应用系统云化

应用系统云化1.什么是应用系统云化？应用系统云化即企业内的应用软件/系统迁移到云计算平台承载运行。部分传统应用无需修改，可以直接搬到云计算平台上，但需要做出相应适配改造以更加贴合云化后的环境，以充分利用云计算平台的能力。传统的应用系统多采用基于向上扩展（Scale-Up）的高端商用产品（如IBM为代表的高端小型机、Oracle为代表的商用数据库、EMC为代表的高端集中式存储）而设计的传统集中式系统架构。应用系统云化则通过去IOE、应用软件的变革，实现基于云计算服务模式承载运行。应用系统云化既包括分布式开放架构改造，即应用构建在可按需扩展的资源池之上，也包括应用软件需要实现分层、模块化，实现业务与数据、硬件解耦，基于开源软件实现。通过应用系统云化，可实现系统能力线性扩展，减少对供应商在硬件、软件维保、技术支持、以及功能开发方面的依赖，实现技术能力内化，节省投资和运维成本，更好的保障信息安全。基于云计算资源池以及云管理实现底层资源的集中管理，业务可以专注实现业务功能敏捷开发、上线、变更，从而更快速实现业务需求。2.传统IT系统云化过程中应重点关注哪些问题？IT系统云化过程中需要重点关注的一些关键问题如下:1、分布式架构改造原有的系统是基于高可靠、高性能的小型机、数据库、存储等设计的向上的封闭架构，但是X86单节点性能相对较低，所以IT系统需要采用集群架构横向扩展满足IT应用的性能需求。同时X86单节点可靠性不及小型机，需要采用分布式软件架构实现冗余，增加容错性。以及在分布式架构事物和数据处理将分布在多个X86节点中完成，处理状态极大增加同步开销，需要在系统应用层尽量采用无状态机制实现。2.存储目前IT系统的存储方案大量采用了磁盘阵列。磁盘阵列可以提供高性能高可靠的存储，但是价格较高，另外，也不能做到横向扩展。在云化改造过程中，存储的难点在于中低端存储的单体性能低下，以及相对故障率高，需要通过采用SSD、分布式架构及云存储容错/多副本等技术来解决。云化改造的存储改造，需要结合业务场景、需求决定。块存储服务适用于需求块级数据存储的应用；文件存储服务主要针对非结构化数据；对象存储服务主要针对非结构化数据，适合于面向Web的存储型应用。对于分析型数据库OLAP，根据需求可采用Hadoop/MPP分布式云存储，对于交易型数据库OLTP，并发量小的，根据数据存储的应用特征，选择合适的文件，对象，块等云存储，并发量大的，目前建议还是用传统存储。因此，根据系统应用的存储需求特征，选择合适的存储方案是支撑系统云化中的关键问题。3.多租户多租户是一种软件架构技术，实现在多用户环境、在保证各用户间数据隔离的前提下，如何共用相同的系统或组件。租户是指拥有独占而隔离的、专有使用策略、SLA保证、可统计和可计费的资源服务单元，租户也可形成有层级关系的树形结构。以多租户为基础的业务服务模型是云计算数据中心的重要特征。对于租户，缺省采用物理隔离实现，应用的数据和元数据都可在隔离的硬件上承载；对于子租户缺省为逻辑隔离，各子租户间共享物理节点资源，拥有独立的进程服务，独立的数据库，在同一租户下的子租户共享一个命名空间，在ACL控制下，可访问其他子租户的数据。如何在支撑系统云化的实施中运用多租户技术是通过云化实现集中化的关键之一。4.安全云化后，安全成为比较突出的问题。潜在的风险有：共享资源池可能引起的全局故障、多租户环境的安全隔离不完全、多系统共存和资源池的动态化导致的安全策略的复杂性、虚拟化技术带来的新安全威胁和入侵点、虚拟机的剩余信息保护、虚拟资源内部之间的安全管控等问题。这些安全问题都需要在云化过程中仔细处理。3.现阶段哪些应用系统适合云化？哪些不适合云化？适合云化的业务系统：（1）业务对资源有快速部署、标准化（X86架构）的需求。（2）业务特点导致对IT基础设施有特定的要求，需要通过云化，降低成本、优化管理、复用资源、提供资源利用率等。（3）可以利用云化的资源池共享来实现错峰填谷。