第7章

鯤鵬云計算技術鯤鵬智能計算導論7.1云計算關鍵技術7.2鯤鵬云計算技術與鯤鵬云服務學習要點7.1.1 虛擬化技術虛擬化是一種資源管理技術，對計算機的各種實體資源，如服務器、網絡、存儲等進行抽象、轉換后呈現(xiàn)出來。它打破了實體結構間不可切割的障礙，使用戶可以以更好的方式使用這些資源。這些資源的虛擬部分是不受現(xiàn)有資源的架設方式、地域或物理組態(tài)所限制的。未虛擬化的物理機VS虛擬化后的物理機左邊展示的是未虛擬化的物理機，由硬件與操作系統(tǒng)構成；右邊展示的是虛擬化后的物理機，除底層硬件和操作系統(tǒng)以外，還有虛擬機監(jiān)視器（VirtualMachineMonitor，VMM，也稱虛擬化層）和虛擬機，其中虛擬機通過VMM來分配需要使用的硬件資源。7.1.1 虛擬化技術

類型對比項寄居型虛擬化裸金屬虛擬化操作系統(tǒng)虛擬化部署難易部署簡單、易于實現(xiàn)部署相對較難部署簡單、易于實現(xiàn)支持的操作系統(tǒng)支持多種操作系統(tǒng)支持多種操作系統(tǒng)、多種應用隔離性差，多容器共享同一操作系統(tǒng)依賴性安裝和運行應用程序依賴于主機操作系統(tǒng)對設備的支持不依賴主機操作系統(tǒng)依賴主機操作系統(tǒng)管理開銷管理開銷較大、性能損耗大管理開銷較小管理開銷非常小按照架構的不同劃分虛擬化7.1.1 虛擬化技術按照硬件資源調用模式劃分虛擬化

類型對比項全虛擬化半虛擬化硬件輔助虛擬化兼容性無須修改客戶操作系統(tǒng)，兼容性好無須修改客戶操作系統(tǒng)，兼容性較好兼容性差性能性能差性能較差性能好7.1.1 虛擬化技術針對不同組件、不同層面劃分虛擬化ACB計算虛擬化存儲虛擬化網絡虛擬化①CPU虛擬化②內存虛擬化③I/O虛擬化在不同的存儲設備上加入虛擬化邏輯層，通過邏輯層可以統(tǒng)一訪問這些不同的存儲資源。對管理員來說，可以很方便地調整存儲資源、提高存儲利用率。對用戶來說，集中管理的存儲設備可以提供更好的性能和易用性。①虛擬網卡②虛擬交換機7.1.2 基于ARM架構的主流虛擬化技術鯤鵬虛擬化技術支持將管理節(jié)點、計算節(jié)點、存儲節(jié)點全部部署到ARM服務器上，其中管理節(jié)點可以部署到ARM虛擬機上。全棧ARM部署，即管理節(jié)點和計算節(jié)點都是ARM部署。管理節(jié)點x86部署，計算節(jié)點ARM和x86混合部署。管理節(jié)點ARM部署，計算節(jié)點ARM和x86混合部署。鯤鵬虛擬化技術架構7.1.2 基于ARM架構的主流虛擬化技術鯤鵬虛擬化技術全棧ARM部署架構管理節(jié)點x86部署，計算節(jié)點ARM和x86混合部署架構7.1.2 基于ARM架構的主流虛擬化技術管理節(jié)點ARM部署，計算節(jié)點ARM和x86混合部署架構管理節(jié)點ARM部署，計算節(jié)點ARM和x86混合部署形態(tài)通常出現(xiàn)在硬件資源包括x86和ARM兩種服務器且FusionCompute管理節(jié)點采用ARM部署后，后期計算節(jié)點同樣支持ARM和x86以多節(jié)點為粒度混合部署的場景。7.1.2 基于ARM架構的主流虛擬化技術鯤鵬虛擬化技術的特點鯤鵬虛擬化技術基于TaiShan服務器實現(xiàn)管理、計算、存儲等節(jié)點的全部ARM部署，各節(jié)點采用自研芯片，實現(xiàn)自主可控，保證供應安全。鯤鵬虛擬化技術從硬件底層芯片、服務器到中間操作系統(tǒng)、虛擬化軟件，再到上層的云平臺，全部是華為自研的，能夠結合軟硬件特性進行優(yōu)化，實現(xiàn)最優(yōu)性能；同時利用芯片優(yōu)勢，在虛擬化層面提供硬件直通能力，滿足特殊領域的性能需求。