RedHat云計算介紹

1、1.1.1 Red Hat云計算概述紅帽公司的一fi以來眾多的云計算廠商和服務(wù)提供商提供了云計算實現(xiàn)的 某礎(chǔ)技術(shù)支撐：紅1K1公司的云計算基礎(chǔ)部件(Cloud Foundation)。如：操作系統(tǒng) Redhat Enterprise Linux,虛擬化技術(shù) KVM、RHEV 系統(tǒng)管理軟件 Satellite,豐 富的中間產(chǎn)品JEoss系列。己經(jīng)在Amazonx NTT等知名廠商的云計算產(chǎn)品中紂 到了廣泛的應(yīng)用，證明了其優(yōu)秀的價值。下圖是一張反映紅帽公司產(chǎn)品在整個云計算架構(gòu)中的位置的架構(gòu)圖。其中紅 色部分是紅帽公司的云計算基礎(chǔ)組件(Cloud Foundation),藍色部分是紅帽公司 兩款云計

2、算平臺CloudFonns和OpenShift,分別實現(xiàn)IAAS和PAAS,灰色部分 是合作伙伴或第三方可以提供的功能。Red Hat在云計算生態(tài)圈屮，具有豐富的云計算合作伙伴為客戶提供云計算 的増值體現(xiàn)，在實現(xiàn)客戶實際的云計算需求上，具有非常大的優(yōu)勢，這也是Red Hat - ft堅持的開放、標準的云架構(gòu)所帶來的。1.1.2虛擬化層解決方案1. 目標虛擬化層的冃的是實現(xiàn)計算資源的離散化，這是實現(xiàn)云計算架構(gòu)的第一個過 程，離散化后的資源能夠以更小粒度、更錄活的態(tài)勢提供給云計算的管理層，例 如IAAS或者是PAAS等。2. 虛擬化層建設(shè)原則在虛擬化層的建設(shè)中，需耍遵從的建設(shè)原則主耍有以下兒點：開

3、放標準高效穩(wěn)定可控安全3. Red Hat虛擬化解決方案在虛擬化層，需要針對不同的用戶需求，提供不同級別的虛擬化實現(xiàn)，Red Hat任虛擬化實現(xiàn)上提供了 KVM和RHEV兩個產(chǎn)品，分別而向簡單虛擬化平臺 和復雜虛擬化平臺兩個需求。這兩個產(chǎn)品在一個云計算環(huán)境中是可以并存的。1). KVMA. KVM在Red Hat云計算環(huán)境中的作用KVM是Red Hat虛擬化的皋礎(chǔ)組成，W J： Linux內(nèi)核的組成部分，在 Red Hat云計算體系中，KN作為最基本的虛擬化實現(xiàn)來完成簡單的IAAS 底層虛擬化需求。B. KVM簡介紅帽虛擬化平臺中來用的是Linux主流社區(qū)的內(nèi)核虛擬化技術(shù)KVM (kernel

4、 viilualmachine), KAM是第三代虛擬化技術(shù)，是通用的內(nèi)核集成的功 能模板，杵能最優(yōu)的虛擬機技術(shù)，己經(jīng)成為業(yè)界通用的標準。它具有無可【兀 敵的優(yōu)勢。完全利用Linux內(nèi)核特征，結(jié)構(gòu)簡單，不需耍重編譯內(nèi)核 支持所有的最新的服務(wù)器硬件特性 支持所有的系統(tǒng)尚級功能(NUMA, SELiiiux, Power Management»HotPlugiii, Real schedule, RSA 等) VirtIO實現(xiàn)并行IO性能虛擬系統(tǒng)的運行都被CPU當做一個普通線程進行調(diào)度處理，簡化了調(diào)度機制內(nèi)“頁共亨可以過量使用實際內(nèi)存 代碼更小更安全的虛擬化架構(gòu)WindowOLinux

5、訪客操作系統(tǒng)VirtMlVirtualMwhineMichmeVTJ(AMO-Vx86 Hardware擴展性物理主機g骸1 tb內(nèi)存 虛撫機:16vCPU,64GB RAM采用工業(yè)標準受信任的 RHEL kernel + KVM高性能的幀10驅(qū)動Libvirt管理接口高級功能內(nèi)存頁面共享SELinux安全體系和隔高系統(tǒng) Live Migration在 Snapshoot 照Thin PovisioningM存資瀝隨需分配K'N可以支持主流的操作系統(tǒng)(Red Hat, Windows, Solaris, FreeBSD)等，而 且中云平臺中可以達到裸機運行的性能表現(xiàn)。紅帽KVM可以充分

