云計算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的大眾參與的計算模式。其計算資源(包括計算能力、存儲能力、交付能力)都是動態(tài)的、可伸縮的、被虛擬化的，而且以服務(wù)的方式提供。提供資源的網(wǎng)絡(luò)被稱為云，云中的資源在使用者看來是可以無限擴(kuò)展的，并且可以隨時獲取、按需使用和付費。這種特性經(jīng)常被稱為像水電一樣使用計算資源。與其它計算模式相比，云計算因能夠整合大規(guī)模異構(gòu)計算資源、易于動態(tài)擴(kuò)展、虛擬化等特點，而成為解決上述問題的一個有效手段。因此，本文針對電力系統(tǒng)災(zāi)備中心現(xiàn)狀，設(shè)計并實現(xiàn)了云計算資源管理平臺，以期利用云計算技術(shù)解決電力系統(tǒng)災(zāi)備面臨的實際問題，從而為電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)級災(zāi)備提供支撐。
目前，整個電力行業(yè)已經(jīng)深刻認(rèn)識到云計算可能帶來的巨大效益，開展了大量的電力系統(tǒng)云計算的研究工作，但云計算在電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)災(zāi)備中的應(yīng)用研究才剛剛開始，因此有必要針對電力系統(tǒng)的災(zāi)備需求進(jìn)行深化研究并真正實現(xiàn)云計算在電力系統(tǒng)的落地。本文將首先對云計算資源管理平臺的設(shè)計與實現(xiàn)進(jìn)行簡要介紹，然后詳細(xì)討論云計算平臺在災(zāi)備中心數(shù)據(jù)災(zāi)備業(yè)務(wù)中的應(yīng)用場景以及帶來的經(jīng)濟(jì)和管理效益，最后給出結(jié)論。
1 云計算平臺的體系架構(gòu)和技術(shù)實現(xiàn)
1.1 云計算資源管理平臺的功能目標(biāo)
云計算資源管理平臺能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)災(zāi)備中心的各類資源(主機(jī)、存儲、網(wǎng)絡(luò)等)進(jìn)行有效的管理、監(jiān)控和調(diào)度，并將資源作為一種服務(wù)，通過網(wǎng)絡(luò)提供給用戶。
它的最終目標(biāo)是:利用虛擬化技術(shù)實現(xiàn)對異構(gòu)物理機(jī)和存儲的統(tǒng)一管理，把基礎(chǔ)設(shè)施資源以服務(wù)的形式進(jìn)行封裝，以面向服務(wù)的方式對外提供;實現(xiàn)對異構(gòu)資源的有效整合、資源能力的按需分配和動態(tài)智能調(diào)度;為各類應(yīng)用系統(tǒng)的運行提供穩(wěn)定、可動態(tài)伸縮、安全的環(huán)境;為業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供可快速部署的開發(fā)測試環(huán)境和運行環(huán)境;為云資源建設(shè)安全統(tǒng)一的防護(hù)體系。概括地說，云資源管理平臺能夠提供統(tǒng)一運維管理、異構(gòu)資源整合、資源動態(tài)調(diào)配、智能擴(kuò)一容、資產(chǎn)管理、資源監(jiān)控、服務(wù)級別管理、彈性擴(kuò)充、應(yīng)用遷移、服務(wù)計費計量、流程管理和自動交付等功能，并能夠統(tǒng)一資源接入規(guī)范，提高資源利用率，為應(yīng)用提供高可用和高可靠的支持。
1.2總體架構(gòu)
云計算資源管理平臺的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。平臺分為信息展現(xiàn)、系統(tǒng)管理、資源服務(wù)、資源整合、基礎(chǔ)資源、安全、接口7大層次。各層次總體思路如下:
1) IT資源層。利用廠商的小型機(jī)管理系統(tǒng)管理小型機(jī)虛擬化;利用VMware管理x86虛擬化；利用存儲網(wǎng)絡(luò)管理工具管理網(wǎng)絡(luò)和存儲，構(gòu)建主機(jī)和存儲的資源池。
圖1云計算資源管理平臺整體架構(gòu)
2)資源整合層。整合各廠商的資源管理系統(tǒng)，形成自主知識產(chǎn)權(quán)的資源總線，能夠統(tǒng)一管理資源池中的各種設(shè)備。
3)資源服務(wù)層。以服務(wù)的方式提供資源，供申請者使用，并能夠提供不同等級的服務(wù)，達(dá)到自動化和智能化。
4)系統(tǒng)管理、信息展現(xiàn)層。使用Flex技術(shù)保證易用性，并使用Swiz技術(shù)框架來實現(xiàn)模型一視圖一控制器(model-view-controller MVC)設(shè)計，并充分利用現(xiàn)有平臺中的系統(tǒng)管理功能。
5)安全層。與現(xiàn)有目錄認(rèn)證相結(jié)合，并結(jié)合廠商系統(tǒng)安全機(jī)制。
6)接口層。提供對外系統(tǒng)接口。與信息運維綜合監(jiān)管系統(tǒng)(information monitoring system IMS)緊密整合，提供服務(wù)接口，從IMS獲取性能數(shù)據(jù)和資產(chǎn)數(shù)據(jù)，向IMS提供虛擬資源性能數(shù)據(jù)和資產(chǎn)數(shù)據(jù)。
1.3關(guān)鍵技術(shù)
1.3.1虛擬化技術(shù)
