光电集成芯片公司“齐芯光电”完成3.5亿元Pre-IPO轮融资，重庆南方基金投资
06-18
1 简介 云计算并不是一个全新的名字。
2006年，图灵奖获得者约翰·麦卡锡提出，计算能力将像水和电一样作为公共设施提供给用户。
2009年，谷歌CEO埃里克·施密特在搜索引擎大会上首次提出“云计算”的概念。
2017年，亚马逊陆续推出云计算服务，成为少数提供99.95%正常运行时间保证的云计算提供商之一。
2006年，随着IBM、谷歌等公司的宣传，云计算的概念开始受到全球公众和媒体的广泛关注。
云计算目前还没有统一的定义。
根据维基百科的解释，云计算是一种基于互联网的新型计算方法，通过互联网上异构、自治的服务向个人和企业用户提供按需计算。
伯克利大学认为，云计算是指在互联网上以服务形式发布的应用程序以及支持这些服务的数据中心的软硬件。
笔者认为，云计算的概念不仅仅局限于计算。
其实，直接称之为“云”更合适。
云的本质是网络向用户提供的按需服务Service on Demand，包括基于计算能力、存储能力、网络能力等各种服务的组合。
正是由于服务的按需性质，需要各种计算资源、存储资源，以及计算能力、存储能力、交付能力对应的网络资源的按需资源池管理和弹性提供。
从业务提供方式来看，云可以提供三类服务：IaaS直接向客户按需提供虚拟化资源； PaaS在虚拟化云计算平台上构建支持多种服务的应用平台，然后对外提供接口、开发环境、运行环境； SaaS在虚拟化云计算平台上提供按需定制、快速部署的应用软件租赁服务。
目前业界研究最多的是IaaS和PaaS。
本文将详细阐述IaaS（对应基础云）和PaaS（对应业务云）的关键技术、实施方案以及云标准化。
2 关键技术 2.1 虚拟化 虚拟化是云计算最重要的技术基础。
虚拟化技术实现了物理资源的逻辑抽象和统一表示。
通过虚拟化技术，可以提高资源利用率，并可以根据用户业务需求的变化快速灵活地部署资源。
2.1.1 虚拟化平台架构 在云计算环境中，虚拟化是通过在物理主机上同时运行多个虚拟机来实现的。
多个虚拟机运行在虚拟化平台上，虚拟化平台实现对多个虚拟机的操作系统的监控以及多个虚拟机对物理资源的共享。
总的来说，我们认为虚拟化平台具有三层结构。
最底层是虚拟化层，提供基础的虚拟化能力支持；中间层为控制执行层，提供各个控制功能的执行能力；最顶层是管理层，对执行层进行策略管控，提供统一管理虚拟化平台的能力。
如图1所示，虚拟化平台应包括虚拟机监控Hypervisor、虚拟资源管理、虚拟机迁移、故障恢复、策略管理（如提供虚拟机的自动部署和资源分配）等功能实体。
各部分的具体功能描述如下： 图1 虚拟化平台功能结构 （1）虚拟机管理：主要保障创建、启动、停止、迁移、恢复、删除VM、虚拟机的能力镜像管理，能够自动配置虚拟机运行环境并快速部署和启动。
虚拟机管理可以根据主机节点/虚拟机的CPU、内存、I/O、网络等资源使用情况自动在不同主机节点之间迁移虚拟机，从而保证虚拟机的性能。
它还包括主机节点故障保护，即当主机节点发生故障时，该功能实体可以自动将其上的服务转移到其他节点上继续运行。
(2)高可用集群：用于保证主机节点的故障保护。
当某个主机节点发生故障时，Cluster会自动将其服务转移到集群中的其他节点上继续运行。
Cluster还可以具有负载均衡和存储集群功能。
(3)动态资源分配：虚拟存储、网络创建、配置、修改和删除能力。
当VM的内存、出站或网络资源不足时，它可以临时借用同一节点上的其他VM当前未使用的类似资源。
(4)动态负载平衡：考虑能耗和工作量的平衡。
根据策略需要，可以开启/关闭部分主机节点，并迁移相关虚拟机。
(5)管理工具：包括虚拟化平台需要支持的一组工具，如P2V（Physical to Virtual）、V2P（Virtual to Physical）、VA（Virtual ApplicaTIon）、JEOS（Just enough Operating System） ）等。
（6）主机安全：用于保证虚拟机运行环境的安全，包括一套软件，如防病毒、IDS等。
2.1.2 虚拟化平台部署 如图2所示，在实际部署中，由于Cluster、动态资源分配、主机安全等与Hypervisor密切相关，因此可以将它们作为独立的软件部署在主机节点中。
其他功能可以集成在一起形成VM管理器。
这样进行功能分配后，整个虚拟化平台可以分为两个软件包：一是Hypervisor+Host OS软件包，驻留在主机节点；二是Hypervisor+Host OS软件包，驻留在主机节点上。
另一个是VM管理器软件包。
两者之间的界面将被简化为配置、简单控制、查看和监控类别。
图2 虚拟化平台系统架构图 运行虚拟机的主机利用Cluster功能组成高可用的集群系统。
