時間：2023-10-16 16:01:38
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關鍵詞：政府 云計算 虛擬化 架構
自2007年云計算概念提出以來，云計算產業鏈在中國發展至今已初具規模，特別是企業私有云市場，雖然還沒有出現一個在云計算市場擁有絕對優勢的拳頭產品，但百家爭鳴，百花齊放的局面正預示著云計算的建設正脅潮涌之勢而來。在繼一些大型IT企業之后，越來越多的政府開始走向云，并且有更多的應用在向云靠攏。截止到2012年，已經有北京、上海、成都、杭州、青島和西安等城市在政府應用云平臺方面進行了積極的探索，總結出了一些成功的經驗。在大家熱烈討論云計算技術能帶來什么豐碩成果的同時，就政府云計算基礎架構的建設方式在業界也未形成一個相對一致的說法。但眾所周知，一個高效穩定的基礎架構平臺對于其上的應用和業務運營是至關重要的，而搭建這樣一個基礎架構的成本也是必須考慮在內的。
首先我們先來談談使用最普遍的x86架構，廉價、開放、標準化、簡單易用，x86所具備的這些優點使其成為了眾多云計算用戶的最佳構架選擇。目前，決大多數的大規模云的構建也都是基于x86架構的，例如亞馬遜、微軟、Google、百度、阿里巴巴等。但是，使用最多就是最好的嗎？也不盡然，x86在人才資源、總體成本上是有優勢，但一旦大規模部署后，由于單臺服務器的性能問題，只能依靠大規模來實現計算能力和存儲擴展，這樣相應的就會帶來一些管理和穩定性方面的問題。由于x86架構服務器系統的穩定性不如小型機系統，因此還需要有完善的備份和容錯方案。這些都是x86在云計算架構中不可避免的問題，而這些問題的解決方式只能依靠第三方來進行。作為x86架構的忠實擁躉，VMware或許是能解決這些問題的最好方式。畢竟在x86平臺虛擬化市場上，VMware的占有率超過了85%，而作為VMware虛擬化和云計算的核心系統平臺，vSphere已經成為虛擬化平臺的一個事實上的標準。2012年7月13日，VMware正式云基礎架構套件，這標志著VMware從虛擬化向云計算的全面轉型，其中的VMware vShield安全解決方案對云計算環境提供了全面的保護方案，但能否實現預期的效果，還有待市場的檢驗。總之，x86平臺對于缺少更多技術支持的部門而言是不錯的選擇，首先平臺搭建相對快捷簡單、易于維護，其次又可以保持構架的靈活性和可擴展性。
相對分布式的x86架構而言，以IBM的Power架構為首的集中式構架方式在關鍵性核心業務上有著更大的可靠性及穩定性優勢。很多人認為，政府部門沒有那么多像很多大型企業那樣的對計算性能和技術支持要求較高的業務，Power架構的優勢有時候得不到體現。其實不然，隨著政務信息化的推進，這幾年很多大規模的政府部門應用系統陸續上線，這些業務應用系統涉及的人員范圍、地域范圍都很大，影響面也很廣，而且業務也相對單一，對于這類重點業務，Power架構將是不錯的選擇，它能更好的滿足業務的RAS（可靠性、可用性、穩定性）要求。Power架構所提供的虛擬化環境所使用的是IBM自己的PowerVM虛擬化軟件，這在系統穩定性方面就有先天的優勢，其先進的自動化管理功能，可以使資源池達到良好的利用，最終形成自適應、自服務的云計算基礎架構。除了這些關鍵性業務，對數據庫領域而言Power架構也具有更大的I/O吞吐量和穩定優勢，尤其是基于關系型數據庫的關鍵應用。如果我們在x86架構的橫向擴展出現瓶頸時，再考慮向Power上進行遷移，遷移所付出代價恐怕不止是新建一套Power虛擬機那么簡單了。當然，Power架構對云計算人才的要求是很高的，但是相對于那種大規模的x86云平臺，維護它所需要的人力資源卻少很多。就好比用一個在AIx系統及虛擬化方面技術很強的人維護1臺Power計算機和用10個技術一般的人維護10臺x86服務器一樣，到底那種方式更節約成本，更能很好的實現管理就只能靠自己判斷了。
我們都知道，云計算的最終目的是整合IT資源及應用，使其發揮更大的效能。在政府部門也一樣，龐大的IT資源不僅耗資耗能巨大，對其很好的管理也是一個麻煩的問題。就筆者所在的單位而言，光服務器設備就有80多臺，加上為之服務的網絡及存儲設備就足足填滿了一個200平方的機房。 在進行虛擬化改造建設之前，我們就單位信息化應用的現狀分析，發現服務器架構存著機器部分老化，故障率偏高；系統可用性、兼容性差；系統結構復雜；運行成本高；電力資源緊張；維護工作量大等等問題。
為了解決以上問題，我們決定使用虛擬化技術打造單位的云平臺。考慮到單位這種已經存在大量業務應用的情況，我們在建設云計算平臺過程中采取了循序漸進，避開關鍵業務，在不斷探索過程中逐步推進的方式。根據如今政府的情況，一般都是自購服務器、各自有自己的信息中心負責運維。很多部門為了保證業務的正常運行，都花費很大的資金在容災備份之上，這當中存在著諸多的浪費，很多高端的服務器及存儲設備其實只用到了很少一部分的硬件系統資源，為了提高服務器的利用率，利用這部分高端硬件搭建云計算環境是對資源充分利用的一個好辦法。比如我們先可以利用原有的IT資源，搭建相對簡單的x86的云架構，在這個過程中會遇到一些無法繞過的問題，比如數據遷移、數據的隔離和控制等等，通過一些具體實踐，我們可以同時積累部分云計算的人才和經驗，為今后全面推行云計算打下基礎。在關鍵性業務上， 我們可以直接部署IBM Power架構，其實Power并不像很多人想象的那么高深，IBM為了幫助用戶快速構架基于Power的云平臺，推出了從應用出發的解決方案以提升用戶在應用部署、日常維護方面的易操作性。不過，不能否認的是，相比x86，Power平臺在后期維護、管理上還是要更難一些，需要更加專業的管理人員。我們的數據庫系統就是利用兩臺IBM小機進行Power架構的部署，實施期間，AIX系統及Power虛擬化軟件確實讓人頭疼不已，但一旦部署成功，其I/O大吞吐量，高穩定性的特點也確實為用戶帶來了全新的體驗。
對于云計算基礎架構，套用一句老話：沒有最好，只有最合適。這點在政府機構也同樣適用。不管是x86還是Power架構，其實通用才是云平臺最核心的要求，只有滿足了能夠將軟件部署在不同的硬件和系統上的要求，這才是真正意義上的云計算平臺。
參考文獻：
關鍵詞：銀行業務 ；批處理流程；Hadoop MapReduce ；云計算
中圖分類號：TP302文獻標識碼：A文章編號文章編號：16727800（2013）0010000104
作者簡介：趙曦（1971-），男，博士，上海金融學院信息管理學院副教授，研究方向為互聯網金融應用。
0引言
隨著大型商業銀行業務規模的擴大和信息技術的發展， 數據中心已經成為大型商業銀行業務系統與數據資源進行集中業務處理的樞紐，匯集了規模化的IT計算、存儲和網絡資源。
