【摘要】 本文重点介绍在混合云模式下，计算架构如何搭建，须要思考哪些因素，将来的发展趋势如何。
转自 @TWT 社区【作者】张志强
概述
云计算被称为是继集体 PC、互联网之后的第三次信息化反动，不仅实现了 IT 技术的变革，更是 IT 商业模式和服务模式的一次重大改革。越来越多的商业活动简直都采纳云计算技术作为后盾撑持，实现按需服务，按需计费。
我国对云计算的产业高度重视，已把云计算产业的倒退提到了国家策略的高度，在十二五布局中将云计算列入重点培植的策略新兴产业。通过云计算技术放大中小企业和大企业的 IT 利用差距，让每个人能以极低的老本取得顶尖的信息技术和服务。
随着云计算市场规模的不断扩大，利用场景波及到集体数据存储、企业数据及利用撑持、国家公共基础设施撑持等多个畛域，云计算的发展趋势天然已成为业界关注的焦点。
云计算从部署场景分为私有云、公有云和混合云，本文将重点介绍在混合云模式下，计算架构如何搭建？要思考哪些因？将来的发展趋势如何？
什么是云？
云计算可不像西游记中的孙猴子一样，从石头缝中一下子蹦出来。它是通过了 16 年的技术倒退与业务需要而造成的。16 年前，那个期间的计算机又轻便又低廉，基本谈不上遍及。之后随着芯片技术和软件计算的倒退，体型越来越小，速度越来越快，价格逐步亲民。各个企业能够购买合乎业务性能需求的物理机，放到数据中心进行集中式的计算，这就造成了最原始的传统数据中心模型。
随着业务的快速增长，IT 需要强烈，洽购传统物理机需要暴增，老本逐年进步。但从运维角度发现，大量服务器的性能并未被全副应用，造成重大的资源节约。为解决此问题，雏形的云计算根底造成，也就是虚拟化技术。将一台物理机逻辑分隔成多个虚拟机，每个虚拟机互相隔离，提供不同的业务服务。
虚拟化解决了资源节约的问题，但在服务的提供和应用上，与物理机相似，仍然存在资源超配的景象。随着需要精细化、资源可视化的需要，云计算诞生了。依据须要的计算、存储、网络等资源实现按需付费。人们应用资源时不再须要领有本人的计算零碎，就像应用水、电一样，不须要本人建设发电站和水厂。
云计算从部署场景又分为私有云、公有云和混合云：
公有云：
顾名思义，是为一个集体、组织、公司提供专有资源的云计算平台。自建基础设施，并管制在此基础设施上部署应用程序的形式。提供对数据、安全性和服务质量的最无效管制。公有云可部署在企业数据中心的防火墙内，也能够部署在一个平安的主机托管场合，公有云的外围属性是专有资源。
私有云：
个别是指第三方提供商，如 AWS、阿里、腾讯等私有云厂商，为用户提供服务的云。通过互联网，提供收费或老本低廉的服务，私有云的外围属性是共享资源服务。
混合云：
就是交融了公有云和私有云服务模型，来提供云计算解决方案。混合云服务将外部 IT 基础架构与其余私有云产品和服务集成在一起，以满足企业的特定和独特需要。
云架构与传统架构的区别？
云架构和传统架构如果不说一下，很可能会让读者混同。其实云计算最大的益处就是便当，用户按需索取，服务商按需提供。
传统 IT 架构较为关闭，计算、存储、网络绝对集中，治理分化，各个资源绝对独立。
传统架构的特点：
- 物理资源绝对独立，如计算、网络、存储等设施；
- 存储架构集中，广泛采纳集中式存储；
- 数据集中存储，可靠性问题显著；
- 性能次要集中在单机解决能力，无联动机制；
- 资源弹性扩大能力受限；
- 自动化运维形式欠缺，运维人员多。
首先要理解，云计算架构次要是为了解决业务扩展性和高并发的需要。从架构划分，能够分为基础设施层【IAAS】、平台层【PAAS】和软件服务【SAAS】三个层。
