在大云中如何生存？

2012/04/17

　　如今已有不少企業(yè)構(gòu)建了大型私有云，但是在部署使用這類龐大的基礎(chǔ)設(shè)施時，企業(yè)必須學會處理與之相應的諸多問題。

　　雖然許多企業(yè)才剛剛開始使用云計算，但是已經(jīng)有部分企業(yè)很早就開始使用這一技術(shù)了。實際上，在后一部分企業(yè)中，所創(chuàng)建的是支持其主要業(yè)務的大型私有云。

　　這些巨型云為企業(yè)的CIO和高管帶來了一些特殊的挑戰(zhàn)。管理員需要維持服務水平，確保托管在云上的系統(tǒng)是否安全，以內(nèi)部客戶感興趣的方式部署新的解決方案。由于云計算相對較新，在部署這些大容量的IT架構(gòu)的過程中，企業(yè)必須學會如何處理出現(xiàn)的問題。

　　IDC分析師Frank Gens稱：“對于我來說，在運營私有云中遇到的最大挑戰(zhàn)是文化與運營模式由‘為用戶做事’模式向用戶自助服務模式轉(zhuǎn)型。從設(shè)計到部署和運營,再到支持，整個IT服務交付模式需要被仔細地徹底檢查。”

　　在部署和使用基于服務的計算基礎(chǔ)設(shè)施時，企業(yè)需要處理以下這些與大型云有關(guān)的問題。

　　與遺留系統(tǒng)整合

　　企業(yè)不可能在一夜之間徹底完成向云環(huán)境的轉(zhuǎn)移，因此私有云與現(xiàn)有IT系統(tǒng)的整合是一個關(guān)鍵問題。

　　總部位于弗吉尼亞州阿林頓的防務與安全公司BAE系統(tǒng)為政府與軍方客戶運營著一個多租戶私有云。該系統(tǒng)包含了一個容量高達數(shù)個PB的存儲系統(tǒng)，不過BAE拒絕透露這個云的規(guī)模到底有多大。

　　BAE 副總裁Jordan Becker稱，BAE還在內(nèi)部使用了一個規(guī)模較小的私有云，以開發(fā)和測試系統(tǒng)。這個規(guī)模較小的私有云是為客戶而創(chuàng)建的。

　　BAE正在創(chuàng)建的云基礎(chǔ)設(shè)施將逐步替代公司和客戶目前正在使用的數(shù)據(jù)中心。因此，新舊計算環(huán)境之間的整合與遷移是BAE不得不解決的問題。

　　Becker稱:“私有云的部署相對較新，它們還沒有取代現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心�！彼�解釋道:“不過，私有云正在幫助減緩遺留數(shù)據(jù)中心的增長速度。隨著遺留數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的自然資本更新循環(huán)正在接近尾聲，這一基礎(chǔ)設(shè)施將逐步被云基礎(chǔ)設(shè)施所取代。這一過程將持續(xù)數(shù)年時間。”

　　“在這一轉(zhuǎn)變過程中，我們需要彈性地擴展遺留數(shù)據(jù)中心，以便讓在老數(shù)據(jù)中心上運行的應用能夠透明地大規(guī)模轉(zhuǎn)移至云上。從應用和管理的立場出發(fā)，應當注意用戶，就如同關(guān)注虛擬基礎(chǔ)設(shè)施一樣�！�

　　為了能夠進行整合，BAE系統(tǒng)為其圖像數(shù)據(jù)創(chuàng)建了一個通用的全球命名空間。數(shù)據(jù)包括二維圖像、帶有立體聲的文件、含有全動態(tài)視頻的文件，以及與這些圖像在一起的元數(shù)據(jù)。

　　“全球通用命名空間對于每一個特定的客戶群體都是唯一的。共享一個通用的命名空間的客戶群體，由多個國防與情報機構(gòu)中使用這些地理空間信息的用戶組成�！彼�說。

　　現(xiàn)在，私有云已經(jīng)連接到了遺留的數(shù)據(jù)中心和為單機操作應用而研發(fā)的文件架構(gòu)。由于BAE為該私有云部署了通用命名空間，因此客戶能夠訪問這些信息，并且能夠以無縫方式與他們希望合作的平級機構(gòu)共同整合信息。

　　安全與服務的持續(xù)性

　　美國南加州大學(USC)運營著一個4PB規(guī)模的私有云，該私有云支持南加州大學數(shù)字倉庫(Digital Repository)。負責該私有云的IT專業(yè)人員發(fā)現(xiàn)，云安全是他們遇到的最大的麻煩。

