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1、中国安防行业网中国安防行业网云计算技术及发展趋势来源：中国安防行业网（）目录1、云计算发展历程大事记.12、步入云计算.43、云计算环境下的泛联路由平台.13 4、云计算服务的大规模计算网络.18 5、云计算的统一基础网络.27 6 云计算时代IT 产业六大发展趋势.33 7、云计算发展的全景路线图.35 8、浅议未来安全云计算发展技术趋势.39 内容1、云计算发展历程大事记众所周知，云计算被视为科技界的下一次革命，它将带来工作方式和商业模式的根本性改变。追根溯源，云计算与并行计算、分布式计算和网格计算不无关系，更是虚拟化、效用计算、SaaS、SOA等技术混合演进的结果。那么，几十年来，云计算
2、是怎样一步步演变过来的呢？本文总结回顾了云计算发展历程中的点滴事件：1959 年 6 月，ChristopherStrachey 发表虚拟化论文，虚拟化是今天云计算基础架构的基石。1961 年，JohnMcCarthy 提出计算力和通过公用事业销售计算机应用的思想。1962 年，J.C.R.Licklider提出“星际计算机网络”设想。1965 年美国电话公司WesternUnion 一位高管提出建立信息公用事业的设想。1984 年，Sun公司的联合创始人JohnGage说出了“网络就是计算机”的名言，用于描述分布式计算技术带来的新世界，今天的云计算正在将这一理念变成现实。1996 年，网格计
3、算Globus 开源网格平台起步。1997 年，南加州大学教授RamnathK.Chellappa 提出云计算的第一个学术定义“，认为计算的边界可以不是技术局限，而是经济合理性。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 44 页 -中国安防行业网中国安防行业网1998 年，VMware（威睿公司）成立并首次引入X86 的虚拟技术。1999 年，MarcAndreessen 创建 LoudCloud，是第一个商业化的IaaS平台。1999 年， 公司成立，宣布”软件终结“革命开始。2000 年，SaaS兴起。2004 年，Web2.0 会议举行，Web2.0 成为技术流行词，
4、互联网发展进入新阶段。2004 年，Google 发布 MapReduce 论文。Hadoop 就是 Google 集群系统的一个开源项目总称，主要由HDFS、MapReduce 和 Hbase 组成，其中HDFS是 GoogleFileSystem（GFS）的开源实现；MapReduce 是 GoogleMapReduce 的开源实现；HBase是 GoogleBigTable的开源实现。2004 年，DougCutting 和 MikeCafarella 实现了 Hadoop 分布式文件系统（HDFS）和Map-Reduce，Hadoop 并成为了非常优秀的分布式系统基础架构。2005 年
5、，Amazon 宣布 AmazonWebServices 云计算平台。2006 年，Amazon 相继推出在线存储服务S3和弹性计算云EC2等云服务。2006 年，Sun推出基于云计算理论的”BlackBox“计划。2007 年，Google 与 IBM 在大学开设云计算课程。2007 年 3 月，戴尔成立数据中心解决方案部门，先后为全球5 大云计算平台中的三个（包括 WindowsAzure、Facebook 和 A）提供云基础架构。2007 年 7 月，亚马逊公司推出了简单队列服务（SimpleQueueService，SQS），这项服务使托管主机可以存储计算机之间发送的消息。2007 年
6、 11 月，IBM 首次发布云计算商业解决方案，推出”蓝云“（BlueCloud）计划。2008 年 1 月，S 推出了随需应变平台DevForce,F平台是世界上第一个平台即服务的应用。2008 年 2 月，EMC 中国研发集团云架构和服务部正式成立，该部门结合云基础架构部、Mozy 和 Pi 两家公司共同形成EMC云战略体系。2008 年 2 月，IBM 宣布在中国无锡太湖新城科教产业园为中国的软件公司建立第一个云计算中心。2008 年 4 月，GoogleAppEngine 发布。2008 年中，Gartner 发布报告，认为云计算代表了计算的方向。2008 年 5 月，Sun 在 20