6、支持各種主流的應(yīng)用軟件和企業(yè)關(guān)鍵核心應(yīng)用，最大可 以支持單個云配置16個vCPU, 64GB vMemory,充分滿足高端應(yīng)用如數(shù)據(jù)庫、 ERP等的運行需求。C. KVM的特點開放：KVM提供標準的Libvirt管理接口，能夠使用多種語言，例 如Python、C、Java、PHP等同管理軟件進行交互。 標準：KVM是Linux內(nèi)核的一部分，對硬件和軟件的兼容性極好 高效：利用實現(xiàn)的虛擬機基木上能夠達到物理機95%以上的 性能，LAMP環(huán)境中，KTM虛擬機的性能找至超過了物理機穩(wěn)定:KVM的代碼實現(xiàn)短小精悍，更多的借用了穩(wěn)定的Linux代碼， 非常穩(wěn)定 可控：每一個KVM虛擬機都是一個獨立的進程

7、，可以利用對進程的 管理方法去管理虛擬機，例如限制虛擬機的資源使用等。 安全：KVM虛擬機支持Sfirt技術(shù)，對虛擬資源的提供了額外的保 護。關(guān)T K，M的Libvirt接口，可參照下圖：虛擬化管理層開發(fā)工具虛擬化引孳基于開放標準 的API接口A*4 A*A CIM Provide c Python |per, uManagement ApplicationOCamllibvirtxen kvmAAqemuLXC硬件管理層 (OS)hypervisorI LDoms Storage2). RHEVA. RHEV在Red Hat云計算環(huán)境中的作用KIM能夠?qū)崿F(xiàn)簡單的云計算虛擬化半臺，并且能夠提供

8、開放的Libvirt 接口用丁管理，但是，當用戶對虛擬化平臺耍求較髙時，例如希望能夠具備 寫可用特性的云主機，這時候就需耍采用紅帽企業(yè)級虛擬化平臺-RHEA"來進 行這一部分的虛擬化平臺實現(xiàn)。B. RHEr 簡介Redliat企業(yè)級虛擬化RHEV包扌舌三部分組成存儲資源池儲資源池可以支持ISCSK FC-SAN. NFS等格式的存儲，在存儲資源池中放所有虛擬機的運行image文件（存放T FC-SAN或者ISCSI或其他 的塊存儲中），同時存放著其他虛擬機運行管理所需要的模板文件、光盤ISO 等信息（存放在NFS中）計算資源池安裝RHEX-H組件，由若干高性能服務(wù)器構(gòu)成，安裝RHEX

9、-H組件， RHEVH是一個已經(jīng)內(nèi)置/ KVM虛擬化內(nèi)核的特定版操作系統(tǒng)（只有90M 左右），同時，也叮以支持普通的安裝 Redhat Enteriprice Linux的服務(wù)器。管理端安裝RHEX-M組件，提供對整個虛擬化平臺的管理功能RHE'，架構(gòu)圖如下圖所示：LDAP Oirvctory /Red Hat Enterprise Virtualization Manager for ServersRed Hat Enterprise Virtualization Hypervisor4o0plyimUIIVklvalz H atmw 心曲SMeliKeStordQcRed Hat

10、Enterprise LinuxC. RHEV特性 皋 J： KVM 的 HypervisorRHE* 皋 J： RHEP高可用性通過紅帽RHEW可以實現(xiàn)在整個虛擬化平臺的高可用性功能，虛擬化 平臺中的任意一個物理主機或云（虛擬機）如果出現(xiàn)故障，通過管理平臺監(jiān) 控匚具可以H動發(fā)現(xiàn)，并把主機上的云（虛擬機）切換到其他可用的主機上。Sterne RHEf在線遷移通過紅帽服務(wù)器云還可以實現(xiàn)虛擬機在線遷移功能(遷移)，遷移就是 把運行的一個虛擬從一臺物理服務(wù)器上面實時搬遷到另外一臺物理服務(wù)器 上面。服務(wù)器hypervisor在接到遷移指令時，源系統(tǒng)上的系統(tǒng)管理程序?qū)⑴c 目標系統(tǒng)上的系統(tǒng)管理程序協(xié)作，共

