通向私有云的实践之旅,第 1 部分: 概念准备

内部 IaaS/PaaS 云的设计与实现简介

在本系列文章中,作者概要介绍了他的团队打造一个结合基础架构即服务 (IaaS) 与平台即服务 (PaaS) 云服务模型中结构的内部私有云环境的整个过程,从概念到部署。该团队使用选定的软件与硬件组件构建这个云环境;然而,无论您选择何种技术,都能用到本文包含的知识与说明。第 1 部分提供云结构的相关信息,开发路线图中的五个阶段,以及关于团队发现的一些解决方案的详细情况。

Joydipto Banerjee, 应用现代化顾问, IBM

/developerworks/i/p-jbanerjee.jpgJoydipto Banerjee 是 IBM 业务应用现代化小组的一名高级 IT 专家。他是负责开发一种云动态基础架构解决方案的团队的主要成员之一,此解决方案是对云计算环境实现 IBM India Global Delivery 的第一步。Joydipto 拥有计算机科学的工程学士学位,并获得过 2010 年 IBM 全球技术成果奖。



2011 年 9 月 19 日

本文详细描述了 IBM® Global Delivery 团队最近完成的一种私有云部署模型的一个真实的试验性实施项目。该项目利用一个 IBM 硬件与软件堆栈(本例中的软件为 Tivoli®)实现,以此作为战略路线图的一部分。本文的目标(专为 IT 专家、架构师与技术团队领导人而制定)是为所有与云相关的工作提供一份参考指南。我认为您在本文中找到的信息适用于所有层次的人员:从初学者到高级专家。

本文假定您了解基本的云计算概念与操作;您还应该熟悉 AIX®、Power®VM 与虚拟化的概念。您不需要非常了解 WebSphere®、DB2® 或 Tivoli 产品,但本文中提及了这些产品的使用。

本文中提到了以下主题:

  • 路线图中的五个阶段:从概念到部署。
  • 关于为此项目设计的独特解决方案的详细情况。
  • 典型的云结构。
  • 此项目的软件/硬件需求列表。

此解决方案路线图中的五个阶段

此项目的整个实施是一个复杂而冗长的过程,不仅涉及到多种技术,而且还涉及到多位干系人,因此必须在方向明确的情况下仔细规划进度。图 1 显示了从最初的思考过程到最终部署的完整历程,共分为五个阶段。

图 1. 项目实施分为五个阶段
五阶段项目实施

在后面的内容中,我们将更加详细地讲述每个阶段及其中的操作。


铺垫:一些解决方案细节

团队首先开发了一个服务视图,以便说明消费者与服务分离的概念。

图 2. 云服务视图
云服务视图

对于资源工作负载的非功能性请求,云最终用户应当能够通过用户界面 (UI) 发送服务请求;例如,一个预配置系统的服务器资源包括但不限于 AIX OS 上的 WebSphere Application Server (WAS) 或 AIX 上的 WebSphere Portal,具有特定的计算能力、内存和存储器,作为平台即服务 (PaaS) 的一部分。

云操作团队会管理云管理平台,支持基础架构与操作,比如定义服务,发布服务让消费者可见,分析报告,基于使用情况生成账单,使用模式研究,容量规划,等等。

通过与多位干系人和主要用户组进行各种访谈并派发调查表进行评估研究,来定义所需的服务定义。例如,基于非功能性需求给出了如下服务定义:

  • 服务 1: Web 堆栈,例如 AIX 6.1 with WebSphere Application Server 7.x,IBM HTTP Server (IHS) 7.x,DB2 Client 9.7.x,MQ Client 7.0.x。
  • 服务 2: 门户堆栈,例如 AIX 6.1 with WebSphere Portal Server 6.1,IBM HTTP Server (IHS) 6.1,DB2 Client 9.5.x。
  • 服务 3: 数据库堆栈,例如 AIX 6.1 with DB2 Enterprise Server 9.5。
  • 服务 4: Vanilla AIX 6.1 或 5.3。

定义云受众与受众所需服务之后,定义技术很重要,因为操作模型会根据确定后的技术而变化。团队决定使用 IBM Tivoli System Automation Manager (TSAM) 产品套件,并考虑将同类其他软件如 Citrix Smart Cloud 或开源的云计算软件作为备选。

选择 Tivoli System Automation Manager 的理由如下:

  • Tivoli System Automation Manager 是一款用于服务自动化的 IBM 战略实施产品。
  • 它适用于云实施,特别是当使用的 IBM 软件堆栈数量很大时。
  • 使用 XenServer 的 Citrix Smart Cloud 更适用于 x/86 硬件;它很适合于 Wintel 实现。
  • 开源的云计算软件更适合于 Linux® 发布,而项目要求是开发解决方案,支持 AIX 资源供应并进一步扩展到 Linux 与 Windows 资源类型。

定义技术与服务之后,团队最终确定了云托管环境所需的虚拟化工具,即虚拟机管理程序。下表列出了团队评估其虚拟机管理程序工具时使用的数据:

