中华电信云业务流程：虚拟化平台的集成云系外文翻译资料

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中华电信云业务流程：虚拟化平台的集成云系

摘要：云计算改变了虚拟化资源配置的传统方式，并为用户提供了高度的灵活性和便利性。然而，云服务供应商提供的作为服务（IaaS）的基础设施，有许多需要解决的实际问题。我们提出了一个云计算系统的原型，通过云服务的组合，以基于消息中间件服务之间的自动化工作流程和数据交换，然后实现虚拟化平台整合的目标。我们开发具有高效功能的方案供用户使用，其中包括一个单一的门户网站，虚拟机模板和信息翻译，能够大规模快速部署虚拟机。

关键词：云计算;虚拟化平台; 虚拟机;虚拟机管理程序;编排;面向消息的中间件;面向服务的架构

第1章 介绍

中华电信是台湾地区信息和通信技术服务市场的领导者，以及最大的互联网服务提供商。在2013年，用户编号有424万，市场份额为68.9％。它的数据中心主要提供租赁服务，如专门的托管和托管到大型企业和政府机构的服务。随着即将到来的云计算时代，公众云部署模式带来的显著资源利用效率和规模经济[1]，也将引人注目地把传统的主机服务提供商转变为云计算服务提供商，以在竞争激烈的市场中生存。对于每一个互联网服务提供商，加强云计算战略[2]，构建虚拟化的数据中心，提供中小企业或初创企业更多的增值服务，并通过增加基础设施服务模式的价值来服务[3]，是不可避免的重大挑战。目前，由不同的供应商发起的虚拟化解决方案通常应用到自己的独立的专用平台，这使得它很难在云环境互连并与之分化集成。

数据中心是物理还是虚拟化，最根本的决定因素是能否更好地提供计算资源来满足前端用户的需求。虚拟化的环境中，所有的计算资源是由管理程序软件模拟出来的，在理论上，虚拟机应迅速按照用户的请求建立，并根据需要调整的资源设置或回收资源。然而，在实践中，虚拟机需要配置调整来解决删除和创建的不灵活。

为了解决上述问题，我们提出了一个被称为CHT云编排（CHTCO）的云计算系统原型，这是为统一管理，通过监督和整合虚拟机管理程序来分配虚拟化资源。我们的方法允许有多个不同的系统，中间件和服务设施，以在云和谐操作，并且用户可以以简单的方式部署复杂的虚拟化环境。

在下文中，我们首先在第二部分调查相关工作。然后，我们提出CHTCO的设计目标（第三节）及其架构（第四节）。我们在第五节描述部署和实施方法，并在第六节讨论今后的工作。

第2章 相关作品

云BOSS[4]提出了一种有效的方式来支持云服务的管理。它主要是通过采用TM论坛开发的NGOSS框架。例如，它实现了SID中的信息交换模块之间的XML规范定义。云BOSS由四个主要模块组成：Web UI，NBI BOSS，BOSS库存模块和流程服务。流程服务模块采用JMS（Java消息服务）用以发布和订阅信息，JMX（Java管理扩展）用以支持内部模块进行互动并且沟通外部的BOSS NBI和网络用户界面，以使核心服务之间可以被访问。

然而，以往的工作并没有专门针对MOM的业务流程方式来达到自动化的工作流信息沟通机制和组装云服务的需求。在这样一个良好的基础下，我们将进一步设计出本文的扩展虚拟化资源管理灵活性，快速，高效的方法。

第3章 设计目标

为了构建一个新的虚拟化基础架构的服务，最重要的任务之一就是如何将云服务与高效的信息交换相结合加强自动化的工作流程服务之间的能力。因此，我们采用CHTCO架构的原则，这也代表了在设计中有几个要求必须满足发展：

首先，CHTCO可供多个角色类型的用户使用，如客户自助服务和系统管理员维护。因此，必须有一些不同的功能和信息区分在用户界面中。

其次，客户往往在虚拟机说明书中有一致的要求，它们之间只有少数的差异规格参数。如果系统在虚拟机中可以通过增强蓝图的类似方式增加可用性，用户就可以轻松选择一个模板，填补参数值组，然后就可以部署虚拟机。系统管理员还可以在典型默认模板的前提下创建多个常见的应用模式。当用户提出需求时，这些模板可以直接自动适用完成设置。

