2022云计算设计模式.docx

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1、云计算设计模式第1章导言1.1本书的目标设计模式是常见设计问题经过证明、正式地以一致性文档方式记载的设计解决方案。云计算设计模式提供了已经提出的设计实践和技术架构，以及行业工具、技术、产品和平台提供的已经确定的功能。本书写作中牢记一个主要目标：提供云计算的主要设计模式目录。第1章导言1.1 本书的目标设计模式是常见设计问题经过证明、正式地以一致性文档方式记载的设计解决方案。云计算设计模式提供了已经提出的设计实践和技术架构，以及行业工具、技术、产品和平台提供的已经确定的功能C本书写作中牢记一个主要目标：提供云计算的主要设计模式目录。1.2 本书所不包含的内容本书的基本原则是供应商中立，因此不包含

2、任何商业化或者特定云计算供应商、服务或者技术的详细介绍。重要的一点是，本书只记载设计模式，不提供任何一般云计算主题的入门简介或者类似教程。上述主题将在CbudComputing：Concepts,TechnologyfeArchitectureJU中介绍,该书是rtPrenticeHallServiceTechnologySeriesfromThomasErlw系列丛书的一部分。关于该书和其他系列丛书的更多信息参见WWW。本书中文版云计算：概念、技术与架构(ISBN978-7-111-46134-0)已由机械工业出版社出版。1.3 本书的读者本书的目标读者是怀有如下愿望的IT专业人员: 希望学

3、习构建、维护和发展云解决方案及环境的经过证明的设计解决方案和方法。 希望准备应对与云服务和解决方案设计及架构相关的常见难题。 希望以供应商中立的视角深入理解现代云计算技术和创新的复杂性。U本书的起源和（CloudComputing：Concepts,TechnologyfeArchitecture）一样,本书主要由ArCitUiaEducation开发的云认证专家（CCP）课程内容组成。本书将云架构分解为单独介绍的模式档案，这种风格使之成为学习和理解基本与高级云技术概念以及现代云平台深层机制及内部工作原理的理想教育资源。本书将所有模式组织为目录，作为主要的技术参考书，CCP课程则将模式、机制和

4、附加内容一起，组织为对应于常见云计算项目职责（如云架构师、虚拟化专家、存储专家和安全专家）的行业认证课程。1.5推荐阅读本书中的许多设计模式受到或者根植于以前出版的模式目录，这些书籍可能很有益，尤其是在你对设计模式还感丽生时：, DesignPatterns：ElementsofReusableObject-OrientedSoftware(E.Gamma,R.Helm,RJohnson,J-Vlissides,Addison-Wesley1994)。, PatternsofEnterpriseApplicationArchitecture(MFowler,Addison-Wesley2003

5、), Paitern-OrientedSoftwareArchitectureVolumes1-5(F.Buschmann,K.IIenney,M.Kircher,RMeunier,H.Rohnert,QSchmidt,PSommerlad,M-StaLWiley1996-2007).此外,rtPrenticeHallServiceTechnologySeriesfromThomasErl,系列丛书中也有一本专门介绍设计模式的书籍(SOADesignPatterns)(T.Erl等人,PrenticeHalL2008)：1：本书中文版设计模式：可复用面向对象软件的基础(ISBN978-7-11

6、1-07575-2)已由机械工业出版社出版。：2本书中文版企业应用架构模式(ISBN978-7-111-30393-0)已由机械工业出版社出版。, .6本书的组织方式和本系列的其他书籍不同，本书没有将几章组合成“部分”。每章介绍的设计模式相对全面，可以提供足够广泛的独立内容。本书开头的第1章和第2章提供了介绍性的内容，然后进入下列主要章节。第3章：共享、伸缩性和弹性模式提供专注于IT资源共享、伸缩性、弹性和总体优化的基本与高级设计解决方案。第4章：可靠性、适应性和恢复模式处理和H资源及云环境的故障切换、冗余性和恢复相关问题的设计模式。第5章：数据管理和存储设备模式专注于云存储架构、云存储设备配

