数据库技术Database Technology
电子技术与软件工程四甲基胍
Electronic Technology & Software Engineering 主流云平台架构与混合云设计 海继尚朱奕健庄彦宇
(联通（上海）产业互联网有限公司上海市200050 )
摘要：本文将着力于跨平台混合云建设，结合多平台云生态，助力大中型企业基础设施升级与建设，减少企业运营运维压力。关键词：多云管理；混合云；云计算
1前言
根据RightScale 2019年云状态报告全球范围内，己有58%的企业使用混合云进行业务部署，国内整体市场水平较低，约为8.1%。探究期本质原因，主要由于大中型企业在构建I T架构过程中或多 或少存在历史遗留问题（包括软件系统以及硬件资源），传统的架 构可以使现有业务稳定运行。但在业务高速发展的背景下，传统架 构变更缓慢的缺点与新业务高速迭代的特点产生了不可调和的矛 盾。必须引入新的技术和面向云计算基础设施架构解决企业发展的 痛点。1T转型的过程中，企业会根据各云商优势与特，
结合企业 I T现状，成本，资产，基础架构能力等多方面因素，构建多云商跨 平台的混合云新基础架构，意满足自身业务构建高可用，高扩展性 的应用模型。 2主流云平台架构与混合云设计
2.1云计算业务模型
云计算通过高速网络，云计算将大量独立的计算单元相连，提 供可扩展的高性能计算能力。它的主要特点是：资源虚拟化、服务 按需化、接入泛在化、部署可扩展。目前主流云商提供的服务模式 主要有 4 种，IaaS，P a a S，S a a S，D a a S。
2.1.1 I A A S月艮务（基础设施即服务）
基础设施即服务（Infrastructure as a service)，是指企业可以 使用云计算技术来远程访问计算资源，包含计算，存储，网络资源 以及应用虚拟化技术所提供的相关功能。I a a S以抽象方式，通过互 联网，专线等形式将虚拟化服务提供给用户。主流I a a S云产品包 括云主机，虚拟专有网，负载均衡，V P N，块存储，弹性I P等多 种形态产品。
2.1.2P A A S月•艮P月艮^■)
平台即服务（Platform as a service)，是指将一个完整的计算 机平台，包括应用设计，应用开发，测试作为一种服务提供给客户。在这种模式中除了以最基本的I a a S方式提供硬件和操作系统，还 需要提供对应的附加服务。用户并不需要知道这些服务的具体技术 细节，即可直接使用对应产品。主流P a a S产品包含云数据库，云 中间件或完整开发平台等多种云产品。
2.1.3S A A S服务（软件即服务）
软件即服务（Software as a service)，是指企业获取软件服务的 新形式，不需要用户将软件安装在服务器上，即可获取对应的软件 功能，在这种模式中，用户可以通过I P网络直接获得应用程序。
Keystone Ceilometer Horizon
图1:O p e n s t a c k架构与纳管能力
互联网接入专线接入
核心网关与防火墙
管理集+SDN控制集
虚拟化集
集中式存储/分布式存储
IDC机房资源
图2:O p e n s t a c k平台拓扑
主流S a a S产品包含云邮箱，云视频，云监控，云杀毒，企业C R M 等多种云产品。
2.1.4D A A S月K务（数据即服务）
数据即服务（Data as a service)，D a a S服务是大数据时代的象 征，云商建立完整的I T环境，企业通过大数据平台提供的算法或 者接口，收集所需要的基础数据并完成数据分析过程。主流产品包 含，离线计算，流计算，数据仓库等多种云产品。
2. 2O p e n S t a c k平台架构解析
证件哥O p e n s t a c k平台在I a a S层服务能力较强，可提供大量I a a S层云 产品。O p e n s t a c k服务组件主要包含计算服务（N o v a)，网络服务 (N e u t r o n)，存储服务（Cinder，Swift，C e p h)，计量（Ceilometer)，身份认证（K e y s t o n e)，镜像（G l a n c e)，仪表盘（H o r i z o n)，编 排（H e a t)等，在平台提供对外服务同时，可以通过nova-scheduler 服务与Openstack I m a g e Service服务
对接V c e n t e r以纳管企业原有 V m w a r e虚拟化环境，通过openstack-Ironic纳管企业原有物理机，实现企业o p e n stack专有云与私有云的统一管理。如图1所示。
以O p e n S t a c k为技术框架的云平台主要包含FusionSphere O p e n S t a c k(华为 O p e n S t a c k 商用发行版），H3C l o u d O S(H3C 云操
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中，拓展生成云数据库，中间件，安全等专属资源池，实现IaaS ，
P a a S ，大数据应用的部署，完成平台搭建，对外提供服务。如图3
所示。
2. 4混合云架构设计
