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1.1H3CCAS虚拟化平台架构H3C公司依托强大的研发实力、广泛的市场应用和技术理解，以客户需求为导向，为企业新一代云计算数据中心基础架构提供一体化的云计算平台解决方案，帮助用户实现快速、可靠的虚拟化数据中心和云业务应用部署。H3CCAS云平台云计算解决方案包含统一的计算资源池、统一的网络资源池、统一的存储资源池，并提供了一体化的监控和部署工具进行统一的虚拟化与云业务管理，通过简洁的管理界面，轻松地统一管理数据中心内所有的物理资源和虚拟资源，不仅能提高管理员的管控能力、简化日常例行工作，更可降低IT环境的复杂度和管理成本。CAS云计算管理平台服务器虚拟化、存储虚拟化和网络虚拟化只是构成云计算基础设施的硬件资源池，在云计算环境中，最重要的一点是实现资源池的自动化，避免人力对于基础设施的过多干预。H3CCAS（CloudAutomationSystem）通过自动化的管理平台和手段，帮助用户实现对云硬件资源和业务流程的快速部署与自动化维护和管理。H3CCAS云计算管理平台由三个组件构成：CVK：CloudVirtualizationKernel，虚拟化内核平台运行在基础设施层和上层客户操作系统之间的虚拟化内核软件。针对上层客户操作系统对底层硬件资源的访问，CVK用于屏蔽底层异构硬件之间的差异性，消除上层客户操作系统对硬件设备以及驱动的依赖，同时增强了虚拟化运行环境中的硬件兼容性、高可靠性、高可用性、可扩展性、性能优化等功能。CVM：CloudVirtualizationManager，虚拟化管理系统主要实现对数据中心内的计算、网络和存储等硬件资源的软件虚拟化管理，对上层应用提供自动化服务。其业务范围包括：虚拟计算、虚拟网络、虚拟存储、高可用性（HA）、动态资源调度（DRS）、虚拟机容灾与备份、虚拟机模板管理、集群文件系统、虚拟交换机策略等。CIC：CloudIntelligenceCenter，云业务管理中心由一系列云基础业务模块组成，通过将基础架构资源（包括计算、存储和网络）及其相关策略整合成虚拟数据中心资源池，并允许用户按需消费这些资源，从而构建安全的多租户混合云。其业务范围包括：组织（虚拟数据中心）、多租户数据和业务安全、云业务工作流、自助式服务门户、兼容OpenStack的RESTAPI接口等。硬件基础设施层虚拟化层自动化服务层管理层业务编排层API企业云政府云教育云医疗云电力云……组织/虚拟数据中心自助服务门户云业务工作流虚拟机生命周期管理镜像文件管理多租户安全管理策略配置管理弹性计算服务容灾备份服务弹性负载均衡服务虚拟机模板服务虚拟计算资源池虚拟存储资源池虚拟网络资源池计算存储网络CVKCVMCIC从逻辑架构上，H3CCAS云计算管理平台包括虚拟化层、自动化服务层、管理层、业务编排层、API层：虚拟化层利用CVK提供的底层虚拟化能力和上层CVM提供的管理能力，屏蔽底层物理硬件基础设施的异构性和复杂度，对外以虚拟资源池的形式呈现。自动化服务层强调业务运行的高可用性和可扩展性，并未业务提供自动的容灾备份与资源调度能力。管理层对虚拟化资源及云运营要素进行管理，如虚拟机生命周期的管理、虚拟机镜像文件和配置文件的管理、多租户的安全隔离、网络策略配置的管理等。业务编排层对云计算资源进行可运营性管理，包括对虚拟资源池的编排、最终用户的自助服务门户、业务的申请、审批与开通、用户帐务的管理与报表输出等。API层为第三方云运营管理平台提供RESTful的API接口。1.2H3CCAS虚拟化平台特点1.2.1完善的虚拟机生命周期管理传统的虚拟机生命周期是指虚拟机从创建到删除所经历的各个阶段，最常见的划分为“创建、运行、终结”三个阶段。在IaaS架构中，虚拟机作为最为重要的IT基础设施，它的生命周期供贯穿于整个云业务服务的流程之中，并直接关系着云计算平台的资源利用状况。