從虛擬化角度看云計(jì)算架構(gòu)和邏輯

虛擬化技術(shù)是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的一項(xiàng)基本技術(shù)其內(nèi)涵非常的的廣泛，云計(jì)算概念出現(xiàn)后一些從事虛擬化技術(shù)的公司迅速宣稱自己的虛擬化技術(shù)將是云計(jì)算的核心技術(shù)，企業(yè)從自身利益出發(fā)也許會(huì)片面強(qiáng)調(diào)虛擬化的某一個(gè)方面，本文以一個(gè)全面系統(tǒng)架構(gòu)的觀點(diǎn)來解讀虛擬化技術(shù)。我們認(rèn)為“虛擬化”只是一個(gè)邏輯詞，我們不應(yīng)過份的將其作為一個(gè)具體的技術(shù)來對待，虛擬化只是實(shí)現(xiàn)了不同技術(shù)層面的邏輯轉(zhuǎn)化和抽象工作，不同的邏輯轉(zhuǎn)化工作應(yīng)該用不同的具體技術(shù)來描述。

1.虛擬化技術(shù)的一般性描述

從云計(jì)算提出以來虛擬化技術(shù)就被提到了很高的地位，虛擬化技術(shù)被稱為云計(jì)算的核心技術(shù)，但廣義的來講虛擬化技術(shù)的范圍非常的寬，它不但是云計(jì)算的核心技術(shù)、同樣也是計(jì)算機(jī)科學(xué)的核心技術(shù)、甚至是整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域的核心技術(shù)。

我們在開汽車的時(shí)候其實(shí)就用到了機(jī)械的虛擬化技術(shù)，汽車機(jī)械運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜形態(tài)被邏輯上簡化為方向盤、油門、剎車、離合器的簡單運(yùn)動(dòng)方式，這種簡化使汽車機(jī)械系統(tǒng)的復(fù)雜性被全面屏蔽，方向盤、油門、剎車、離合器成為了人機(jī)交互設(shè)備。

不只在工業(yè)領(lǐng)域就是在金融領(lǐng)域也有虛擬化技術(shù)的身影，如復(fù)雜的股市變化規(guī)律被幾個(gè)簡單的指數(shù)所描述，通過指數(shù)的變化就能反應(yīng)股票市場的運(yùn)行情況，甚至整個(gè)經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行規(guī)律。

物理學(xué)也虛擬化技術(shù)用的最多的地方，原子核內(nèi)部的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)情況通過各種宏觀物理設(shè)備如：拉曼譜、正電子譜、核磁共振等表現(xiàn)出來，其實(shí)我們誰也沒有真正的看到原子核的形態(tài)，但我們能通過對這些物理量的分析得到原子核的結(jié)構(gòu)，那么這些物理設(shè)備就實(shí)現(xiàn)了對原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)的虛擬化工作。

以上的描述我們可以看出，虛擬化技術(shù)是一門應(yīng)用很廣泛的技術(shù)，甚至可以說是一門相當(dāng)基礎(chǔ)的學(xué)科。廣義的定義虛擬化技術(shù)可以這么來看：虛擬化技術(shù)就是一種邏輯簡化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)物理層向邏輯層的變化。從這個(gè)定義來看一個(gè)系統(tǒng)采用虛擬化技術(shù)后其對外表現(xiàn)出的運(yùn)動(dòng)方式是一種邏輯化的運(yùn)動(dòng)方式，而不是真實(shí)的物理運(yùn)動(dòng)方式。所以采用虛擬化技術(shù)能實(shí)現(xiàn)對物理層運(yùn)動(dòng)復(fù)雜性的屏蔽，使系統(tǒng)對外運(yùn)行狀態(tài)呈現(xiàn)出簡單的邏輯運(yùn)動(dòng)形態(tài)。

2.虛擬化角度下的云計(jì)算架構(gòu)

虛擬化技術(shù)是一項(xiàng)非常綜合的技術(shù)，對于計(jì)算機(jī)科學(xué)來說大部分工作都是在做虛擬化的工作，網(wǎng)絡(luò)的七層協(xié)議是對物理通訊的虛擬化、傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)是對單個(gè)計(jì)算機(jī)物理硬件的虛擬化、計(jì)算機(jī)高級語言是對機(jī)器語言的虛擬化、人工智能則是更高級的虛擬化技術(shù)。計(jì)算機(jī)科學(xué)的虛擬化層次我們用下圖進(jìn)行了簡單的描述，節(jié)點(diǎn)的物理硬件和網(wǎng)絡(luò)物理硬件通過多層虛擬化的邏輯簡化過程形成了彈性化的計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)帶寬三者整合的虛擬資源池，也就是我們今天講的云計(jì)算模式。

云計(jì)算的概念位與整個(gè)邏輯的最上層，是底層物理硬件經(jīng)過多次虛擬化抽象而形成的一個(gè)邏輯概念。這也就說明了為什么云計(jì)算是未來的幾年的技術(shù)發(fā)展方向，因?yàn)榧夹g(shù)的發(fā)展就是一個(gè)不斷抽象簡化的過程，越上層的技術(shù)邏輯就是越高級的邏輯，因?yàn)檫@個(gè)邏輯是站在了很多巨人肩上的，這些巨人就是下層的虛擬化技術(shù)。

所以可以說云計(jì)算系統(tǒng)是運(yùn)行在一個(gè)多層虛擬化協(xié)議棧上的高度抽象系統(tǒng)，云計(jì)算不是新瓶裝舊酒，而是更高一級的技術(shù)發(fā)展，這個(gè)酒是面少不了老酒的調(diào)味作用。這幅圖中我們看到了云計(jì)算的立足之本，炒作是推動(dòng)不了技術(shù)發(fā)展的，技術(shù)的發(fā)展有技術(shù)發(fā)展的邏輯。