在鯤鵬虛擬化技術中，通過采用基于ARM1822芯片的智能網卡，實現(xiàn)虛擬交換機硬件卸載，提升虛擬網絡的包收發(fā)性能和處理能力，大大提升了網絡性能。7.1.2 基于ARM架構的主流虛擬化技術鯤鵬虛擬化包括的技術存儲虛擬化FusionCompute支持將計算節(jié)點本地存儲，將FusionStorage提供的虛擬存儲空間統(tǒng)一管理，以虛擬卷的形式分配給虛擬機使用。網絡虛擬化FusionCompute支持分布式虛擬交換，可以向虛擬機提供獨立的網絡平面。像物理交換機一樣，不同的網絡平面間通過虛擬局域網（VirtualLocalAreaNetwork，VLAN）進行隔離。計算虛擬化計算虛擬化技術就是將通用ARM服務器經過虛擬化軟件，為最終用戶呈現(xiàn)標準的虛擬機。這些虛擬機就像同一個廠家生產的系列化產品一樣，具備系列化硬件配置，使用相同的驅動程序。0102037.1.3 分布式技術提供SCSI、iSCSI等標準訪問接口協(xié)議，支持廣泛的虛擬化平臺及數(shù)據庫應用，提供高性能與高可擴展能力，滿足虛擬化、云資源池及數(shù)據庫等場景的存儲區(qū)域網（StorageAreaNetwork，SAN）存儲需求。提供AmazonS3等標準API，支持主流云計算生態(tài)，滿足內容存儲、云備份、云歸檔及公有云存儲服務運營場景需求。提供網絡文件系統(tǒng)（NFS）、通用網絡文件系統(tǒng)（CIFS）和FTP等標準接口，以卓越性能、大規(guī)模橫向擴展能力和超大規(guī)模分布式文件系統(tǒng)為用戶提供非結構化數(shù)據共享存儲資源，應用于視/音頻、HPC、視頻監(jiān)控等多業(yè)務場景。分布式塊存儲服務分布式對象存儲服務分布式文件存儲服務華為FusionStorage是一款可大規(guī)模橫向擴展、彈性伸縮的數(shù)據中心級智能分布式存儲產品。FusionStorage通過系統(tǒng)軟件將通用硬件的本地存儲資源組織起來構建成全分布式存儲池。7.1.3 分布式技術FusionStorage主要子系統(tǒng)的功能描述子系統(tǒng)描述子模塊功能描述業(yè)務系統(tǒng)AccessLayer（接入層）用于應用訪問存儲系統(tǒng)的標準訪問接口，支持SCSI/

iSCSI標準訪問接口協(xié)議ServiceLayer（服務層）提供各種特性，如快照、克隆、異步復制、雙活等企業(yè)級特性IndexLayer（索引層）用于數(shù)據邏輯空間和物理空間的轉換，數(shù)據的重復刪除、壓縮等功能在該層實現(xiàn)PersistenceLayer（持久化層）采用Plog接口訪問（一種AppendOnly的ROW寫機制），用于數(shù)據的存放，包括多副本、糾刪碼（ErasureCode，EC）、數(shù)據均衡與重構等子系統(tǒng)描述子模塊功能描述管理系統(tǒng)資源管理對存儲資源池進行管理和分配，提供數(shù)據冗余保護，包括多副本保護和糾錯碼保護業(yè)務管理支持按存儲資源池發(fā)放塊存儲服務系統(tǒng)管理支持對系統(tǒng)進行初始化配置和必要的業(yè)務功能配置，支持設備拓撲管理，可提供系統(tǒng)設備拓撲，方便用戶查看和管理設備拓撲用戶管理支持對用戶的增刪改查，包括用戶的等級、權限等安裝部署完成系統(tǒng)的初始安裝、部署升級支持對系統(tǒng)的升級，包括軟件升級、操作系統(tǒng)升級、固件升級等擴容完成系統(tǒng)的在線擴容、縮容巡檢/信息收集支持對設備的詳細管理，可提供設備詳細配置和運行狀態(tài)信息，方便用戶了解設備配置信息和健康狀態(tài)7.1.3 