概述

云计算被称为继个人PC和互联网之后的第三次信息革命。它不仅实现了IT技术的创新，而且是IT商业模式和服务模式的重大变革。越来越多的业务活动几乎都在使用云计算技术作为后台支持，实现按需服务和按需计费。

我国高度重视云计算产业，已将发展云计算产业提升到国家战略高度。“十二五”期间，云计算被列为重点战略性新兴产业。通过云计算技术，缩小中小企业与大型企业的IT应用差距，让每个人都能以极低的成本获得顶尖的信息技术和服务。

随着云计算市场的不断扩大，应用场景涉及个人数据存储、企业数据及应用支持、国家公共基础设施支持等。云计算的发展趋势自然成为业界关注的焦点。

云计算从部署场景分为公有云、私有云和混合云。本文将重点介绍如何构建混合云模式下的计算架构。应该考虑哪些原因？未来的发展趋势是什么？

什么是云？

云计算不像《西游记》里的孙猴子，从岩石缝里跳出来的。它是经过16年的技术发展和业务需求而形成的。十六年前，当时的计算机体积庞大且价格昂贵，无法普及。后来随着芯片技术和软件计算的发展，机身越来越小，速度越来越快，价格也逐渐变得实惠。每个企业都可以购买符合业务性能要求的物理机，放在数据中心集中计算，形成了最原始的传统数据中心模式。

随着业务的快速增长和IT需求的旺盛，传统物理机的采购需求暴涨，成本逐年增加。但是从运维的角度来看，发现大量服务器的性能没有得到充分利用，造成资源的严重浪费。为了解决这个问题，形成了初级的云计算基础，即虚拟化技术。一台物理机在逻辑上划分为多个虚拟机，每个虚拟机相互隔离，提供不同的业务服务。

虚拟化解决了资源浪费的问题，但是在服务的提供和使用中，和物理机一样，仍然存在资源过度分配的现象。随着对精细化需求和资源可视化的需求，云计算应运而生。基于计算、存储、网络和其他所需资源的现收现付。人们在使用资源时，不再需要拥有自己的计算系统，就像用水和用电一样，不需要建造自己的发电站和水厂。

云计算从部署场景进一步分为公有云、私有云和混合云：

私有云：

顾名思义，它是一个为个人、组织或公司提供专属资源的云计算平台。构建您自己的基础架构并控制应用程序在此基础架构上的部署方式。提供对数据、安全性和服务质量的最有效控制。私有云可以部署在企业数据中心的防火墙内或安全的托管位置。私有云的核心属性是专有资源。

公共云：

一般指第三方提供商，如AWS、阿里巴巴、腾讯等公有云厂商为用户提供服务的云。通过互联网，提供免费或低成本的服务。公有云的核心属性是共享资源服务。

混合云：

它是私有云和公共云服务模式的融合，提供云计算解决方案。混合云服务将本地 IT 基础架构与其他公共云产品和服务集成，以满足企业的特定和独特需求。

云计算发展历程

云架构和传统架构有什么区别？

如果不谈云架构和传统架构，很可能会让读者感到困惑。事实上，云计算最大的优势就是方便。用户可以按需索取，服务商可以按需提供。

传统IT架构相对封闭，计算、存储、网络相对集中，管理差异化，各个资源相对独立。

传统建筑的特点：

首先要明白，云计算架构主要是为了解决业务扩展性和高并发的需求。从架构的角度来看，可以分为三层：基础设施层[IAAS]、平台层[PAAS]和软件服务[SAAS]。

云计算服务模式

国际会计准则理事会：

即[ as a ]，包括服务器、网络、存储等设备，汇集计算、网络、存储等IT基础设施资源，按需为用户提供基础设施资源作为服务。用户无需购买任何硬件即可使用基础设施资源。

帕斯：

as a [ as a ]是指为客户提供完整的软件开发和部署平台，包括应用程序设计、应用程序开发、应用程序测试和应用程序托管等服务。在这种服务模式下，客户不需要购买硬件和软件，只需要使用PaaS平台按需请求创建、测试和部署应用和服务。

SaaS：

as a [软件即服务]是一种通过互联网提供软件服务的软件应用模型。在这种模式下混合云，用户不需要在硬件、软件和开发团队的建设上花费大量的投资，而只需要支付一定的租用费就可以通过互联网享受相应的服务，以及整个系统的维护也是由制造商执行的。负责Gmail、网盘、邮箱等应用。

云计算架构的特点：

云计算维护模型

混合云架构设计

作为未来云计算发展的趋势，混合云已经被越来越多的企业所接受。企业整合私有云和公有云资源，将自身独特优势与实际业务相结合，实现统一配置和管理。，它可以跨多个环境（公共、私有或边缘）以一致的方式交付和使用服务，以充分展示混合云的价值。