銀行主要承擔本外幣儲蓄、信用卡、對公存貸款業務，銀行匯票及聯行業務，國際結算和外匯買賣，代收代付等業務 [1]。銀行業以網絡和信息技術作為其業務處理的核心支撐，形成了前端業務信息采集、中端數據交換和數據中心處理“分布采集、集中處理”模式。隨著業務量的增加和金融新產品的涌現，業務管理和信息處理“大集中”后對流程處理效率、系統擴展性和數據存儲可靠性提出了更高的要求。金融行業特別是銀行業在處理在線聯機業務（online transaction）的同時，還需要處理大量的離線批處理業務（batch processing），如影像文件處理、票據結算、外匯清算、薪資、各類報表，批處理業務具有數據量大、占用計算資源多、限時處理完成的特點，銀行信息中心通常要配備足夠的資源在特定時間段（夜間、周末、月末）進行批量業務數據處理。如何提高批處理業務能力、合理配置計算資源是銀行信息中心不斷要面對的挑戰。
以計算資源和服務虛擬化為核心的云計算架構和技術得到了廣泛的認同，正在成為IT產業和信息化應用系統架構的發展趨勢，實踐表明，基于云計算架構的系統在資源利用、服務效率、運行成本及能源消耗方面具有明顯的優勢。
本文提出了一種應對批量業務流程處理的優化方法，基本原理是將業務流程的任務節點進行分解和分類，形成流程隊列和若干可以進行并行處理分類任務隊列，使用Hadoop MapReduce并行計算框架進行并行處理，MapReduce提供的資源調度和容錯機制能夠有效提高業務處理系統的可擴展性和穩定性。模擬實驗表明，流程任務分解優化方法比通常的以流程為處理單元的方式具有一定的優勢，可以在云計算環境下分組處理具有共同特征的計算和操作任務，實現優化資源調配，提高批量業務處理的效率。
1批處理業務流程優化
批量業務處理是指一組遵循同一處理流程的重復操作，而涉及的業務流程是一組將輸入轉化為輸出的相互關聯或相互作用的活動，活動之間不僅有嚴格的先后順序限定，而且活動的內容、方式、責任等也都必須有明確的安排和界定，以使不同活動在不同角色之間進行交接成為可能，批量處理業務流程活動之間的轉移不需要人工干預。處理流程中的活動根據數據處理的要求和特點進行設計，如先進行數據核對，然后進行計算，最后進行賬戶操作，每個活動會產生臨時數據。為了提高處理能力和資源使用效率，流程活動設計盡可能遵循以下幾個原則：
①獨立于其它流程和活動，可進行重復操作；②使用較少類別的計算資源，CPU、網絡、存儲；③能夠進行并行處理。
圖1示意了批量流程處理的原理，銀行信息中心在每個批處理周期安排若干批處理的規劃，配置計算資源，啟動和監控批處理過程。每個批處理中包括對應同一處理流程的批量處理任務。
銀行信息中心根據資源配置情況，安排批處理規劃中的批處理執行，可以做到并行處理，以滿足處理時限的要求，每個批處理分配固定的或虛擬化的資源（服務器、CPU、存儲、外設），當現有資源不能滿足批處理要求時，則需要不斷增加資源。這種以批處理流程為單位來決定資源配置的模式（圖2）不一定能夠確保資源的高效使用，如：需要大量CPU計算的流程同時配置I/O性能較高的資源，造成I/O資源的浪費。經過分析，可以通過優化批處理業務流程和操作來進行改進（圖3），以進一步提高資源的使用效率。
以優化流程任務作為并行計算單元，形成批量處理任務隊列，根據任務操作的類型來分配最適合的資源，理論上提高了資源配置的精細程度，有助于提高資源使用效率。
2基于MapReduce的批處理優化計算
為了驗證提出的以流程任務為基礎配置資源的批處理運算架構（圖3），我們搭建了Hadoop/MapReduce并行計算實驗環境，通過模擬批處理業務，對兩種資源配置模式進行比較。
Hadoop[6]云計算平臺的核心由HDFS分布存儲和映射機制及MapReduce并行計算架構組成，具有開放性、穩定性和擴展性方面的優勢，成為了云計算研究和應用的重要平臺之一，其架構與提出的批處理流程優化模型吻合程度高。
MapReduce[8]通過兩個函數Map和Reduce提供并行計算框架， 將計算任務（Job）分解為可以進行獨立和并行計算操作集合（Tasks），提交給Map函數處理，而Reduce函數收集、整理、排序Map函數的計算結果。其基本功能是按一定的映射規則將輸入的 （k1，v1）鍵值對轉換成另一個或一批list（k2，v2）對輸出，而Reduce將一個或多個Map輸出的list（k2，v2）轉換為新的鍵值對list（k3，v3），作為任務計算的輸出[2]。
一種基于C++的腳本語言和解釋器封裝了實現上述功能的基本功能函數，用來描述任務的執行操作。根據上述模擬批次規劃和流程節點類型，得出計算隊列表。
硬件計算架構使用5臺Ubantu Linux服務器提供Hadoop MapReduce并行計算平臺，1個NameNode和4個DataNode，網絡環境為100M局域網，通過SSH實現服務器之間的連接、控制和HDFS數據復制，流程和任務隊列管理程序運行在NameNode上，Map和Reduce實現分布在DateNode上。圖7所示為流程優化模擬架構。
平臺模擬了以業務流程為處理單元和任務分解優化兩種計算架構，使用同樣的模擬流程和數據，同時檢測了當一個DateNote服務器宕機時的任務容錯機制和性能，表4匯總模擬運行的比較數據。
圖7Haddop MapReduce流程優化模擬系統架構
流程最短處理時間指流程任務按照關鍵邏輯路徑執行需要的累計時間，當一個任務處理完成后才能激活后續節點任務。以流程為單位的隊列處理模式在4個DataNode平均分配流程，每個DataNode處理的流程數量幾乎均等，資源的使用率也相同。任務優化分解方法形成了7個任務隊列，DateNode資源分配按照優先資源對照表3進行。
流程平均處理時間指進入流程隊列到所有任務處理完畢的時間，包括等待和任務處理時間，資源使用差異指CPU和I/O在高度使用和過度空閑的比例關系。
根據實驗平臺記錄的運行數據，在同樣的批處理流程和硬件架構條件下，使用業務流程分解優化的并行計算能夠處理更多的事務（320min對比430min），資源的使用效率得到提高（54%對比31%），即使考慮到流程分解和多個任務隊列管理的額外開銷，運行結果還是表明了所提出方法的優勢，為進一步深入研究和完善提供了基礎。
3結語
銀行批處理“大集中”后，其數量和規模不斷擴大，銀行信息中心不斷面臨IT資源優化和靈活配置的挑戰，一方面要提升IT架構的資源數量和技術水平，另一方面要優化批處理的模式來更有效地利用IT資源（計算、存儲、網絡、I/O）。
云計算技術的研究和應用成為了IT產業發展的一個重要方向，基于云計算架構的系統在資源利用、服務效率、運行成本及能源消耗方面具有明顯的優勢。云計算架構的出現也引發了在信息系統設計、功能開發和維護服務的巨大變化。作為以信息化技術作為重要支撐的銀行業，正在逐步嘗試和分享云計算帶來的各種優勢。本文在此背景下，提出了一種針對銀行批處理業務的優化流程分解方法。
業務流程分解優化方法通過對流程任務分組，可以為實時處理大批量流程的應用領域（銀行、證券、保險、電子商務）提高處理效率，MapReduce原理為流程節點處理提供了并行計算框架，其調度和容錯機制可以實現系統計算資源的高擴展性和穩定性。模擬實驗表明，本文介紹的基于并行計算的優化流程分解方法比以整個批量處理流程為處理單元的方法在效率、架構和靈活性方面具有一定的優勢。下一個階段，擬將該方法進一步完善，在銀行等典型批處理業務應用領域進行深化和拓展。
參考文獻：
[1]李得仁.銀行批量業務后臺集中處理模式的實現[J].中國金融電腦 ，2012（11）.