当节点发生故障时，它可以自动发生故障，无需 VM 管理器的干预。
将节点上的服务迁移到其他节点，并重新分配存储和网络资源，保证服务不间断。
虚拟机管理可以部署在独立的服务器上，负责虚拟化平台的告警、运行状态监控、负载调整等。
虚拟化平台的物理部署如图3所示。
图3 虚拟化平台部署示意图 2.1.3 虚拟化平台的优势 (1) 平台虚拟化可以实现资源的优化利用。
利用虚拟化技术，在一台物理服务器或一组硬件资源上虚拟出多个虚拟机，允许不同的应用服务运行在不同的虚拟机上，而不会降低系统的健壮性、安全性和可扩展性。
同时，它可以提高硬件利用率并减少应用程序对硬件平台的依赖，使企业能够削减资本和运营成本，同时改善IT服务交付，而不受操作系统、应用程序和硬件选择范围有限的限制。
限制。
(2)利用虚拟机与硬件无关的特性，按需分配资源，实现动态负载均衡。
当VM检测到某个计算节点的负载过高时，可以将其迁移到其他负载较轻的节点或者在节点内重新分配计算资源，而无需中断业务。
同时，执行紧急计算任务的虚拟机将获得更多的计算资源，以保证关键任务的响应能力。
(3)平台虚拟化带来系统自愈功能，提高系统可靠性。
当系统服务器硬件出现故障时，虚拟机可以自动重启。
消除了在不同硬件上恢复操作系统和应用程序安装的难度，其中任何物理服务器都可以用作虚拟服务器的恢复目标，从而降低硬件和维护成本。
（四）提高系统节能减排能力。
配合服务器管理硬件实现智能电源管理；优化虚拟机资源的实际运行位置，最大限度降低功耗，从而为运营商节省大量电力资源，降低供电成本，节能减排。
2.2 分布式文件系统 分布式文件系统是指在文件系统基础上开发的、可用于大规模集群的云存储分布式文件系统。
主要特点包括： （1）高可靠性：云存储系统支持节点间保存多份的功能，提供数据的可靠性。
（2）访问性能高：根据数据重要性和访问频率对数据进行分层多副本存储，热点数据并行读写，提高访问性能。
（3）在线迁移和复制：存储节点支持在线迁移和复制，扩容不影响上层应用。
(4)自动负载均衡：可以根据当前系统负载将原节点上的数据移动到新节点上。
独特的分片存储以块为最小单位存储，所有存储节点在存储和查询时并行计算。
(5)元数据与数据分离：通过元数据与数据分离的方式设计分布式文件存储系统。
分布式数据库的系统架构如图4所示。
其中： 图4分布式数据库架构 ●FAC：负责为用户提供文件访问接口，安装在服务器端（为应用程序提供文件操作的API接口；实现与FLR、FAS的交互，完成数据搬迁）。
●FAS：负责文件的调度和访问，完成对磁阵列的读写操作，为FAC提供数据读写功能，完成数据的分布式存储。
●FLR：负责元数据的管理，保存文件和块的命名空间、文件到块的映射以及每个块副本的位置。
2.3 分布式数据库 分布式数据库可以实现动态负载均衡和故障节点的自动接管。
具有高可靠性、高性能、高可用性、高扩展性。
它可以处理PetaByte级别以上的海量结构化数据。
在业务上具有明显的性能优势。
分布式数据库的系统架构如图5所示。
其中： 图5 分布式数据库架构 （1）PEC：解析和执行控制器（PEC），SQL服务访问点。
负责接收客户的SQL请求，并将其定向到特定的Tablet服务器进行数据访问。
(2)Master：主要负责数据库的元数据管理和调度。
(3)TabletServer：负责保存数据库的分表。
(4)空间：分布式文件系统的锁服务功能。
主要保证共享访问时数据的独占性。
2.4 中兴通讯CoCloud增值业务云（见图6） 图6 中兴通讯CoCloud增值业务云 基于上述关键技术，中兴通讯CoCloud增值业务云服务栈提供IaaS、 PaaS、SAAS多层次云服务模式，包括统一开放环境UOE/Mahup PAAS云平台、云存储、多业务云调度、ECP、NGCC、VPBX、应用工厂等云服务解决方案。
2.4.1中兴通讯CoCloud增值业务云优势 (1)先进的软件自适应自动部署方式：实时监控各业务节点的资源状况，根据预先的情况增减业务节点定制策略。
自动安装、启动、关闭业务软件，实现根据业务节点资源状况自适应部署软件。
（2）灵活高效的业务扩展方式：在现有云计算平台上进行简单配置后，即可为新业务分配资源，快速上线新业务。
（3）统一运维管理：基于云计算平台开展业务后，多项业务基于同一基础设施开展。
现在的运维管理方式需要改变，不再是烟囱式的建设和运维。
统一的云管理平台，让维护人员通过分权分域的方式管理业务和设备。
(4)自动在线升级功能：提供软件版本中心，可手动或自动升级业务版本和虚拟化软件版本。
（5）绿色节能：业务层面软件自适应自动部署，业务空闲时只保留必要的业务节点，减少虚拟机资源的使用和资源消耗；在虚拟化层面，通过动态资源均衡方案和绿色节能方案相结合，将虚拟机部署在合适的物理机上。
