聊聊云计算架构的几个设计原则

作者:娄恒

编辑:Sharon

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 最大可用性架构 (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，最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。

文章来自微信公众号：聊聊架构

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