　　數(shù)字倉庫為用戶提供諸如高清視頻和高解析度照片等內(nèi)容的數(shù)字檔案。服務包括將物理或電子集合轉(zhuǎn)化為用于保存的標準數(shù)字格式和在線訪問。倉庫還為訪問、管理、操作大型數(shù)字集合提供了特色的高寬帶文件管理功能。

　　2011年11月份，南加州大學與總部位于圣迭哥的云存儲服務提供商Nirvanix簽訂合同，以在Nirvanix的私有云上部署超過8PB的非結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)。在這個私有云中，Nirvanix能夠以服務方式管理位于南加州大學中央數(shù)據(jù)中心和廠商自己設(shè)備上的數(shù)據(jù)。這8PB包括位于南加州大學數(shù)據(jù)中心的4PB和位于其他州的4PB。

　　南加州大學浩劫基金影像歷史及教育學院首席技術(shù)官兼數(shù)字倉庫常務董事Sam Gustman稱：“Nirvanix給了我們一個在兩個地方都擁有充分管理的云，因此我不必讓員工熟悉它們的架構(gòu)或系統(tǒng)。他們負責所有的升級與維持工作。雖然我不必運行存儲，但是我能夠像將存儲放置在我們本地網(wǎng)絡中進行訪問一樣。”

　　這個云負責管理來自南加州大學多個學院的數(shù)字內(nèi)容，目前其存儲容量已經(jīng)增長到了40PB。

　　Gustman稱，南加州大學還利用云來滿足其內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲需求，讓內(nèi)部用戶也可以使用云服務。他稱，大學之所以選擇云解決方案，是因為其能夠以較高的性價比在全球范圍內(nèi)提供內(nèi)容存儲、保護與分發(fā)服務。

　　Gustman稱，在選擇存儲廠商時，保護數(shù)據(jù)，防止泄露，是南加州大學的一個主要考慮因素。他指出，大學對Nirvanix的安全技術(shù)與策略是否符合學院的標準進行了確認。

　　Nirvanix對云上的數(shù)據(jù)制定了一系列的策略，包括在傳輸和存儲時對數(shù)據(jù)進行加密。Gustman稱：“只有數(shù)據(jù)離開了云，它們才會被解密。他們讓我們的安全團隊管理著這些加密數(shù)據(jù)的密鑰�；�本上，我們的80萬份視頻文件中的每一份文件都擁有一個電腦生成的密碼，這些密碼由我們自己進行管理�！�

　　與之匹配的安全策略

　　Gustman補充稱：“這個云解決方案中難度最大的部分是安全策略：確認服務公司符合我們自己的安全策略。”

　　除了存儲安全之外，南加州大學希望確保其有一個高效率的業(yè)務持續(xù)性和恰當?shù)臑碾y恢復策略。

　　Gustman稱，將數(shù)據(jù)存儲在多個地區(qū)的“地理分散”，可確保在一個站點出現(xiàn)宕機后，大學能夠繼續(xù)獲得云提供的服務。

　　南加州大學將存儲在他們本地數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)做了兩份拷貝，一份放在由南加州大學管理的Nirvanix存儲中，另一份通過Nirvanix云放置在其他州。Gustman稱：“我們不僅能夠追蹤位于多個拷貝上的信息，同時我們還能夠確保在所有的環(huán)境中我們都有拷貝�！�

　　數(shù)據(jù)安全是BAE系統(tǒng)公司面臨的一個主要問題，尤其是考慮到其許多客戶都涉及軍事或情報收集工作。Becker稱：“在你的系統(tǒng)中，不同安全等級的源數(shù)據(jù)必須要得到每個客戶的認可與確認。數(shù)字資產(chǎn)在被復制與轉(zhuǎn)移時必須要有恰當?shù)谋Ｃ艿燃壏诸��！?br />
　　此外，BAE的政府客戶必須遵守大量的聯(lián)邦規(guī)定。這些聯(lián)邦規(guī)定明確了哪些特定類型的信息應當被保護，誰有權(quán)訪問這些數(shù)據(jù)等。

　　Becker稱，安全策略由政府客戶制定，然后由防火墻、XML網(wǎng)關(guān)等系統(tǒng)進行執(zhí)行，這些系統(tǒng)可根據(jù)一套復雜的規(guī)則來翻譯與執(zhí)行這些策略。安全防火墻和網(wǎng)關(guān)為BAE的管理系統(tǒng)提供了不同的安全等級，保護與這些系統(tǒng)相互連接的政府網(wǎng)絡。

　　擴展性與速度管理

　　作為網(wǎng)絡先鋒的雅虎已經(jīng)創(chuàng)建了一個大型的私有云，這個私有云包括了位于全球的數(shù)千臺服務器、200PB以上的數(shù)據(jù)和110億個網(wǎng)頁。這個云還支持著這家位于加州太陽谷內(nèi)的公司的眾多業(yè)務，如在線搜索和新聞服務。