表 1. 用于评估虚拟机管理程序工具的数据
名称公司主机 CPU客户机 CPU主机操作系统客户机操作系统许可证
Microsoft Hyper-V ServerMicrosoftIntel VT 或 AMD-Vx64,x86Windows 2008 w/Hyper-V Role,Windows Hyper-V ServerWindows 2x,XP,Vista,Linux(SUSE 10 或更多版本)商业产品
OpenVZSWsoft 支持的社区项目Intel x86,AMD64,IA-64,PowerPC64,SPARC/64与主机一样Linux各种 Linux 发行版GPL
PowerVMIBMPOWER4, 5, 6,PowerPC 970POWER4, 5, 6,PowerPC 970,X86无主机 OSLinux-PPC,Linux-X86,AIX,i5/OS,IBM i商业产品
VMware ESX ServerVMwarex86,x86-64x86,x86-64无主机 OSWindows,Linux,Solaris,FreeBSD,Netware,OS/2,SCO,BeOS商业产品
XenCitrix Systemsx86,x86-64 和 IA-64同主机一样NetBSD,Linux,SolarisFreeBSD,NetBSD,Linux,Solaris,Windows XP 及 2003 ServerGPL
z/VMIBMz/Architecturez/Arch(z/VM 不能运行在前一代大型机上)无主机 OSLinux on zSeries, z/OS, z/VSE, z/TPF, z/VM, VM/CMS, MUSIC/SP, OpenSolaris for System z,及其前身商业产品

在研究工具评估数据中的各种优点与缺点的过程中,团队选择用于云映像配置的 IBM PowerVM,以便利用此环境中现有的 Power 硬件基础架构,并更好地匹配 Tivoli System Automation Manager 的要求。团队确定技术路线图与虚拟机管理程序模型之后,就打造了一个目标架构解决方案。

在进一步开始实施之前,让我们看一看一个典型的云结构,以供参考。


典型的私有云结构

最简单的 Tivoli System Automation Manager 拓扑包含一台管理系统(Administration)服务器(可以为 System P、System X 或 System Z),一台管理(Management)服务器 (System X),以及一台托管(Managed)的服务器(可以是 System P、System X 或 System Z)。Tivoli System Automation Manager 要求管理服务器是安装云软件所专用的;托管的环境涉及到 Tivoli System Automation Manager 基于客户请求供应与管理虚拟服务器。

图 3 显示了团队在其环境中使用的架构:

图 3. 典型的云架构
典型的云架构

点击观看大图。

一台 System P 服务器被虚拟化为多个逻辑分区 (LPARS),其中一个 LPAR 用于 Tivoli System Automation Manager 管理服务器,而且它还拥有 Tivoli Provisioning Manager (TPM) 和各种中间件产品,比如 DB2、WAS、HTTP Server、LDAP(这些中间件产品实际上都是 Tivoli Provisioning Manager 套件的一部分)。

这台服务器的其他 LPAR 指定用于相关但可选的组件,比如用于测量的 IBM Tivoli Usage and Accounting Manager (ITUAM) 与用于基础架构监控的 IBM Tivoli Monitory (ITM)。另两个 LPAR 用于 Network Installation Manager (NIM) 服务器(映像存储)与进行 AIX 分区的 VIOS。

其他的 System P 服务器用于云托管的环境,其中所有虚拟的 映像或资源将由服务请求者(即用户)自动供应。(您可能使用 System X,同时借助 VMware 虚拟机管理程序来类似地供应 Windows 与 Linux 资源。)

另一台 System X 服务器用于一个带有 Tivoli Provisioning Manager web 映像库的 Tivoli System Automation Manager 管理组件,以及 Service Request Manager (SRM)。

System P 硬件由 Hardware Management Console (HMC) 硬件作为一个标准的 Power 系统管理工具进行托管。

所有 System P LPARS 都运行 AIX 6.1,而 System X 运行 SuSE Linux 10.2 (均为 64 位)。Tivoli Storage Manager (TSM) 的作用是对 AIX 环境进行备份,而 G4L 用于 Linux。


项目的主要硬件与软件组件

下面列出了最终的硬件与软件需求:

  • 硬件
    • IBM System P/570 for Cloud Management Environment
    • IBM System P/570 for Cloud Managed Environment(针对用户)
    • IBM System x/3850 for Cloud Administration Environment
  • 软件
    • Tivoli System Automation Manager (TSAM)
    • Tivoli Provisioning Manager (TPM)
    • Tivoli Service Request manager (TSRM)
    • Tivoli Monitoring (ITM)
    • Tivoli Usage and Accounting Manager (TUAM)
    • Hypervisor - Power VM
    • 用于镜像的备份: Tivoli Storage Manager (TSM), G4L(开源)

请注意,ITM 与 TUAM 是可选的软件组件;它们不是标准 Tivoli System Automation Manager 产品套件的组成部分。


未完待续

在本文中,我为构建内部 IaaS/PaaS 云的实际项目实施提供了背景规划概念,包括:

  • 五个开发阶段:需求确认,基础架构搭建,架构/部署模型,基础架构构建与部署。
  • 关于为此项目设计的独特解决方案的一些详细情况:一个用于分离消费者与提供者的服务视图,如何评估和构建服务定义,以及如何选择组件。
  • 典型的云结构与组件的交互方式。
  • 项目的软件/硬件需求列表。

本系列的第 2 部分介绍了组件的安装和配置,以及这些组件的一些特殊特性。

致谢

我要向参与这次工作并对本文做出直接或间接贡献的以下团队成员表示感谢: Biswajit Mohapatra,Debasis R. Choudhuri,Santhosh Vandyil,Birla P. Raj。

我还要感谢 India Cloud Lab 团队与波兰与德国的 IBM 软件部,他们在这次工作期间提供了有价值的指导。

参考资料

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