[2]李成華.MapReduce：新型的分布式并行計算編程模型[J].計算機工程與科學， 2011（3）.
[3]楊志豪.一種適應數據與計算密集型任務的私有云系統實現研究[J].計算機應用研究 ， 2011（2）.
[4]易小華.面向MapReduce的數據處理流程開發方法[J].計算機科學與探索，2011（2）.
[5]DEAN J， GHEMAWAT S. MapReduce： simplified data processing on large clusters[J].Communications of the ACM，2008， 51（1）： 107113.
[6]Welcome to Hadoop MapReduce[EB/OL].http：///mapreduce/.
不會改變服務器格局
IDC（中國）行業研究與咨詢服務部助理副總裁武連峰表示，雖然云計算在數據中心中已成為趨勢，并且很多數據中心也在重新規劃或者遷移中為服務器的采購創造了一個巨大市場，但它并不會成為改變x86和非x86架構市場格局的推手。
x86服務器的增長動力來自于互聯網企業。而在私有云的建設中，由于不同的工作負載要適應不同的基礎架構，大型企業仍然會按照原有的基礎架構和工作負載平滑向云計算平臺過渡。在各地興起的主要為中小企業服務的云基地公有云中心也不一定都采用x86架構。
武連峰表示，雖然政府的初衷是想把云計算平臺開放給中小企業做運營平臺，并大量使用x86服務器，但是不少云基地主要是為以軟件外包為主營業務的中小企業服務，而這些中小企業的服務對象往往是國內外的大型企業，這些大型企業對應用平臺的性能有很高要求，比如編碼測試是基于Unix的小型機甚至是主機系統，如果用x86服務器構建云測試平臺，就不能滿足其要求。那么，中小企業內部的業務是否就可以應用基于x86架構的云計算平臺呢？實際情況是，中小企業一般不用公有云平臺，而是采用微軟、騰訊等第三方的軟件。
兩種云平臺
談到中國用戶為什么重x86架構，而輕其他架構平臺，IDC認為，包括Google和AWS在內的很多國際公共云計算平臺大多采用了分布式的架構。這是由于互聯網企業普遍具有自身技術實力雄厚、IT資產生命周期短、核心業務對實時性要求不高等特點。因此，互聯網企業選擇了適合自己的分布式計算平臺，而其他行業用戶的需求和互聯網企業并不相同。因此用戶應考慮自身的行業特征來選擇適合自己的云計算架構。
IBM系統與科技部中國區行業及重點客戶技術支持總經理梁建球對分布式云平臺的組成做了細致分析：硬件平臺為x86，操作系統為Linux/Windows，分布式數據存儲都采用MySQL-CS、BigTable、HDFS以及Hadoop Map-Reduce等分布式開源軟件。在應用程序層，用戶需要針對新應用重新編程。在梁建球看來，上述這種分布式云平臺適用于對性能、可靠性、數據一致性要求不高的應用。
此外，IBM在Power上也加強了對分布式軟件的支持，比如Power小型機可以支持Linux，去年底收購的Platform Computing則在分布式計算調度和管理方面具備更大的優勢。由此可見，云計算基礎架構的搭建并不是一個簡單的軟硬件集成項目，而是一種企業IT戰略的改變。
IDC在《中國云計算基礎架構建設指南》中的用戶調研數據顯示，多數用戶在選擇云計算架構時，希望未來的云計算平臺能夠與企業現有的基礎架構兼容，從而降低實施風險，同時還可以快速地從現有架構過渡到云平臺上，以便節省用戶的投資，縮短項目實施的周期。
云計算已經成為NGDC（下一代數據中心）的主要建設目標。IDC剛剛的《中國云計算基礎架構建設指南》中列舉了中國用戶建設云計算的六大誤區：重概念，輕本質；重實施，輕規則；重x86架構，輕其他架構；重硬件，輕軟件；重虛擬化，輕管理；重創新，輕移植。在云計算進入數據中心的初期階段，尤其是在IaaS階段，以服務器為主的基礎架構的選擇成了擺在用戶面前的一道博弈題：是選擇x86分布式計算這種初始成本低、未來成本不可預測的基礎架構，還是選擇初始成本高、未來有商用軟件支持的以Power為代表的小型機架構呢？
不會改變服務器格局
IDC（中國）行業研究與咨詢服務部助理副總裁武連峰表示，雖然云計算在數據中心中已成為趨勢，并且很多數據中心也在重新規劃或者遷移中為服務器的采購創造了一個巨大市場，但它并不會成為改變x86和非x86架構市場格局的推手。
x86服務器的增長動力來自于互聯網企業。而在私有云的建設中，由于不同的工作負載要適應不同的基礎架構，大型企業仍然會按照原有的基礎架構和工作負載平滑向云計算平臺過渡。在各地興起的主要為中小企業服務的云基地公有云中心也不一定都采用x86架構。
武連峰表示，雖然政府的初衷是想把云計算平臺開放給中小企業做運營平臺，并大量使用x86服務器，但是不少云基地主要是為以軟件外包為主營業務的中小企業服務，而這些中小企業的服務對象往往是國內外的大型企業，這些大型企業對應用平臺的性能有很高要求，比如編碼測試是基于Unix的小型機甚至是主機系統，如果用x86服務器構建云測試平臺，就不能滿足其要求。那么，中小企業內部的業務是否就可以應用基于x86架構的云計算平臺呢？實際情況是，中小企業一般不用公有云平臺，而是采用微軟、騰訊等第三方的軟件。
兩種云平臺
談到中國用戶為什么重x86架構，而輕其他架構平臺，IDC認為，包括Google和AWS在內的很多國際公共云計算平臺大多采用了分布式的架構。這是由于互聯網企業普遍具有自身技術實力雄厚、IT資產生命周期短、核心業務對實時性要求不高等特點。因此，互聯網企業選擇了適合自己的分布式計算平臺，而其他行業用戶的需求和互聯網企業并不相同。因此用戶應考慮自身的行業特征來選擇適合自己的云計算架構。
IBM系統與科技部中國區行業及重點客戶技術支持總經理梁建球對分布式云平臺的組成做了細致分析：硬件平臺為x86，操作系統為Linux/Windows，分布式數據存儲都采用MySQL-CS、BigTable、HDFS以及Hadoop Map-Reduce等分布式開源軟件。在應用程序層，用戶需要針對新應用重新編程。在梁建球看來，上述這種分布式云平臺適用于對性能、可靠性、數據一致性要求不高的應用。
此外，IBM在Power上也加強了對分布式軟件的支持，比如Power小型機可以支持Linux，去年底收購的Platform Computing則在分布式計算調度和管理方面具備更大的優勢。由此可見，云計算基礎架構的搭建并不是一個簡單的軟硬件集成項目，而是一種企業IT戰略的改變。
據IDC用戶調研顯示，多數用戶在選擇云計算架構時，希望未來的云計算平臺能夠和現有基礎架構兼容，從而降低實施風險，并且快速過渡到云平臺上。同時，從現有架構平滑過渡，從另一方面也能夠滿足用戶節省投資和縮短實施周期的要求。