7、置和管理以及云托管数据管理和优化的设计模式。第6章：虚拟服务器和虚拟化管理器连接性及管理模式涵盖与虚娜务器和虚拟化管理器相关的连接性、可访问性、配置及关联问题的设计模式。第7章：监控、配给和管理模式本章介绍一组管理性设计模式，如运行时监控、IT资源配给和通用管理性功能集控制相关的模式。第8章：云服务和存储安全性模式本章介绍专注于建立云服务架构和云存储设备安全性控制的模式。第9章：网络安全性、身份和访问管理及信任保证模式本章提供一系列云安全模式，处理常见安全需求以及各种形式的攻击预防。第10章：常见复合模式前面介绍的设计模式中许多都可以组合成超模式，代表云计算行业中的常见模型或者环境，或者提供更

8、大规模、更复杂的设计解决方案。本章通过定义一系列复合设计模式，提供了一些较为相关的组合的示例。附录A：云计算机制词汇表云模式的应用需要不同云计算机制的加入和实现C本附录提供了前述设计模式档案中相关和引用的所有机制的简洁定义。附录B：按字母顺序排列的设计模式参考按照字母顺序排列的云计算设计模式快速参考，包含所在的章节号。附加信息这些部分提供了PrenticeHallServiceTechnologySeriesfromThomasErl,的补充信息和资源。图例本书包含许多框图。这些插图中使用的主要符号在本书的封二和封三中列出。这些图标和CloudComputing：Concepts,Techno

9、logyfeArchitectureJ中使用的一致。模式文档约定本书中的每个模式根据一组预先定义的标记约定记录，第2章中将介绍这些约定。更新、勘误和资源(WWW)关于其他系列从书的信息和各种支持资源可以在丛书的官方网站上找到：WWW。我们鼓励读者定期访问该网站，检查内容的更改和更正。本书网站(www.coudpatterns.org)本书中记录的所有模式档案摘要表还在CloUdPaltemS.org网站上发布。该网站可以作为在线参考工具，也可以提交新的候选模式。什么是方？()这是一个快速参考网站，由本书的摘麴成，介绍云计算的基本主题。参考规范()这个网站提供主要标准组织创建和维护的原始规范文档

10、的中心门户，有一部分专门介绍云计算的行业标准。(TheServiceTechnology杂志(WWW.$)(TheServiceTechnology)杂志是AleitUraEdUCaliOn公司和PrentiCeHaII出版的月刊，与aPrenticeHallServiceTechnologySeriesfromThomasEr,有正式的联系。CbUdSChOOLCOmnl认证云(CCP)专家()本书介绍的模式档案和机制来源于云认证专家（CCP）课程的部分内容，这是一个学术性、供应商中立的认证项目，专门针对云计算专业领域。社会化媒体和通知使用上的通知表单或者向noMfyardturaICOIn

11、发送一个空白邮件,就可以自动得到本系列新书发行、新补充内容或者前述资源网站关键更改的通知。另外，也可以访问WWW.ServicetechboOkseOm/community,通过“PrenticeHallServiceTechnologySeriesfromThomasErlw官方FaCeboOk网页、LmkedIn讨论组或者TWitter联系我们。第2章理解设计模式描述模式的最简单方法是以一致的格式，独立记载某个常见问题经过证明的解决方案，该文档通常作为更大集合的一部分。模式的概念已经成为H常生活的一个基本组成部分。在不知不觉中，我们每天都在自然地使用经过证明的解决方案解决常见问题。在口世界

12、中，围绕自动化系统设计的模式称作设计模式。设计模式是有益的，因为它们:描述经过现场测试的常见设计问题的解决方案。 以标准化、容易引用的格式组织设计情报。 通常可以由大部分参与设计的IT专业人员所重复。 可以用于确保系统设计和构建的一致性。 可以成为设计标准的基础。 通常很灵活、可以选择（并且坦率地记载模式应用的影响，甚至推荐替代方法）。 在文档中记载系统设计的特定方面，可作为辅助教材（不管是否应用它们）。 有时候可以在系统实施之前和之后应用。 可以通过相同集合中其他设计模式的应用加以支持。 因为每个模式都具备有意义的名称，丰富了指定IT领域的词汇。此外，因为设计模式提供的解决方案经过证明，它们

