IaaS(基礎架構即服務)作為云計算的三大部分之一，將基礎架構進行云化，從而更好的為應用系統的上線、部署和運維提供支撐，提升效率，降低TCO。同時，由于IaaS包含各種類型的硬件和軟件系統，因此在向云遷移過程中也面臨前所未有的復雜性和挑戰。那么，云基礎架構包含哪些組件?主要面臨哪些問題?有哪些主要的解決方法呢?

一、云基礎架構

如圖1所示，傳統的IT部署架構是”煙囪式”的，或者叫做”專機專用”系統。

在這種架構中，新的應用系統上線的時候需要分析該應用系統的資源需求，確定基礎架構所需的計算、存儲、網絡等設備規格和數量，這種部署模式主要存在的問題有以下兩點：

● 硬件高配低用?？紤]到應用系統未來3～5年的業務發展，以及業務突發的需求，為滿足應用系統的性能、容量承載需求，往往在選擇計算、存儲和網絡等硬件設備的配置時會留有一定比例的余量。但硬件資源上線后，應用系統在一定時間內的負載并不會太高，使得較高配置的硬件設備利用率不高。

● 整合困難。用戶在實際使用中也注意到了資源利用率不高的情形，當需要上線新的應用系統時，會優先考慮部署在既有的基礎架構上。但因為不同的應用系統所需的運行環境、對資源的搶占會有很大的差異，更重要的是考慮到可靠性、穩定性、運維管理問題，將新、舊應用系統整合在一套基礎架構上的難度非常大，更多的用戶往往選擇新增與應用系統配套的計算、存儲和網絡等硬件設備。

這種部署模式，造成了每套硬件與所承載應用系統的”專機專用”，多套硬件和應用系統構成了”煙囪式”部署架構，使得整體資源利用率不高，占用過多的機房空間和能源，隨著應用系統的增多，IT資源的效率、擴展性、可管理性都面臨很大的挑戰。

云基礎架構的引入有效解決了傳統基礎架構的問題(如圖2所示)。

云基礎架構在傳統基礎架構計算、存儲、網絡硬件層的基礎上，增加了虛擬化層、云層：

● 虛擬化層：大多數云基礎架構都廣泛采用虛擬化技術，包括計算虛擬化、存儲虛擬化、網絡虛擬化等。通過虛擬化層，屏蔽了硬件層自身的差異和復雜度，向上呈現為標準化、可靈活擴展和收縮、彈性的虛擬化資源池;

● 云層：對資源池進行調配、組合，根據應用系統的需要自動生成、擴展所需的硬件資源，將更多的應用系統通過流程化、自動化部署和管理，提升IT效率。

相對于傳統基礎架構，云基礎架構通過虛擬化整合與自動化，應用系統共享基礎架構資源池，實現高利用率、高可用性、低成本、低能耗，并且通過云平臺層的自動化管理，實現快速部署、易于擴展、智能管理，幫助用戶構建IaaS(基礎架構即服務)云業務模式。

二、云基礎架構融合

云基礎架構資源池使得計算、存儲、網絡以及對應虛擬化單個產品和技術本身不再是核心，重要的是這些資源的整合，形成一個有機的、可靈活調度和擴展的資源池，面向云應用實現自動化的部署、監控、管理和運維。

云基礎架構資源的整合，對計算、存儲、網絡虛擬化提出了新的挑戰，并帶動了一系列網絡、虛擬化技術的變革。傳統模式下，服務器、網絡和存儲是基于物理設備連接的，因此，針對服務器、存儲的訪問控制、QoS帶寬、流量監控等策略基于物理端口進行部署，管理界面清晰，并且設備及對應的策略是靜態、固定的。云基礎架構模式下，服務器、網絡、存儲、安全采用了虛擬化技術，資源池使得設備及對應的策略是動態變化的(如圖3所示)。

由于部署了虛擬化，一臺獨立的物理服務器變成了多個虛擬機，并且這些虛擬機是動態的，隨著應用系統、數據中心環境的變化而遷移、增加、減少。例如圖3中的Server1，由于某種原因(例如Server1負載過高)，其中的某個虛擬機VM1遷移到同一集群中的Server2。此時如果要保持VM1的業務訪問不會中斷，需要實現VM1的訪問策略能夠從Port1隨著遷移到Port2，這就需要交換機能夠感知到虛擬機的狀態變化，并自動更新遷移前后端口上的策略。

這是一種簡單的計算虛擬化與網絡融合聯動的例子。最新的EVB(以太網虛擬橋接)標準VEPA(虛擬以太網端口聚合，802.1Qbg)即是實現這種融合聯動方案的技術標準，其包括了VDP虛擬機發現和關聯、CDCP虛擬機多通道轉發等協議，通過標準化的主機與網絡之間虛擬化信息的關聯控制，實現虛擬化環境向物理環境的映射，使得虛擬機的服務變更可以通過網絡的感知來自動化響應。

事實上，云基礎架構融合的關鍵在于網絡。目前計算虛擬化、存儲虛擬化的技術已經相對成熟并自成體系，但就整個IT基礎架構來說，網絡是將計算資源池、存儲資源池、用戶連接組一起的紐帶，只有網絡能夠充分感知到計算資源池、存儲資源池和用戶訪問的動態變化，才能進行動態響應，維護網絡連通性的同時，保障網絡策略的一致性。否則，通過人工干預和手工配置，會大大降低云基礎架構的靈活性、可擴展性和可管理性。

三、云基礎架構融合方案

如圖4所示,云基礎架構分為三個層次的融合。

● 硬件層的融合

例如上文提到的VEPA技術和方案，則是將計算虛擬化與網絡設備和網絡虛擬化進行融合，實現虛擬機與虛擬網絡之間的關聯。此外，還有FCoE技術和方案，將存儲與網絡進行融合;以及橫向虛擬化、縱向虛擬化實現網絡設備自身的融合。

● 業務層的融合

典型的方案是云安全解決方案。通過虛擬防火墻與虛擬機之間的融合，可以實現虛擬防火墻對虛擬機的感知、關聯，確保虛擬機遷移、新增或減少時，防火墻策略也能夠自動關聯。此外，還有虛擬機與LB負載均衡之間的聯動。當業務突發資源不足時，傳統方案需要人工發現虛擬機資源不足，再手工創建虛擬機，并配置訪問策略，響應速度很慢，而且非常的費時費力。通過自動探測某個業務虛擬機的用戶訪問和資源利用率情況，在業務突發時，自動按需增加相應數量的虛擬機，與LB聯動進行業務負載分擔;同時，當業務突發減小時，可以自動減少相應數量的虛擬機，節省資源。不僅有效解決虛擬化環境中面臨的業務突發問題，而且大大提升了業務響應的效率和智能化。

● 管理層的融合

云基礎架構通過虛擬化技術與管理層的融合，提升了IT系統的可靠性。例如，虛擬化平臺可與網絡管理、計算管理、存儲管理聯動，當設備出現故障影響虛擬機業務時，可自動遷移虛擬機，保障業務正常訪問;此外，對于設備正常、操作系統正常、但某個業務系統無法訪問的情況，虛擬化平臺還可以與應用管理聯動，探測應用系統的狀態，例如Web、APP、DB等響應速度，當某個應用無法正常提供訪問時，自動重啟虛擬機，恢復業務正常訪問。

四、結束語

數據中心由基礎架構向云基礎架構的轉變，極大提升了基礎架構融合的必要性和可行性。通過資源池的云網融合，構建統一、融合、聯動的基礎架構系統，不僅提升了應用系統部署的可靠性、靈活性、可擴展性和可管理性，而且也促進了云計算的應用和實踐。