虛擬化技術的成熟驅(qū)動云計算的不斷發(fā)展，但同時混淆了許多人對于兩者的認識。嚴格意義上，云計算是一種服務形態(tài)，而虛擬化只是云計算為了適應典型業(yè)務場景所采用的一種技術，除此之外，高性能裸機技術在云計算應用中也同樣具有非常重要的場景角色。

　　華云數(shù)據(jù)作為一家在云計算領域內(nèi)具有多年技術積累的公司，以業(yè)務驅(qū)動為理念，深刻理解企業(yè)級用戶的各種應用需求。在高IO、高并發(fā)的業(yè)務場景下，虛擬化技術已不能滿足性能需求，必須采用高性能裸機進行資源交付。因此，如何將高性能裸機作為普通的云主機提供統(tǒng)一的云管理能力是需要解決的問題。

　　華云數(shù)據(jù)云物理裸機網(wǎng)關提供物理服務器的寬帶接入和接入服務器同公有云資源互通的功能，云物理裸機網(wǎng)關使云物理裸機服務器無縫融合到華云數(shù)據(jù)公有云平臺當中，豐富了華云數(shù)據(jù)云計算平臺提供的計算服務類型，用戶可以根據(jù)自身需求有更加靈活選擇，華云數(shù)據(jù)不但可以向客戶提供虛擬機計算服務，也可以提供高性能的專用物理服務器計算服務，或者物理機和虛擬機混合的計算服務。

　　本文主要描述了華云數(shù)據(jù)云物理裸機接入網(wǎng)關的高可用的詳細設計，主要包括以下內(nèi)容：

　　云物理裸機托管控制面：

　　1. 云物理裸機接入網(wǎng)關控制面網(wǎng)絡架構(gòu)。

　　2. 云物理裸機網(wǎng)關控制平面可靈活擴展高可用設計。

　　3. 云物理裸機接入網(wǎng)關控制面同OpenStack管理平面融合設計。

　　云物理裸機托管數(shù)據(jù)面：

　　1. 云物理裸機數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)面網(wǎng)絡架構(gòu)。

　　2. 云物理裸機數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)面網(wǎng)絡高可用設計。

　　云物理裸機托管控制面

　　云物理裸機網(wǎng)關控制平面網(wǎng)絡架構(gòu)

　　云物理裸機網(wǎng)關控制平面主要包括云物理裸機網(wǎng)關集群，zookeeper文件服務器集群和控制面交換機。具體構(gòu)架圖如下：

圖一：云物理裸機網(wǎng)關控制平面物理連接示意圖

　　其中，圖中所示三臺File server均為zookeeper文件服務器集群成員，其數(shù)量必須是奇數(shù)，集群中會自動協(xié)商并選出Leader文件服務器，如上圖紅色所示。其余文件服務器則為從文件服務器，如上圖所示黃色Follower部分。

　　圖中OpenStack controller是指Neutron數(shù)據(jù)庫所在的節(jié)點。

　　云物理裸機網(wǎng)關控制平面可靈活擴展高可用設計

　　云物理裸機網(wǎng)關控制面交換機提供千兆端口，整個控制平面使用1G的帶寬保證各個成員互通，交換機可以通過堆疊或者級聯(lián)方式對控制網(wǎng)絡進行橫向或者縱向擴展。

　　云物理裸機文件服務器從OpenStack控制節(jié)點通過RPC方式從Neutron數(shù)據(jù)庫中實時動態(tài)的提取公有云的網(wǎng)絡信息，并且按照網(wǎng)關數(shù)據(jù)平面的要求生成配置文件，配置文件通過同步機制實時分發(fā)到網(wǎng)關集群中的每一臺服務器，云物理裸機網(wǎng)關服務器動態(tài)監(jiān)聽文件內(nèi)容，讀取配置下發(fā)到網(wǎng)關數(shù)據(jù)面，指導網(wǎng)關數(shù)據(jù)面的轉(zhuǎn)發(fā)。

　　華云采用zookeeper集群保證云物理裸機文件服務的高可用，和分布式網(wǎng)關集群配置文件的一致性分發(fā)。

　　云物理裸機文件服務器采用集群管理設計，使用多臺物理或者虛擬服務器冗余，采用一種Leader election選舉算法。在整個集群運行過程中，只有一個Leader，其他的都是Follower，如果ZooKeeper集群在運行過程中Leader出了問題，系統(tǒng)會重新選出一個Leader，所以當一臺服務器發(fā)生故障后，備份服務器馬上接管故障服務器的工作，保證業(yè)務正常運行，同時集群中的物理或者是虛擬文件服務器可以根據(jù)需要動態(tài)的添加和刪除，從而實現(xiàn)集群的靈活擴展。

　　利用zookeeper配置管理服務實現(xiàn)分布式云物理裸機網(wǎng)關集群一致性配置，配置管理服務提供類似文件系統(tǒng)的目錄節(jié)點樹方式的數(shù)據(jù)存儲，我們將從公有云提取配置信息保存在 Zookeeper 某個目錄節(jié)點中，然后設置云物理裸機網(wǎng)關服務器監(jiān)控配置文件的狀態(tài)，一旦配置信息發(fā)生變化，集群中每臺云物理裸機網(wǎng)關服務器就會收到 Zookeeper 的通知，然后從 Zookeeper 獲取新的配置信息。

圖二：文件服務器分布式集群分發(fā)