7、08JavaOne开发者大会上宣布推出”Hydrazine“计划。2008 年 6 月，EMC公司中国研发中心启动”道里“可信基础架构联合研究项目。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 44 页 -中国安防行业网中国安防行业网2008 年 6 月，IBM 宣布成立IBM 大中华区云计算中心。2008 年 7 月，HP、Intel 和 Yahoo联合创建云计算试验台OpenCirrus。2008 年 8 月 3 日，美国专利商标局（以下简称”SPTO“）网站信息显示，戴尔正在申请”云计算“（CloudComputing）商标，此举旨在加强对这一未来可能重塑技术架构的术语的
8、控制权。戴尔在申请文件中称，云计算是”在数据中心和巨型规模的计算环境中，为他人提供计算机硬件定制制造“。2008 年 9 月 Google 公司推出 GoogleChrome 浏览器，将浏览器彻底融入云计算时代。2008 年 9 月，甲骨文和亚马逊AWS合作，用户可在云中部署甲骨文软件、在云中备份甲骨文数据库。2008 年 9 月，思杰公布云计算战略，并发布新的思杰云中心（CitrixCloudCenter，C3）产品系列。2008 年 10 月，微软发布其公共云计算平台WindowsAzurePlatform，由此拉开了微软的云计算大幕。2008 年 12 月，Gartner 披露十大数据中
9、心突破性技术，虚拟化和云计算上榜。2008 年，亚马逊、Google 和 Flexiscale 的云服务相继发生宕机故障，引发业界对云计算安全的讨论。2009 年，思科先后发布统一计算系统（UCS）、云计算服务平台，并与EMC、Vmware建立虚拟计算环境联盟。2009 年 1 月，阿里软件在江苏南京建立首个”电子商务云计算中心“。2009 年 4 月，VMware 推出业界首款云操作系统VMwarevSphere4。2009 年 7 月 Google 宣布将推出ChromeOS操作系统。2009 年 7 月，中国首个企业云计算平台诞生（中化企业云计算平台）。2009 年 9 月，VMware
10、 启动 vCloud 计划构建全新云服务。2009 年 11 月，中国移动云计算平台”大云“计划启动。2010 年 1 月，HP和微软联合提供完整的云计算解决方案。2010 年 1 月，IBM 与松下达成迄今为止全球最大的云计算交易。2010 年 1 月，Microsoft 正式发布 MicrosoftAzure 云平台服务。2010 年 4 月，英特尔在IDF上提出互联计算，图谋用X86 架构统一嵌入式、物联网和云计算领域。2010 年，微软宣布其90%员工将从事云计算及相关工作。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 44 页 -中国安防行业网中国安防行业网2010
11、年 4 月，戴尔推出源于DCS部门设计的PowerEdgeC系列云计算服务器及相关服务。2、步入云计算2007 年以来，云计算成为IT 领域最令人关注的话题之一，也是当前大型企业、互联网的 IT 建设正在考虑和投入的重要领域。云计算的提出，引发了新的技术变革和新的IT 服务模式。但是对大多数而言人，云还是一种还不确切的定义，什么是云，为什么需要云？1、为什么需要云计算？企业的 IT 建设过程，以当前的基准来衡量，主要有三个阶段，如图1 所示。图 1 企业 IT向云计算演进路线图第一个阶段：大集中过程。这一过程将企业分散的数据资源、IT 资源进行了物理集中，形成了规模化的数据中心基础设施。在数据
12、集中过程中，不断实施数据和业务的整合，大多数企业的数据中心基本完成了自身的标准化，使得既有业务的扩展和新业务的部署能够规划、可控，并以企业标准进行IT业务的实施，解决了数据业务分散时期的混乱无序问题。在这一阶段中，很多企业在数据集中后期也开始了容灾建设，特别是在雪灾、大地震之名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 44 页 -中国安防行业网中国安防行业网后，企业的容灾中心建设普遍受到重视，以金融为热点行业几乎开展了全行业的容灾建设热潮，并且金融行业的大部分容灾建设的级别都非常高，面向应用级容灾（数据零丢失为目标）。总的来说，第一阶段过程解决了企业IT 分散管理和容灾的问题
13、。第二个阶段：实施虚拟化的过程。在数据集中与容灾实现之后，随着企业的快速发展，数据中心IT 基础设施扩张很快，但是系统建设成本高、周期长，即使是标准化的业务模块建设（哪怕是系统的复制性建设），软硬件采购成本、调试运行成本与业务实现周期并没有显著下降。标准化并没有给系统带来灵活性，集中的大规模IT 基础设施出现了大量系统利用率不足的问题，不同的系统运行在独占的硬件资源中，效率低下而数据中心的能耗、空间问题逐步突显出来。因此，以降低成本、提升IT运行灵活性、提升资源利用率为目的的虚拟化开始在数据中心进行部署。虚拟化屏蔽了不同物理设备的异构性，将基于标准化接口的物理资源虚拟化成逻辑上也完全标准化和一