11、同為保留遷移中的虛擬機準備足夠的空 間。于是內(nèi)存通過網(wǎng)絡(luò)復制，ft到只剩下“hot”內(nèi)存為止。因為源設(shè)備上的 虛擬機仍在運行并為客戶提供服務(wù),我們將“hot”內(nèi)存定義為仍在活躍使用中 的內(nèi)。然后，源系統(tǒng)管理程序暫停該虛擬機并復制剩下的hot內(nèi)。隨后， 在日標設(shè)備上的系統(tǒng)管理程序讓該虛擬機運行起來。由丁所有的網(wǎng)絡(luò)和輸入 /輸出連接都保心在復制的內(nèi)存中，所有這些連接都具有持久性，因此在短暫 的簣停后(<200 ms),會繼續(xù)為客戶提供服務(wù)。MACHINE 1MACHINE 2在線遷移的示意圖下圖是把網(wǎng)站應(yīng)用進行熱遷移的系統(tǒng)吞吐最測試圖Effect of Migration on Web Se

12、rver Transmission Rate400lOSmsloMdoimtm200 -512Kb (tot100 conaMTBri cfentoSanto over 100mSarrfiB over 500mWeb Server Relocation130°II01020 X 405060708090100110120Bapsed tme (secs)從上圖可以看出，在圖示25秒的地方開始準備做熱遷移，這個時候的 web應(yīng)用系統(tǒng)吞葉量略有下降（從870M/S下降到765M/S）,克到圖示97秒 的地方，這段時間源虛擬服務(wù)器和目的虛擬服務(wù)器在協(xié)同工作，圖示97 秒之后有165ms

13、（毫秒）的服務(wù)停止時間，這165ms是在復制上述提到的hot 內(nèi)存,復制完之后,目的虛擬服務(wù)器正式接管web應(yīng)用,服務(wù)恢復正常，應(yīng) 用系統(tǒng)吞吐量恢復。 RHET系統(tǒng)均衡在虛擬化平臺中，通常會發(fā)生某些物理服務(wù)器負載很大，但是某些物理 服務(wù)器負載很小的情況，通過RHEV系統(tǒng)均衡功能，能夠通過預(yù)先設(shè)定的閥 值，當某一臺物理服務(wù)器負載達到該閥值的時候，系統(tǒng)就會11動的將該服務(wù) 器上的某些虛擬機動態(tài)的遷移到負載較小的物理服務(wù)器上，從而實現(xiàn)物理服 務(wù)器的系統(tǒng)負載均衡。在整個遷移的過程中，應(yīng)用不會產(chǎn)生屮斷。90H數(shù)IE中心的動態(tài)負載平衡以資源為基礎(chǔ)自動遷移虛擬機客戶自定義政策，用以部署虛擬機 RHEf電源節(jié)

14、省管理在夜間或者是假期，通常整個數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)系統(tǒng)負載都會非常低，RHEV 電源節(jié)省町以通過預(yù)先設(shè)定的閥值，當物理服務(wù)器系統(tǒng)負載低該閥值的時 候，會將該物理服務(wù)器上的虛擬機動態(tài)遷移到其他服務(wù)器上，然后將該服務(wù) 器進行H動的斷電停機，從而達到節(jié)點的忖的，當假期結(jié)束，其他服務(wù)器的 負載上升達到另一閥值的時候，系統(tǒng)乂會I動的啟動該物理服務(wù)器，并且將 虛擬機回遷。RHEP電源節(jié)省管理示意如下圖所示: RHEP維護模式當某臺物理機需要進行硬件維護的時候（例如增加CPU、內(nèi)存、更換硬 盤等），可以門接將該物理機設(shè)置為“維護模式”，這樣，該物理機上所有虛 擬機都會白動遷移到其他物理機上，并且從RHE'

15、平臺中將該物理服務(wù)器下 線，這樣，就可以W接進行斷電維護。維護完成后，只需耍將該物理服務(wù)器進行“Activate"動作即可激活服務(wù)器, 并遷回原有虛擬機。I /99 RHEf鏡像管理RHEV提供鏡像管理，能夠針對虛擬機創(chuàng)建模板，創(chuàng)建快照等工作。并 且，通過模板，能夠快速的進行虛擬機的部署，將創(chuàng)建后的模板export給 C3M,客八能夠通過C3M進錄后血接選任相應(yīng)的模板進行虛擬機的創(chuàng)建， 實現(xiàn)快速部署。Web server*Publish template RHEV 的 REST 接口RHET提供常用的REST規(guī)范接口，能夠通過REST接口，方便的管理、 査詢RHEV中的虛擬資源。同時