IAAS：
Infrastructure as a service【基础设施即服务】，包含服务器、网络、存储等设施，池化计算、网络和存储等 IT 基础设施资源，将基础设施资源作为服务，按需提供给用户。用户无需购买任何硬件即可应用基础设施资源。
PAAS：
Platform as a Service【平台即服务】，是指将一个残缺的软件研发和部署平台，包含利用设计、利用开发、利用测试和利用托管，都作为一种服务提供给客户。在这种服务模式中，客户不须要购买硬件和软件，只须要利用 PaaS 平台，按需索取，就能创立、测试和部署利用和服务。
SAAS：
Software as a service【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式。在这种模式下，用户不须要再破费大量投资用于硬件、软件和开发团队的建设，只须要领取肯定的租赁费用，就能够通过互联网享受到相应的服务，而且整个零碎的保护也由厂商负责，如 Gmail、网盘、QQ 邮箱等利用。
云计算架构的特点：
- 分布式架构、灵便扩大；
- 海量资源，按需分配；
- 资源动静散布，无物理限度；
- 性能弹性，动静调整；
- 分布式存储，数据高可用；
- 运维自动化水平高。
混合云架构设计
混合云作为将来云计算倒退的趋势曾经被越来越多的企业所承受，企业通过整合公有云和私有云的资源，联合各自特有的劣势与理论业务相结合，整合资源，实现对立配置和治理，能够在多个环境（私有云、公有云或边缘环境）中以统一的形式交付和应用服务，充沛展示混合云的价值。
设计的准则
混合云架构在设计方面倡议参考以下几个准则：
大势所趋：
正所谓与什么斗，也不必和趋势斗。首先要明确一个数据，依据 Gartner 私有云应用方面的调研显示，2016 年寰球 IaaS 投入增长为 38.4%，达到了 224 亿美元，并预计到 2020 年，寰球 IaaS 投入将增至 560.5 亿美元，复合年增长率将达到 29%。这意味着，企业外部本身的数据中心因为利用率较低，经营老本低等因素，企业经营者不愿投资太多，逐渐将利用上云。
然而并不意味着企业外部的所有零碎都能够进入私有云，所以长期来看，企业自有 IT 公有环境和私有云会长期并存，造成混合云状态，成为不可逆的趋势。
高可用性：
可靠性设计是云计算架构中亘古不变的准则。针对企业自有的数据中心架构，传统 IT 零碎常常谈判到“两地三核心”架构 (即生产数据中心、同城灾备核心、异地灾备核心)。这种模式下，次要指标就是避免各种级别的故障，导致业务受到影响。
针对云计算架构，多数据中心的高可用架构能够借助多区域（Region）架构形式来实现。在不同区域间实现远距离的灾备部署，保障当呈现故障时，利用连续性和数据无失落。
开放性：
针对每一个上云的用户，最放心的问题就两个，数据安全问题和被绑架问题。
所以肯定要抉择一个高低线自若、平安通明的云架构。可能不便的把企业各类业务利用平滑迁徙上云，也能够在峰值过后，平滑地回退到企业数据中心来，不须要额定的利用代码批改。
低成本：
上云的目标很多，其中之一就是升高 IT 总体老本。所以在设计混合云架构的时候，要充分考虑企业内 IT 理论的投入老本。交融后的架构，可能帮忙企业省下购买设施、软件和保护我的项目和费用，同时缩小 IT 人员的投入，最终造成低成本投入，高效回报的成绩。
便利性：
混合云是资源的对立配置和治理，能够在多个环境（私有云，公有云或边缘）中以统一的形式交付和应用服务，用户能够通过一个对立界面，实现云工作治理。
架构设计