為此，IDC總結了中國云計算基礎架構實施的路線圖，建議用戶的云計算基礎架構實施過程分為五個階段。
1. 規劃階段：將采用云計算作為企業戰略問題來對待，及時獲得管理層的關注與支持，并明確設置每一階段所要實現的目標。總體而言，用戶需要將云計算提升到企業戰略層面上進行統籌，從業務創新和IT服務轉型的高度進行規劃和部署。
2. 準備階段：根據企業行業特性，充分認知采用云計算基礎架構想要獲得的服務與應用。對建設云計算平臺進行充分的評估，來選擇云計算平臺的技術架構。用戶還應充分考慮自身的業務和行業特征以及現有平臺狀況，充分評估系統遷移的可行性，保證基礎架構平臺的技術連續性和核心業務的連續性。
3. 實施階段：企業級虛擬化是云計算的基礎。構建滿足安全性、可靠性、擴展性和靈活性等各方面要求的企業級虛擬化平臺是建設云計算的必由之路。
4. 深化階段：在基礎架構虛擬化的基礎上，用戶還要實現自動化的資源調配。云計算基礎架構不僅是平臺的虛擬化，還需要自動化的監控和管理工具對虛擬資源來進行調配。
日前，IBM在北京舉辦了一場POWER基礎架構云媒體交流會。本次IBM POWER基礎架構云媒體交流會邀請到了IBM系統與科技部大中華區Power Systems服務器產品部總經理韓忠恒、IBM中國區系統與科技部行業及重點客戶技術支持總經理梁建球、IDC中國助理副總裁武連峰、IDC中國高級研究經理周震剛以及眾多媒體記者分享了IDC中國云計算基礎架構建設指南和IBM Power基礎架構云平臺的技術與實踐經驗。
現在很多企業一提到云計算成功模式就會聯想到谷歌，繼而馬上認為分布式就是云計算，殊不知谷歌和亞馬遜的業務應用和技術實力與自身企業存在著不同，一旦部署了分布式云平臺，結果導致兩個孤島式的架構，造成資源上的浪費，雖然很快的部署了云計算，但沒有達到最終的效果。建設云計算，要根據企業性質和業務應用的不同做到量身定制，同時應提升到戰略層面。
提起云計算，必會談及虛擬化，為什么說虛擬化如此重要呢？虛擬化可以提高設備的使用效率，提高設備的靈活性，獲得更多的資源利用率。雖然大多數用戶已經意識到虛擬化的重要性，但需要注意的是，云計算平臺需要企業級的虛擬化，企業級虛擬化才是云計算的基礎。
不管是x86架構還是RISC架構，世界上沒有一個架構一定是最好的，只要是適合企業的業務架構就應是最好的，任何架構都要與業務相結合。企業中不同的工作負載要根據性質的不同放在不同的架構平臺上，對于一般性業務應用運行在x86架構上，而關鍵業務應部署在Unix平臺。最后即使云計算架構不一定是統一的，但要實現統一的管理。在這一方面，IBM Starter Kit for Cloud(SKC)可將您的虛擬化環境從“云就緒”狀態過渡到真正的“云”環境，SKC是一個跨平臺的快速云服務管理軟件，它不僅能對Power平臺提供無縫支持，而且對于用戶已有的x86甚至都能提供支持。SKC對于x86上KVM提供與Power的一體化支持，統一部署引擎，統一管理界面。
根據IDC的《中國云計算基礎架構建設指南》報告顯示，以云計算為基礎的第三平臺已經來臨。何為第三平臺呢？第一平臺是以主機為核心，第二平臺以PC為核心、局域網、互聯網為核心，第三平臺以移動設備和應用為中心，實際上是以人為中心。其中云服務、大數據、商業分析、移動寬帶社會化，這四方面作為第三平臺的核心。在這里面，最大的基礎是云，云在最底層，社會化移動普及率越高，產生的數據量就越大，對IT基礎設施的需求也就越大。所以說，云計算是實現智慧行業的重要途徑，而云基礎設施是重要基礎。
對于行業企業來說，企業服務化是一個大的趨勢，特別是中國制造企業服務化趨勢，目前很多制造企業已經往服務化轉型，而不再是我們印象中的傳統制造企業只生產產品，而是給用戶或間接為有提供服務。所以采用云計算可以增強企業的核心競爭力。企業進行業務變革和轉型，需要IT系統做很好的支撐，這些支撐后臺一定要有云計算，需要數據整合。
企業建設云計算的六大誤區
IDC(中國)行業研究與咨詢服務部助理副總裁武連峰，在IBM Power Cloud新一代企業級基礎架構云媒體交流會上，談到了現在企業建設云計算時存在著六大誤區：
誤區一：重概念，輕本質。用戶往往關注于買多少軟硬件產品或服務，而忽略了云計算的本質是提高服務器資源利用率，節省成本和如何提供即時服務。
誤區二：重實施，輕規劃。
誤區三：x86架構就是云計算。
誤區四：重硬件，輕較件。很多企業一提到云計算，馬上買服務器，買存儲，如果云計算沒有很好的基礎架構軟件，沒有很好的系統管理自動化軟件，云計算硬件就不能發揮它的作用。
誤區五：重虛擬，輕管理。大部分企業只是實現局部的虛擬化。云計算本質應該是一個全方位的虛擬化，這些虛擬化必須要用到很好的管理，才能夠使它自動化起來，使整個IT架構做更好的提升。
誤區六：重創新，輕移植。大部分用戶部署云計算是為了部署新應用，而忽略了對原有應用該如何進行移植。
基于以上六個誤區，IDC建議云計算基礎架構實施應經歷以下三個時期：
第一時期：一是規劃，二是準備
在規劃方面應首要注意兩點，一是明確企業實施云計算的目的，二是確保最高管理層的參與。從云計算整個基礎架構來看，促進業務比節約成本更重要。云計算對于企業來講，不僅是IT的變革，實際上還涉及到IT整體架構的改變，而這種變革與業務的變革息息相關，所以一定要有最高領導的參與，在實施過程中才會更加得心應手。
在準備階段要明確企業IT中有哪些應用，對企業自身的業務進行分析，不同的業務將會采用不同的體系架構實施。對于企業的核心
應用，交付成本高，適合企業級的私有云的基礎架構；而一些數據分析，包括一些協作，更適合融合性的云計算基礎架構；與消費自動化相關的應用，適合開放云計算架構；像電子郵件或網站，更適合公共云的外包。
第二時期：實施和深化
虛擬化是云計算的開始，但需要注意的是一定要建立企業級的虛擬化資源池。通過虛擬化創建資源池，其中安全性是用戶認為最重要的技術特性，靈活和可擴展性，硬件性能排在安全性的后面。
全方位的虛擬化，包括服務器、存儲、網絡。這三個虛擬化，一是計算能力的虛擬化，二是存儲能力的虛擬化，三是傳輸能力的虛擬化，這樣就會把服務器的計算資源、存儲資源、網絡帶寬資源都會充分利用起來，不會有一個瓶頸。但現實情況是，用戶購買了很多服務器，但如果做云計算，就需要采購一些虛擬化軟件支持整個云計算平臺基礎設施，結果發現購買虛擬化軟件甚至比買一臺服務器還貴。最后還是要用單機甚至集群的方式把硬件搭建起來以后，在運行使用過程中出現很多問題。一是從性能和資源協調上沒有把這些服務器做很好的資源利用。二是從自動化的角度來講，沒有做很好的自動化，包括資源分配的過程中，很多需要IT人員參與，大大降低了效率。