设计原则

混合云架构设计建议遵循以下原则：

大趋势：

所谓与什么搏斗，你不必与潮流搏斗。首先，有必要澄清一个数据。根据公有云使用研究，2016年全球IaaS投资增长38.4%，达到224亿美元，预计到2020年，全球IaaS投资将增至56 %。0.5 亿美元，年复合增长率为 29%。这意味着，由于企业自有数据中心的利用率低、运营成本高，企业运营商不愿过多投入，逐步将应用应用到云端。

但是，并不意味着企业内部的所有系统都可以进入公有云，所以从长远来看，企业自身的私有IT环境和公有云会长期共存，形成混合云的形态，成为不可逆转的趋势。

高可用性：

可靠性设计是云计算架构中永恒的原则。对于企业自身的数据中心架构，传统IT系统常讲“两地三中心”架构（生产数据中心、同城容灾中心、异地容灾中心）。在此模型中，主要目标是防止可能影响业务的各种级别的故障。

对于云计算架构，多数据中心的高可用架构可以通过多区域（ ）架构来实现。实现不同地域间的远距离容灾部署，保证应用的连续性和数据在发生故障时不丢失。

开放性：

对于每个上云的用户来说，最担心的有两个问题，数据安全和绑架。

因此，必须选择线上线下免费、安全透明的云架构。可以轻松流畅地将企业的各种业务应用迁移到云端，也可以在高峰过后平滑迁移到企业数据中心，无需额外修改应用代码。

低成本：

迁移到云的原因有很多，其中之一是降低 IT 的总体成本。因此，在设计混合云架构时，需要充分考虑企业IT的实际投资成本。集成架构可以帮助企业节省采购设备、软件和维护项目和费用，同时减少IT人员的投资，最终实现低成本投资和高效率回报。

方便：

混合云是资源的统一配置和管理，可以在多种环境（公有云、私有云或边缘）中以一致的方式交付和消费服务，用户可以通过统一的界面管理云任务。

架构设计

在了解了设计的原理之后，就需要围绕它们设计整体的混合云架构了。不同的层次有不同的架构设计，比如计算架构、存储架构、网络架构、应用架构甚至安全架构。

随着多云时代的到来，混合云的优势凸显，很多企业信息化计划都将混合云提上了日程。运维领域的一句俗语是“鸡蛋不能放在一个篮子里”，因此基于多云的云管理平台逐渐取代单一的云管理平台成为热门话题。

整体混合云架构一般分为用户层、服务层、计算层和基础设施层。参考业内同行的一张架构图，我们可以清晰的看到混合云架构的轮廓。

混合云架构

其实这张图还可以更详细一些，突出各个层级的逻辑和特点，比如网络是怎么连接的，安全系统是怎么建立的等等。在接下来的文章中，会一一分解。这一次，它将主要关注计算架构。从结构、作用、技术发展趋势等方面进行讨论、说明。

计算架构设计

计算架构属于混合云架构的计算层，又细分为IAAS、PAAS、SAAS。本文不会一一解释这些术语。您可以在 TWT 网站上找到相关答案。

计算架构是核心架构之一，虚拟化技术是计算的核心。从硬件虚拟化开始，经历了基于操作系统的虚拟化、基于容器的虚拟化技术、应用虚拟化技术。每种虚拟化技术都有其自身的优点和缺点。从目前的虚拟化技术发展和业务应用来看，基于容器的云计算模式已经逐渐形成。通过容器的特性，可以最大限度地发挥各个硬件的计算资源，与容器的结合可以实现业务的快速迭代，提高生产效率。

容器云架构

容器云架构的流行带动了微服务架构的流行。容器技术提供了一致的分发方式和运行环境，使得只有微服务之后的应用架构才能与容器配合，发挥其价值最大化。微服务架构引入了很多复杂性。只有应用容器化和大规模容器编排调度才能避免运维效率的下降。容器技术和微服务架构之间存在互补关系。

设计原则

作为计算架构最重要、最基础的核心架构，经过类似的合并，总结出最关键、最有效的四个原则，即：

简大道

云计算已有10多年的发展历史，越来越被企业所接受。计算架构是核心基础。如果架构过于复杂，不利于云计算的实施和推广。

计算架构不应该是人们无法看透和理解的架构。这种架构在项目实施过程中往往存在层出不穷的问题，难以排查，最终以失败告终。作为重要的架构之一，计算架构应该坚持简洁的原则。无论用户选择何种基础架构，计算架构都简洁明了，满足业务的基本需求，让用户部署应用更加方便。同时，复杂的架构只会拉长和学习曲线，在企业看到结果之前减缓部署并增加投资。尽可能实现架构自动化，帮助企业用户简化管理流程。