（4）业务可用性要求高，需要快速故障恢复能力。（5）现有系统资源平均利用率较低，云化解决的最大问题就是提高资源利用率。（6）业务量不断的增长，平台需要经常扩容，采用物理机扩容，周期会比较长，采用云计算的自动化部署，能大大提高部署效率。（7）需要用较低成本来提高系统可用性和可靠性，采用云计算的高可用性，以较低的成本实现系统的高可靠性。不适合云化的业务系统：（1）应用厂商明确表示不支持虚拟化，建议不虚拟化。（2）依赖特殊的外设(EVDO卡，特殊的语音板卡、加密卡等PCI卡)或专用设备(排队机、LNS设备、工控机)的系统，暂缓虚拟化。（3）系统本地I/O或网络吞吐非常繁忙，如大型数据库IO要求非常高，会导致整个集群资源产生瓶颈，影响整个集群性能，建议不要进行平台化部署。如数据库IOPS平均值大于1500时，会占用过多共享存储资源，可能会导致其他虚拟机变慢，不建议采用虚拟化部署，采用物理机部署。（4）数据库双机或数据库集群，如OracleRAC等，暂缓虚拟化，采用物理机部署。除此之外，以下情况建议具体评估云化可行性：（1）业务对实时性要求非常高的系统，如要求毫秒级响应，建议进行评估。（2）非X86平台系统，如小型机，暂缓虚拟化，如果可迁移到X86系统，则评估是否可采用高端X86服务器物理部署。（3）Hadoop等分布式存储方面的应用，对一份数据会进行3份以上的备份，如果评估对存储压力较大，建议不进行虚拟化部署。4.应用系统云化迁移步骤是什么？应用系统云化的迁移（将应用系统迁移至虚拟化资源池上）步骤包括容量规划、虚拟机模板建立、虚拟机建立、应用程序安装或迁移、应用数据迁移等。同时在应用系统迁移前后，还需要做测试验证。迁移前的容量规划可以依据专家经验或capacityplanner（CapacityPlanner是一个向VMware业务合作伙伴开放的容量规划工具，它建立了CPU、存储和内存资源的库存清单并帮助管理员评估需求，进而设计一个稳定的虚拟架构。）估计或计算原有系统的负荷，制定出虚拟机的相关资源配置需求，规划相关需要的虚拟机数量。接下来可以根据需求建立虚拟机模板，然后依据虚拟机数量建立相关虚拟机，并查看状态。虚拟机具备之后，即可实施迁移前的迁移前系统测试，包括设计验证测试，资源池功能测试，性能测试，运维操作测试，POC测试等。测试验证通过，则可以依据迁移计划，实施新应用程序安装/迁移，完毕后进行功能测试验证。验证通过后再实施应用数据迁移，最后进行业务切换。在业务切换完毕后需要进行迁移后测试验证，包括应用的性能测试和功能测试。在迁移过程中需要注意网络可达和带宽，因为原有物理环境下的服务器和周边其他机器之间存在数据交互，在虚拟化环境下任然需要保持网络可达和能支持足够的带宽。以及原有系统的备份系统连接，因为原有物理系统需要进行备份恢复的设备，需要在虚拟环境中继续通过vdp或vdpa进行备份恢复。IT系统包括若干子系统，不同的子系统又分为不同类别的服务器，例如接口服务器、Web服务器、中间件服务器、内存数据库服务器、数据库服务器五大类。具体迁移时，可按照先易后难的方式，先迁移边缘系统再核心系统，或先迁移Web服务器、再中间件服务器等的步骤，或先迁移非数据库类服务器再数据库类服务器等，实现平稳推进。5.应用系统云化首先要实现软件的分层架构，中国移动的应用系统分层架构是什么？采用软件分层架构的目的是实现软件开发的高内聚和低耦合。常见软件分层体系结构为三层架构，分为表现层、业务逻辑层和数据访问层。中国移动在适应电信行业应用的基础上对典型三层架构进行了扩展，将软件划分为接入展现层、核心应用层、数据层和接入采集层。其中：接入展现层用于对数据进行展示，并接受用户输入的控制命令和数据；核心应用层用于实现与业务需求相关的系统，主要集中在业务规则、业务流程的制定等具体的业务逻辑；数据层主要用于数据的存储和处理；接入采集层主要用于处理系统与外部设备或者外部系统的交互。不同的业务系统，侧重不同的软件层次和功能技术点。