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IaaS服务及其实现体系
2020-9-10    点击量:
  IaaS服务及其实现体系  IaaS服务是将云中的硬件资源(包括物理硬件资源和虚拟化资源)提供给用户的服务,支撑该服务的技术体系主要包括虚拟化技术和相关的资源动态管理与调度技术。
  
  1. IaaS服务的典型应用场景
  
  Amazon的EC2服务是一种典型的IaaS服务。在该服务中,服务提供商按照用户的需求为其提供虚拟服务器;用户可以通过网络访问虚拟服务器,并像使用物理服务器一样在其上安装和部署自己所需的软件。
  
  为了有效地交付IaaS服务,服务提供商首先需要搭建和部署拥有海量资源(特别是便于管理的虚拟化资源)的资源池供用户随时使用。当获知用户需求后,服务提供商从资源池中选取用户所需的处理器、内存、磁盘、网络等资源,并将这些资源组织成虚拟机提供给用户。对应于云计算系统的层次化架构,IaaS服务的提供需要依赖资源池层和云操作系统资源管理层的关键技术。在资源池层,服务提供商通过使用虚拟化技术,将各种物理资源抽象为能够被上层使用的虚拟化资源,以屏蔽底层硬件差异的影响,并提高资源的利用率;在资源管理层,服务提供商利用资源管理软件根据用户的需求对基础资源层的各类资源进行有效的组织,以构成用户所需的服务器硬件平台,其中涉及基础资源的调度、整合等。
  
  在使用IaaS服务时,用户看到的就是一台能够通过网络访问的服务器。在这台服务器上,用户可以根据自己的实际需要安装软件,不需要关心该服务器底层硬件的实现细节(例如资源的类型、分布位置等),也无须控制底层的硬件资源。但是,用户需要负责对操作系统、系统软件和应用软件等进行部署和管理。
  
  需要指出的是,在实际的IaaS服务交付中,为了方便用户的使用,服务提供商往往会在操作系统层和系统软件层为用户提供增值服务,例如在为用户提供虚拟服务器的同时为其安装好操作系统和相关的中间件、数据库等系统软件。
  IaaS服务及其实现体系
  2. IaaS服务的支撑服务体系
  
  如图2-3所示,服务提供商以虚拟服务器的方式向用户交付IaaS服务,它的技术实现本质是在云操作系统层将下层的云基础资源以虚拟机的方式进行组织,其中的关键技术包括服务器虚拟化及相关的资源管理技术。服务器虚拟化的目的是改善资源的利用率。目前,单台服务器的能力往往超过了单个用户/业务的需求,造成了大量的资源浪费和能量损耗。
  
  服务器虚拟化能够将一台物理服务器虚拟成多台虚拟服务器,供多个用户同时使用,并通过对虚拟服务器进行隔离封装来保证其安全性。服务器虚拟化的实现需要依赖处理器虚拟化、内存虚拟化和I/O设备虚拟化等更细节的硬件资源虚拟化技术。
  
  存储虚拟化的目的是构建具有统一逻辑视图的存储资源池供用户按需使用。存储虚拟化将各个分散的存储系统进行整合和统一管理,并提供了方便用户调用资源的接口。另外,存储虚拟化能够为后续的系统扩容提供便利,使资源规模动态扩放时无须考虑新增物理存储资源(例如不同型号的存储设备)中可能存在的差异。
  
  网络虚拟化的目的是满足在服务器虚拟化应用过程中产生的新的网络需求。服务器虚拟化使每台虚拟服务器都要拥有自己的虚拟网卡设备才能进行网络通信,运行在同一台物理服务器上的虚拟服务器的网络流量都统一经由物理网卡输入/输出。网络虚拟化能够为每台虚拟服务器提供专属的虚拟网络设备和虚拟网络通路,同时,在虚拟化层还可以利用虚拟交换机等网络虚拟化技术提供更加灵活的虚拟组网。
  
  虚拟化资源管理的目的是将系统中所有的虚拟硬件资源“池”化,实现海量资源的统一管理、动态扩放,以及对用户进行按需配给。同时,虚拟化资源管理技术还需要对虚拟化资源的可用性、安全性、可靠性提供保障。
  
  需要说明的是,虚拟化资源只是IaaS服务的重要交付方式之一,物理硬件资源的交付同样是IaaS服务的重要内容(例如用户可以直接在“云”中获得一台物理服务器并通过网络对其进行访问和使用),这也对云操作系统层的资源管理技术提出了更高要求,需要它能够同时对物理硬件资源池和虚拟化资源池进行统一的管理和调度。
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