14、致化的逻辑计算资源（虚拟机）和逻辑存储空间。虚拟化可以将多台物理服务器整合成单台，每台服务器上运行多种应用的虚拟机，实现物理服务器资源利用率的提升，由于虚拟化环境可以实现计算与存储资源的逻辑化变更，特别是虚拟机的克隆，使得数据中心 IT 实施的灵活性大幅提升，业务部署周期可用数月缩小到一天以内。虚拟化后，应用以VM 为单元部署运行，数据中心服务器数量可大为减少且计算能效提升，使得数据中心的能耗与空间问题得到控制。总的来说，第二阶段过程提升了企业IT架构的灵活性，数据中心资源利用率有效提高，运行成本降低。第三个阶段：云计算阶段。对企业而言，数据中心的各种系统（包括软硬件与基础设施）是一大笔资源投
15、入。新系统（特别是硬件）在建成后一般经历3-5 年即面临逐步老化与更换，而软件技术则不断面临升级的压力。另一方面，IT的投入难以匹配业务的需求，即使虚拟化后，也难以解决不断增加的业务对资源的变化需求，在一定时期内扩展性总是有所限制。于是企业IT产生新的期望蓝图：IT 资源能够弹性扩展、按需服务，将服务作为IT 的核心，提升业务敏捷性，进一步大幅降低成本。因此，面向服务的IT 需求开始演化到云计算架构上。云计算架构可以由企业自己构建，也可采用第三方云设施，但基本趋势是企业将逐步采取租用IT 资源的方式来实现业务需要，如同水力、电力资源一样，计算、存储、网络将成为企业IT运行的一种被使用的资源，无
16、需自己建设，可按需获得。从企业角度，云计算解决了IT资源的动态需求和最终成本问题，使得IT 部门可以专注名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 44 页 -中国安防行业网中国安防行业网于服务的提供和业务运营。这三个阶段中，大集中与容灾是面向数据中心物理组件和业务模块，虚拟化是面向数据中心的计算与存储资源，云计算最终面向IT服务。这样一个演进过程，表现出IT 运营模式的逐步改变，而云计算则最终根本改变了传统IT 的服务结构，它剥离了IT 系统中与企业核心业务无关的因素(如 IT 基础设施)，将 IT 与核心业务完全融合，使企业IT 服务能力与自身业务的变化相适应。在技术变革
17、不断发生的过程中，网络逐步从基本互联网功能转换到WEB服务时代(典型的 WEB2.0时代)，IT 也由企业网络互通性转换到提供信息架构全面支撑企业核心业务。技术驱动力也为云计算提供了实现的客观条件，如图2 所示，在关键领域云计算技术已经就绪：图 2 云计算的技术基础标准化：公共技术的长期发展，使得基础组件的标准化非常完善，硬件层面的互通已经没有阻碍（即使是非常封闭的大型机目前也开始支持对外直接出IP接口），大规模运营的云计算能够极大降低单位建设成本。虚拟化与自动化：虚拟化技术不断纵深发展，IT 资源已经可以通过自动化的架构提供全局动态调度能力，自动化提升了IT 架构的伸缩性和扩展性。并行/分布
18、式架构：大规模的计算与数据处理系统已经在分布式、并行处理的架构上得到广泛应用，计算密集、数据密集、大型数据文件系统成为云计算的实现基础，从而要求整个基础架构具有更高的弹性与扩展性。带宽：大规模的数据交换需要超高带宽的支撑，网络平台在40G/100G 能力下可具备更扁平化的结构，使得云计算的信息交互以最短快速路径执行。因此，从传统WEB服务向云计算服务发展已经具备技术基础，而企业的IT 从信息架构演进到弹性的IT 服务也成为必然。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 44 页 -中国安防行业网中国安防行业网2、云计算的定义与基本模型云计算的定义目前，云计算没有统一的定义，
19、这也与云计算本身特征很相似。维基百科对云计算的定义是：云计算是一种基于互联网的计算新方式，通过互联网上异构、自治的服务为个人和企业提供按需即取的计算。由于资源是在互联网上，而互联网通常以云状图案来表示，因此以云来类比这种计算服务，同时云也是对底层基础设施的一种抽象概念。云计算的资源是动态扩展且虚拟化的，通过互联网提供，终端用户不需要了解云中基础设施的细节，不必具有专业的云技术知识，也无需直接进行控制，只关注自身真正需要什么样的资源以及如何通过网络来获得相应的服务。关于云计算的描述，在当前具有的共同特征是：云是一种服务，类似水电一样，按需使用、灵活付费，使用者只关注服务本身。H3C 的云计算理念
