聊聊云计算架构的几个设计原则

摘要：安全性云计算平台在芯片各层都应部署完整的安全防护，安全控制将围绕着数据中心物理基础设施访问安全网络安全存储安全数据安全等多个方面展开。标准化云计算平台应引入业界标准，例如等。

关于“架构”概念的介绍，包括：

“事物的组织、结构或格局。”  -- 《现代汉语大词典》

“建筑的科学或艺术。” -- 《牛津辞典》

“① 建造，构筑 ；② 框架，支架。-- 《新华词典》

古罗马建筑师维特鲁威提出架构的概念：架构是由功能（实用）、美感（美观）和结构（坚固）这些元素组成的。

企业 IT 架构的设计不仅仅是注重某一个系统能力，更需要给企业一个可进化的、可持续发展、不断创新的平台。业务持续变更将成为“新常态”。架构师们既需要满足企业 IT 中高可靠、高安全、一致性、合规性要求，有需要满足创新 IT 所需要的灵活、快速、伸缩的挑战。

Gartner 给企业新的 IT 架构的标准答案是：双模 IT。既需要兼顾传统 IT 需求（稳定、合规、可靠）、有需要满足创新 IT 的需求（敏捷、试错、快速迭代）。但是没有适合解决所有问题的万能药（No More One Size Fits All）。现实的问题是双模 IT 需要怎样的新型的 IT 架构来实现呢？

企业需要具备优秀的云架构师，来帮助实现企业双模 IT 架构云化转型。那么企业云架构师需要哪些必要的基本原则呢？下面我来整体介绍下。

原则一：不要与趋势为敌

Gartner 报告分析全球数据中心平均资源利用率不到 12% ，麦肯锡（McKinsey）认为可能更低，大约在 6%。企业自建数据中心普遍面临平均资源利用率不高、能耗过大、资源弹性无法快速等问题。云计算出现，无疑是给企业用户带来的巨大的红利， 可以让客户不用再承担不必要的资源成本，按照实际计算需要来消费 IT。 云计算已经覆盖了几乎所有的行业，企业对云计算的接受度、信任度，相比于前几年也已经有了明显的增长。

在风口（趋势）面前，所有的阻力都显得会非常无力。几组数据将显示出云计算的整体趋势：

公有云进入快车道，逐渐成为主流：Gartner 数据显示，2016 年全球 IaaS 投入增长为 38.4%，达到了 224 亿美元，并预计到 2020 年，全球 IaaS 投入将增至 560.5 亿美元，复合年增长率将达到 29%。

企业自建数据中心不断减少：Gartner 预测未来企业数据中心将会不断消失，逐渐会向公有云上迁移。

公有云和企业 IT 会长期并存，形成混合云形态：根据 Gartner 预测，在 2017 年全球公有云服务市场规模预计增长 18%，相比 2016 年的 2092 亿美元，总数将达 2468 亿美元。但相比全球总的 IT 开销来看，全球 3.8 万亿美元的 IT 总开销相比，还只是刚刚起步。长期开看，企业自有 IT 和公有云会长期并存，形成混合云形态。

原则二：混合云成为必然

企业架构师需要具备双模 IT 的思想，双模 IT 的实现基础是混合云架构。根据 IDC 的预测，未来 3 年内将会有超过 80% 的企业会采纳混合云模式部署，大幅推动组织变革和业务创新。混合云成为企业必然的选择：

私有云部分负责承担关键业务、敏感数据、合规性要求、交易型平台。

公有云部分负责承担交互类应用、创新类业务、数字化业务服务等

私有云和公有云之间可以进行平滑的负载迁移，在私有云高负载的情况下，部分业务可以平滑迁移到公有云部署；公有云业务随着企业管控要求，可以随时回归到私有云环境中；公有云和私有云可以进行混合型业务部署，私有云承担关键业务交易，公有云承担读写分离式的查询业务（类似于 12306）。

原则三：打通任督二脉

另一方面从企业应用特点来看，企业 IT 系统的架构形态两极化发展：一种是状态要求高的交易型应用；另一种是系统状态要求低的交互型应用。交易型的强状态或重状态应用则往往对数据的一致性有很高的要求。交互型的无状态或弱状态应用特点，通常业务链条都比较短，数据不需要强一致性保存。

所以一个优秀的云架构师需要能够很好的适应不同需求，来选择一个打通任督二脉的云服务平台，既可以提供无状态化的云服务（MySQL、Sharding、NoSQL、Hadoop）、又可以提供重状态化的云服务（Oracle RAC）。这样在应用架构设计时才可以更好的兼顾企业混合型应用需求。

原则四：开放自由的选择能力

对于上云的客户，最担心的就是上云被绑架的问题，上云后下不来。作为云架构师，需要给企业选择和构建一个上下自如的云平台。可以把企业各类负载（数据库、中间件、虚拟化、数据同步等）平滑迁移上云，也可以在峰值过后，平滑地回退到企业自由数据中心中来。而不需要额外的应用代码修改，这才是混合云架构的关键所在。

