RedHat云计算介绍

1、1.1.1 Red Hat云计算概述红帽公司的一fi以來众多的云计算厂商和服务提供商提供了云计算实现的 某础技术支撐：红1K1公司的云计算基础部件(Cloud Foundation)。如：操作系统 Redhat Enterprise Linux,虚拟化技术 KVM、RHEV 系统管理软件 Satellite,丰 富的中间产品JEoss系列。己经在Amazonx NTT等知名厂商的云计算产品中紂 到了广泛的应用，证明了其优秀的价值。下图是一张反映红帽公司产品在整个云计算架构中的位置的架构图。其中红 色部分是红帽公司的云计算基础组件(Cloud Foundation),蓝色部分是红帽公司 两款云计

2、算平台CloudFonns和OpenShift,分别实现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在云计算生态圈屮，具有丰富的云计算合作伙伴为客户提供云计算 的増值体现，在实现客户实际的云计算需求上，具有非常大的优势，这也是Red Hat - ft坚持的开放、标准的云架构所带來的。1.1.2虚拟化层解决方案1. 目标虚拟化层的冃的是实现计算资源的离散化，这是实现云计算架构的第一个过 程，离散化后的资源能够以更小粒度、更录活的态势提供给云计算的管理层，例 如IAAS或者是PAAS等。2. 虚拟化层建设原则在虚拟化层的建设中，需耍遵从的建设原则主耍有以下儿点：开

3、放标准高效稳定可控安全3. Red Hat虚拟化解决方案在虚拟化层，需要针对不同的用户需求，提供不同级别的虚拟化实现，Red Hat任虚拟化实现上提供了 KVM和RHEV两个产品，分别而向简单虚拟化平台 和复杂虚拟化平台两个需求。这两个产品在一个云计算环境中是可以并存的。1). KVMA. KVM在Red Hat云计算环境中的作用KVM是Red Hat虚拟化的皋础组成，W J： Linux内核的组成部分，在 Red Hat云计算体系中，KN作为最基本的虚拟化实现來完成简单的IAAS 底层虚拟化需求。B. KVM简介红帽虚拟化平台中來用的是Linux主流社区的内核虚拟化技术KVM (kernel

4、 viilualmachine), KAM是第三代虚拟化技术，是通用的内核集成的功 能模板，杵能最优的虚拟机技术，己经成为业界通用的标准。它具有无可【兀 敌的优势。完全利用Linux内核特征，结构简单，不需耍重编译内核 支持所有的最新的服务器硬件特性 支持所有的系统尚级功能(NUMA, SELiiiux, Power Management»HotPlugiii, Real schedule, RSA 等) VirtIO实现并行IO性能虚拟系统的运行都被CPU当做一个普通线程进行调度处理，简化了调度机制内“页共亨可以过量使用实际内存 代码更小更安全的虚拟化架构WindowOLinux

5、访客操作系统VirtMlVirtualMwhineMichmeVTJ(AMO-Vx86 Hardware扩展性物理主机g骸1 tb内存 虚抚机:16vCPU,64GB RAM采用工业标准受信任的 RHEL kernel + KVM高性能的帧10驱动Libvirt管理接口高级功能内存页面共享SELinux安全体系和隔高系统 Live Migration在 Snapshoot 照Thin PovisioningM存资沥随需分配K'N可以支持主流的操作系统(Red Hat, Windows, Solaris, FreeBSD)等，而 且中云平台中可以达到裸机运行的性能表现。红帽KVM可以充分

6、支持各种主流的应用软件和企业关键核心应用，最大可 以支持单个云配置16个vCPU, 64GB vMemory,充分满足高端应用如数据库、 ERP等的运行需求。C. KVM的特点开放：KVM提供标准的Libvirt管理接口，能够使用多种语言，例 如Python、C、Java、PHP等同管理软件进行交互。 标准：KVM是Linux内核的一部分，对硬件和软件的兼容性极好 高效：利用实现的虚拟机基木上能够达到物理机95%以上的 性能，LAMP环境中，KTM虚拟机的性能找至超过了物理机稳定:KVM的代码实现短小精悍，更多的借用了稳定的Linux代码， 非常稳定 可控：每一个KVM虚拟机都是一个独立的进程