基于互联网架构，O p e n S t a c k 架构，企业原有平台共存的情况下， 通过构建统一的数据通道，建立云网高度融合的基础网络环境。根 据多架构平台特性，融合O p e n S t a c k ，互联网以及原有I D C 基础资源，
提供统一 Iaas 服务；将互联网平台数据库，中间件，大数据等能力
共享至其它平台，提供统一 P a a s 服务；根据用户原有应用架构做 多中心改造，实现高可用，可扩展的S a a s 应用。
企业在建设混合云设计过程中会遇到以下3类问题：
云平台选择：云平台技术选型过程受到成本，设备利旧，业务 需求，企业研发能力等诸多因素影响。如果企业对于I aas 资源有较 大需求，可以选择O p e n s t a c k 架构为主平台承载大量业务辅以互联
网平台提升业务扩展能力（O p e n s t a c k 架构平台资源5年期成本比 互联网架构低28%-47%)，并且可以逐步纳管企业原有数据中心 资源。反之若企业对于P a a s 或大数据有较强需求，以互联网架构
平台为主平台辅以O p e n s t a c k 架构平台承载基础业务，提升业务迭 代以及数据处理能力。
多平台业务融合：在构建多平台应用时，由于企业原有I D C 迁
移成本过大，业务融合在混合云架构中实现难度是最大的。与新建 云平台完成业务流量互通与融合，实现跨平台业务融合，逐步形成
双活/灾备模式的高可用应用架构。多平台管理融合：在多平台完成部署后，完整的运营管理工作 就成为混合云的重点，可建立跨云调度系统平滑地实现多平台统一 管理。混合云架构设计如图4所示。3跨平台混合云关键技术
3.1网络自动化3.1.1 Netconf
N e t c o n f 协议在混合云环境中，由于基于现有网络协议与控制
手段，整体实现难度较小，仅需要梳理混合云组建过程中的业务逻 辑与标准化，并进行接口开发，实
现交换机配置下发能力即可。管 理软件可以使用N E T C O N F 协议将配置数据写入设备。所有数据通 过X M L 编码，通过H T T P S 等方式进行传输。3.1.2 O p e n f l o w
基于O p e n f l o w 的网络自动化技术的基础构件包含，O p e n f l o w 交换机，控制器以及南北向访问接口，通过O p e n f l o w 流表实现数 据转发。完全基于O p e n f l o w 的交换机，不具备传统交换机的控制 能力，完全依赖控制器做转发控制，混合O p e n f l o w 交换机除了支 持传统设备能力之外，还支持O p e n f l o w 控制。整体使用O p e n f l o w 的难度在混合云中技术难度较大，为了实现平滑迭代，可使用混合 型O p e n f l o w 交换机以降低网络自动化的难度。3. 2云间调度
互联网接入
专线接入
1
__________________1
核心交换区分布式网关
安全集
存储集
IAAS集
PAAS集
1
分布式文件系统
s m m m m
分布式调度系统
1
IDC机房资源与硬件服务器
»£联网架构资*池
O p e n S t a c k 架构资海池
生态资源池
竹押«逍
图5：混合云网络架构建设
云调度中台资源池管理资源池监控
云运营中台统一标识租户管理
云资源中台
1^
m s
1
| 可
三尖杉酯碱H a [ •
I 可用区z [p
T i T
]；
监控适配器资源适配器同步器
混合云基础架构+IDC 资源图6：混合云中台
作系统），TStack (腾讯专有云平台）等。整体架构通过传统网络 设备组件路由以及V x l a n 网络为平台搭建提供基础环境，在进行
O p e n s t a c k 平台搭建与优化，辅以S D N
控制器完成平台搭建，提供
对外云服务。如图2所示。2. 3互联网平台架构解析
互联网平台架构在P a a S ，S a a S ，D a a S 层服务能力较强，可提 供大量P a a S , S a a S ，D a a S 层云产品。互联网架构主要以分布式系 统为底层支撑，提供完整的云平台能力与云生态开发能力。
互联网 架构由大型互联网公司根据自身业务特点进行改造，对企业输出能 力，其丰富的数据库，中间件，大数据产品在企业业务转型过程中 起到较为关键的作用。
以互联网架构为技术框架的云厂商主要包含Apsara Stack (阿 里专有云平台），W i n d o w s A z u r e (微软专有云平台）等。整体平台 在构建过程中，通过基础网络搭建完成设备基本接入，由分布式 网关与O p e n v S w i t c h 完成V x l a n 网络搭建，在分布式系统的环境
图3：互联网平台拓扑
适配层基础应用
安全应用
大数据应用
生态应用
I M S 能力
PAAS能力
SAAS能力
DAAS能力
混合云调度中台混合云监控中台
互联网架构资源池
物理层
Openstack架构资源池
自有IDC
生态资源池+公有云
图4：混合云架构设计
SDN 控制器电子技术与软件工程 数据库技术
Electronic Technology & Software Engineering
Database Technology
混合云运维体系
:
