一、企业应用架构的未来演进趋势
今天,承载在物理服务器上的、以关系数据库为核心的、事务型的传统架构应用占据了企业应用的大半江山。但同时,我们也看到了由数据驱动的分布式架构应用、CloudNative应用走上了企业应用的舞台。在未来,可以预见,随着移动互联网的普及、大数据技术的不断成熟、网络带宽的不断提升,基于分布式架构的应用会逐步挤压传统应用的空间。根据权威分析机构的最新报告,在2020年,几乎所有的应用都会承载在云端,传统架构与分布式架构的比例也会发生逆转。
图1 传统应用架构和分布式应用架构
根据架构核心关注点的不同,我们可以把企业业务云化的演进划分为三个阶段:
Cloud1.0:以数据库为核心的传统业务应用云化。此阶段的应用以数据库为核心,垂直整合,架构紧耦合,典型场景BOM域、VAS域等应用系统云化(资源池化)。基本都是存量应用的云化搬迁过程,核心关注点在于业务平滑上云,资源最优利用。
Cloud2.0:分布式、服务化的新应用云化。此阶段的应用以数据为核心,去中心化水平分层,大规模,架构松耦合。这个阶段既有存量应用的改造上云,也有直接基于云化、服务化开发的新业务上云,典型场景开发测试环境云化。新应用云化的过程,核心关注点在于业务开发(改造)服务化,业务使用服务化。
Cloud3.0:微服务化、CloudNative应用云化。此阶段的应用以云原生、微服务化为核心,在去中心化水平分层,大规模的基础上,进一步解耦,轻量化,可组装,急速上线,架构松耦合。这个阶段的应用直接基于微服务的架构来开发。CloudNative应用,核心关注点在于业务极速上线,快速试错,对应的业务组织、维护组织相应变革。
二、云平台基础设施——支撑企业应用架构渐进式演进的基石
企业云转型不是一蹴而就的,而是一个逐步演进的过程,目前从演进阶段上来说,虽然部分互联网企业已经开始了Cloud3.0的探索,但绝大多数企业都处于从Cloud1.0到Cloud2.0演进的过程中,在这个转型的过程中,如何选择一个既符合业务演进要求,又稳定可靠的企业级云平台,是CIO们最为关注的事情。
下面我们云平台基础设施的演进来进行一次深入的探讨。
图2 云平台基础设施的演进
Cloud1.0:
如上图,Cloud1.0阶段,主要承载传统业务的云化搬迁,聚焦于资源池化,在这个阶段虚拟化架构是我们的不二选择。
那么面对繁多的虚拟化厂商,纷繁的技术流派,如何取舍?在回答这个问题之前,我们再回顾一下,Cloud1.0阶段业务云化的核心诉求为“业务平滑上云,资源最优利用”。
资源利用最优,大家很容易理解,这里不再赘述。
对于“业务平滑上云”,这里面包含了三层含义,其一,应用不改,从物理环境平滑搬迁到云化环境;其二,维护组织不变,从维护物理环境到维护虚拟化环境,组织结构基本不变;其三,业务体验一致,企业传统关键应用云化,需要保持业务体验的一致性、安全性和连续性。
通过上面的分析,我们不难得出,Cloud1.0阶段,对于虚拟化平台的选型要素有二:一是开放,能够支持多样的企业应用,能够支持承载这些企业应用的GuestOS(包括一些老旧系统),能够支持主流厂商的硬件设备;二是企业级可靠性,企业级可靠性是传统关键应用云化的必然要求。
我们这里选取了主流的虚拟化平台VMware、XEN、KVM为代表来进行一些对比分析。
图3 虚拟化平台VMware、XEN、KVM为代表进行对比分析
首先,从发展历程来看,虚拟化技术起源上世纪60年代,IBM因大型机硬件昂贵,为提升资源利用率提出,虚拟化技术真正走向成熟是随着x86发展起来,商用软件领域选择VMware是业界的领头羊,我们重点分析开源领域,XEN和KVM是主要的两个技术流派,XEN虚拟化技术发展早,成熟商用时间更早,但本质上仍属于同代的技术。
图4 企业虚似化市场份额和公有云市场份额
其次,从业界虚拟化技术应用领域分布来看,XEN具备大规模商用案例,KVM商用案例少成熟度尚待检验。
从企业私有云市场来看,XEN家族(Hyper-V、Xen-Server、OracleXen)使用量仅次于VMware,占30%+。KVM商用案例较少。
从公有云服务市场来看,主流运营商均使用Xen家族平台,包括AWS、Rackspace、SoftLayer、阿里、Oracle。