16、，Red Hat IAAS架構(gòu)中的Cloud API血接兼容RHEf的接口功能, 能夠方便的實現(xiàn)胳合。1.1.3 IAAS1.深圳市政云對IaaS的要求IaaS是云計算的起點，很多企業(yè)和組織機構(gòu)通過建立一個私有的IaaS S來 統(tǒng)一管理，介理分配其計算資源，以擺脫虛擬化技術(shù)和多種應(yīng)用需求所帶來的復 雜性.所以傳統(tǒng)的IaaS解決方案上耍是提供了資源管理和用戶H助服務(wù)的功能. 市政云將是一個龐大的復雜的云環(huán)境，其不僅提供能支持多個公共服務(wù)的新的云 設(shè)施，還需?？紤]成員單位將其已有云設(shè)施擴展到主云中進行統(tǒng)一管理的需耍, 也?？紤]混合多種技術(shù)，多種應(yīng)用環(huán)境情況下的靈活性和安全性.因此我們深圳 市政云的

17、IaaS解決方案需耍具有如下特點：混介環(huán)境下的可移植性IaaS解決方案需耍屏蔽不同的虛擬化技術(shù)，不同的私有云在實現(xiàn)上的差 異，為用戶的應(yīng)用提供一個一致的運行和操作環(huán)境，比如無論是在物理服務(wù) 器上，VMware的虛擬化平臺上，Amazon的EC2上，還是紅帽的RHET平 臺上，使用IaaS的用戶都應(yīng)通過統(tǒng)一的方式來部署和操作應(yīng)用為應(yīng)用提供完榕的生命周期管理IaaS解決方案要為應(yīng)用提供“持續(xù)的符合性”管理，不僅要保證應(yīng)用虛 擬映像的靜態(tài)內(nèi)容滿足安全性要求和法律要求，還耍對應(yīng)用的運行實例的狀 態(tài)進行不斷的監(jiān)控和管理，使其符介安全和法律耍求 能利用擴展己有的資源設(shè)施IaaS解決方案必須能利用己有的基礎(chǔ)

18、設(shè)置，包括企業(yè)己有的物理服務(wù)器 群或者企業(yè)私有云設(shè)施.通過對己有的物理設(shè)施或私有云的管理，能方便企 業(yè)的應(yīng)用過渡到更大規(guī)模的云設(shè)施，這種能力不僅降低企業(yè)應(yīng)用部署到云環(huán) 境的成木，還能削減風險豐富的云服務(wù)IaaS解決方案提供云服務(wù)能簡化虛擬化半臺或私有云提供商對應(yīng)用開 發(fā)的支持，提供云服務(wù)也是IaaS解決方案具備可移植性的一個重?？疾斓姆?而云資源池及統(tǒng)計報告IaaS解決方案必須以資源池的方式管理計算，網(wǎng)絡(luò)和存儲資源，支持云 環(huán)境動態(tài)資源請求和釋放的特點；解決方案還霜要對資源池的資源狀態(tài)進 行統(tǒng)計報告，對各用戶的資源使用進行統(tǒng)計，并作為收費的依據(jù)。2.紅帽CloudFonns介紹CloudFom

19、is是紅帽最新的IaaS的解決方案，其提供如下兒個方面的功能： 應(yīng)用生命周期管理計算資源管理基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)從軟件組成的角度，CloudFonns包扌舌如卜兒個部分： Cloud EngineCloud Engine負責云環(huán)境中的所冇資源進行管理的全部活動，包括創(chuàng)建 資源，管理策略和作流，控制對資源的訪問，管理資源限額，管理安全策 略等沾動.Cloud Engine通過deltaCloud API和特定的虛擬化技術(shù)提供商進行 接口，來進行云實例的生命周期管理.deltaCloud是一個公開的API,其目前 己經(jīng)支持EC2, Rackspace, *mware, RHEV等多種云技術(shù)，所以通過 de

20、latCloud, Cloud Engine實現(xiàn)f泯介云環(huán)境的可移植性 Application EngineApplication Engine負責以基J：模板的方式來管理應(yīng)用.一個應(yīng)用通常 會包括多個模板來定義應(yīng)用及其運行操作系統(tǒng)環(huán)境的軟件包內(nèi)容，運行參數(shù), 啟動配K以及耍求的服務(wù)。Application Engine定義的應(yīng)用通常包括多個虛擬 機實例.Application Engine提供的應(yīng)用描述語言能很容易為應(yīng)用定義一個町 擴展的結(jié)構(gòu)(如定義一個Loadbalancer實例加若丁執(zhí)彳亍實例).Application Engine的linage工廠能支持多種虛擬化提供商的虛擬實例格式，