20、认为云计算是一种新的IT 服务模式，支持大规模计算资源的虚拟化，提供按需计算、动态部署、灵活扩展能力。图 3 给出了一个用户使用云计算的示意，用户对云资源的使用不用关注具体技术实现细节，只需关注业务的体验。比如当前被广泛使用的搜狗拼音输入法，它其实就是一种云服务：搜狗输入法能够以快速简单的方式为使用者提供需要的语境、备选的语素，使得文字的编排可以成为激发灵感的一个辅助工具；但是用户并不关注搜狗输入法在后台运行的数千台服务器提供的大型集群计算，这些工作都交给了ISP。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 44 页 -中国安防行业网中国安防行业网图 3 云计算视图云计算模型
21、对于云计算的分类，目前比较统一的方式是从以下两个维度进行划分。按服务的层次。图 4 云计算的服务层次名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 44 页 -中国安防行业网中国安防行业网如图 4 所示，最底层是ITFoundation，严格来说这并不是云计算的一层，是构成云计算的 IT 基础设施的集合，具体表现为不同的软硬件厂商的产品与方案。云计算服务的基础层次是IaaS（InfrastructureasaService，基础架构即服务）。在这一层面，通过虚拟化、动态化将IT 基础资源(计算、网络、存储)形成资源池。资源池即是计算能力的集合，终端用户（企业）可以通过网络获得自己
22、所需要的计算资源，运行自己的业务系统，这种方式使用户不必自己建设这些基础设施，而只是通过对所使用资源付费即可。在 IaaS 之上是 PaaS（PlatformasaService，平台即服务）层。这一层面除了提供基础计算能力，还具备了业务的开发运行环境，对于企业或终端用户而言，这一层面的服务可以为业务创新提供快速低成本的环境。最上层是 SaaS(SoftasaService，软件即服务)。SaaS可以说在云计算概念出现之前已经有了，而随着云计算技术的发展而得到了更好的支撑。SaaS 的软件是拿来即用的，不需要用户安装，因为SaaS真正运行在ISP的云计算中心，SaaS的软件升级与维护也无需终端
23、用户参与，SaaS是按需使用的软件，传统软件买了一般是无法退货的，而SaaS是灵活收费的，不使用就不付费。层次化的云计算一般也称为I-P-S云计算，各层可独立提供云服务，下一层的架构也可以为上一层云计算提供支撑。仍以搜狗拼音为例，由大型服务器群、高速网络、存储系统等组成的 IaaS架构为内部的业务开发部门提供基础服务，而内部业务开发系统在IaaS上构建了 PaaS，并部署运行搜狗拼音应用系统，这样一个大型的系统对互联网用户而言，就是一个大规模SaaS应用。按云的归属名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 44 页 -中国安防行业网中国安防行业网图 5 云的归属如图 5 所
24、示，主要分为公有云、私有云和混合云。公有云一般属ISP构建，面向公众、企业提供公共服务，由ISP运营；私有云是指由企业自身构建的为内部提供云服务；当企业既有私有云，同时又采用公共云计算服务，这两种云之间形成一种内外数据相互流动的形态，便是混合云的模式。3、云计算的基础架构要求从本质上来说，云计算是一种IT 模式的改变，这种变化使得IT基础架构的运营专业化程度不断集中和提高从而对基础架构层面提出更高的要求。如图 6 所示，云计算聚焦于高性能、虚拟化、动态性、扩展性、灵活性、高安全，简化用户的IT 管理，提升IT 运行效率，大幅节省成本。图 6 云计算对基础架构的关注点云计算的基础架构主要以计算（
25、服务器）、网络、存储构成，为满足云计算的上述要求，各基础架构层面都有自身的要求。如图 7 所示，对于服务器，云计算要求其支持更密集的计算能力（目前多路多核架构），完全的虚拟化能力（CPU 指令虚拟化、软件虚拟化、桥片虚拟化、IO 虚拟化），多个 IO（数据访问与存储）的整合 CEE与 FCOE；对于网络，面向 100G的性能成为云计算的基本支撑平台，搭建更扁平化、高度可扩展的架构，满足虚拟机算环境的大规模二层无环网络、FCOE/DCE的统一交换、L2-L7 的深度高速（10GE 级性能）安全集成；对于存储，高速IO 将面向 10G/16G，高度扩展的虚拟化海量存储，面向统一交换IO 整合的 F