除了保留必要的备用物理机外，对其他物理机进行节能管理，从而减少业务空闲时操作员的不必要的不??必要的使用。
降低能源消耗，实现绿色数据中心。
（6）多级容灾：当硬件发生故障时，虚拟机管理中心自动将虚拟机迁移到其他物理机上，实现虚拟层容灾；当虚拟机发生故障且无法恢复时，应用软件部署子系统释放故障虚拟机的资源，并重新申请新的虚拟机来运行故障业务节点。
（7）平滑扩展：采用分层结构，业务层和虚拟机层之间采用松耦合方式。
当物理资源不够时，可以直接将物理机添加到资源池中，安装虚拟软件即可使用；当业务处理能力不足时，业务层面的自适应自动部署机制会自动添加节点以扩展业务能力。
？方案对比如图7所示。
图7 自主建设与多业务云解决方案对比 3 云计算标准化 3.1 总体介绍 目前国内外标准约40个进行云计算技术研究或与云计算技术相关的组织。
开展云计算产业活动的行业有很多。
图8给出了当前主要相关类别和相关标准组织的全景。
标准化组织有OCCI、OASIS、DMTF、CSA、OMG、SNIA、OGF等，由图可见，目前云计算标准组织主要定义专用API接口。
未来的云计算应用场景将支持公有云、私有云和混合云。
虽然仍会使用相关专有接口，但相关接口和一些内部实现技术将采用标准化规范来实现。
图8云计算标准化视图 随着云计算的升温，国内外电信运营商、设备商、政府机构也积极投入云计算研究，以通过云推动网络结构的优化计算技术。
和融合，降低CAPEX和OPEX，寻找新的利润机会和利润增长点，实现向信息服务社会转型。
目前，电信网络云计算尚无标准统一的技术架构。
如果不同的厂商提供不同的云计算解决方案，就会造成不同厂商的设备之间的互联、互操作、互操作、硬件转移等。
这方面的问题将会给云计算的发展带来障碍。
因此，如何在电信网络中构建一个既能支持传统电信网络的能力又能支持互联互通的通用云计算平台将是电信网络云计算网络架构的重点。
3.2 IETF Clouds Bar BoF IETF 在 BoF 第 77 次会议上建立了 Clouds Bar BoF。
其主要关注领域是基于云计算系统的协议的应用/业务需求，包括不同云计算系统中的应用。
不同云计算架构之间、同一云计算架构内不同层之间或同一层内不同功能实体之间的协议标准化。
本届Clouds Bar Bof已举办过两届。
Clouds Bar BoF于2019年3月25日在美国加利福尼亚州阿纳海姆举行。
会议由GAP进行分析，并对基于云计算的系统和服务进行了调查，并配合IETF的DECADE、IRTF/VNRG、NFSv4的活动和其他标准组织以避免重复工作。
Clouds Bar BoF第二次会议（IETF第78次会议）于2019年7月23日在荷兰马斯特里赫特召开。
在本次会议上，Clouds得到了Google、Cisco、Verizon、ALU、Alertlogic等厂商的支持，他们都提供了自己在云计算领域关注的协议。
云吧BoF第三次会议（IETF第79次会议）将于今年11月在北京召开。
3.3 ITU-T FG Cloud ITU-T 电信标准化顾问组（TSAG）在2月份的会议上讨论并批准成立ITU-T云计算焦点组（FG Cloud）。
该焦点小组将从标准化的角度考虑电信网络如何在传输、安全和ITU-T范围内的服务等方面支持“云计算”服务/应用。
(1) 确定推进和支持电信云计算、标准开发的潜在影响和优先事项。
(2) 在ITU-T范围内，调查未来固定和移动网络项目的研究需求。
(3) 分析哪些组件将受益于互操作性和标准化。
(4)对电信领域研究云计算的标准组织进行分类。
(5)对云计算的特性和功能进行层次分析，估算电信领域云计算的标准化进程。
云计算焦点组目前可分为以下两个工作组： ●WG1云计算的好处和要求，主要研究云的定义、生态环境和术语；用例、需求和架构；云安全；云基础设施和网络；云业务和资源管理、平台和中间件；云计算的优势和 ICT 的首要需求。
●WG2差距分析ITU-T云计算标准研究路线图，主要研究云计算相关标准组织的活动； ITU-T 云计算标准相关研究的差距分析和行动计划。
FG Cloud今年6月14日至16日在日内瓦召开了第一次会议，主要讨论了各标准组织关于云计算的研究进展。
ITU-T内的各个研究小组也开展了云相关的研究。
项目状态。
文件《云生态系统介绍：定义、术语和用例》和《云参考架构需求》初稿已形成。
图9是云生态架构图，包括云用户、云SP、云业务开发者等多个角色。
图9云生态系统架构 ITU-T云计算焦点组代表了世界三大国际标准组织之一的ITU对云计算的高度重视，必将对云计算产生深远影响云计算的发展。
电信标准化进程。
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