關於我國首款自主雲資料中心作業系統問世

2021-05-25 15:49:17 字數 4200 閱讀 6645

昨天**新聞高調發布中國浪潮第一款基於"雲計算+雲儲存"的作業系統問世。

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雲計算中心作業系統--雲計算的關鍵一步

雲計算從前端看,使用者能夠按需獲取網路上的資源,並按使用量付費,如同開啟電燈用電,開啟水龍頭用水一樣,接入即用;從後台看,雲計算不僅要實現資源的集中化、規模化,能夠實現對各類異構軟硬體基礎資源的相容,更要實現資源的動態流轉,如西電東送,西氣東輸等。將靜態、固定的硬體資源進行排程,形成資源池,是雲計算的第一步,該功能就是雲計算中心作業系統實現的,但是作業系統的重要作用遠不止於此。

圖1:雲計算技術邏輯圖

雲計算中心作業系統,是構架於伺服器、儲存、網路等基礎硬體資源和單機作業系統、中介軟體、資料庫等基礎軟體資源之上的雲平台綜合管理系統,雲作業系統既可以管理海量的基礎硬體、軟體資源,又可以對海量使用者提交的任務進行管理,實現按需分配資源,並且對使用者消耗資源量和時間量進行統計分析,按量計費。

浪潮雲海--第一款國產的雲計算中心作業系統

浪潮雲海是第一款國產的雲計算中心作業系統,採用「linux+xen」開放標準技術路線,相容異構平台;全面採用虛擬化、分布式計算、分布式儲存等,支援「雲計算+雲儲存」整體架構,領先於當前其他廠商「雲計算+san儲存」的方案,效能更好、可用性更強、成本更低。

浪潮雲海是一款產品化的雲計算中心作業系統,有清晰的硬體介面和應用介面,能夠在不同的環境下使用,支撐多種不同的硬體和應用軟體;有統一的標準和規範,容易識別和使用;雲海系統採取模組化設計,使用者可以按需選擇,該產品主要包括大規模基礎軟硬體管理、分布式檔案系統、虛擬計算管理、安全控制管理、節能管理和業務/資源排程管理等技術模組。

浪潮雲海是浪潮的業務戰略產品,該系統支援多租戶服務,支援多種智慧型終端,能夠管理計算機數量超過5000的資料中心管理,可池化的資料儲存容量超過50pb,能夠提供超過99.99%的總體可用性,支援百萬量級虛擬資源與虛擬程序的管理。

圖2:浪潮雲海系統層次架構示意圖

1)大規模基礎軟硬體管理

基礎軟硬體管理,主要負責大規模基礎軟體、硬體資源的監控和管理,為雲計算中心作業系統的資源排程等高階應用提供了決策資訊,是雲計算中心作業系統的資源管理的基礎。基礎軟體資源,包括單機作業系統、中介軟體、資料庫等。基礎硬體資源,則包括網路環境下的三大主要裝置,即:計算(伺服器)、儲存(儲存裝置)和網路(交換機、路由器等裝置)。基礎軟硬體管理中心,可以對基礎軟體、硬體資源進行資產管理,監控基礎硬體的狀態和效能,能夠對異常情況觸發報警,提醒使用者及時維護問題裝置;能夠對基礎軟硬體資源進行長期的統計分析,為高層次的資源排程提供決策依據。

2)虛擬計算管理

虛擬化的本質在於從邏輯角度而不是物理角度來對資源進行分配和使用,即從單一的邏輯角度來看待不同的物理資源。虛擬化技術有三種主要應用形態,即虛擬分拆、虛擬整合和虛擬遷移。

雲計算資料中心較為普遍的應用了虛擬化技術的三種應用模式,其中尤以虛擬分拆技術應用最為廣泛。雲計算資料中心即需要相容同一時期不同廠商的不同軟體、硬體資源,還需要相容不同時期採購的異構軟體、硬體資源,因而需要著重解決異構軟硬體資源的同構化問題。異構資源同構化,可以將異構的資源轉換為相同顆粒度的可度量的同構資源節點,是按需分配和按量計費的基礎。而資源節點同構化,也為分布式和並行性計算提供了良好的執行環境。

3)分布式檔案系統

傳統基於虛擬化技術的「雲計算」平台,可以實現虛擬機器的遷移、容錯等功能,但普遍依賴於共享儲存。這樣,就存在乙個致命的隱患,即:共享儲存一旦宕機,所有構建於共享儲存之上的虛擬機器都會宕機。為了解決這一問題,需要將雲計算平台建構於分布式儲存系統之上,實現資料的冗餘。而基於塊裝置的分布式檔案系統,也就成為構建雲計算中心作業系統的基礎。

基於塊裝置的分布式檔案系統,適用於大型的、海量資料吞吐的雲計算平台。它將客戶資料冗餘部署在大量廉價的普通儲存上,通過並行和分布式計算技術,可以提供優秀的資料冗餘功能。且由於採用了分布式併發資料處理技術,眾多儲存節點可以同時向使用者提供高效能的資料訪問服務,也保證資料傳輸的高效性。

4)業務/資源排程管理

雲計算包含三種服務模式,即云saas、雲paas、雲iaas,這三種服務模式,雖然面向客戶提供的服務形態不同,但後台都具備資源多租戶技術這一共同特徵。即,基礎資源的共享和流轉,是不同應用模式下雲計算特徵的核心體現。