7、，可以利用对进程的 管理方法去管理虚拟机，例如限制虚拟机的资源使用等。 安全：KVM虚拟机支持Sfirt技术，对虚拟资源的提供了额外的保 护。关T K，M的Libvirt接口，可参照下图：虚拟化管理层开发工具虚拟化引孳基于开放标准 的API接口A*4 A*A CIM Provide c Python |per, uManagement ApplicationOCamllibvirtxen kvmAAqemuLXC硬件管理层 (OS)hypervisorI LDoms Storage2). RHEVA. RHEV在Red Hat云计算环境中的作用KIM能够实现简单的云计算虚拟化半台，并且能够提供

8、开放的Libvirt 接口用丁管理，但是，当用户对虚拟化平台耍求较髙时，例如希望能够具备 寫可用特性的云主机，这时候就需耍采用红帽企业级虚拟化平台-RHEA"來进 行这一部分的虚拟化平台实现。B. RHEr 简介Redliat企业级虚拟化RHEV包扌舌三部分组成存储资源池储资源池可以支持ISCSK FC-SAN. NFS等格式的存储，在存储资源池中放所有虚拟机的运行image文件（存放T FC-SAN或者ISCSI或其他 的块存储中），同时存放着其他虚拟机运行管理所需要的模板文件、光盘ISO 等信息（存放在NFS中）计算资源池安装RHEX-H组件，由若干高性能服务器构成，安装RHEX

9、-H组件， RHEVH是一个已经内置/ KVM虚拟化内核的特定版操作系统（只有90M 左右），同时，也叮以支持普通的安装 Redhat Enteriprice Linux的服务器。管理端安装RHEX-M组件，提供对整个虚拟化平台的管理功能RHE'，架构图如下图所示：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高可用性通过红帽RHEW可以实现在整个虚拟化平台的高可用性功能，虚拟化 平台中的任意一个物理主机或云（虚拟机）如果出现故障，通过管理平台监 控匚具可以H动发现，并把主机上的云（虚拟机）切换到其他可用的主机上。Sterne RHEf在线迁移通过红帽服务器云还可以实现虚拟机在线迁移功能(迁移)，迁移就是 把运行的一个虚拟从一台物理服务器上面实时搬迁到另外一台物理服务器 上面。服务器hypervisor在接到迁移指令时，源系统上的系统管理程序将与 目标系统上的系统管理程序协作，共

11、同为保留迁移中的虚拟机准备足够的空 间。于是内存通过网络复制，ft到只剩下“hot”内存为止。因为源设备上的 虚拟机仍在运行并为客户提供服务,我们将“hot”内存定义为仍在活跃使用中 的内。然后，源系统管理程序暂停该虚拟机并复制剩下的hot内。随后， 在日标设备上的系统管理程序让该虚拟机运行起來。由丁所有的网络和输入 /输出连接都保心在复制的内存中，所有这些连接都具有持久性，因此在短暂 的簣停后(<200 ms),会继续为客户提供服务。MACHINE 1MACHINE 2在线迁移的示意图下图是把网站应用进行热迁移的系统吞吐最测试图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)从上图可以看出，在图示25秒的地方开始准备做热迁移，这个时候的 web应用系统吞叶量略有下降（从870M/S下降到765M/S）,克到图示97秒 的地方，这段时间源虚拟服务器和目的虚拟服务器在协同工作，图示97 秒之后有165ms

13、（毫秒）的服务停止时间，这165ms是在复制上述提到的hot 内存,复制完之后,目的虚拟服务器正式接管web应用,服务恢复正常，应 用系统吞吐量恢复。 RHET系统均衡在虚拟化平台中，通常会发生某些物理服务器负载很大，但是某些物理 服务器负载很小的情况，通过RHEV系统均衡功能，能够通过预先设定的阀 值，当某一台物理服务器负载达到该阀值的时候，系统就会11动的将该服务 器上的某些虚拟机动态的迁移到负载较小的物理服务器上，从而实现物理服 务器的系统负载均衡。在整个迁移的过程中，应用不会产生屮断。90H数IE中心的动态负载平衡以资源为基础自动迁移虚拟机客户自定义政策，用以部署虚拟机 RHEf电源节