3.從虛擬化角度看云計(jì)算資源池包括哪些資源

多數(shù)文章認(rèn)為云計(jì)算所構(gòu)成的資源池只包括計(jì)算和存儲(chǔ)，不過我們從圖2中可以看到云計(jì)算的資源池除了計(jì)算和存儲(chǔ)外還有網(wǎng)絡(luò)帶寬，由于云計(jì)算系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)是分布化的，云中心可以不只是一個(gè)地方，云計(jì)算系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)帶寬資源的有效協(xié)調(diào)，從而將帶寬這一資源納入到資源池，CDN的功能將被納入到云計(jì)算的功能體系。

當(dāng)然一個(gè)開放的通用云計(jì)算系統(tǒng)的資源池還包括系統(tǒng)平臺(tái)所接入的服務(wù)，云計(jì)算平臺(tái)作為一個(gè)應(yīng)用接入平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)大量應(yīng)用的接入和整合，也許服務(wù)也應(yīng)該成為資源被虛擬化技術(shù)放入資源池。

4.從虛擬化角度看云計(jì)算的產(chǎn)業(yè)鏈

一提到虛擬化大家首先想到了Vmware，Xen等產(chǎn)品，然而大家都忽略了最大的虛擬化產(chǎn)品是現(xiàn)有的操作系統(tǒng)軟件Window和Linux，更嚴(yán)格的說90%以上的IT企業(yè)都在做虛擬化，思科在做網(wǎng)絡(luò)層的虛擬化、Intel在做硬件層的虛擬化、大量軟件企業(yè)在做應(yīng)用層的虛擬化。

每一個(gè)虛擬化層還可以做更為細(xì)致的劃分，每一個(gè)虛擬化層就代表了云計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈上的一個(gè)環(huán)節(jié)。云計(jì)算肯定不是一兩個(gè)虛擬化技術(shù)企業(yè)的專有技術(shù)，云計(jì)算“大象無形”的下面是一個(gè)巨大產(chǎn)業(yè)鏈和技術(shù)邏輯鏈的支持，只有“大象”才能“無形”。

芯片生產(chǎn)商、硬件生產(chǎn)商、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備生產(chǎn)商、云計(jì)算平臺(tái)提供商、云應(yīng)用平臺(tái)提供商、存儲(chǔ)技術(shù)提供商、操作系統(tǒng)、帶寬提供商等等都必然會(huì)進(jìn)入云計(jì)算的產(chǎn)業(yè)鏈，他們在不同的虛擬化邏輯層進(jìn)行著不同的工作，以支撐最高層的云計(jì)算應(yīng)用。

云計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)就是要建立一個(gè)虛擬化的邏輯協(xié)議棧，使產(chǎn)業(yè)鏈上的不同企業(yè)能有效的在同一個(gè)邏輯遞推關(guān)系下工作。

5.用戶和云計(jì)算應(yīng)用開發(fā)人員眼中的云計(jì)算

用戶眼中的云計(jì)算就是通過層層虛擬化后的一個(gè)邏輯形象，就像汽車駕駛員看到的方向盤和油門一樣，用戶只需要生活在一個(gè)他們熟悉的邏輯環(huán)境下就行了，這和電影Matrix中的描述的一樣：用戶自己應(yīng)該根本不知道自己是存在于一個(gè)虛擬的邏輯環(huán)境中的。用戶不用知道方向盤是如何使汽車發(fā)生轉(zhuǎn)向的，也不用知道油門是如使汽車加速的，這是汽車上的一套機(jī)械電子虛擬化層去完成的工作。油門的踩下邏輯上對應(yīng)用速度的增加，方向盤的順時(shí)針運(yùn)動(dòng)邏輯上對應(yīng)于右轉(zhuǎn);而真實(shí)的物理過程卻是油門的踩下對應(yīng)給油量的增加，方向盤的順時(shí)針運(yùn)動(dòng)對應(yīng)汽車前輪的右偏。在這個(gè)比喻下用戶看到的云計(jì)算系統(tǒng)就是一個(gè)可以按自己目前使用習(xí)慣使用的一臺(tái)功能全面的邏輯計(jì)算機(jī)。

從云計(jì)算應(yīng)用開發(fā)人員的眼中看來云計(jì)算就是一批工作在不同邏輯層的API，他們要做的就是調(diào)用API完成自己的應(yīng)用邏輯，他們也不用關(guān)心下層的邏輯是如何運(yùn)行的，工作在不同邏輯層的開發(fā)人員只負(fù)責(zé)自己這一層的應(yīng)用邏輯。如應(yīng)用開發(fā)人員要存儲(chǔ)一個(gè)文件只需要調(diào)用一個(gè)write()函數(shù)就行了，文件的分割、備份、安全、網(wǎng)絡(luò)傳送由下層邏輯負(fù)責(zé)。應(yīng)用開發(fā)人員本身做的也是虛擬化工作，只是他們是在向自己的上一層提供虛擬化邏輯。

6.結(jié)語

從虛擬化的角度看云計(jì)算可以使我們對云計(jì)算的本質(zhì)有一個(gè)清晰的邏輯，虛擬化技術(shù)遠(yuǎn)比我們上面描述的框架復(fù)雜，云計(jì)算是技術(shù)發(fā)展的趨勢但也面臨著巨大的技術(shù)壁壘，需要整個(gè)產(chǎn)業(yè)的全面協(xié)作，他決不是一兩家虛擬化企業(yè)能解決的問題，對于我國來說可能是一個(gè)戰(zhàn)略性的產(chǎn)業(yè)方向，需要從國家層面來解決產(chǎn)業(yè)鏈及協(xié)議棧的問題。
 

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