　　云物理裸機接入網(wǎng)關控制面同OpenStack管理平面融合設計

　　云物理裸機接入網(wǎng)關保證接入的物理服務器能夠同OpenStack公有云平臺互聯(lián)互通，需要得到公有云中網(wǎng)絡的基本信息，例如租戶、子網(wǎng)、網(wǎng)絡、端口、Vxlan VNI等一系列信息，然后配置到云物理裸機網(wǎng)關數(shù)據(jù)平面。

　　云物理裸機網(wǎng)關使用文件服務器通過gateway agent 通過Sql Alchemy封裝，繞過OpenStack中間業(yè)務層，直接遠程調(diào)用OpenStack的DB API訪問Neutron的數(shù)據(jù)庫，周期的從數(shù)據(jù)庫中提取Neutron網(wǎng)絡的基本信息，將信息拼裝生成文件同步到云物理裸機網(wǎng)關服務器。

　　基本服務框圖如下：

圖三：文件服務器基本服務框圖

　　使用從數(shù)據(jù)庫直接提取信息的方法，繞過OpenStack復雜的中間層處理，讓gateway agent的工作變成直接對數(shù)據(jù)庫的基本操作，工作流程變的非常簡單，基本流程圖如下：

圖四：文件服務器基本工作流程

　　云物理裸機托管數(shù)據(jù)面

　　云物理裸機托管的網(wǎng)絡架構(gòu)

　　云物理裸機托管網(wǎng)絡主要分成物理裸機所在的VLAN網(wǎng)絡和機房VXLAN兩部分，如下圖六所示：

圖六

　　云物理裸機托管的網(wǎng)絡高可用設計

　　其中圖六中所示云物理裸機托管網(wǎng)關采用集群方式來提高網(wǎng)關的可靠性及網(wǎng)絡處理能力，而云物理裸機托管網(wǎng)關兩端的交換機則采用堆疊和端口聚合的設置來提高網(wǎng)絡的可靠性及云物理裸機托管網(wǎng)關兩端網(wǎng)絡端口的帶寬。如下圖七 所示例，在物理連接上四臺完全相同配置和軟件版本的云物理裸機托管網(wǎng)關集群分別連接到南北向交換機的四個接口。在邏輯上，這四臺云物理裸機托管網(wǎng)關所組成的集群可認為是邏輯上的一臺云物理裸機托管網(wǎng)關。同樣，它們所連接的四個交換機端口可被認為是邏輯上的一個端口，以實現(xiàn)Active-Active的HA模式，配合交換機的LACP端口聚合協(xié)議，集群中的服務器能夠同時提供交換服務，支持容災高可用，支持動態(tài)增加和刪除物理云網(wǎng)管服務器而不影響云環(huán)境中的數(shù)據(jù)報文交換服務，如圖示：

圖七

　　華云數(shù)據(jù)云物理裸機接入網(wǎng)關的高可用設計是華云在云物理裸機管理設計中較為關鍵的部分，本文以點概面的體現(xiàn)了整體功能的設計思路。

　　作為一家以技術為驅(qū)動的云計算公司，華云數(shù)據(jù)具有全棧云計算產(chǎn)品，豐富的解決方案，對于技術細節(jié)的雕琢是華云數(shù)據(jù)面對企業(yè)級業(yè)務應用需求所秉承的一貫態(tài)度，同時華云數(shù)據(jù)也深刻理解需求與技術實現(xiàn)是相輔相成、同等關鍵，華云數(shù)據(jù)研發(fā)團隊始終圍繞業(yè)務驅(qū)動技術為理念，以交付更具價值的產(chǎn)品服務于業(yè)務。

　　關于華云數(shù)據(jù)：

　　華云數(shù)據(jù)集團成立于2010年，秉承著“自主、安全、可控”的理念，面向客戶提供穩(wěn)定可靠的云計算與大數(shù)據(jù)產(chǎn)品與服務，著力推進中國云計算與大數(shù)據(jù)的發(fā)展，公司遍布于北京、上海、無錫、深圳、香港、廈門、杭州、南京、臨沂等地。集團吸引了海通證券、京道、萬向集團、東方證券、國聯(lián)證券、五道口基金、紅豆、遠東、杉杉等多家基金與上市公司的投資，打通了上下游產(chǎn)業(yè)鏈，成功打造了華云的云生態(tài)圈。

　　作為中國全云能力領導者，華云以“市場及服務驅(qū)動”為研發(fā)理念，為企業(yè)級客戶提供一站式云與大數(shù)據(jù)的產(chǎn)品與服務，并與數(shù)百家區(qū)域及行業(yè)服務伙伴達成合作。集團運營著全球逾20個云數(shù)據(jù)中心，網(wǎng)絡覆蓋電信、聯(lián)通以及華云數(shù)據(jù)自有BGP網(wǎng)絡。

　　華云數(shù)據(jù)以為用戶提供業(yè)務驅(qū)動的定制化IT為目標，產(chǎn)品覆蓋高品質(zhì)公有云、企業(yè)級私有云、企業(yè)級大數(shù)據(jù)、企業(yè)級混合云以及數(shù)據(jù)中心云化產(chǎn)品，可以為用戶提供數(shù)十種解決方案，深度滿足企業(yè)云化需求。

　　作者：華云數(shù)據(jù)CTO中心-研發(fā)中心-架構(gòu)部-黃濱 田大鵬 榮怡

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