一、云化治理思维

2006年,谷歌(Google)、亚马逊(Amazon)等公司提出了“云计算”的构想,通过把物理计算资源映射为虚拟机实现计算资源的高效管理、灵活分配、自由伸缩和自助服务。经过十多年的发展,目前云计算就如同网络上提供水电资源服务的基础平台,可以随时随地提供计算和存储资源的访问、处理和共享服务,是互联网社会不可或缺的基础设施。

(一)云计算的概念和特征

通俗地讲,云计算就是把大规模的物理计算机资源汇聚起来,形成统一的计算和存储资源池,通过软件实现自动化管理和自助服务。计算和存储能力作为一种商品,可以在互联网上流通,就像水电资源一样,可以方便地取用,且价格比较低廉。

根据美国国家标准与技术研究院(NIST)的定义,云计算是一种模型,它可以实现随时随地、便捷地、随机应变地从可配置计算资源共享池中获取所需的资源(例如网络、服务器、存储、应用及服务),资源能够快速供应并释放,使管理资源的工作量和与服务提供商的交互减小到最低限度。

云计算作为互联网基础设施,具有如下特征:

① 资源虚拟化。对物理的计算、存储、网络资源虚拟化映射成逻辑资源,汇聚形成共享的逻辑资源池,以统一的方式进行管理和分配。

② 按需自助服务。云计算建立了一个庞大的共享资源池,用户无须与服务提供商交互就可以按需自动获取和使用资源。

③ 弹性服务。云计算规模可以动态伸缩,满足应用和用户规模增长的需要,避免因服务器性能过载或冗余而导致的服务质量下降或资源浪费。

④ 服务可度量。资源使用可以被监控和度量,服务提供商可根据具体使用类型(如带宽、活动用户数、存储等)收取费用。

(二)云计算的资源治理本质

超越技术和工具本身,云计算本质上是一种资源治理思维和模式,把海量异构的物理服务器资源抽象映射为逻辑资源池进行集中统一的治理,隐藏资源内部的复杂性和多样性,根据用户需求灵活动态的分配,保证用户随时随地获取和使用资源。

图1.1给出了云计算的物理资源治理架构,自下而上包括三层:物理层、逻辑层、视图层。每一层都是下一层的逻辑抽象,每一层都对应一个统一资源池。

（1）物理层

物理层(physical)是众多异构的物理服务器和物理设备组成的物理资源池,与具体的物理数据中心、物理机房、物理设备对应。

（2）逻辑层

逻辑层(logical)是通过虚拟化技术将物理资源映射、重组、汇聚形成的逻辑资源池,通常包括计算资源池、存储资源池、网络资源池等。

（3）视图层

视图层(view)对逻辑层的虚拟资源进行重组映射形成满足用户需求的虚拟服务器资源池。通过统一服务接口,对最终用户提供计算资源服务。

在层与层之间定义抽象和重组的映射关系,包括PL映射和LV映射。①PL映射存在于物理层和逻辑层之间,用于定义物理资源和逻辑资源之间的对应关系。②LV映射存在于逻辑层和视图层之间,用于定义逻辑资源和视图资源之间的对应关系。

通过分层抽象和层间映射(PL映射、LV映射)可以实现物理资源和逻辑资源的解耦,达到云计算物理资源治理架构的三类独立性。

（1）物理独立性

物理层的物理设备可以自由扩展(水平和垂直扩展),只要根据需求修改PL映射关系即可,对逻辑层、视图层以及用户影响透明。

（2）逻辑独立性

逻辑层的逻辑资源池可以自由扩展(水平和垂直扩展),只要根据需求修改LV映射关系即可,对视图层以及用户应用透明。

（3）视图独立性

在视图层可以进行资源的自由重组配置,构建满足终端用户需求的虚拟服务器,不需要进行逻辑层和物理层的资源调整。

(三)云化治理思维

实际上,云计算这种资源虚拟化、池化和分层映射的资源治理模式,是一种普遍的资源治理方式,将其推广到信息技术乃至现实世界任何与资源治理相关的领域,我们称之为云化治理思维(clouding governance)。

云化治理思维,核心理念是通过增加一个抽象层消解实际物理资源和抽象逻辑资源之间的耦合关系,面向抽象逻辑资源进行统一管理。首先,云化治理思维要求将待治理的物理资源抽象映射为虚拟的逻辑资源;其次,云化治理思维要求将虚拟的逻辑资源汇聚形成一个统一的逻辑资源池进行管理和共享;最后,云化治理思维要求根据用户需求进行逻辑资源的重组映射,构建特定的视图层资源,通过公共服务接口为外部用户提供视图资源的共享访问服务。云化治理思维包括三方面的涵义。

（1）资源虚拟化

通过虚拟化将物理资源抽象为逻辑资源,实现资源轻量化管理。

（2）资源池化

通过资源池对逻辑资源进行汇聚,实现资源统一管理和共享。

（3）重组映射

通过逻辑资源的重组映射,构建满足用户需求的视图资源。

与云计算类似,云化治理也包括物理层、逻辑层和视图层三层架构(图1.2)。

云化治理思维实现了物理资源解耦和逻辑资源融合,具有三种独立性。

（1）逻辑独立性

云化治理可以在逻辑层面打破资源壁垒,实现跨时空的资源融合和统一管理调度,而无须进行物理资源的融合和调整。

（2）视图独立性

云化治理可以在视图层自由地配置重组逻辑资源,构建出满足用户需求的视图资源,而不涉及物理资源的调整和改变。

（3）物理独立性

物理层的资源增减、调整和改变,通过虚拟化映射透明地加入逻辑资源池,从而透明地改变视图资源的服务能力。