虛擬化完成之后，一定要通過管理自動化和資源自動化，最后實現資源的整體調度，包括資源池的實時監控，包括生命周期管理，映像管理，快速部署，動態遷移等。在這一方面，國內外用戶的差異很大，國內用戶在這方面的投資相較于國外要吝嗇的多，其實，如果不做好管理自動化和資源自動化，做好資源池的匹配調度的話，實際上整個云計算的基礎架構設備并沒有很好地發揮起來，整個IT效率沒有提高。
從虛擬化到自動化的云計算深化過程，分為4個階段，第一階段是虛擬化，據據IDC全球研究結果顯示，服務器虛擬化率已經達到64%，第二階段是將虛擬化和自動化流程結合起來，這部分用戶有32%，第三階段是把虛擬化、自動化流程以及融合的基礎架構，包括網絡、存儲融合起來，從綠色節能以及從總體效率上會更少，這里目前還很低，只有3%。第四階段是一個理想狀況，通過虛擬化、自動化流程到融合架構，最后做到自服務、自適應，這樣大大減少IT部門人員的壓力，同時使IT能更好地跟業務融合。這部分用戶只有2%。
第三時期：應用和管理
現在企業構建云計算貌似更加盲目，已然忘記最初的目的，而只是為了云而云，所以說，上云計算不是目的，在云上跑什么應用才是關鍵。
一、數據中心運行維護面臨的挑戰
當前金融行業應用系統多采用集中方式部署于數據中心，隨著金融業務的快速發展，后臺支持所需的基礎設施規模不斷增長，擁有幾百到幾千臺服務器的數據中心已不是少數。數據中心的日常運行維護工作逐漸暴露出以下幾方面的挑戰。
（1）隨著服務器等基礎設施的規模越來越大，機房空間、電力消耗以及管理維護難度越來越大。
（2）傳統的、手工方式的環境部署效率較低，難以滿足業務服務對環境部署的時效性要求。特別是對于研發測試環境，由于環境搭建及調整一般更為頻繁，此方面矛盾也更加突出。
（3）應用系統在業務高峰期或性能壓力測試階段，需要更多的系統資源支持，期望基礎架構能夠提供彈性的、動態的、自動化的供應手段。
（4）在傳統服務器環境中，單臺服務器業務空閑時段的資源難以整合，總體資源利用率提升受到限制。以中國工商銀行數據中心（北京）為例，用于全行應用系統版本測試的適應性測試環境的服務器數量已超過1000臺，每個季度約有30%的環境需要重新搭建，基礎架構的日常管理維護壓力逐年增加。
二、云計算理念與啟示
根據云計算的服務對象范圍，云計算可以分為3種部署模式:公用云、私有云和混合云。根據云計算的服務層次和服務類型，可將云分為3個層次：基礎架構即服務（IaaS）、平臺即服務（PaSS）和軟件即服務（SaaS）。不同的層，提供不同的云服務。根據美國國家標準技術研究所（NIST）的定義，云計算一般具有5個基本特征。
（1）按需自助服務。用戶可根據需要，直接從云計算供應者處獲取服務（如：計算資源、存儲資源、網絡資源、開發平臺及應用軟件等），而無需與云計算供應者進行人工交互。目前，一般采用用戶在網頁上填寫申請表單形式獲取自助服務。如果數據中心采用此方式供應環境，將可由最終用戶直接提交環境部署服務申請，由系統自動調配資源并部署環境，且節省了相關部門間（系統、網絡、設備等）的溝通成本，環境部署時效性較傳統手工方式有很大提高。
（2）廣泛的網絡接入。用戶可以使用各類客戶端平臺（筆記本電腦、手機、PDA等），按照一個規范機制（如瀏覽器），通過各種網絡渠道從云計算供應者處獲取服務。此特征更多的針對公有云和混合云，而出于安全性等方面考慮，如在金融行業數據中心構建云計算環境，一般首選私有云方式，只需保證用戶可以通過網絡接入云計算系統即可。
（3）與位置無關的資源池化。云計算供應者的計算資源被集中整合成為一個動態資源池，以多租戶模式服務所有用戶，不同的物理和虛擬資源可根據用戶需求動態分配。服務商需要實現所分配資源的位置無關性，用戶一般不需要知道所使用資源的確切位置，但在需要的時候用戶可以指定資源位置。通過應用資源池化的管理模式，提升數據中心整體資源使用率。
（4）快速的可伸縮性。云計算供應者提供的服務可以自動、快速、彈性地擴展，也可以自動、快速、彈性地收縮。從用戶角度講，云計算提供的資源是無限的，可以選擇在任何時間獲取任何數量的資源。通過快速的可伸縮性，在很大程度上提升資源使用效率。另外，如果數據中心系統環境支持快速伸縮，就可滿足應用系統在業務高峰期或性能壓力測試階段，其基礎架構能夠提供彈性的、動態的、自動化的資源供應。
（5）可度量的服務。云計算供應者針對不同的服務類型（CPU時間、存儲空間、網絡帶寬等）來計量資源的使用情況及單位價格，以提高資源的管控能力和促進優化利用。整個系統資源可以通過監控和報表的方式對供應者和用戶透明化。對于公有云，資源供應者可以此為依據對提供的服務進行收費。對于私有云（企業云），IT部門可以此作為IT成本核算依據，一旦在企業內部形成相關成本核算機制，還有利于促進資源回收利用，減少空閑資源。筆者認為，短期內將云計算應用于銀行數據中心生產環境還需持謹慎態度，但在數據中心研發測試環境環境中，云計算大有可為。特別是開展基礎架構云建設，將有助于解決前文提到的基礎架構日常運行維護中遇到的各類挑戰，實現業務應用環境快速部署、回收、調整以及資源集約化管理水平和快速服務能力。
三、基礎架構云建設的關鍵課題結合我們的實踐探索，在銀行數據中心建設基礎架構云，有如下幾項課題需要加以研究解決。
（1）各類資源的池化與差異化資源服務模型。在數據中心，基礎架構資源主要包括各類高、中、低端服務器、存儲陣列、磁帶庫以及IP地址等。為實現基礎架構云快速供應和彈，實現上述資源的池化管理和統一管理調度機制十分必要。在此基礎上，可以通過規劃不同資源節點（比如數據庫服務器、應用服務器、WEB服務器等）和業務服務環境（比如綜合版本測試環境、生產補丁測試環境、壓力測試環境和培訓環境等）對應的資源使用規則，提供差異化的資源服務。一種可參考的資源服務模型如圖1所示。
（2）自服務界面和自動化供應流程。要實現基礎架構環境的自動化部署，需要自動化供應流程的支持。與此同時，面向最終用戶提供自服務界面也是云計算這一新型計算模式的基本要求。圖2是啟動一次虛擬機環境供應的自動化流程。當用戶在操作界面上啟動虛擬機供應任務后，調用后臺任務管理器，將任務放入系統的任務運行隊列。流程引擎層掃描任務運行隊列中的待執行任務，根據任務類型及優先級等，選取待運行任務并調度執行，由調度引擎層調用驅動工具層依次完成虛擬機創建、操作系統部署和數據庫部署等一系列操作。待以上步驟執行完成后，返回作業執行結果。在基礎架構云建設時，還要充分考慮多用戶并發服務處理能力。