雲計算資料中心的突出特點,是具備大量的基礎軟硬體資源,實現了基礎資源的規模化。但同時,如何提高這些資源的利用率,降低單位資源的成本,也是雲計算平台**商必須解決的問題。業務/資源排程中心可以實現資源的多使用者共享,有效提高資源的利用率。且可以根據業務的負載情況,自動將資源排程到需要的地方。

業務/資源排程中心是雲計算中心作業系統的高階應用模式,也是雲計算資料中心低碳、綠色的開展業務的必然要求。

5)安全控制管理

乙個產業、乙個國家的競爭力可以有很多,而在資訊時代下,資料已成為產業、國家的核心競爭力。雲計算,實現了計算與儲存的分離,實現了眾多使用者對同一基礎資源的共享使用。但同時,眾多使用者共享同一資源,也對資料安全提出了更高的挑戰。

在雲計算環境下,基礎資源的集中規模化管理,使得客戶端的安全問題更多的轉移到資料中心。從專業化角度,終端使用者可以借助雲資料中心的安全機制實現業務的安全性,而不用為此耗費自己過多的資源和精力。但同時,對雲計算中心而言,需要直接對更多使用者的安全負責,也帶來更多的安全壓力。而網路化的資料訪問模式,帶來了許多安全和隱私的問題,不僅影響到風險管理做法,而且還影響到法規、審計和電子憑證等法律問題的評估。具體而言,雲計算安全涉及以下幾個主要方面:資料訪問風險、資料存放地風險、資訊管理風險、資料隔離風險、法律調查支援風險、持續發展和遷移風險等等。

雲計算資料中心的安全控制,需要從基礎軟硬體安全設計、雲計算中心作業系統架構、策略、認證、加密等多方面進行綜合防控,這樣才能保證雲計算資料中心的資訊保安。

6)能耗綠色管理

建設節約型社會,是經濟社會可持續發展的物質基礎,是保障經濟安全和****的重要舉措。對於雲計算資料中心,面對規模巨大的基礎軟、硬體資源,實現這些基礎資源的綠色、節能運維管理,是資源**商業務的必然需求,也是雲計算發展的初衷之一。

當前,業界普遍的情況,裝置採購是以保證各項業務峰值需要為依據的。為此,使用者往往採購了大量的裝置。但實際執行過程中,裝置負載普遍較低,通常僅在20%左右。特別在低負載時段,伺服器的利用率更為低下。長期的低利用率,造成了大量資源的浪費和能源的無謂損耗。

雲計算資料中心,實現了資源的多租戶應用。通過業務的歷史統計資訊,配合業務/資源排程管理,可以有效提高資源的利用率。在典型應用中,採用節能技術的雲計算資料中心,可以將資源負載提高到80%,除去資源排程過程中的損耗,可以將資源的有效負載提高2倍。當前中國伺服器保有量在200餘萬臺,如果能夠較為普遍的採用雲計算節能技術,則可以降低65%左右的能源損耗。以伺服器平均能耗200瓦/小時計,全年可節約160億千瓦時的電能,相當於葛洲壩電站2023年全年的發電量。而在夜間,資料中心整體負載降低情況下,則可將空閒資源轉入休眠模式,從而在最大程度上實現資料中心綠色、低碳的節能運營。

浪潮雲海與業界其他產品的比較

當前業界已經有其他廠商推出了雲計算中心作業系統,有的已經產品化,有的沒有產品化,浪潮雲海由於採取了更加領先的設計思路,相比之下,具有明顯的領先優勢:

共享儲存與分布式雲儲存:一般的雲作業系統依賴於共享儲存,一旦共享儲存宕機,將導致所有虛擬機器業務的崩潰;浪潮雲海雲作業系統構建了塊裝置的雲儲存,安全性更高。

大規模管理架:浪潮雲海os採用多級級聯管理體系,可以通過級聯方式實現資源的整合管理,可以有效實現萬量級的資源管理。管理能力更強,適用性更好;其他產品多針對內部雲、私有雲應用設計,管理規模較小。

資源排程與節能管理:浪潮雲海os可有效實現大規模基礎軟硬體資源監控,可以完成長期的業務負載和資源情況的統計分析,可以依據負載情況實現業務、資源的動態排程,在滿足客戶需求情況下,有效提高資源利用率。同時,對夜間、節假日時的閒置資源,可自動轉入節能模式,符合綠色、低碳的資料中心運營需求。

業務管理:其他產品側重於硬體資源的管理,包括計算、儲存和網路。浪潮雲海os,既可以管理硬體資源,還可以管理軟體資源,包括單機os、資料庫、中介軟體等。

浪潮 推動中國雲自主可控

浪潮研發雲海雲計算中心作業系統,不僅對於浪潮有積極的戰略意義,對於國家雲計算產業的自主可控也具有重要作用,雲計算產業技術分為硬體、雲作業系統、平台軟體和雲應用軟體四個產業環節,浪潮推出了自主開發的雲海作業系統,填補國內空白,加上浪潮自主開發的雲計算硬體產品線,浪潮為國家解決雲計算兩個環節的自主可控問題提供了產業和技術基礎。

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