26、COE。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 44 页 -中国安防行业网中国安防行业网图 7 云计算的基础架构要求4、构建与交付云计算不论使用I-P-S的哪一层云计算服务，企业都需要考虑是采用SP的计算资源还是自建云计算资源。从目前运营方式，主要可能有6 种方式，如图8 所示。图 8 云计算的服务交付方式方式一，企业所有，自行运营。这是一种典型的私有云模式，企业自建自用，基础资源在企业数据中心内部，运行维护也由企业自己承担。方式二，企业所有，运维外包。这也是私有云，但是企业只进行投资建设，而云计算架构的运行维护外包给服务商(也可以是SP)，基础资源依然在企业数据中心。
27、方式三，企业所有，运维外包，外部运行。由企业投资建设私有云，但是云计算架构位于服务商的数据中心内，企业通过网络访问云资源，这是一种物理形体的托管型。方式四，企业租赁，外部运行，资源独占。由SP构建云计算基础资源，企业只是租用基础资源形成自身业务的虚拟云计算，但是相关物理资源完全由企业独占使用，这是一种虚拟的托管型服务（数据托管）。方式五，企业租赁，外部运行，资源共享调度。由SP构建，多个企业同时租赁SP的云计算资源，资源的隔离与调度由SP管理，企业只关注自身业务，不同企业在云架构内虚拟名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 44 页 -中国安防行业网中国安防行业网化隔离
28、，形成一种共享的私有云模式。方式六，公共云服务。由SP为企业或个人提供面向互联网的公共服务(如邮箱、即时通信、共享容灾等)，云架构与公共网络连接，由SP保证不同企业与用户的数据安全。从更长远的周期来看，云的形态会不断演化，从孤立的云逐步发展到互联的云，如图9所示。图 9 云的形态演变在云计算建设初期，发展比较快的是公共云，第一阶段企业的数据中心依然是传统IT架构，但是面向互联网应用的公共云服务快速发展，不同的ISP会构建各自的云，这些云之间相互孤立，为互联网的不同用户需求集服务(如搜索、邮件等)，企业数据中心与公共云之间存在公网互联（企业可能会采用公共云服务）；第二阶段企业开始构建自己的私有云
29、，或租赁SP提供的私有云服务，这一阶段是企业数据中心架构的变化，同时，企业为降低成本，采用公共云服务的业务会增加。第三阶段，企业为进一步降低IT 成本，逐步过渡到采用SP提供的虚拟私有云服务(也可能直接跨过第二阶段到第三阶段)，存在企业内部云与外部云的互通，形成混合云模式。第四阶段，由于成本差异和服务差异，企业会采用不同SP提供的云计算服务，因此，形成了一种不同云之间的互联形态，即互联云。5、结束语云计算不仅带来了IT模式的变化，也将引发IT 服务的变革，企业和用户只需要关注数据是自己的，而对数据的计算存储方式、效率均采用云的服务来实现和提升，云的供应商则将核心业务重点放在IT架构的运营上，服
30、务将成为下一代IT 的核心内容。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 44 页 -中国安防行业网中国安防行业网3、云计算环境下的泛联路由平台云计算大大扩展了IT服务能够提供的种类和范围，作为云计算服务提供者与使用者的联系纽带，泛联路由平台为云计算提供高速、可靠、扩展性强、简单易用的广域数据传输平台。本文就泛联路由平台未来发展的架构与特征进行探讨。一、泛联路由平台特征云计算主要包括公有云与私有云，云计算中心通过广域数据传输平台与终端用户互联，为公众用户或企业内部用户提供云服务。由于使用云服务的终端用户数量大、分布广泛、接入方式多种多样，因此将承载云计算的数据传输平台称为
31、泛联路由平台。如图1 所示：图 1 泛联路由平台示意图虽然公有云与私有云所提供云服务的类型与对象不同，其网络联接方式、架构模型也不同，但从云计算本身的特点来看，承载云计算服务的泛联路由平台具有一定的共同特征：高可用：为了保证云计算服务的高可用性，除了云计算中心的高可靠外，泛联路由平台也必须确保网络接入服务的高可靠，实现网络连接“永远在线”，从而对云计算为终端用户提供了最可靠、最安全的数据存储中心提供保证问题。易用：泛联路由平台必须能够兼容多种终端、多种接入方式，使得更多的用户使用云计算服务，最大化扩展云计算服务的提供范围，将对用户终端的设备要求降到最低，名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心