开源基金会

不得不承认，开源架构已经成为技术发展的趋势。封闭的架构难以复用，架构的扩展影响业务应用系统的快速部署。因为开源框架提供了对开发和 IT 运营流程都至关重要的核心功能。基于开源架构的原则保证了企业解决方案的顺利落地和实施，无论底层基础设施供应商是谁，兼容性如何。

成本可控

记得刚学架构的时候，IBM的一位老师问大家一个问题，会不会是因为我自己的设计

架构过于简单，感觉平庸。拥有高层次的结构被认为是一种技能，在领导面前也有一个很棒的B可以吹嘘。事实上，老师终于给出了答案。所有技术架构都服务于业务架构。要达到目标，路越短越好。因此，过于先进和复杂的架构往往会增加建设成本，无论是研发成本、采购成本还是运营成本。

容易继承

计算架构不仅要考虑业务的实际需求，还要考虑后续架构的运行能力。复杂的架构

在后续的运维工作中，肯定会出现各种问题，运维团队难以继承。所以在做计算架构的时候，一定要考虑后续的能力，避免无始无终。

架构设计

上面已经简单介绍了混合云架构。计算架构作为核心架构之一，主要负责计算资源的管理，如虚拟资源的资源虚拟化、分配、调整、回收等。

一个通用的计算架构可以满足大部分企业的计算需求，如图6所示：

计算架构示意图（黄色区域）

计算架构主要分为基础设施层、虚拟化层、功能层、应用层和用户层。

基础设施层：

在这一层，基础设施可以理解为构成云平台的计算节点、存储节点、网络节点，也称为“老三”。然后本章重点介绍计算节点，计算节点提供虚拟机使用的计算资源，例如 CPU 和内存。一般来说，主机资源的数量决定了最后一次虚拟机的数量。在实际部署中，应充分考虑业务对虚拟机性能和数量的要求，采购符合要求和标准的计算节点。

虚拟化层：

虚拟化层的主要功能是将计算、网络和存储资源进行池化，并根据虚拟机的实际需要进行资源分配。主流虚拟化软件如Hyper-V、KVM等，云操作系统如、SCVMM等。

功能层：

主要是虚拟化软件中的功能模块，如计费、资源控制、资源监控、功能扩展等。主流如软件定义存储（SDS）、软件定义网络（SDN）、软件定义安全（）等。

应用层：

主要针对各种业务应用，所有的资源都会从池中分发到应用所在的VM上。计算架构是为了更好地为应用服务。应用程序的类型决定了资源的利用率。从资源利用的角度来看，非关键应用采用动态调整策略，核心应用采用固定资源策略。

用户层：

各种用户终端可以通过内外网访问云服务，终端设备包括但不限于笔记本、台式机、服务器、移动设备，甚至是物联网等各种智能设备。

计算架构的演进

计算架构一直随着云计算的发展而演进。经过十多年的发展，计算架构经历了多次变革。从最早的硬件分割，经历了分区虚拟化、操作系统虚拟化，到现在基于容器技术的虚拟化。

随着互联网技术的发展和业务场景的层出不穷，虚拟化技术不断演进。目前主流的虚拟化技术无非就是容器技术。容器技术作为一种新的计算架构已经火爆，越来越多的企业开始布局和规划。其自身的特点非常适合敏捷开发和微服务场景。未来的计算架构必须是实时的、敏捷的、快速可扩展的和普遍的。

技术趋势

容器化、微服务和原生化是当前 IT 系统演进的主要趋势。越来越多的企业要么已经在使用容器，要么正在使用它们。原生化不仅改变了现有应用的架构，也促进了业务的多元化发展，加速了IT系统的服务规模。尽管容器技术目前似乎在发号施令，但挑战是真实存在的，例如：

相信随着技术的不断发展和成熟以及业务多元化的深入，容器技术必将是未来虚拟化技术发展的趋势。

应用趋势

容器技术的普及和云计算的发展带动了整个应用行业的变革。微服务、SAAS 和轻量级将成为应用程序开发趋势的代名词。

利用容器等技术的组合，实现敏捷开发，提高应用的开发周期和按需发布的能力。随着云计算的不断发展，越来越多的用户开始接受SAAS带来的便利和稳定。通过SAAS，降低企业云建设成本，提高企业集中度，让专业的人做专业的事。随着业务的变化，应用程序可以快速迭代。使用容器技术，可以轻量级部署应用，加快企业转型，提高业务稳定性。

结束语

计算架构肯定会随着业务的需要和整体云计算的发展而更新，但同样如此。所有技术架构都服务于业务架构。与业务分离的结构就像一个没有骨架的人，无法支撑身体前进。相信随着技术的发展，计算架构将变得更加开源、轻量级和更具前瞻性。