虛擬化技術(shù)可以改變軟硬件資源的使用粒度，因此被奉為云計算環(huán)境的基礎(chǔ)。計算機(jī)系統(tǒng)分為若干層次，從下至上包括硬件資源、操作系統(tǒng)、操作系統(tǒng)應(yīng)用程序編程接口(application programming interface API)、應(yīng)用系統(tǒng)等。虛擬化技術(shù)可以在這些不同層次之間構(gòu)建虛擬化層，向上提供與真實層次相同的功能，使得上層系統(tǒng)運行在該層面上。這個中間層可以解除其上下兩層之間原本存在的禍合關(guān)系，使上層的運行不依賴于下層的具體實現(xiàn)。
本文中的云計算資源管理平臺涉及到的虛擬化技術(shù)主要分為以下幾類:
1)網(wǎng)絡(luò)虛擬化。是將網(wǎng)絡(luò)的硬件和軟件資源整合，向用戶提供虛擬網(wǎng)絡(luò)連接的虛擬化技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)虛擬化也可以分為局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，如虛擬局域網(wǎng)(virtual local area network VLAN)就是典型的局域網(wǎng)虛擬化技術(shù)，虛擬專用網(wǎng)絡(luò)(virtual privatenetwork VPN)是典型的廣域網(wǎng)虛擬化技術(shù)。
2)存儲虛擬化。是指為物理的存儲設(shè)備提供一個抽象的邏輯視圖，用戶通過這個視圖中的統(tǒng)一邏輯接口來訪問被整合的存儲資源。如磁盤陣列技術(shù)就是典型的例子。在云計算中應(yīng)用比較廣泛的是存儲局域網(wǎng)((storage area networking SAN)這種基于網(wǎng)絡(luò)的存儲虛擬化技術(shù)，而且基于SAN使用一些軟件產(chǎn)品，使存儲系統(tǒng)的池化更明顯。不但可以對相同的存儲設(shè)備進(jìn)行虛擬化，還可以對不同的存儲設(shè)備進(jìn)行虛擬化管理。
3)服務(wù)器虛擬化。使用虛擬化軟件在一臺服務(wù)器上虛擬出多臺虛擬機(jī)。系統(tǒng)和應(yīng)用運行在一個環(huán)境隔離的、具有完整硬件功能的邏輯計算機(jī)系統(tǒng)。服務(wù)器虛擬化是在云計算環(huán)境中使用最多的虛擬化技術(shù)，為了提高服務(wù)器的利用率，就要使用服務(wù)器虛擬化技術(shù)靈活調(diào)整服務(wù)器資源。
1.3.2資源整合建模
由于云計算資源管理平臺需要整合來自不同廠商的服務(wù)器、存儲設(shè)備等異構(gòu)資源，為了實現(xiàn)對這些異構(gòu)資源的統(tǒng)一管理與利用，需要對這些異構(gòu)資源進(jìn)行統(tǒng)一建模。云計算資源管理平臺將IBM小型機(jī)及其PowerVM虛擬化平臺、HP小型機(jī)及其vPar資源分區(qū)技術(shù)、以VMware為代表的PC服務(wù)器虛擬化技術(shù)、以及來自不同廠商的異構(gòu)存儲設(shè)備抽象為統(tǒng)一的資源模型。在本文的模型中，提出了幾個核心的理念:
1)無論虛擬還是實體服務(wù)器都繼承Server，實體服務(wù)器模型中包含虛擬服務(wù)器。
2)提出VirtualResourceGroup理念，將虛擬機(jī)以組的方式統(tǒng)一提供。
3)訂單只針對VirtualResourceGroup。
資源模型以及各個資源模型之間的關(guān)系如圖2所示。
1.3.3資源調(diào)度引擎
資源調(diào)度引擎是云計算資源管理平臺的核心模塊。該模塊由4個子模塊組成，主要功能包括云應(yīng)用模板/實例管理、調(diào)度和生命周期管理。如圖3所示。
1)策略引擎。通過策略引擎自定義資源交付、云應(yīng)用部署和調(diào)度策略，并進(jìn)行決策和執(zhí)行。策略引擎是資源調(diào)度引擎的核心控制單元。
2)調(diào)度器。調(diào)度模塊是應(yīng)用部署、資源申請、資源規(guī)劃和資源再分配的控制器。調(diào)度模塊可以通過開放服務(wù)網(wǎng)關(guān)協(xié)議(open service gatewayinitiative OSGI)方式插入多種調(diào)度算法實現(xiàn)，從而實現(xiàn)高度的可定制、可擴(kuò)展能力，以支持多變的業(yè)務(wù)場景。
3)資源管理器。資源管理器由資源監(jiān)控模塊和動作執(zhí)行模塊組成。資源管理器負(fù)責(zé)資源管控、監(jiān)控指標(biāo)搜集、云應(yīng)用運行狀態(tài)監(jiān)視，并依賴這些監(jiān)控信息發(fā)起資源分配請求。
圖2資源模型以及各個資源模型之間的關(guān)系
圖3資源調(diào)度引擎模塊示意圖
4)生命周期管理器:生命周期管理器負(fù)責(zé)云應(yīng)用從提交部署請求的預(yù)約狀態(tài)到回收狀態(tài)的全生命周期管理與狀態(tài)遷移控制。如圖4所示。
圖4生命周期管理器
元數(shù)據(jù)庫和模板庫是資源調(diào)度引擎的2個輔助模塊。元數(shù)據(jù)庫中存儲、管理云應(yīng)用、調(diào)度策略、系統(tǒng)腳本和組織機(jī)構(gòu)等系統(tǒng)支撐元數(shù)據(jù);模板庫以鍵值對的形式存儲虛擬機(jī)鏡像模板和導(dǎo)出為開放式虛擬機(jī)格式(open virtualization format OVF)包的應(yīng)用模板。
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