第三，不同的虚拟化平台的命令厂商通常仅限于自己的平台。如果我们能够用一种转换机制来兼容各种虚拟化平台不同的命令，实现更高的系统的互操作性来满足用户的需求（例如，创建一个虚拟机），这将带来极大的益处。

第四，即使数据中心完全基于虚拟化平台，管理模式仍然是服务于广大的系统管理员顾客。尽管虚拟化平台的资源利用率远远高于物理环境，但后者更为方便，由于维修作业负担完全集中于管理，系统管理员可能需要服务数十甚至数百个客户端，导致该服务提供速度的瓶颈落在了系统管理员方面的操作上。此外，部署虚拟机维护过往数据时，系统管理员往往花费了大量的时间在系统和软件配置了，甚至要在系统出现故障帮助客户重新启动，误差如此复杂的人工干预不可避免地发生。为了提高加工精度，自动化过程的完备将有助于改善这种状况。

最后，由于云计算的核心概念是发布资源和软件服务的形式，它往往是通过不同的服务来协同操作之间的消息，从而进行通信。因此，一个高性能的、可靠的和安全的通信基础设施是很重要的。我们预计CHTCO的消息通信是大规模的，因此消息传递和业务处理必须要有效地连接，并且提高效率。

第4章 原型架构

图1表示的是我们原型的高级别体系结构，该CHETCO原型采用相互协作的方式，以满足上述所有设计目标的五个主要部分。

图1. CHETCO原型架构

A.云管理门户（CMP）

单次入境门户网站为客户和系统管理员提供虚拟机和资源监测整合的完整生命周期管理。一旦经身份验证和授权的安全机制确认后，用户可以用与职责相关的功能访问管理界面。 CMP的功能被示于图2。窗口A表示虚拟机的可选计算资源规格，窗口B显示功能升级或降级的虚拟机的说明书，窗口C显示工作流执行的当前状态，窗口D显示的仪表板监视虚拟机的实时运行状态。

图2. 在多个窗口显示不同角色用户的操作意见

B.云模板服务（CTS）

CTS的模板虚拟机规格，允许用户填写所需的操作系统，虚拟机软件的规格参数。根据不同的应用程序可以提供CTS工作负载的模板。包括数据库服务器，Web应用程序服务器和软件许可证的库存管理。参照图3，窗口A显示了可选择的CTS服务器规格，窗口B显示了Oracle数据库服务器模板，窗口C显示WebLogic应用服务器模板，窗口D显示了软件许可证的库存管理，包括统计和警示灯的信息。

图3.通过云服务模板在多个窗口提供显示类型的各种模板和软件库存管理

C.云转换服务（CCS）

通过CCS，消息可以被翻译成适用基于不同的虚拟机管理程序对应的虚拟化平台的命令，并打包成虚拟机部署脚本。例如,HP Integrity虚拟机的命令和描述如表1所示。

表1.关于HP Integrity虚拟机命令的说明

D.云工作流服务（CWS）

我们需要一种方法来描述复杂的相互作用的云间服务。因此，我们按照面向服务的应用Web服务架构的组合方法，使用工作流程来描述Web服务之间的关系业务流程的方式，并自动运用一系列的云服务流程步骤，请参考图4。如在图5中可以看出，当我们想创建一个BPEL流程，他们将Eclipse的BPEL可视设计和Apache ODE来分别设计和实现。 CWS提供答案的问题如下：

1）消息可以被发送和/或以任何顺序接收？

2）规则控制消息的顺序是什么？

3）是否有传入和/或传出消息中的任何关系？

4）是否有一个“开始”和一个特定序列的“结束”？

5）一个给定的顺序可部分“未完成”？

6）CAN报文的整体交换的全局视图如何界定呢？

图4.编排指的是一个可执行的业务流程，可以与云服务互动

图5.样品的BPEL流程设计

E.面向消息的中间件（MOM）

MOM不仅采用消息队列来存储发送和接收的消息，但是也采用异步消息的通信机制。除了使消息传输更有效率，还设有隐藏地址、路由和复杂的数据格式，通过标准化解决不同的机器（例如，不同的操作系统，网络）之间的各种通信问题，并与通信需求简化云服务。 MOM扮演着CHTCO消息代理的角色。每个云服务不提供消息本身，MOM与与涉及的消息替代。云服务能够更加专注于自己的业务逻辑，也因他们没有处理数据传输自己的细节。