（3）各類基礎架構資源的“驅動程序”。正如前文所述，基礎架構云平臺管理的對象主要包括各類服務器、存儲陣列和IP資源等。在數據中心傳統工作模式下，上述對象往往需要專業技術人員通過手工方式或者使用專門的工具軟件進行管理維護，各專業之間的協作配合要求較高，因此維護效率難以得到有效提升。在基礎架構云平臺建設中，需要實現對上述對象的全自動化維護操作。如果把基礎架構云平臺看作一套“操作系統”，其下各類資源對象的自動化維護管理功能，不妨看作是操作系統的各類驅動程序。因此要實現云平臺的自動化管理，各類基礎架構資源的自動化驅動工具研發也是必需解決的關鍵課題。
四、基礎架構云建設實踐
2010年以來，筆者所在的技術團隊就基礎架構云在數據中心的落地建設進行了探索，經過1年多的技術研究和項目實踐，目前已取得階段性成果。項目組研發的基礎架構云平臺已在業務應用系統環境準備工作中投入實際使用。與傳統手工方式相比，使用基礎架構云平臺進行系統環境部署，效率可以提10倍以上，具體對比數據見表1。表1中數據為每套環境的部署時間，與PowerVM環境相比，VMware環境一般不涉及分配磁盤操作。
【關鍵詞】云計算技術;信息化;IT;X86
1.云計算概述
早在上世紀60年代，麥卡錫就提出了計算能力作為一種像水和電一樣的公用事業提供給用戶的理念，這成為云計算思想的起源。在20世紀80年代網格計算、90年代公用計算、21世紀初虛擬化技術、存儲網絡、SOA、SaaS[1]應用的支撐下，云計算作為一種新型的資源使用和應用交付模式逐漸成為學界和產業界所認知。所以，云計算是IT（Information Technology，簡稱IT）資源管理和應用模式的深刻變革[2][3]，也是一種IT基礎架構管理和應用的方法論;可使業務、應用和IT資源基于網絡，以服務的形式呈現給用戶，供用戶按需、定量和定制化獲取使用。
從技術發展角度看，20世紀90年代，隨著Windows的廣泛使用及Linux服務器操作系統的出現，奠定了x86服務器的行業標準地位，然而x86服務器部署的增長帶來了新的IT基礎架構建設和運維困難，包括基礎架構利用率低、物理基礎架構成本日益攀升、IT管理成本不斷提高以及對關鍵應用故障和災難保護不足等問題。X86服務器虛擬化技術的出現，通過將x86系統轉變成通用的共享硬件基礎架構，充分挖掘硬件的潛力，提高硬件的利用效率，降低硬件和運營成本，并且簡化運維降低管理成本，最終幫助用戶把更多的時間和成本轉移到對業務的投入上。
因此，云計算技術是IT行業的第三次變革，是信息技術和應用發展的必然趨勢。隨著云計算和虛擬化技術向構建新一代數據中心方向發展，關鍵以虛擬化為基礎，實現管理以及業務的集中，對數據中心資源進行動態調整和分配，重點滿足企業關鍵應用向X86系統遷移對于資源高性能、高可靠、安全性和高可適應性上的要求，同時提高基礎架構的自動化管理水平，確保滿足基礎設施快速適應業務的商業敏捷訴求，同時進一步減少企業的IT整體投入。
2.云計算的應用模式
從運營角度看，云計算是網格計算和虛擬化技術的商業化模式，如同水廠和電廠通過管道和電網統一提供水、電資源一樣，而通過網絡實現信息基礎資源（計算、存儲、網絡等）的統一供給和統一調度管理。按照運營模式可以分為三種，即公共云、私有云和混合云。
（1）公共云：專業運營企業建設，直接向最終用戶提供服務，用戶通過互聯網訪問獲得資源服務，但并不擁有資源。
（2）私有云：企業自己搭建的基于云計算的數據中心基礎架構，面向內部用戶或外部客戶提供云計算服務。企業擁有基礎架構的自，并且可以基于自己的需求改進服務，進行自主創新。
（3）混合云：同時具備公共云和私有云特征，既有自已的云計算基礎架構，也使用外部公共云提供的服務。
通常，云計算的資源也可從三個層面以服務的方式提供給使用者。
（1）IaaS基礎架構即服務（Infrastruct-ure as a service）：提供的是計算資源、存儲資源及網絡資源等資源。
（2）PaaS平臺即服務（Platform as a ser-vice）：提供的是優化的中間件平臺，包括應用服務器、數據庫服務器等。
（3）SaaS軟件即服務（Software as a ser-vice）：包括應用、流程和信息等服務。
圖1
3.云計算的技術特點和應用價值
云計算的核心是虛擬化技術，其原理是資源的邏輯表示，實現形式是在系統中加入一個虛擬化層，將下層的資源抽象成另一形式的資源，提供給上層使用，而不受物理限制的約束。即使基礎的服務器、存儲、網絡等硬件資源形成統一的資源池，上層業務系統可按需取用。
與傳統企業IT技術相比，云計算技術對企業信息化建設具有很高的應用價值[4]：
（1）實現動態的、可伸縮的擴展。云的規模根據業務需求是可以動態伸縮的，它可以隨時擴展自己的存儲和計算容量，滿足企業用戶對信息資源不斷變化的需求。
（2）為業務提供隨需即取的基礎設施，按需求提供資源。云計算把互聯網變成一種全新的計算機平臺，所有的資源在物理上以分布式的共享方式存在，在邏輯上以單一整體的形式呈現給用戶。
（3）精簡IT資源、降低運維成本。利用云平臺統一資源管理，統一的運維管理平臺，降低維護維護成本，從降成本中貢獻凈利潤。
（4）信息資源的整合度更高。使同一架構的物理資源統一整合，實現資源共享，提高利用效率，解決企業信息孤島問題。
4.企業信息化應用主要需求
私有云是目前能得到較快接受的應用場景，而且能夠滿足企業對數據安全性、系統可用性的要求，因此構建私有云是建設數據中心的首選方案。企業業務在快速增長，而企業信息化建設與業務發展之間卻存在著較大差距;運營問題、全球化問題、越來越高的 IT 復雜性帶來的管理難題、運營成本的不斷上升，企業的IT基礎架構正面臨著巨大挑戰：
（1）IT基礎架構正向資源共享方向發展。企業力求降低計算成本，眾多企業首先對IT基礎架構進行了整合，然后又引入資源虛擬化技術。如何進一步提高資源利用率、降低管理和基礎架構成本及加快部署周期，如何實現軟件、應用、數據和硬件資源的共享成為新的挑戰。
（2）企業IT基礎架構面臨對于業務支撐具有相當靈活度的壓力。增加自動化和智能化程度，在有效控制成本的同時，輕松、靈活地應對快速變化的業務需求，是大多數企業對于其IT基礎架構的期望。
（3）管理系統和網絡的日常開支不斷提高。有17%的CIO們深受技術人員平時工作不飽和、出現故障時又不能及時解決這種矛盾的困擾，復雜的IT基礎架構帶來管理難題。
（4）IT采購模式將發生巨大變化。以往根據項目需求采購設備、部署基礎架構的方法，已經不能滿足業務變化的要求，新的采購模式應該以有規劃的、整體的基礎架構升級來適應不斷增加的新應用、提高對業務支撐的靈活性。
由此可見，企業正迫切需要一種及時的和節約成本的方法來滿足動態改進和日益增長的業務需求。
表1
公有云 虛擬私有云 私有云 混合云
數據安全性 √ √ √
節省前期投入 √ √