因此，为了更好的将虚拟机的生命周期管理和云业务及资源平台管理结合在一起，在H3Cloud云计算解决方案中，将虚拟机的生命周期外延为“规划、创建、运行、调整、终结”五个阶段。在云解决方案中，虚拟机生命周期的管理除了关注虚拟机正常的生命阶段以外，还需要关注虚拟机两个外延属性——业务和资源。1.规划虚拟机的规划是IT架构的关键设计范畴。在这个阶段需要将业务需求转化为IT需求，并落实到业务和资源两个方面的规划设计中来。着重考虑两个方面的内容：业务梳理和评估通过对业务的梳理，评估数据中心平台各业务部门对虚拟机类型和规模的需求定义各部门组织以及给组织划分其所属的虚拟资源，包括计算资源，网络资源，存储资源以及虚拟机模板等。实际操作流程如下图所示：2.创建虚拟机的创建是虚拟机实体诞生并提供给用户业务的开始。H3Cloud云方案提供了多种方式来创建虚拟机：从模板生成，自定义参数，克隆等。虚拟机创建时需要考虑硬件资源（CPU数量（核数）&CPU调度优先级，IO资源：存储资源&IO优先级。内存大小，网络资源等）和系统和应用（操作系统等））两方面的内容。这些因素在H3C云管理平台中虚拟机创建流程中都会有涉及，具体操作界面如下图所示：3.运行虚拟机的运行可以实现完整的传统物理机运行状态。而且依托虚拟化技术实现更加灵活的虚拟机使用模式：启动、休眠、关闭、暂停、恢复、重启。用户可以依托H3C云管理平台简单的实现上述虚拟机的状态的切换，具体如下图所示：4.调整虚拟机的调整是云业务管理员根据虚拟机所承载的业务的变化需求对现有虚拟机所占资源的主动行为。这种调整可以是由于业务扩展带来的虚拟机硬件资源扩张，也可能是业务收缩后对多余资源的释放。虚拟机的调整是云计算业务资源弹性最直观的体现，也是云计算技术给政府业务开展带来敏捷性的根本所在。H3C云计算平台可以在线的调整虚拟机所占用的系统资源，实际操作如下图所示：5.终结虚拟机在云计算管理平台上被删除，即意味着虚拟机生命周期的终结。在虚拟机生命周期终结时要关注虚拟机所占用系统资源的回收。H3C云管理平台在虚拟删除后，会自动回收CPU和内存等资源，为了保证虚拟机数据安全其所占用的存储资源不会自动回收。1.2.2基于VEPA的虚拟网络交换服务器虚拟化技术的出现使得计算服务提供不再以主机为基础，而是以虚拟机为单位来提供，同时为了满足同一物理服务器内虚拟机之间的数据交换需求，服务器内部引入了网络功能部件虚拟交换机vSwitch（VirtualSwitch），如下图所示，虚拟交换机提供了虚拟机之间、虚拟机与外部网络之间的通讯能力。IEEE的802.1标准中，正式将“虚拟交换机”命名为“VirtualEthernetBridge”，简称VEB，或称vSwitch。邻接交换机物理服务器AppVMAppVMAppVMAppVMAppVMAppVM软件VEB（亦称为vSwitch）123虚拟机交换网络架构vSwitch的引入，给云计算数据中心的运行带来了以下两大问题：1.网络界面的模糊主机内分布着大量的网络功能部件vSwitch，这些vSwitch的运行、部署为主机操作与维护人员增加了巨大的额外工作量，在云计算数据中心通常由主机操作人员执行，这形成了专业技能支撑的不足，而网络操作人员一般只能管理物理网络设备、无法操作主机内vSwitch，这就使得大量vSwicth具备的网络功能并不能发挥作用。此外，对于服务器内部虚拟机之间的数据交换，在vSwitch内有限执行，外部网络不可见，不论在流量监管、策略控制还是安全等级都无法依赖完备的外部硬件功能实现，这就使得数据交换界面进入主机后因为vSwitch的功能、性能、管理弱化而造成了高级网络特性与服务的缺失。2.虚拟机的不可感知性物理服务器与网络的连接是通过链路状态来体现的，但是当服务器被虚拟化后，一个主机内同时运行大量的虚拟机，而此前的网络面对这些虚拟机的创建与迁移、故障与恢复等运行状态完全不感知，同时对虚拟机也无法进行实时网络定位，当虚拟机迁移时网络配置也无法进行实时地跟随，虽然有些数据镜像、分析侦测技术可以局部感知虚拟机的变化，但总体而言目前的虚拟机交换网络架构无法满足虚拟化技术对网络服务提出的要求。