32、整理-第 13 页，共 44 页 -中国安防行业网中国安防行业网使用力求简化，使得用户可以通过“任何终端、任何位置、任何方式”获取云计算服务；可扩展：随着云计算的开展，泛联路由平台必须具备可扩展性，能够方便的接入新的云计算中心、新的用户终端，并可以快速提供服务。二、泛联路由平台架构泛联路由平台需要根据公有云、私有云的流量模型组织网络架构，并通过各层次路由设备的接入和业务处理能力，满足云计算数据中心对终端用户业务提供的高可用、易用、可扩展性。1.公有云泛联路由平台架构公有云的服务对象是公众用户，用户主要通过互联网接入方式与云计算中心连接。因此，公有云泛联路由平台是面向全互联网用户的，提供大容量、
33、快速、高可用、安全的互联网接入平台。其平台架构如图2 所示：图 2 面向全互联网用户的公有云泛联路由平台架构公有云通常规模庞大，具有2 个甚至多个数据中心，具有多个高速互联网出口，其泛联路由平台主要由核心层路由器、外联层路由器组成：核心层路由器：连接云计算数据中心与互联网出口，执行高速数据转发；外联层路由器：连接各运营商互联网出口，执行大容量路由、会话处理。公有云泛联路由平台的主要功能特点是：全网路由处理：外联层路由器与运营商的高速互联网专线连接，并与运营商交互互名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 14 页，共 44 页 -中国安防行业网中国安防行业网联网全网路由（约1720 万
34、条），利于提高互联网访问速度，执行更有效的流量分流与负载策略；高速收敛：泛联路由平台必须具备电信级的可靠性，能够在链路故障、设备故障、互联网路由收敛等情况下完成无缝倒换，确保云计算服务不中断；路由级联：多个云计算数据中心的核心层路由通过专线级联，通过灵活可扩展的分布式架构实现多数据中心的高速数据交换与备份，提供更高性能和更可靠的云计算服务。2.私有云泛联路由平台架构私有云的服务对象是企业内部用户，用户可通过局域网、广域专网、互联网VPN等多种方式与云计算中心连接。相比公有云，私有云虽然一般规模较小，接入用户数量较少，但用户连接方式更为多样，对泛联路由平台的多业务处理能力要求更高，具有“核心高速
35、化、边缘智能化”的特点。较小规模的私有云泛联路由平台通常采用扁平化架构，如图3 所示：图 3 扁平化私有云泛联路由平台架构扁平化泛联路由平台采用核心层、接入层两级路由架构：核心层路由器：连接云计算数据中心与接入层路由器，执行各接入层路由汇聚，以及高速数据转发；支持互联网用户、远程VPN 用户接入；接入层路由器：接入终端用户。由于云计算对终端的要求必须尽可能简化，因此要求接入层路由器更加智能化、自动化、多业务融合，例如支持丰富网络接入方式，如有线/无线 PC、PDA、手持终端等，支持IPv4 单播/组播、IPv6 单播/组播、MPLSVPN虚拟网络等数据传输类型，具备丰富的QoS策略、安全控制策
36、略、应用流量控制、应用加速名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 15 页，共 44 页 -中国安防行业网中国安防行业网等业务处理能力。较大规模的私有云泛联路由平台，例如大型集团为多个内部企业、合作伙伴提供云计算服务，所提供的云计算服务类型、终端用户数量都具备一定的规模，通常拥有多个云计算中心，对可靠性、可扩增性要求更高，采用层次化架构，如图4 所示：图 4 层次化私有云泛联路由平台架构层次化泛联路由平台采用核心层、区域中心、接入层多级路由架构：核心层路由器：云计算数据中心出口核心路由器，执行云计算服务高速数据交换；区域中心路由器：核心层路由器与接入层路由器的中间层设备，通过上下两级
37、路由成环，分别用于汇聚各区域接入层路由器，以及与核心层路由器形成高速互联网络；接入层路由器：接入终端用户，与扁平化平台架构类似，支持丰富网络接入方式，以及丰富的业务处理能力。相对于扁平化架构，层次化泛联路由平台架构能够提供更清晰的管理界面，以及更灵活的扩展性。新增云计算数据中心可通过核心层路由直接与区域中心路由连接，不影响路由平台架构的运行；新增接入层路由器也可直接上行到区域中心路由，实现对云计算数据中心的访问。三、泛联路由平台建设要求泛联路由平台架构设计是从整体组网结构上，依据云计算的泛联特征，为终端用户名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 16 页，共 44 页 -中国安防行业
38、网中国安防行业网提供高速、便捷的接入环境，为云计算中心提供高性能、高可用、大容量、易维护、可扩展的承载平台。泛联路由平台的建设，还需要考虑以下具体要求：开放融合：云计算架构下的网络不是分离的，而是云计算服务的多网合一。通过将多个物理网络、多个类型网络以及多种业务网络的融合，云计算中心在统一的泛联路由平台上为各种用户提供数据、计算、存储、视频、语音等不同类型的云计算服务，使协同办公成为可能。无线应用：随着便携机、上网本、掌上电脑、智能手机等的快速普及，WiFi/WAPI、3G 等无线应用大大扩展了信息空间，丰富了接入终端的种类，提高了用户访问的便捷性，是云计算的一个重要服务形式。泛联路由平台在无