14、省管理在夜间或者是假期，通常整个数据中心业务系统负载都会非常低，RHEV 电源节省町以通过预先设定的阀值，当物理服务器系统负载低该阀值的时 候，会将该物理服务器上的虚拟机动态迁移到其他服务器上，然后将该服务 器进行H动的断电停机，从而达到节点的忖的，当假期结束，其他服务器的 负载上升达到另一阀值的时候，系统乂会I动的启动该物理服务器，并且将 虚拟机回迁。RHEP电源节省管理示意如下图所示: RHEP维护模式当某台物理机需要进行硬件维护的时候（例如增加CPU、内存、更换硬 盘等），可以门接将该物理机设置为“维护模式”，这样，该物理机上所有虚 拟机都会白动迁移到其他物理机上，并且从RHE'

15、平台中将该物理服务器下 线，这样，就可以W接进行断电维护。维护完成后，只需耍将该物理服务器进行“Activate"动作即可激活服务器, 并迁回原有虚拟机。I /99 RHEf镜像管理RHEV提供镜像管理，能够针对虚拟机创建模板，创建快照等工作。并 且，通过模板，能够快速的进行虚拟机的部署，将创建后的模板export给 C3M,客八能够通过C3M進录后血接选任相应的模板进行虚拟机的创建， 实现快速部署。Web server*Publish template RHEV 的 REST 接口RHET提供常用的REST规范接口，能够通过REST接口，方便的管理、 査询RHEV中的虚拟资源。同时

16、，Red Hat IAAS架构中的Cloud API血接兼容RHEf的接口功能, 能够方便的实现胳合。1.1.3 IAAS1.深圳市政云对IaaS的要求IaaS是云计算的起点，很多企业和组织机构通过建立一个私有的IaaS S來 统一管理，介理分配其计算资源，以摆脱虚拟化技术和多种应用需求所带來的复 杂性.所以传统的IaaS解决方案上耍是提供了资源管理和用户H助服务的功能. 市政云将是一个庞大的复杂的云环境，其不仅提供能支持多个公共服务的新的云 设施，还需耍考虑成员单位将其已有云设施扩展到主云中进行统一管理的需耍, 也耍考虑混合多种技术，多种应用环境情况下的灵活性和安全性.因此我们深圳 市政云的

17、IaaS解决方案需耍具有如下特点：混介环境下的可移植性IaaS解决方案需耍屏蔽不同的虚拟化技术，不同的私有云在实现上的差 异，为用户的应用提供一个一致的运行和操作环境，比如无论是在物理服务 器上，VMware的虚拟化平台上，Amazon的EC2上，还是红帽的RHET平 台上，使用IaaS的用户都应通过统一的方式來部署和操作应用为应用提供完榕的生命周期管理IaaS解决方案要为应用提供“持续的符合性”管理，不仅要保证应用虚 拟映像的静态内容满足安全性要求和法律要求，还耍对应用的运行实例的状 态进行不断的监控和管理，使其符介安全和法律耍求 能利用扩展己有的资源设施IaaS解决方案必须能利用己有的基础

18、设置，包括企业己有的物理服务器 群或者企业私有云设施.通过对己有的物理设施或私有云的管理，能方便企 业的应用过渡到更大规模的云设施，这种能力不仅降低企业应用部署到云环 境的成木，还能削减风险丰富的云服务IaaS解决方案提供云服务能简化虚拟化半台或私有云提供商对应用开 发的支持，提供云服务也是IaaS解决方案具备可移植性的一个重耍考察的方 而云资源池及统计报告IaaS解决方案必须以资源池的方式管理计算，网络和存储资源，支持云 环境动态资源请求和释放的特点；解决方案还霜要对资源池的资源状态进 行统计报告，对各用户的资源使用进行统计，并作为收费的依据。2.红帽CloudFonns介绍CloudFom

19、is是红帽最新的IaaS的解决方案，其提供如下儿个方面的功能： 应用生命周期管理计算资源管理基础设施服务从软件组成的角度，CloudFonns包扌舌如卜儿个部分： Cloud EngineCloud Engine负责云环境中的所冇资源进行管理的全部活动，包括创建 资源，管理策略和作流，控制对资源的访问，管理资源限额，管理安全策 略等沾动.Cloud Engine通过deltaCloud API和特定的虚拟化技术提供商进行 接口，來进行云实例的生命周期管理.deltaCloud是一个公开的API,其目前 己经支持EC2, Rackspace, *mware, RHEV等多种云技术，所以通过 de