　　雅虎產(chǎn)品研發(fā)副總裁Elissa Murphy稱：“我可以說，我們擁有全球最大的私有云�！毖呕⒄J為云為一系列共享服務，幾乎可以使用其所有的屬性。Murphy 稱：“例如你在網(wǎng)頁上看到的大部分數(shù)據(jù)都來自我們的私有云�！�

　　促使雅虎在云環(huán)境中運營大量業(yè)務的原因是對高靈活性與速度的需求。Murphy稱：“任何像雅虎這樣支持7億多名用戶的公司，都需要盡可能快地創(chuàng)建新應用和提供網(wǎng)頁，以確保最佳用戶體驗。”她稱，公司的私有云傳輸數(shù)據(jù)的速度是公有云無法相比的。

　　管理云面臨的最大挑戰(zhàn)之一是快速的縱向擴展或收縮系統(tǒng)。Murphy稱：“例如，在一個突發(fā)性的重大新聞發(fā)生時，我們能夠快速地分流工作負載，將批處理等優(yōu)先權(quán)較低的工作負載從服務器上調(diào)開，讓服務器集中力量處理新聞的流量峰值。”

　　她稱，雅虎能夠通過內(nèi)部開發(fā)的技術(shù)快速進行擴展，在大型云環(huán)境中，這種能力對于細致管理這種流程至關(guān)重要。

　　對于致力于這種擴展能力的公司來說，最大的一個挑戰(zhàn)是讓數(shù)據(jù)始終如一地通過多個地區(qū)，以確保一個始終如一的用戶體驗。Murphy稱：“實際上，你必須確保全球的每一個數(shù)據(jù)拷貝都是一樣的，確保用戶的隱私權(quán)不發(fā)生變化。當你將產(chǎn)品散布在全球后，你將發(fā)現(xiàn)這會帶來許多問題�！痹谘呕�將其數(shù)據(jù)拷貝分布在不同地區(qū)時，他們必須做的一件事是確保這些數(shù)據(jù)符合每個地區(qū)的隱私規(guī)定。

　　在技術(shù)層面，雅虎率先創(chuàng)建了全球最大的NoSQL數(shù)據(jù)存儲。雅虎利用這些數(shù)據(jù)存儲，保持各地區(qū)的數(shù)據(jù)一致性。

　　為了解決擴展性以及系統(tǒng)與應用可靠性等問題，雅虎廣泛地應用了Hadoop。阿帕奇Hadoop項目開發(fā)了開源軟件，以管理所謂的“大數(shù)據(jù)”。Murphy稱，雅虎對Hadoop代碼的貢獻超過了70%。Hadoop軟件庫是一個構(gòu)架，其允許通過一個簡單的編程模式對分布在計算機集群中的大數(shù)據(jù)集進行分布處理。這個構(gòu)架的設(shè)計目的是為了能夠從單一服務器擴展至數(shù)千臺服務器。

　　對于像雅虎這樣靠互聯(lián)網(wǎng)生存的企業(yè)來說，速度也是一個至關(guān)重要的問題。Murphy稱，公司的服務級協(xié)議(SLA)實際上包括了保證雅虎能夠?qū)��?shù)據(jù)快速提供給用戶的條款。她稱：“我們的數(shù)據(jù)延時一直保持在毫秒級。”

　　為了解決速度需求，雅虎使用了一些最為先進的硬件，包括比機械硬盤具有更低讀寫時間的固態(tài)硬盤。Murphy稱：“我們還在基礎(chǔ)設(shè)施中使用了高速緩存，以確保數(shù)據(jù)總是能夠被快速地提供給客戶。”

　　培訓及其他問題

　　對于IT企業(yè)內(nèi)外部的人員來說，與云有關(guān)的許多東西都是一個新出現(xiàn)的事物。向私有云轉(zhuǎn)移的過程中存在著一條學習曲線。

　　因此，當企業(yè)自身和他們的客戶開始大規(guī)模使用云時，如何進行高效的培訓是企業(yè)需要解決的一個挑戰(zhàn)。

　　BAE的Becker稱：“許多技術(shù)培訓與系統(tǒng)管理培訓問題是與管理這類解決方案一同出現(xiàn)的。人們必須熟悉虛擬化系統(tǒng)是如何工作的，如何為了解決故障而配置系統(tǒng)，如何備份和提供業(yè)務一致性�！�

　　BAE系統(tǒng)為了讓其政府機構(gòu)客戶能夠使用云基礎(chǔ)設(shè)施，設(shè)置了培訓項目。這一培訓項目還包括了應用支持問題。Becker稱，對軟件即服務(SaaS)等云解決方案的培訓尤為重要，因為這一概念對于許多人來說還是一個新概念。