如果我们没有消息中介，我们需要以消息queues.Therefore之间进行的通信连接ntimes;（N-1）/ 2次，，每个端点队列必须知道其他队列发送消息的位置。当队列的数目增长时，这种模式会以扩大变得更加复杂。如图6（a）表示，当有五个云服务，双向连接的数目为5times;4/2 = 10。如果每个云服务需要将消息发送到其他云服务，连接的数量为5times;4 = 20，如图6（b）表示，该消息代理充当消息的中央交换（中心和分支架构，代理消息路由到目标队列）。消息中介提供发送者和接收者之间的额外去耦。代理可以执行额外的功能，例如滤波，消息转换和负载均衡。

图 6.在MOM标准的有或无消息代理云服务之间的通信比较

我们采用高级消息队列协议（AMQP）的两个主要原因如下：

1. 缺乏标准化：在MOM产品很少有标准化（主要是专有的解决方案）。例如，JMS依赖于Java和未指定有线协议，但只有一个API。因此不同的JMS提供者不上线高低直接互通。

（2）需要桥梁的互操作性：不同的排队系统之间实现互联互通由第三方供应商提供桥梁。这些复杂的桥梁结构/拓扑结构，增加了成本并且降低了性能（附加延迟）。

此外，AMQP的的特点之一是，它是一个开放的协议，用于商务短信，支撑行业（例如，思科，微软，红帽）。同时，它也可以应用多平台/语言消息传递系统。 AMQP定义了互操作的消息传递功能（称为AMQP模型）和线级协议。 AMQP有三种消息模式可以使用：

1. 请求 - 响应（传递到特定队列的消息），
2. PubSub的消息传递一组接收队列和消息
3. 循环赛（分布根据实际情况的一组接收器）。

图7表示出AMQP模型的主要组件：

图7.AMQP模型的主要组件

MOM传输通过至少一次交付和基于事务的交付，以确保用户的需求消息得到满足。此外，MOM也支持HTTPS和SSL协议。能将重要的客户资料，如身份证号码，信用卡号码，在传输之前进行加密，以确保隐私和安全。我们选择的Apache ActiveMQ以用来来实现上面的意图，将这些云服务组件中的一个松耦合的方式结合起来，来构建一个强大和灵活的系统提到MOM功能。

图8描述了CHTCO在序列图上的使用场景。在实施例的虚拟机的提供过程中，用户可以向水煤浆上的CMP发送虚拟机生成请求。当接收到此消息时，水煤浆将决定执行服务流程，并通知CTS。那么CTS将结合用户信息所需的虚拟机模板和规格参数，并转发给CCS转换成相应的虚拟化平台的命令，并将其打包成一个脚本，然后传递脚本管理程序创建一个虚拟机和所需的软件。最后，管理程序将在完成工作后返回给相应消息的用户。值得注意的是，服务之间所有消息的交换是通过MOM完成。

图8.CHTCO如何创建一个虚拟机序列图

第5章 部署和实施

我们已经实现了我们的CHTCO的原型，并在数据中心部署它的集群服务器，用防火墙来保护，负载均衡分流的要求，以及高可用性备份机制。主要的集成虚拟化管理程序是HP Integrity虚拟机。在用虚拟机模板的帮助和自动化的过程中，虚拟机可以在平均3-5分钟内被创建。我们观察到在网上的虚拟机，发现在物理主机和在线虚拟主机的平均浓度比较下，数据库服务器为约1：1.5，并且应用服务器是1：2。此外，由于MOM能够异步发送消息，新的云服务可容易运用CHTCO，并将现有的云服务中不断升级。

第6章 结论及未来的工作

在本文中，我们提出了一个云计算系统原型，已经通过云服务的组合环境和通过MOM消息传输成功实现云计算的自动化部署。我们的原型工作仍正在进行中，仍然有很多的空间需要改进。例如，尽管MOM具有较高的灵活性，它必须负责同时发送所有的消息，因此趋向于消息的瓶颈流。作为一个结果，我们应该优化传输MOM的效率从而提升CHTCO的整体性能。我们希望CTS能够支持从虚拟机管理程序实现更多厂商的跨虚拟化平台的使用。我们还可以采用短消息移动器，它是一种服务组成部分，CHTCO整合MOM或将来不同云服务提供商的消息队列。因此，消息传输将不会被限制在不同的云环境，并且每个云服务可以彼此无缝统一的方法被访问到。

参考文献

[1] M. Armbrust, A. Fox, R.

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