高可用性 √ √
對現有IT流程的影響 √
技術成熟性 √
與現有資源的兼容性 √ √
適合小企業使用 √ √
資源利用率和節能減排 √ √ √
圖2 企業云計算應用基礎架構
5.云計算技術在企業信息化中的應用分析
對于大多數企業來說，信息化系統已經不僅僅是企業的輔助系統和成本中心，而已成為企業的關鍵生產管理系統和價值中心，更是企業的核心競爭力和持續發展能力的體現，對企業的生存發展至關重要。企業信息化一方面促進了企業生產率和管理水平的提高，另一方面也給企業引入了新的成本，而且隨著企業信息化水平的不斷提高，信息系統的成本也在不斷增長，如果繼續采用傳統模式建設，必然形成煙囪式的信息孤島，造成信息基礎資源利用率低下、無法共享，難以為企業創造高效價值，反而成為沉重的負擔。據統計，在傳統模式下，企業每年有三分之二的IT投入都花費在舊系統的運維和管理上。
為保證這些擔負著企業生產、管理和運營功能的重要信息應用系統正常運行，必須保證計算、存儲、網絡設備等硬件平臺的可靠運行，還需要進行數據庫的建設和管理，同時還要進行用戶管理、信息安全控制、業務系統的軟硬件升級等工作。為支持信息應用業務的高效、可靠運行，企業需建設專業的數據中心基礎設施和平臺。隨著業務種類和業務量的不斷增加和應用需求的增長，數據中心硬件基礎設施和平臺規模也在日益擴大;因此亟需采用更加先進的云計算模式進行數據中心建設，以解決現有數據中心面臨的各種挑戰。
對于Email、Web、OA、CRM及ERP等大多數采用x86硬件平臺的企業應用來說，利用云計算和虛擬化技術完全可以滿足業務的需求;對于企業核心生產業務以及部分高性能數據庫業務，在技術上也完全可以采用虛擬機部署，但需要根據業務的實際工作負載進行評估，如果業務本身對物理資源的使用率已超過50%，則不太適合再采用云計算和虛擬化技術。企業在進行云計算建設時，主要可分為兩種場景：一種是利舊，企業需對原有信息系統架構進行虛擬化改造，將原來各個獨立的信息基礎設施整合為可以彈性調度的信息“資源池”，這一過程可由相應的軟件系統自動實現，基本不需人為參與;另一種場景就是新建，企業可以完全按照自己的需求進行整體設計和交付，也可采用業界相應的虛擬化一體機產品，本身已實現了軟、硬件的整合，這樣可以大大減少項目的建設周期和復雜度。兩種場景相比，利舊則相對復雜一些，主要是需要評估現有的硬件平臺架構及業務系統與新平臺的兼容性，一般在建設初期可采用小范圍的測試進行驗證。
從建設模式來說，私有云是居于企業防火墻內部（也可以將它們部署在一個安全的主機托管場所）的一種更加安全穩定的云計算環境。所以，企業的云計算平臺建設主要是采用私有云，私有云即可以滿足企業大規模服務、高擴展性、高可靠性、虛擬化和按需服務，實現企業的管控、業務協同、供應鏈管理、共享服務等，又具有更高的安全特性，內部管理也更加有效。構建私有云從初期來看并不一定會比構建一套傳統的架構節約成本，但是從長遠來來看，云計算技術減少了人工管理的成本，使企業的信息系統利用率更高，能夠更精準地按需提供資源，它帶來的方便和快捷能給企業的運營帶來無限的價值。
總之，云計算是IT行業的第三次變革，已經成為目前IT系統建設和應用的主要趨勢， 同時云計算技術也為企業大數據應用、高性能計算等新興業務提供了基礎平臺，可為企業豐富的信息業務創新和發展提供有效支撐。
參考文獻
[1]Anderson，Tim.full form of SaaS.The Register.5 May 2011
[2]How SaaS Is Changing the Face of Enterprise IT .[2012-06-28]
關鍵詞：云架構；冗余度
中圖分類號：TB文獻標識碼：A文章編號：1672-3198（2012）01-0291-01
1 引言
隨著科學技術的進步，IT行業所在的環境復雜性與日俱增，更多的IT預算被用于維護基礎架構和維持應用程序的正常運行，而不是更好地滿足客戶的需要。云的出現似乎給人們帶來了新的希望，于是有人做出這樣的預測――未來云時代。
2 云架構體系設計
2.1 云架構的概念及特點
云架構這一概念是Google在2006年首次提出的，它是為滿足按需分配的服務而設計的軟件架構。云架構與我們所熟悉的傳統計算機體系不同，云架構是一個層結構，整個云架構層分為顯示層、中間層、基礎設施層和管理層四個層次。顯示層主要用于向用戶顯示所需的內容，并且利用HTML、JavaScript、CSS和Flash等云技術中間件層為用戶提供更多的服務。中間層起著過渡作用，它不但為顯示層提供支撐，也可以為基礎設施層提供資源上的便利，還可以為用戶直接使用。中間層主要通過5種云技術實現：REST、多租戶、并行處理、應用服務器和分布式緩存。管理層則是為上面三個層服務的，它提供賬號管理、SLA監控、安全管理等技術，目的在于更全面地管理和維護三個橫向層的穩定。通過上述分析，整個云架構層可用如下框架來表示（見圖1）：
圖1 云架構層云架構的特點是建立在云架構層的基礎上的，它具有如下特點：（1）規模大。“云”系統涵蓋大規模的容量，例如IBM、微軟、蘋果等的“云”具有成千上萬臺服務器運行，“云”的計算能力和數據容量是一般計算機技術不能媲美的。（2）數據安全性強。云架構層中的管理層對數據、帳號等資源監控和保護，使其免受不必要的侵害；而且管理層可以憑借自身的服務功能應對橫向3個層的突況，因此云架構中儲存的數據是相當安全的。（3）普適性強。云架構受“云”的支撐，可以對變幻莫測的應用加以控制，一個“云”就可以掌控多種不同的應用程序。（4）伸縮性強。云架構可以根據用戶的需要隨時改變其最佳容量，達到最優狀態。
2.2 云架構的設計
要實現“云”的強大功能，前提是必須要有完整的云架構體系。云架構是一種計算模式架構，它通過“云”把資源、數據和應用等以服務形式提供到用戶端。基于前人的研究，云架構主要包括服務控制機群、存儲節點機群、計算節點機群、應用節點機群、輸入和輸出設備這六大部分。前面分析了云架構層的結構，于是可以根據云架構層進行拓展，對整個云架構體系具體設計（見圖2）。
冗余度就是指數據的重復度，計算機系統中數據的重復存貯稱為數據冗余。數據冗余不但對數據庫的完整帶來影響，還會浪費存儲系統資源。盡可能地降低數據冗余度，是云架構設計的主要目標之一。與關系模式的規范化理論一樣，計算機系統處理冗余問題的主要思想就是最小冗余原則。
云計算框架可以更好的管理存儲空間，利用云計算的數據冗余處理機制，把數據資料分成若干文件片，分別存儲在云層中不同的數據存儲設備上，如果有存儲設備出現異常，也不會影響到存儲資料的完整性。云層中采用節點提取文件特征值，減少數據的重復性，在云層中創建了數據冗余的信息庫。