为了解决上述问题，本次项目H3C的解决思路是将虚拟机的所有流量都引至外部接入交换机，此时因为所有的流量均经过物理交换机，因此与虚拟机相关的流量监控、访问控制策略和网络配置迁移问题均可以得到很好的解决，此方案最典型的代表是EVB标准。802.1QbgEdgeVirtualBridging（EVB）是由IEEE802.1工作组制定一个新标准，主要用于解决vSwtich的上述局限性，其核心思想是：将虚拟机产生的网络流量全部交给与服务器相连的物理交换机进行处理，即使同一台物理服务器虚拟机间的流量，也将发往外部物理交换机进行查表处理，之后再180度调头返回到物理服务器，形成了所谓的“发卡弯”转发模式，如下图所示：EVB标准具有如下的技术特点：借助发卡弯转发机制将外网交换机上的众多网络控制策略和流量监管特性引入到虚拟机网络接入层，不但简化了网卡的设计，而且充分利用了外部交换机专用ASIC芯片的处理能力、减少了虚拟网络转发对CPU的开销；充分利用外部交换机既有的控制策略特性（ACL、QOS、端口安全等）实现整网端到端的策略统一部署；充分利用外部交换机的既有特性增强了虚拟机流量监管能力，如各种端口流量统计，Netstream、端口镜像等。EVB标准中定义了虚拟机与网络之间的关联标准协议，使得虚拟机在变更与迁移时通告网络及网管系统，从而可以借助此标准实现数据中心全网范围的网络配置变更自动化工作，使得大规模的虚拟机云计算服务运营部署自动化能够实现。CVM产品是H3C为数据中心云计算基础架构提供最优化的虚拟化管理解决方案，该产品通过将数据中心IT资源的整合，不仅能够达到提高服务器利用率和降低整体拥有成本的目的，而且能简化劳动密集型和资源密集型IT操作，显著提高系统管理员的工作效率。下面以CVM和H3CiMC（智能管理中心）产品为例简单描述使用EVB后虚拟机的创建过程。使用EVB创建虚拟机的过程如上图所示使用EVB标准后，虚拟机创建过程可以大致分为如下五步：网络管理员将可用的网络资源通过H3CiMC的图形界面录入iMC数据库中；服务器管理员在通过CVM产品创建虚拟机之前，CVM产品会自动通过RESTAPI接口查询iMC中可用的网络资源；服务器管理员在CVM产品上创建虚拟机，在指定虚拟机的CPU、内存、硬盘等计算参数的同时，指定步骤二中的某个网络资源；当服务器管理员将创建虚拟机的请求提交之后，CVM产品会首先创建虚拟机，其过程同市场上主流的虚拟化产品，不再赘述；虚拟机创建成功后，CVM会将该虚拟机与其所使用网络资源的绑定关系通知给vSwitch；vSwitch会通过EVB标准中的VDP(VSIDiscoveryandConfigurationProtocol)协议将虚拟机及网络资源的绑定关系通知给接入交换机；接入交换机将根据网络资源的编号向iMC发送请求，iMC收到请求后会将该网络资源对应的网络配置下发到接入交换机上，从而完成了整个虚拟机的创建过程。通过上述过程，虚拟机不但拥有了CPU、内存、硬盘等计算资源，还拥有了相应的网络资源并据此自动接入网络。虚拟机迁移过程基本与上述过程类似，稍有区别的是：如果迁移前后的接入交换机不同，系统会在迁移之前的接入交换机上删除该虚拟机的相关网络配置，从而达到“网络配置跟随”的目的。通过上述的举例可以看出：EVB不仅简化了虚拟化结构，并使得网络参与虚拟化计算，变革了原来交叠不清的管理界面和模式，关联了虚拟机变化(创建、迁移、撤销、属性修改等)和网络感知，这些都是通过确定和简单的技术如MultiChannel和协议如VDP来实现的。这些技术与协议将会如同ARP、DHCP等标准的网络协议一样为云计算数据中心IT基础设施所认识和支持，成为虚拟化环境中的标准和基础协议。CVM上对虚拟交换网络的管理实现如下图所示：1.2.3兼容第三方虚拟化平台的独立智能软件交换机组件H3CS1010V是H3C公司面向企业和行业数据中心虚拟化环境推出的