分布式技術FusionStorage硬件平臺典型配置硬件類型推薦選型TaiShan硬件節(jié)點HuaweiTaiShan200（Model5280）系列HuaweiTaiShan200（Model2280）系列HuaweiTaiShan5280系列HuaweiTaiShan2280系列x86硬件節(jié)點HuaweiFusionServer5288V5系列HuaweiFusionServer2288HV5系列7.1云計算關鍵技術7.2鯤鵬云計算技術與鯤鵬云服務學習要點華為云Stack架構從功能上劃分為基礎設施、資源池、云服務、應用域和管理域。在華為云Stack中，采用FusionSphereOpenStack作為云平臺，對各個物理數(shù)據中心資源進行整合；采用ManageOne作為數(shù)據中心管理軟件，對多個數(shù)據中心進行統(tǒng)一管理；通過云平臺和數(shù)據中心管理軟件協(xié)同運作，達到多數(shù)據中心融合、提升企業(yè)整體IT效率的目的。除此之外，華為云Stack提供計算、存儲、網絡、安全、災備等豐富的云服務。7.2.1 鯤鵬云計算技術華為云Stack架構FusionSphere是華為面向多行業(yè)用戶推出的云操作系統(tǒng)技術。它基于開放的OpenStack架構，針對企業(yè)云計算數(shù)據中心場景進行設計和優(yōu)化，提供強大的虛擬化功能和資源池管理能力、豐富的云基礎服務組件和工具、開放標準化API，可以幫助用戶水平整合數(shù)據中心物理和虛擬資源，垂直優(yōu)化業(yè)務平臺，在支持現(xiàn)有企業(yè)IT應用的同時，也面向新興應用場景，讓企業(yè)的云計算建設、使用及演進更加便捷、平滑。7.2.1 鯤鵬云計算技術ACB開放性靈活性高可靠性FusionSphere7.2.1 鯤鵬云計算技術華為云Stack特性高可用性安全性先進性可擴展性開放性成熟性可靠性7.2.2 鯤鵬云服務部分鯤鵬云服務華為云Stack提供了豐富的鯤鵬云服務，這些云服務基于鯤鵬處理器等多元基礎設施，涵蓋裸機、虛擬機、容器等形態(tài)，具備多核高并發(fā)特點，非常適用于AI、大數(shù)據、HPC、云手機/云游戲等場景。7.2.2 鯤鵬云服務對象存儲服務（OBS）是一個基于對象的海量存儲服務，提供海量、安全、高可靠性、低成本的數(shù)據存儲能力，包括創(chuàng)建、修改、刪除桶，上傳、下載、刪除對象等。OBS適用于任意類型的文件，適合普通用戶、網站、企業(yè)和開發(fā)者使用。裸金屬服務器（BMS）為租戶提供專屬的物理服務器，擁有卓越的計算性能，能夠同時滿足核心應用場景對高性能及穩(wěn)定性的需求，并可以和虛擬私有云等其他云服務靈活結合使用，綜合了傳統(tǒng)托管主機的穩(wěn)定性與云上資源高度彈性的優(yōu)勢。云硬盤（EVS）是一種虛擬塊存儲服務，主要為ECS和BMS提供塊存儲空間。用戶可以在線創(chuàng)建云硬盤并掛載實例，云硬盤的使用方式與傳統(tǒng)服務器硬盤完全一致。彈性云服務器（ECS）是由CPU、內存、磁盤等組成的隨時可獲取、彈性可擴展、按需使用的虛擬的計算服務器。它結合虛擬私有云、云服務器備份服務等，打造了一個高效、可靠、安全的計算環(huán)境，確保安裝在ECS上的其他服務持久穩(wěn)定運行。ECS的CPU、內存等為虛擬化技術整合后的硬件資源。7.2.2 鯤鵬云服務虛擬私有云（VPC）是一套為實例構建的邏輯隔離的、由用戶自主配置和管理的虛擬網絡環(huán)境，旨在提升用戶資源的安全性，簡化用戶的網絡部署。用戶可以在VPC中自由選擇IP地址范圍、創(chuàng)建多個子網、自定義安全組以及配置路由表和網關等。