　　企業(yè)培訓其應用開發(fā)人員，以對終端用戶在通過云訪問SaaS應用中可能遇到的問題提供支持。培訓內(nèi)容包括自服務概念、數(shù)據(jù)訪問和安全。

　　Becker稱：“終端用戶通常都是士兵或分析師，而不是IT人員，他們必須要能夠使用這些系統(tǒng)。在如何創(chuàng)建應用方面我們有著完整的培訓經(jīng)驗，對于這些用戶來說，這些應用使用起來都比較直觀。” 在向終端用戶提供應用時，企業(yè)都提供了關(guān)于應用和端到端系統(tǒng)的使用培訓。

　　針對大型云環(huán)境進行調(diào)整

　　云計算需要以不同的方式對計算和管理資源進行不斷的調(diào)整。

　　2009年，美國國家航空航天局(NASA)開始發(fā)展PaaS能力，開發(fā)者能夠使用PaaS操作許多Web應用。一個名為Nebula的獨立項目就源自這一努力。Nebula為一個私有基礎(chǔ)設(shè)施即服務(IaaS)。這一項目的開發(fā)目的是為了提供一個可擴展的基礎(chǔ)設(shè)施，以支持基于PaaS的服務。

　　很快IaaS模式就展示出其有能力為NASA項目的物理基礎(chǔ)設(shè)施提供一個具有吸引力的備份方案，特別是那些需要自己的服務器的項目。

　　NASA艾姆斯研究中心IT首席技術(shù)官Raymond O'Brien稱：“對于NASA的項目來說，采購新的服務器資源需要花上數(shù)月的時間。一旦接收到了這些服務器，我們還需要花上更長的時間來安裝和配置它們。此外，部署物理服務器有時還需要專用設(shè)備。除了運營負擔外，隨之而來的還有維護與補充物理資產(chǎn)的負擔�！�

　　O'Brien 稱，IaaS解決方案提供了一個具有吸引力的備選方案，因為其能夠立即獲得服務器資源，并且沒有配置和支持物理設(shè)備等方面的開銷。

　　Nebula正在不斷地完善，它已經(jīng)經(jīng)歷了alpha和beta階段，并且在近期已經(jīng)接受了NASA科學任務委員會為期五個月的評估。在alpha和beta階段，250多名NASA員工及合同商都獲得了Nebula賬號。

　　NASA網(wǎng)站稱，Nebula團隊正在致力于研發(fā)和部署Nebula Object Store。這是一個基于Web服務的解決方案，其主要功能是存儲和檢索使用面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)的應用所生產(chǎn)的數(shù)據(jù)。

　　如果需要的話，Object Store允許將其總存儲容量擴展至數(shù)百PB。鑒于NASA的信息與數(shù)據(jù)增長速度，未來不排除這種可能性。
　　O'Brien 稱，NASA目前正在評估其私有云項目，以決定未來的發(fā)展路線。

　　他稱：“Nebula所面臨的最大的一個挑戰(zhàn)，是實現(xiàn)從以機構(gòu)服務創(chuàng)新為重點的小研發(fā)項目向大型云服務的轉(zhuǎn)變。因為在開發(fā)一個云軟件與運營一個云之間存在著巨大的不同。”

　　O'Brien稱，云模式目前仍然比較新，在如何成功部署一個按需使用的私有云服務，以在內(nèi)部獲得最大程度的使用等方面沒有任何現(xiàn)成的經(jīng)驗。

　　此外，云模式面臨的挑戰(zhàn)還包括內(nèi)部用戶可能沒有完全理解云模式。因此，NASA必須針對私有云服務規(guī)劃出一個新的業(yè)務模式，將云服務的使用與現(xiàn)有策略與實踐整合在一起。

　　O'Brien稱：“總而言之，推出一個新的云服務需要做大量的工作�！�

　　大云生活法則

　　要部署并運營大型私有云，企業(yè)的IT部門必須切記以下一些要點：

　　企業(yè)不可能在一夜之間徹底完成向云環(huán)境的轉(zhuǎn)移，因此私有云與現(xiàn)有IT系統(tǒng)的整合是一個關(guān)鍵問題。

　　在選擇云存儲廠商時，保護數(shù)據(jù)防止泄露是必須要考慮的一個重要因素。

　　除了存儲安全之外，企業(yè)應擁有一個高效率的業(yè)務持續(xù)性和恰當?shù)臑碾y恢復策略。

　　當企業(yè)自身和他們的客戶開始大規(guī)模使用云時，如何進行高效的培訓是企業(yè)需要解決的一個挑戰(zhàn)。

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