例如，CRM系统主要包含接入展现层、核心应用层和数据层，其核心应用层业务逻辑复杂，涉及到的技术点比较多；比如网管系统主要包含接入采集层、数据层和核心应用层，采集层和数据层是其技术处理的重点和难点。6.应用系统接入展现层实施云化需要注意什么？接入展现层用于对数据进行展示，并接受用户输入的控制命令和数据。分别部署在WEB展现集群和外围接口集群上。接入展现层实施云化需要注意的要点如下：（1）实现系统的模块化，业务之间解耦；（2）建立统一的会话管理，使WEB无状态化以实现水平线性扩展；（3）采用独立的应用容器，使软件模块无状态化，便于进行水平线性扩展和应用模块的迁移；（4）建立将动态数据呈现和页面静态元素分离，利用分布式缓存储存静态元素，提高系统响应速度。7.应用系统核心应用层实施云化需要注意什么？核心应用层用于实现与业务需求相关的功能，主要集中在业务规则的制定、业务流程等具体的业务逻辑，核心应用层实施云化，需要注意的要点如下：（1）按照高内聚低耦合的原则将软件系统划分不同的模块，实现业务解耦；各模块采用独立的应用容器，确保各模块能采用集群化、扁平化的方式部署，能实现灵活调度、迁移和水平线性扩展。（2）将业务操作原子化、服务化，以保证业务组件之间解耦，提高软件的可复用性，利用业务集成平台和业务总线，实现业务组件的管理和交互。（3）通过分布式事务管理、分布式队列、分布式并发框架等分布式技术支撑业务组件的运行，提高系统的并发处理能力，保证系统的高可用性。8.应用系统数据接口层实施云化需要注意什么？中国移动数据接口层主要用于处理系统与外部设备或者外部系统的交互，传统的应用数据接口层耦合了数据的采集和处理过程，因此对数据采集的处理性能要求较高，现网系统多采用作为采集机。数据接口层实施云化，需要注意的要点如下：（1）对传统的耦合的业务流程进行解耦，尤其是将数据的采集和数据的处理流程进行解耦，采集应用只负责数据的采集，数据处理全部交由分布式的数据处理集群完成。从而保证业务的负载均衡、弹性调度和高可用性。（2）按照业务功能对数据接口层系统进行更精细的子系统划分，将数据采集层划分为采集适配子系统、数据处理子系统、采集调度子系统和数据共享子系统四个主要的子系统，各子系统相互解耦。（3）将各业务子系统的功能划分为合理的业务环节，各环节之间以标准的服务和接口进行交互和调用，实现子系统内部的解耦。（4）将各业务环节的业务逻辑原子化，实现原子业务模块；各业务模块采用分布式架构进行实现，通过标准的服务接口进行交互和调用，每个模块均支持热插拔、弹性伸缩。（5）提供标准化的平台北向管理接口，实现平台与其他系统的对接。9.OLAP、OLTP数据库云化分别需要注意的是什么？OLAP是指联机分析处理，以业务分析查询为主，OLTP是指在线事务处理，以交易型数据处理为主。中国移动现网的OLAP和OLTP多是基于IOE（IBM小型机、Oracle数据库、EMC高端存储）的系统。因此，OLAP和OLTP的云化过程，也是去IOE的过程。OLAP和OLTP的云化是一个难度很大、风险很高但是预期收益极大的系统工程。OLAP和OLTP的云化过程，可以分为三个环节，分别是去I、去O和去E。其中，去E的环节是采用X86架构的分布式存储替代EMC高端存储的过程，与其他部分的交互最少，需要对系统进行的改造也最少；去I的环节是采用X86架构的服务器集群替代IBM小型机的过程，由于计算机体系结构的差异，导致软件不能通用，需要对软件进行改造、重构甚至重写，并且要适应分布式的架构。去O的环节是采用MySQL等开源数据库替代Oracle数据库的存储能力，利用Hadoop等系统替代Oracle数据库的计算能力的过程，涉及到对数据结构的修改，风险最大。在进行OLAP和OLTP的云化改造时，应当注意的要点如下：（1）云化的实施过程要充分考虑数据访问特征：OLTP的数据会进行多次修改，对写性能的要求很高，同时OLTP的数据可能会有大量并发用户进行修改，对并发性的要求很高；O