39、线环境下的响应速度、连通率、容量，以及对漫游、无线定位等特性的支持，将成为云计算服务能否广泛推广的一个关键因素。IPv6 应用：大量的终端接入，必将带来 IP地址需求的爆炸性增长。IPv6的应用，不仅仅是解决大量接入终端对IP 地址的需求，并且在协议上比IPv4 能够提供更好的移动特性和 QoS能力。相对于IPv4 的固定报文格式，IPv6 的扩展性更强，可根据不同协议要求增加扩展头种类，按照处理顺序合理安排扩展头的顺序。此外，IPv6引入自动配置以及重配置技术，对于IP 地址等信息终端可通过自主协商实现自动增删更新配置，真正即插即用，大大提高了IPv6 的易管理性。最后，IPv6新增流标记域
40、，方便了IPv6QoS的端到端部署，使得业务终端可快速处理实时业务，从而支持 IPv6的语音、视频等应用。IPv6 必将成为云计算泛联路由平台的重要应用。智能安全：云计算用户、应用的多样化，使得云计算泛联路由平台必须具备智能，包括针对用户信息的智能、针对应用层信息的智能和针对多元化业务的智能，使网络更“聪明本篇文章来源于中国安防行业网()”，面向不同用户、不同场景，提供有针对性的服务。智能安全要求泛联路由平台具有识别用户身份、L4L7 应用业务的能力，并根据数据流负载、网络环境等对不同用户、不同业务的访问进行精细化控制。资源化：云计算将数据、存储、应用等通过虚拟化形成资源池，为用户提供服务。云
41、计算泛联路由平台同样也具有资源化的特征，通过网络虚拟化技术，将网络、链路、带宽等形成资源，按需分配，从而使整个平台更加灵活，满足不同用户对所需要云计算服务的差异化网络接入、带宽、安全性等承载要求。绿色节能：随着云计算IT 系统越来越庞杂，泛联路由平台的系统架构优化愈加重要，名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 17 页，共 44 页 -中国安防行业网中国安防行业网在设计、制造、运维、回收等各个阶段必须尽可能减少能源消耗和对环境的负荷，满足绿色要求，降低TCO。四、总结云计算为分布在各地的众多用户提供了虚拟、高可靠、按需服务的IT 资源，作为承载云计算服务资源的泛联路由平台，除了具备
42、高速数据传输外，也必须在平台架构上满足高可用性、易用性和可扩展性，并根据不同的云计算类型，构建不同的泛联路由平台架构。4、云计算服务的大规模计算网络如果说提供云计算这种巨型计算服务的IT 架构必然是集结了大规模基础资源的数据中心“超级航母”，它也必然要求大规模计算网络与其相适应。云计算 IT 资源供应模型云计算既然拥有近乎无限的计算、存储、数据通信能力，那么提供云计算服务的IT架构必然是集结了大规模基础资源的数据中心“超级航母”。云计算 IT 资源的大规模集中运营，可极大优化基础资源的分布与调度，图 1 所示为理想的业务模型。对于使用云计算服务的企业或个人而言，能够满足IT 业务的最佳方式为计
43、算能力按需增长、应用部署快速实现、工作负载可动态调整、投入成本规划可控；对于云计算服务供应商而言，为满足大量客户(个人或企业)的 IT 资源需求，其运营的IT基础架构需要有一个大规模的资源池，可基于服务客户数量的增长、客户业务负载增长的需求变化情况提供匹配的IT 资源支持能力。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 18 页，共 44 页 -中国安防行业网中国安防行业网图 1 云计算 IT 资源供应模型大规模云计算服务运营趋势大规模的IT集中建设与运营带来将是大幅度的成本节约效应。据国外一份统计数据显示（如图2 所示），在大规模IT 服务环境下，网络、存储、服务器/管理等各方面的投入
44、都会在单位资源尺度内极大降低，从而在大规模经营条件下使得单位资源带来更大的产出。图 2 大规模 IT运营的成本优势（正文从这里开始）在大规模云计算运营趋势下，IT 基础组件必然走向全面标准化，以使得云所支撑各部分可以在保持发展的同时相互兼容。当前的虚拟化标准组织、云计算标准化组织已经基本形成，它们的工作目的就是制定云计算不同组件、不同技术之间的公共接口，这样众多的软硬件供应商能够在云计算环境下提供互通、协作的标准化产品，从而可期望在远期目标上使得云计算的大规模IT 运营架构逐步摆脱隔离性、垄断性，使公共服务得以构建在开放的公共化标准技术基础上，并随着技术发展而持续性降低成本。对于大规模的计算网
