷
通过RAID技术组成的一个磁盘空间
逻辑卷
可以在一个物理卷上创建多个虚拟的LUN
RAID热备盘
提前准备好的一块正常硬盘，当RAID中某块硬盘损坏，热备盘会立即取代故障硬盘进行RAID重构
对RAID5来说，热备盘只能节省人工更换硬盘的时间，数据重构的时间仍然无法节省
RAID 2.0
RAID 1.0
一块硬盘上的存储空间只能被划分到一个RAID中
RAID 2.0
可以把一块硬盘上的存储空间划分到多个不同的RAID中
自动负载均衡
快速重构
性能提升
多路径
服务器到存储设备之间的通讯有多条线路可达
由于默认情况下，一个LUN只能绑定给一台服务器，多路径会导致存储写入数据冲突的问题
虚拟化平台一般自带多路径管理功能，避免同时存在多条路径到达存储设备
精简配置
一种存储管理的特性。利用主机不会逐字节检查所有空间，并且分配给主机的存储空间不会被瞬间写满的特点，把传统的完全供给变为按需供给
精简配置在虚拟机镜像、克隆、备份时可以大大节省带宽和时间
提高资源利用率，避免首次存储资源规划浪费
快照
关于定制数据集合的一个完全可用的拷贝，该拷贝包括相应数据在某个时间点的映像
快照不是备份，如果虚拟机原始数据镜像丢失，快照无法进行还原
快照一般用于快速还原到虚拟机的指定状态
复制
一般用于多个存储设备之间的数据备份
模式
同步复制
复制完成后才释放用户
异步复制
数据写入完成就释放用户，备份由存储设备后台自行完成
云计算服务器
定义
网络环境中的高性能计算机，它侦听网络上的其他计算机(客户机)提交的服务请求，并提供相应的服务；为此，服务器必须具有承担服务并且保障服务的能力
服务器按CPU个数分类
单路服务器
只有一个CPU
双路服务器
有两个CPU
多路服务器
有多个CPU
服务器的高度单位
U
一般单路服务器高度1U
双路服务器高度2U
服务器按CPU架构分类
X86架构
CISC指令集
最常见的CPU架构
RISC
RISC指令集
常见于IBM和Oracle的小型机使用
IA-64
安腾64
服务器特点
处理能力强
I/O性能高
管理能力强
扩展性好
可用性好
可靠性高
服务器的硬件组成
CPU
定义
中央处理器，用于各种计算任务的处理
参数
主频
核心数
FSB
前端总线频率
缓存
L1缓存
L2缓存
L3缓存
Intel Xeon系列CPU命名规则
E3/E5/E7
产品家族
第一个数字
支持CPU路数
第二个数字
接口封装类型
第三第四个数字
产品具体性能，数字越大，性能越强
V3/V5
具体版本号
桌面版CPU和服务器CPU的区别
服务器CPU一般核心数较多，但每个核心的主频较低
桌面版CPU一般主频较高，但核心数相对较少
主板
用于连接和承载服务器各个硬件设备的载体
内存
用于临时存储CPU即将要处理的数据，一旦掉电数据会丢失
组成
电路板
内存芯片/内存颗粒
金手指
用于连接到主板上的插头
参数
容量
能够临时存储数据的空间大小
频率
内存往CPU传输数据的速度
CPU外频=主板FSB=内存频率
代数
DDR1/DDR2/DDR3/DDR4
频率
DDR4 2133/DDR4 2400/DDR4 2666/DDR4 3000/DDR4 3200
RAID控制器
俗称RAID卡，可以使服务器实现组件RAID功能
RAID缓存
缓存电池
PCI-E插槽
一般用于连接扩展设备，比如独立显卡，独立网卡，独立声卡
分类
PCI-E 1X
PCI-E 2X
PCI-E 4X
PCI-E 8X
PCI-E 16X
电源
分类
直流稳压电源
交流稳压电源
BIOS
基本输入输出系统
集成在主板内部的一个只读程序
用于对硬件参数进行配置
用于引导操作系统
UEFI
仅支持Win8以上的操作系统
Legacy BIOS
仅支持Win7以前的操作系统
BMC
服务器管理平台
服务器无需开机，就可以远程连接到BMC来管理服务器，对服务器进行安装系统、更改引导顺序等操作
需要通过BMC接口登录BMC系统
专用BMC口
该接口只能用BMC，无法用于数据传输
共享BMC口
该接口不仅可以用于BMC，也可以用于数据传输
虚拟化
X86架构最初不适用虚拟化的原因
X86架构中存在17条敏感非特权指令，在虚拟化环境中会导致运行出错
虚拟化方案
全虚拟化
通过把敏感非特权指令进行整段翻译，翻译为特权指令
优点
支持虚拟机安装任意操作系统
缺点
会明显降低虚拟化的执行效率
半虚拟化
通过修改虚拟机OS的系统内核，来避免虚拟机执行敏感指令
优点
不会降低虚拟化的执行效率
缺点
只支持在虚拟机上安装Linux类似的开源操作系统
硬件辅助虚拟化
在执行敏感指令时，把虚拟机的OS自动调整到Ring0，来解决敏感指令运行出错的问题
VMX根模式
VMM运行在Ring0
虚拟机的OS运行在Ring1
VMX非根模式
虚拟机的OS运行在Ring0
VMM运行在Ring1
家用电脑需要在BIOS程序中手动开启
VMM
定义
虚拟化监视器，提供虚拟化功能的底层操作系统平台，一般是Linux
又称Hypervisor
CAS平台
相关组件
CVK
虚拟化平台核心
虚拟化功能基于该组件实现的
必装组件
CVM
虚拟化管理平台，提供给管理员管理虚拟化资源的界面
可选组件，一个集群至少需要有一台服务器安装
CIC
云计算管理平台
提供给管理员云计算平台管理的界面
可选组件，一个集群至少需要有一台服务器安装
SSV
用户自助服务平台，提供给用户自助申请和使用虚拟机的界面
可选组件，一个集群至少需要有一台服务器安装
CVM控制台
登录地址
http://IP:8080
HA
高可靠性
开启HA后，当集群中的某台服务器故障时，该服务器上的虚拟机将会自动迁移到其他存货的服务器上
开启HA后，当虚拟机故障，虚拟机会尝试自动在本地重启，重启失败会自动迁移到空闲的服务器上重启
需要在集群中才能开启此功能
共享存储管理
添加IPSAN或FC SAN的共享存储
集群的HA功能需要使用共享存储作为先决条件
虚拟机管理
虚拟机的创建、管理、删除
虚拟机克隆、迁移、模板
DRS
动态资源调度
当集群中某台服务器上的虚拟机所需资源不够时，该虚拟机会自动迁移到较空闲的服务器上
需要在集群中才能开启此功能
虚拟机关联/反关联
多台虚拟机之间进行捆绑，进行同步迁移
DRX
动态资源扩展
主题