21、并在它們之 間進行轉(zhuǎn)換 System EngineSystem Engine的功能是對運行系統(tǒng)的內(nèi)容進行管理.如內(nèi)容監(jiān)控，配置, 軟件補丁升級等.System Engine統(tǒng)一管理物理機器，虛擬機和云實例，因此 其提供用戶將其應(yīng)用系統(tǒng)從傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心環(huán)境向云環(huán)境遷移的方便路徑 Cloud ServicesCloud Seivices部分主要的冃的是豐常云環(huán)境下應(yīng)用的開發(fā)，以支持不 同類型應(yīng)用的霜耍.CloudFoniis的包括如下的云服務(wù)： 檔案(archival)#儲-用來存放靜態(tài)的虛擬機映像或系統(tǒng)元數(shù)據(jù), 支持get/put操作分布式鎖服務(wù)-用來產(chǎn)生云范I韋I內(nèi)唯一的ID,或同步某些操作分布

22、式并行文件系統(tǒng)-為云上應(yīng)用的運行提供數(shù)據(jù)存儲，可為 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)提供存儲，也可為虛擬機實例的運行映像提供存儲.一 般耍求采用具有復制能力的分布文件系統(tǒng)，具有高皮的可靠性， 同時能支持數(shù)F客戶同時的并發(fā)訪問，具有高度的可擴展性。分 布式并行文件系統(tǒng)需耍以Posix標準的方式提供服務(wù)>監(jiān)控服務(wù)-用來對虛擬機和應(yīng)用進行統(tǒng)一的監(jiān)控，這種監(jiān)控耍 求獨、Z J：虛擬機的網(wǎng)絡(luò)能力，如通過虛擬機的虛擬串行通道對應(yīng) 用進行監(jiān)控>消息服務(wù)-用來方便云應(yīng)用和管理軟件進行消息通信的設(shè)施， 通常由一個開放標準的消息服務(wù)器中間件來提供，如AMQP服 務(wù)器> 高可用服務(wù)-用來實現(xiàn)虛擬機或應(yīng)用的高可用性，這種島

23、可用 性服務(wù)通常是一個基丁 中央控制的高可用性服務(wù)有些服務(wù)可以作為Application Engine定義的應(yīng)用的一部分提供給用戶, 由該應(yīng)用獨立使用：另外一些服務(wù)可通過獨立的云實例運行，為云環(huán)境的全 部用戶提供公開服務(wù)1.1.4 PAAS在PaaS平臺,Red Hat建議基丁 IaaS,利用IaaS的計算資源,借助Red Hat PaaS解決方案產(chǎn)品OpenShift,提供全面的PaaS架構(gòu)Red Hat OpenShift架構(gòu)根據(jù)其提供服務(wù)的能力范用，分如下三種類型： EXPRESS, FLEX 及 POWER。 EXPRESS 方式：提供對 PHP、Pyilion> Ruby、Ja

24、va EE 這兒種開發(fā) 語言的支持：使用GIT ±傳應(yīng)用，部署簡單，后臺情況方面對用戶 透明。 FLEX方式：提供對更多開發(fā)框架和技術(shù)平臺的支持（包括 MongoDBx Memcache, DFS等）；在云計算環(huán)境中H動處理應(yīng)用的 伸縮性；用戶能完全控制配置；對應(yīng)用有內(nèi)建的監(jiān)控。POWER方式：詢兩種方式只支持WEB開發(fā)語言的API,但此方式 提供支持可H接訪問木地所有資源的API，如C/C卄的API。用戶對 其環(huán)境有更強大的控制能力：完全控制云部署的方式，增加用 定義的技術(shù)，root訪問權(quán)限等。下而是OpenShift的架構(gòu)圖。SOURCE CONTROL AND IDEMANAGEMENT SECURTY SCALING CONFIGURATION0 P E N S H I F T-wnfTC"從圖中可以看到，黃色部分是JEoss家族原有的功能。但在此基礎(chǔ)上，強化 了對云計算的支持,引入了管理(Management)安全(Security)、伸縮(Scaling) 和配置(Configuration)等特有功能了系統(tǒng)。1.1.5 DAASPaaS本身解決了應(yīng)用基礎(chǔ)架構(gòu)標準化和實例快速部署、快速擴展的問題。 但云中的應(yīng)用還需耍健壯的數(shù)據(jù)層面的支撐，方能做到突破信息孤島，提供一體 化