如圖2所示，云架構中存在冗余策略，表明在云架構存儲中可能存在大量的數據冗余。由于有些關聯數據可能需要重復存儲，而降低相同數據的儲存量，使關聯范式達到最優化，是未來云架構所走的畢竟之路。關聯數據的局限性體現在數據重復存儲，從而產生冗余，加大了云架構的計算量，不僅浪費了存儲空間，也減慢了計算機的運行速度。處理能力的受限性表現在對簡單信息搜索、對復雜信息屏蔽以及動態信息混亂等。由于產生了數據冗余，使得計算機系統運行速度慢、維護難，達不到顧客的要求，滿足不了客戶的需要。
由于云存儲服務都采用了分布式數據存儲方式，通過將冗余數據分散存儲在連入云系統的大量存儲設備中去，以提高系統的抗摧毀性。在云架構中主要存在副本備份冗余，對于其備份可使用存儲文件的不同之處，減少其存儲量，處理好云架構中的數據冗余，節省資源，達到系統最優存儲。
4 結語
處理好云架構的冗余度，能夠通過最少的投入得到最多的回報。未來將是云的一個時代，云架構的搭建和運行逐漸興起，它提高了計算的效率，最大限度的減少了數據的重復性，并能夠有效及時的處理信息，從而能夠未雨綢繆。
比如，受到客觀條件的限制，系統部署時僅有后臺的核心數據庫采用了傳統的高可用HA保護機制，其他關鍵業務應用模塊仍然在單機環境運行。119接處警系統是一個涵蓋多業務邏輯緊密耦合、聯動調用的復雜業務架構，因此任何一臺服務器的宕機都會對系統的整體業務連續性造成重要影響。作為一個關系到人民生命財產安全的應急系統，安全性的問題尤其重要。而且，系統架構的靈活性不足，升級維護比較困難。而在系統優化升級方面，也無法適應未來業務發展的需要。
然而，城市消防通信指揮系統關系到人民生命財產的安全，其系統自身的安全性、管理便捷性、服務的連續性至關重要，由于傳統架構已經不能滿足未來發展的需要，在現有的架構下提高安全性和可管理性，代價更高，也會造成更多的資源浪費，因此，必須充分利用已日趨成熟的云計算體系，將系統現有基礎架構向云計算基礎架構轉型，利用云計算機基礎架構的優勢和特點解決系統在安全性、管理復雜度以及可擴展性方面的不足。
云計算帶來新思路
與傳統基礎架構相比，新的云計算動態基礎架構在靈活性、可延續性、保護能力、綜合成本方面具有諸多優勢，而相關的特性也有助于彌補現有應用的缺陷，提高119接處警系統的響應能力和業務連續性。
作為應急系統，119接處警平臺的可用性至關重要。云平臺的動態冗余架構和靈活的數據保護機制，是彌補原有架構安全性不足的最好方法。通過部署動態基礎架構，力求實現物理服務器、虛擬服務器資源池的N+M冗余（N>M），在有硬件出現故障時實現服務器的自動切換，接管應用。并且在集中存儲架構下實現數據的統一保護。最終整個平臺的RTO和RPO指標可以達到業內先進水平。
最大限度地實現系統均衡性和靈活調度也是利用云計算技術新一代城市消防通信指揮系統的重要考慮。通過重新整合硬件平臺，將服務器分成高、中、低（可以是虛擬機）幾個計算等級，將應用按負載程度分類，分別于不同等級的服務器資源匹配，并實現OS和應用在物理服務器之間或物理服務器到虛擬服務器之間的靈活遷移。為最終實現資源的動態調度優化、簡化系統管理、降低能耗、硬件物理冗余以及統一災備保護建立基礎。
當然，還應該意識到，部署云計算動態基礎架構并不意味著需要更換全部的硬件。在開放的軟件架構下，原有的服務器、存儲和網絡設備都可以得到很好的利用。因此使用標準的、通用性較強的動態基礎架構管理軟件和服務器虛擬化軟件，可以盡量利用現有的硬件資源進行系統改造。
因此，利用先進的云計算基礎架構，實現城市消防通信指揮系統的跨越式轉型，進而發展成具有高度安全性、業務連續性、可管理型和可擴展性等鮮明特點，同時兼具負載均衡、容災能力的新一代城市消防通信指揮系統架構將會成為重要的技術方向。
構建新一代系統
那么具體應該如何利用云計算技術新一代城市消防通信指揮系統呢？筆者認為可以按如下順序來實施。
首先，進行現有服務器分級。按照計算力將所有業務服務器進行分級分為四個等級，通過動態基礎架構管理，來實現軟件系統在這四種不同計算力的服務器之間進行重定向。之后，開始構建動態119數據中心，這是非常關鍵的一步。
但要注意，與單純使用物理服務器或虛擬化技術不同，云計算基礎架構使用動態基礎架構管理理念，即在數據中心里通過基礎架構管理系統將物理服務器、虛擬服務器、網絡、存儲資源統一在一起部署與調度，IT應用根據重要性和負載的不同可在不同層級的硬件資源上動態部署，并有一定的冗余度。用戶可根據業務需求的變化任意調整應用程序的部署位置。在這種架構下，物理資源和應用程序不再是固定的綁定關系，具有非常大的靈活性，同時避免了資源的浪費。
數據中心要采用動態架構，將操作系統（OS）和應用軟件（APP）等軟件系統和服務器（包括物理服務器和虛擬服務器）的綁定關系切斷。如果將操作系統（OS）和應用軟件（APP）整體看成一個映像系統（Image/Persona），那么動態架構就是要把多臺服務器構成服務器資源池，根據應用負載的大小，靈活地從服務器資源池中選擇具有匹配計算力的服務器來運行映像系統。
在技術上，一方面采用集中存儲的架構，把分散在各個服務器內置硬盤里面的映像系統遷移到后端的集中存儲中，從而讓所有服務器都可以“看到”后端存儲中的映像系統。另一方面，將服務器設置成網絡啟動，以便運行后端存儲里面的任意一個映像數據。
在動態基礎架構軟件的管理下，任何一個映像系統都可以和某一個服務器單獨關聯起來。也可以通過定義服務器池（Server Pool），讓一個映像系統和某個服務器池關聯起來。
當某個映像系統和某個服務器池進行關聯時，映像系統會自動在服務器池里面選擇任意一個空閑的服務器來啟動和運行。當所運行的服務器因為硬件故障出現宕機時，映像系統可以自動在同一個資源池內部實現服務器之間的自動故障切換（Failover）。
第三步是服務虛擬化。我們可以將傳統的“物理服務器與應用程序一對一的部署模式”與云計算、虛擬化技術相結合，嘗試將部分非關鍵業務部署在服務器虛擬化平臺上，減少了物理設備的數量的結果是一方面可以大幅降低整體系統的能耗開銷，另一方面也簡化了管理，降低了運維成本。
在技術上，利用虛擬化軟件VMware虛擬出虛擬服務器，用于運行負載較小的一些應用系統。如果這些虛擬服務器都是Windows或者都是Linux，他們被放在同一個服務器池中。如果我們的映像系統既有Windows，也有Linux，就需要在創建虛擬服務器的時候指定到底是用于運行哪種操作系統，并將虛擬服務器按照操作系統的類型來放到兩個不同的服務器池中。例如兩個支持Linux的虛擬服務器，可以放到一個叫“VM Linux”的資源池中，而另外三個支持Windows的虛擬服務器，則放到一個叫“VM Windows”的服務器池中。