由于在虚拟化领域的起步较早,XEN对GuestOS有更好的兼容性,特别是RHEL3,SuSESLES9等早期的操作系统,KVM无法支持。
图5 化码量差异
再次,从两种虚拟化的技术生态对比看,我们可以看出这两种开源技术软件栈技术生态基本相似,只是技术架构存在差异,是两种拥有各自特点的虚拟化技术,不存在谁在开源生态或技术上更先进的问题。
图6 XEN平台、KVM平台
最后,从平台架构的角度,XEN、KVM架构各有所长。
XEN平台架构侧重安全性:为保证安全性,各Domain之间对共享区域的访问和映射必须通过Hypervisor授权
KVM平台架构侧重性能:VM之间以及与HostKernel之间对共享区域的访问和映射无需Hypervisor进行授权,故整个访问路径较短;使用Linuxbaremetal内核,损耗更小。
以上仅仅是理论分析,在实际的应用中,基于XEN和KVM架构的商用发行厂商表现如何,更多取决于发行厂商的技术能力和工程经验积累(如对性能有严苛要求的SAPHANA,全球获得认证的三家厂商(云服务商)AWS、VMware、华为中,AWS、华为均采用XEN平台,至今还未有任何基于KVM的发行厂商通过认证)。
综上,不难看出,在Cloud1.0阶段,闭源的VMware或基于开源XEN的发行版是最佳选择。
cloud2.0:
图7 统一云管理平台
步入Cloud2.0时代,伴随的分布式应用、大数据应用的来临,数据库服务需要裸金属来发挥最佳的性能及维保问题,传统业务已经被云化(资源池化),新的业务的开发、部署需要资源服务API,需要更加开放的生态,单一的资源池化(虚拟化)已经无法满足业务需求。如何根据业务的需要,同时支持传统业务、分布式新业务部署在同一朵云上,也越来越被CIO们所关注。
答案就在在云统一管理平台(云OS),通过云平台,构建“一云多池”的基础设施体系,可以轻松满足业务发展对开放的生态、统一的API、统一的服务的核心诉求。
传统的关键应用,部署在成熟可靠的VMware或者Xen之上,保护企业历史投资;新的业务由分布式来保证业务自身的高可用,降低了对虚拟化平台可靠性的要求,故开发测试类应用,可以选择KVM来建设,对于性能有极致要求的NFV类应用,可以用KVM资源池来承载,重载数据库应用,也可以部署在物理服务器上,通过物理服务器自动化纳入云平台统一管理,形成统一的云服务提供给最终用户,实现了资源多样化供给,资源服务统一化呈现的目标。
纵观云平台的发展,从Eucalyptus到CloudStack,再到OpenStack。随着包括IBM、HP、VMware、华为、RedHat、AT&T、Orange等主流IT厂商、电信运营商的加盟,OpenStack已成为当今最具影响力的
云计算开源项目,是企业IT当前最佳的选择。目前OpenStack正成为未来云平台的事实标准和绝大多数客户的选择。
Cloud3.0:
图8 以应用为核心的全局资源管理
在当前业界还处于探索阶段,当企业云转型渐渐深入之后,业务软件本身开始按照云的特点进行重新的设计和重构,大量创新应用也是按照微服务的架构和CloudNative思想设计,因此这一阶段的架构选型需要满足业务对轻量化、分布式、敏捷性的要求,多采用容器技术实现,其中以Docker应用最为广泛,而承袭Cloud2.0的“一云多池”架构,可以通过增加容器资源池轻松搞定,。
三、总结
综上所述,企业云转型真正需要的是渐进式云化,拒绝断崖式革命,不改变现有应用的前提下,平滑迁移业务到云平台上,可以纳管已有设备,保护现有投资,在此基础上,具备基于新技术的创新业务快速推向市场的能力,支持企业数字化转型,同时云平台的建设要满足开放架构的要求,构建开发者和ISV的生态,避免被单一厂商锁定。
为了构建企业级开放云平台,当前企业IT架构需要混合IT的基础设施去承载不同的业务类型,满足企业云转型的各方面诉求,通过“一云多池”的统一架构,打造统一API,统一服务,开放生态的开放企业级云平台基础设施助力企业业务变革。
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