理解设计的准则后，就要围绕其对混合云架构进行整体设计。不同的层级有不同的架构设计，如计算架构、存储架构、网络架构、利用架构甚至平安架构等。
随着多云时代的到来，混合云劣势突显，泛滥的企业信息化布局均已将混合云提上议程。运维畛域常常说的一句话就是“鸡蛋不能放在一个篮子里”，于是基于多云的云管平台也逐步取代繁多的云治理平台成为热门话题。
整体混合云架构大面上分为用户层、服务层、计算层和基础设施层，援用业界同仁的一张架构图，能够很分明地看出混合云架构的大略。
其实，这张图能够更加细化，突出每个层级的逻辑和特点，比方网络如何连贯、平安体系如何建设等等，在前面的文章中，将一一合成，本次将次要针对计算架构进行探讨，从架构上、成果上及技术发展趋势上进行阐明。
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，本文就不一一进行术语解释了，大家能够在 TWT 网上找到相干的答案。
计算架构作为外围架构之一，虚拟化技术是计算的外围。从硬件虚拟化开始，经验了基于操作系统的虚拟化，基于容器虚拟化技术以及利用虚拟化等技术。每种虚拟化技术都有各自不同的优劣势，从以后的虚拟化技术倒退和业务利用，基于容器的云计算模式已逐步造成。通过容器的特点，能够最大限度地施展每个硬件最大的计算资源，与 DevOps 相结合，实现业务疾速迭代，晋升生产效率。
容器云架构的风行带动了微服务架构的炽热，容器技术提供一致性的散发伎俩和运行环境，使得只有微服务化后的利用架构，能力配合容器施展其最大价值。而微服务化架构引入了很大的复杂性，只有利用容器化以及规模化的容器编排与调度能力防止运维效率降落。容器技术和微服务化架构之间就造成了一种相辅相成的互补关系。
设计的准则
计算架构作为最重要且最根底的外围架构，同类合并后总结出 4 个最要害且无效的准则，别离是：
大道至简
云计算已有 10 多年的倒退历史了，越来越被企业所承受。计算架构作为外围根底，如果过于简单的架构不利于云计算的施行与推广。
计算架构不应该是一个让人看不透，摸不着头脑的架构，这种架构在我的项目施行过程中往往问问层出不穷，难以排查，最终以失败告终。计算架构作为重要架构之一，应该秉承大道至简的准则，无论用户的基础设施抉择如何，计算架构简单明了，满足业务根本需要，并容许用户更加简略地部署应用程序。同时，简单的架构，只会缩短施行和学习曲线，减慢部署速度，并在企业看到成绩之前一直减少投资。尽可能的自动化架构，帮忙企业用户简化治理过程。
开源根底
不得不抵赖，开源架构已成为技术倒退的趋势。封闭式的架构很难被二次应用，架构扩
展艰难，影响业务利用零碎的疾速部署。因为开源框架提供了对开发、IT 经营或 DevOps 流程都至关重要的外围性能。以开源架构为根底的准则将确保企业的解决方案顺利落地和施行，而不用思考底层基础设施的供应商是谁，兼容性如何等。
老本可控
记得以前刚学习架构的时候，IBM 的一位老师问大家一个问题，是否会因为本人设计的
架构过于简略而感觉本人很平庸。搞一个高大上的架构，才算本事，在领导背后也有牛 B 可吹。其实老师最终给了解答，所有技术架构都是为商业架构所服务的，能达到目标，走的路越短越好。所以，过于超前和简单的架构，往往会减少建设老本，无论是研发老本、洽购老本还是经营老本。
易于继承
计算架构岂但要思考业务的理论须要，更要思考后续架构的经营承接能力。简单的架构
在后续的运维承接上肯定会呈现各种不同的问题，难以被运维团队继承。所以在做计算架构的时候，肯定要思考后续的承接能力，防止有终无始。
架构设计