另一方面，单纯依靠远程云端部署的计算和存储能力很难满足企业的全部需求，我们看到很多大中型企业对云计算还有以下几个方面的要求：

数据主权

要遵循合规性、法律和隐私方面的要求。

敏感数据本地保存。

符合其它安全保密规范要求。

控制权

对关键业务系统要保持 100% 的可控。

有自己的防火墙、负载均衡器、硬件 VPN 等。

非常高的 SLAs 要求。

低延迟

与后端 mainframes, databases, ERPs 等需要近乎零的低延迟链接。

专用的基础设施可以提供更低的延迟。

自主选择

在本地运行云。

按需在公有云或本地私有云中运行。

无论公有云还是私有云，要有相同的体验。

所以，云架构师需要能够根据企业应用特点，来自由地选择应用的部署模式，可以采用一套软件开发后，自如的选择在公有云部署、私有云部署、混合云部署等多种形态，业务负载可以按需平滑的迁移（无需应用修改）。这样才是企业追求的混合云的终极目标：虚拟化数据中心。

原则五：高可靠

可靠性设计永远是架构师需要考虑的主要因素之一。在企业自有数据中心上，大型 IT 系统经常会谈到“两地三中心”架构 (即生产数据中心、同城灾备中心、异地灾备中心)。这种模式下，主要设计目标是防范各种级别的故障隔离。所以 MAA 较大可用性架构 (Max Availability Architecture ) 是高可用追求的理想目标。

在云计算的世界里，多数据中心的高可用架构可以借助多 Region 和 MAA 架构结合方式来实现。Region 是云计算中经常谈到的一个重要概念，也是云平台架构设计中很重要的一个部分。在一个 Region 内，云厂商可以设置多个可用区（AD），在多个 AD 间提供高速的网络能力。云架构师可以轻松地选择部署多种可用性配置。例如：在不同 Region 间实现远距离的灾备部署，在一个 Region 中的不同 AD，可以部署零数据丢失的数据同步，保证当一个 AD 出现故障时，应用连续性和数据无丢失。在一个 AD 内，可以通过 RAC 类似的架构部署，来提供服务器的高可用保护能力。

云计算选择的标准

企业在选择云计算平台时，要坚持以下六项标准：

1. 性能 (Performance)

企业需要更快的应用和分析，以更快的速度获取所需的信息。因此，卓越的性能和处理能力是企业选择云平台的关键。

2. 成本 (Cost)

简化后的 IT 架构，能够帮助企业省下购买设备、软件和维护项目和费用，同时减少 IT 人力资源的投入。能够优化运维人力的调度，降低 IT 维护项目的人力投入，进而可将更多的资源放在促进业务需求和 IT 技术的结合，帮助企业创新。

3. 安全性 (Security)

云计算平台在芯片、IaaS、PaaS、SaaS 各层都应部署完整的安全防护，安全控制将围绕着数据中心（物理基础设施）、访问安全、网络安全、存储安全、数据安全等多个方面展开。

4. 兼容性 (Compatibility)

混合云是大势所趋，企业应能在不停机的状况下，自由地在云上和本地环境往返测试、部署，通过单一的管理工具就能同时管理云上和本地部署的环境。

5. 可用性 (Availability)

云计算平台应能保证当灾难发生且一个数据中心出现问题时，另一个数据中心够实时运行，较大限度地确保企业业务的连续性。

6. 标准化 (Standard)

云计算平台应引入业界标准，例如 SQL、Hadoop、NoSQ、Java、Ruby、Node.js、Linux、Docker 等。

本着上述六项标准，企业可以自己选择部署私有云或公有云，不需要一次性把既有系统全部更换为新系统，而是按照具体业务需求，从服务器、存储、数据库、中间件到应用层，逐个服务添加，通过模块化、集成化的模式简化 IT，满足企业对业务创新、合规性和成本可控、以及系统敏捷性的需求。

作者介绍

娄恒，甲骨文云计算和大数据解决方案部门技术总监。先后供职于中国邮政，亚信科技，IBM 等公司，带领团队服务中国移动、中国联通、中国电信、中国银行、工商银行等大型客户重要项目。助力企业云计算、大数据项目规划、咨询和落地。

软件开发技术群

兴趣范围包括：Java，C/C++，Python，PHP，Ruby，shell等各种语言开发经验交流，各种框架使用，外包项目机会，学习、培训、跳槽等交流

QQ群：26931708

Hadoop源代码研究群

兴趣范围包括：Hadoop源代码解读，改进，优化，分布式系统场景定制，与Hadoop有关的各种开源项目，总之就是玩转Hadoop

QQ群：288410967