"/.-<；全体系
廊坊师范学院学报
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数据库技术Database Technology
电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering
3.2.1混合云适配
混合云适配需要支撑多个架构的云平台抽象为统一的资源模 型，并进行统一的编排。支持计算，存储为基础组件，以网络属性 作为用户抽象的唯一属性，并根据用户权限配置对应的资源依赖关 系，通过灵活组合实现资源自动化编排和复杂服务模块的组建。在 适配各架构云平台过程中，混合云适配器需要完成不同云商的接口 统一，供用户调用实现用户自主编排能力。
江西省计划生育条例3.2.2中台持续集成
混合云中台部署基于微服务架构进行构建，在整体运行过程中 需要不断进行迭代，不断完善其资源调度与编排的能力，同时在平 台迭代的过程中需要控制对现有业务影响。
4跨平台混合云架构落地方案
跨平台混合云建设分为以下3个阶段：
云架构设计与建设阶段：不同云商的平台架构有各自的特 与重点，使用的技术栈差距较大，若从底层平台进行融合其技术 壁垒以及难度很大，不适合在底层平台系统进行融合。因此需要进 行合理的架构设计实现多平台业务与管理的融合以及租户之间的隔 离。
云中台开发：云中台整体作用在于将各个独立的平台进行统一 的管理与调度。通过研发多云适配器进行统一的监控，资源的调拨，实现跨平台融合。
云生态建设：混合云自身能力与外部优秀的产品进行结合，形 成多生态架构，综合性云能力。
在混合云建设过程中需要关注多平台的业务网络与管理网络的 隔离，以及云能力复用在多个平台中。
4.1跨平台混合云网络架构建设
混合云网络通过M P L S V P N,G R E等相互隔离的隧道，实现各 业务之间的区隔，连接自有I D C以及多业务云平台。另一方面在连 接公有云的过程中，可以通过I P S E C V P N，S D W A N，专线等方式建 设基础网络，通过隧道或者标签转发技术实现不同业务之间的隔离，同时避免出现地址冲突等云平台常见问题。混合云网络架构建设如 图5所示。
4.2混合云中台开发
如图6所示，混合云中台幵发建设主要包含：混合云调度中台，混合云运营中台，混合云资源中台实现用户体系与产品体系抽象化。适配器，同步器，S D N控制器等功能对接传统I D C，O p e n s t a c k平台，互联网平台，实现多平台管理能力拉通，实现多云调度多云监控。其次新建用户体系，将企业组织分散在多个平台内，并在网络侧新 增用户属性，实现一体化的用户管理。第三新建产品能力，将多种 云能力进行抽象，降低用户对底层架构的感知，提升自有混合云的 使用体验。
4. 3混合云生态构建
云生态建设需要整合上游应用，结合厂商能力与开源社区能力，形成多元化云应用。尤其在安全，大数据，A I领域，云生态引入与建设对于云能力提升尤为明显。云生态本质是在完成标准定制的 前提下针对混合云能力开放，主要涵盖以下内容：研发共享.•提供 开发者（租户）统一开发接口，中间件服务支持，提供开发测试环 境等。产品运营：提供合作伙伴（厂商）产品管理能力，包括：产 品上下线，产品推广，以及产品标准化部署。
5混合云思考与发展
5.1混合云与边缘云思考
中国电子技术标准化研究院和阿里云计算有限公司联合发布 《边缘云计算技术及标准化白皮书》，定
义边缘云计算简称边缘云，是基于云计算技术的核心和边缘计算的能力，构筑在边缘基础设施 之上的云计算平台。边缘计算是网络中最靠近物或数据源头融合网 络、计算、存储、应用核心能力的分布式开放平台，就近提供边缘 智能服务。以边缘节点作为数据感知与交互层，以混合云强大的计 算，图形处理能力建立中央处理能力，可较大地提升大数据时代的 时效性与有效性。
5.2混合云安全防护
混合云的安全防护相较于普通云计算更为复杂，需要考虑不同 平台的安全能力，并结合第三方安全产品实现混合云的全方位保护。根据等保2.0云计算扩展要求，要想建立“云安全”系统，并使之 正常运行，需要解决四大问题：
(1)建设云安全探针检测威胁与攻击；
(2)需要专业的反病毒技术应对网络安全突发时间；
(3)需要大量的资金投入完善网络安全防护能力；
(4)需要建立放幵的云安全生态，建设云安全体系。
混合云安全体系的建立不仅可以为云计算保驾护航，也可拓展 安全市场，提升云整体竞争力。
参考文献
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[4] 孙明龙，尹成，梁亚械，朴伯已，胡耀文.微软云计算W i n d o w s
A z u r e开发与部署权威指南[M].人民邮电出版社，2015.
作者简介
海继尚（1990-)，男，回族，上海市人。大学本科学历，研发工程师。研究方向为云计算，混合云，多云管理，S D N。
朱奕健（ 1975-)，男，上海市人。硕士研究生，中级工程师。研 究方向为云计算，大数据，物联网。
庄彦宇（ 1982-)，男，江苏省盐城市人。硕士研究生，助理工程师。研究方向为云计算与网络。
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