混合云架构在上文曾经做了简略介绍，计算架构作为外围架构之一，次要负责计算资源的治理，如资源虚拟化、虚构资源的调配、调整、回收等。
通用计算架构能够实现大多数企业的计算需要，如图 6 所示：
计算架构次要分为基础设施层、虚拟化层、性能层、应用层及用户层。
基础设施层：
基础设施在本层能够了解为组成云平台的计算节点、存储节点、网络节点，也被称为“老三样”。那么本章重点介绍计算节点，计算节点提供 VM 所应用的计算资源，如 CPU、内存。个别主机的资源的数量决定上次 VM 的最终数量，在理论的部署中，要充分考虑业务对 VM 的性能和数量的要求，从而洽购符合要求和规范的计算节点。
虚拟化层：
虚拟化层的次要性能就是将计算、网络和存储资源池化，依照 VM 的理论需要进行资源分配。支流的虚拟化软件如 VMware、Hyper-V、KVM 等，云操作系统如 Openstack、VMware 及 SCVMM 等。
性能层：
次要是虚拟化软件中的功能模块，如计费、资源管制、资源监控、性能扩大等。支流的如软件定义存储（SDS）软件定义网络（SDN）软件定义平安（SDSecurity）等
应用层：
次要是各种业务利用，所有资源都会从池子中散发到利用所在的 VM 中。计算架构就是为利用而更好的服务的。利用的类型决定资源的利用状况，从资源利用率上来看，针对非关键利用采纳动静调整策略，外围利用采纳固定资源策略。
用户层：
各种用户终端能够通过内、外网进行云服务拜访，终端设备蕴含但不限于笔记本、台式机、服务器、挪动设施甚至各种智能设施等，如物联网。
计算架构的演进
计算架构始终随着云计算的发展趋势而倒退。历经 10 多年的倒退历程中，计算架构产生了屡次改革，从最早的硬件宰割开始，经验了分区虚拟化、操作系统虚拟化，到当初的基于容器技术的虚拟化等。
随着互联网技术的倒退及业务场景的层出不穷，虚拟化技术一直演进。以后支流的虚拟化技术非容器技术莫属。容器技术作为新的计算架构曾经开始遍及，越来越多的企业开始部署和布局。其本身的特点非常适合 DevOps、麻利开发及微服务的场景。将来的计算架构肯定是实时的、麻利的、疾速伸缩及具备普及性的。
技术趋势
容器化、微服务化、原生化是以后 IT 零碎演进的大趋势。越来越多的企业不是曾经在应用容器，就是在筹备应用容器的路上。原生化不仅扭转了已有利用的架构，也促成了业务的多元化倒退，实现 IT 零碎的服务规模减速晋升。只管容器技术目前看来呼风唤雨，但挑战还是实在存在的，比方：
- 容器技术如何与现有的零碎更好地进行集成，实现共存；
- 推广应用会对利用和架构进行较大的革新，传统企业不足相干的技术人才；
- 技术本身的成熟度不够，不足适合的利用场景。
置信随着技术的一直倒退、成熟以及业务的多元化深刻，容器技术在将来一段时间内肯定是虚拟化技术倒退的趋势。
利用趋势
容器技术的遍及、云计算的倒退带动整个利用产业得改革，微服务化、SAAS 化、轻量化将成为利用发展趋势的代名词。
利用容器等技术与 DevOps 相结合，实现麻利开发，进步利用的开发周期和按需公布的能力。云计算的一直倒退，有越来越的用户开始承受 SAAS 带来的便利性和稳定性。通过 SAAS 升高企业建云老本，进步企业的专一度，业余的人做业余的事件。利用能够随着业务的转变而迅速迭代，利用容器技术，利用能够轻量化部署，晋升企业转型速度，进步业务的稳定性。
结束语
计算架构肯定会随着业务的须要和整体云计算计算的倒退不断更新，然而万变不离其宗，所有技术架构都是为商业架构而服务的。脱离业务的架构就如同人没有骨架，无奈撑起身材而后退。置信计算架构会随着技术的倒退，越来越开源化、轻量化和更具前瞻性。