45、络，在基础形态上主要有两种模式：虚拟化计算与集群计算。其实这两种方式并无完全的割离，即可能分别部署，也可能相互结合。一、大规模虚拟化计算与网络架构虚拟化计算技术已经逐步成为云计算服务的主要支撑技术，特别是在计算能力租赁、调度的云计算服务领域起着非常关键的作用。在大规模计算资源集中的云计算数据中心，以X86 架构为基准的不同服务器资源，通过虚拟化技术将整个数据中心的计算资源统一抽象出来，形成可以按一定粒度分配的计算资源池，如图3 所示。虚拟化后的资源池屏蔽了各种物理服务器的差异，形成了统一的、云内部标准化的逻辑CPU、逻辑内存、逻辑存储空间、逻辑网络接口，任何用户使用的虚拟化资源在调度、供应、度
46、量上都具有一致性。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 19 页，共 44 页 -中国安防行业网中国安防行业网图 3 大规模虚拟化云计算虚拟化技术不仅消除大规模异构服务器的差异化，其形成的计算池可以具有超级的计算能力（如图 4 所示），一个云计算中心物理服务器达到数万台是一个很正常的规模。一台物理服务器上运行的虚拟机数量是动态变化的，当前一般是4 到 20，某些高密度的虚拟机可以达到100：1 的虚拟比(即一台物理服务器上运行100 个虚拟机)，在 CPU性能不断增强(主频提升、多核多路)、当前各种硬件虚拟化(CPU指令级虚拟化、内存虚拟化、桥片虚拟化、网卡虚拟化)的辅助下，物理服
47、务器上运行的虚拟机数量会迅猛增加。一个大型 IDC中运行数十万个虚拟机是可预见的，当前的云服务IDC在业务规划时，已经在考虑这些因素。图 4 密集的虚拟机群在虚拟化云计算网络环境，超高密度的虚拟机数量引入了有别于任何以往传统意义上数据中心的业务承载问题，在表象相似的网络平台上，“服务器/虚拟机”的数量在单位空间和单位网络接口剧增，如图5 所示，对基础网络的转发表项、吞吐能力、突发流量吸收提出了苛刻的要求。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 20 页，共 44 页 -中国安防行业网中国安防行业网图 5 密集的应用与性能要求虚拟化的云中，计算资源能够按需扩展、灵活调度部署，这由虚拟机
48、的迁移功能实现，虚拟化环境的计算资源必须在二层网络范围内实现透明化迁移（如图6 所示）。图 6 透明网络支持虚拟资源的调度迁移透明环境不仅限于数据中心内部，对于多个数据中心共同提供的云计算服务，要求云计算的网络对数据中心内部、数据中心之间均实现透明化交换（如图7 所示），这种服务能力可以使客户分布在云中的资源逻辑上相对集中(如在相同的一个或数个VLAN内)，而不必关心具体物理位置；对云服务供应商而言，透明化网络可以在更大的范围内优化计算资源的供应，提升云计算服务的运行效率、有效节省资源和成本。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 21 页，共 44 页 -中国安防行业网中国安防行业
49、网图 7 大规模虚拟化云计算的透明化网络承载二、大规模集群计算与网络架构集群计算很早就广泛应用了，只是在不同的领域有着不同的表现形式，或者说有不同的术语，如在科学计算领域的并行计算或高性能计算当前主要以集群计算的方式实现。集群通过一组松散集成的计算机软件和/或硬件连接起来高度紧密地协作完成计算工作，在某种意义上，集群可以被看作是一台计算机。人们使用集群的目的是为了获得强大的计算能力，虽然这可以通过购买具备超级计算能力的大型机来实现，但是在成本投入上是巨大的。对于一般计算机，计算能力是有限的，虽然摩尔定律说计算能力每18 个月可以翻一番，但要达到大型机的性能，很长一段时间内是难以实现的(摩尔定律
50、被普遍认为在过去30 年相当有效，未来1015 年应依然适用)。因此，为突破摩尔定律的限制，将多台低成本计算机通过集群方式，以并行计算来获取更大的计算能力，成为各种追求高性能计算领域的主流方向（如图 8所示）。图 8 以集群架构超越摩尔定律以互联网应用为例，有的计算服务要求提供超级计算能力，如大型搜索引擎的构建，就是大量服务器群共同协作实现的巨量计算。科研领域并行计算的主流技术是MPI(MessagePassingInterface)，但以支持Fortran、名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 22 页，共 44 页 -中国安防行业网中国安防行业网C 语言的科学计算为优势。云计算