20、latCloud, Cloud Engine实现f泯介云环境的可移植性 Application EngineApplication Engine负责以基J：模板的方式来管理应用.一个应用通常 会包括多个模板來定义应用及其运行操作系统环境的软件包内容，运行参数, 启动配K以及耍求的服务。Application Engine定义的应用通常包括多个虚拟 机实例.Application Engine提供的应用描述语言能很容易为应用定义一个町 扩展的结构(如定义一个Loadbalancer实例加若丁执彳亍实例).Application Engine的linage工厂能支持多种虚拟化提供商的虚拟实例格式，

21、并在它们之 间进行转换 System EngineSystem Engine的功能是对运行系统的内容进行管理.如内容监控，配置, 软件补丁升级等.System Engine统一管理物理机器，虚拟机和云实例，因此 其提供用户将其应用系统从传统数据中心环境向云环境迁移的方便路径 Cloud ServicesCloud Seivices部分主要的冃的是丰常云环境下应用的开发，以支持不 同类型应用的霜耍.CloudFoniis的包括如下的云服务： 档案(archival)#储-用來存放静态的虚拟机映像或系统元数据, 支持get/put操作分布式锁服务-用來产生云范I韦I内唯一的ID,或同步某些操作分布

22、式并行文件系统-为云上应用的运行提供数据存储，可为 业务数据提供存储，也可为虚拟机实例的运行映像提供存储.一 般耍求采用具有复制能力的分布文件系统，具有高皮的可靠性， 同时能支持数F客户同时的并发访问，具有高度的可扩展性。分 布式并行文件系统需耍以Posix标准的方式提供服务>监控服务-用來对虚拟机和应用进行统一的监控，这种监控耍 求独、Z J：虚拟机的网络能力，如通过虚拟机的虚拟串行通道对应 用进行监控>消息服务-用來方便云应用和管理软件进行消息通信的设施， 通常由一个开放标准的消息服务器中间件來提供，如AMQP服 务器> 高可用服务-用來实现虚拟机或应用的高可用性，这种岛

23、可用 性服务通常是一个基丁 中央控制的高可用性服务有些服务可以作为Application Engine定义的应用的一部分提供给用户, 由该应用独立使用：另外一些服务可通过独立的云实例运行，为云环境的全 部用户提供公开服务1.1.4 PAAS在PaaS平台,Red Hat建议基丁 IaaS,利用IaaS的计算资源,借助Red Hat PaaS解决方案产品OpenShift,提供全面的PaaS架构Red Hat OpenShift架构根据其提供服务的能力范用，分如下三种类型： EXPRESS, FLEX 及 POWER。 EXPRESS 方式：提供对 PHP、Pyilion> Ruby、Ja

24、va EE 这儿种开发 语言的支持：使用GIT ±传应用，部署简单，后台情况方面对用户 透明。 FLEX方式：提供对更多开发框架和技术平台的支持（包括 MongoDBx Memcache, DFS等）；在云计算环境中H动处理应用的 伸缩性；用户能完全控制配置；对应用有内建的监控。POWER方式：询两种方式只支持WEB开发语言的API,但此方式 提供支持可H接访问木地所有资源的API，如C/C卄的API。用户对 其环境有更强大的控制能力：完全控制云部署的方式，增加用 定义的技术，root访问权限等。下而是OpenShift的架构图。SOURCE CONTROL AND IDEMANAGEMENT SECURTY SCALING CONFIGURATION0 P E N S H I F T-wnfTC"从图中可以看到，黄色部分是JEoss家族原有的功能。但在此基础上，强化 了对云计算的支持,引入了管理(Management)安全(Security)、伸缩(Scaling) 和配置(Configuration)等特有功能了系统。1.1.5 DAASPaaS本身解决了应用基础架构标准化和实例快速部署、快速扩展的问题。 但云中的应用还需耍健壮的数据层面的支撑，方能做到突破信息孤岛，提供一体 化