13、的一致应用自然会改进系统设计的质量。注意，即使设计模式提供经过证明的设计解决方案，仅仅使用它们也不能保证始终按照要求解决设计问题。设计模式成功与否最终取决于许多因素，包括实施环境约束、从业人员能力、业务需求的分歧等。这些方面都会影响模式成功应用的程度。模式语言是TII相互关联的模式，它们在一个或者多个模式应用序列中实施，每个后续的模式都在前一个模式的基础上构建。模式语言的概念起源于建筑学，与模式实施顺序相关的“模式序列”一词也是如此。作为一个整体，云计算设计模式目录提供了开放的云计算主模式语言。不同模式之间的相关程度不同，但是它们都有一个共同的目标，模式序列的探索是无止境的。2.1 关于模式档

14、案本书介绍的每个设计模式都记录在一个模式档案中，模式档案由如下部分组成。2.2 关于复合模式复合模式是粗粒度的模式，由一组较细粒度的模式组成。在第10章中会介绍一些较为常用和重要的云计算复合模式。当模式被分类为“复合”时要注意，几乎任何模式都是复合模式。本书描述的每个其他模式都可以分解为一组更细粒度的模式。然后，它们可以组合为原来的模式，也就说明了原来的模式是复合模式。这种观点的重要性在于，模式是否标记为“复合”是相对的，只是和同一目录中其他模式相对的粒度不同而已。还要注意，复合模式可以嵌套。本书介绍的复合模式这样分类是因为它们与当代云计算行业中公认的模型、环境和技术集相关。在不同的环境中，这

15、些模式可能有不同的分类。在表示复合模式时，表示设计模式的矩形符号右下角有一个星号，以进一步加以区分。澄清模式如何组合为复合模式更为重要。复合模式可能表示一组共同应用到特定程序或者实现，以便实现一组特定设计特性的模式。这被称作联合应用。另外，组成复合模式的成员模式可能代表特定程序或者环境提供的一组相关特性。在这种情况下，模式的共存应用确立了一个可由工具和技术组合实现的“解决方案环境”。2.3 设计模式应用衡量必须承认一点，大部分模式都不提供非黑即白的选择C设计模式往往可以在不同层面上应用。尽管给定模式的效能通常等价于实现的程度，但是在现实世界中应用时，实际的考虑因素可能会限制模式的应用程度。重点

16、是，在任何可行的范围内考虑和吸收设计模式的设计目标，努力争取最终实现对满足需求和目标有意义的模式。24本书的使用如前所述，本书是按照技术参考指南的形式组织的。后续章节根据上级分类分组模式。不需要以任何特定的顺序阅读本书，它是按照类目格式设计的，读者可以跳到任何有直接益处的模式档案处开始阅读。为了最大化本书的功能，下面建议的使用方针值得注意。 如果遇到希望更深入了解的术语或者引用模型，可以在CloudComputing：Concepts,TCChnOIOgy&Architecture或者WWWWhaLSClOUdCOm中找到最为正式的定义。 如果遇到希望更深入了解的云计算机制，可以在附录A中找到

17、简洁的定义。（CloudComputing：Concepts,Technology&Architecture中有这些机制的一个子集的详细描述，也可以在网上找到更有描述性的定义：www.cioudpaUerns.orgo 如果知道模式的名称，希望更快地找到它，可以使用附录B提供的字母顺序列表。 如果想要和其他人分享关于模式的信息，或者想要在网上查看快速参考信息，可以使用WWW.Cloudpaarnsag访问并搜索模式档案摘要表格。,如果对云计算设计模式与NIST架构模型的对应或者关联感兴趣，可访问WWWdOUdPanernS.org0本目录中模式的一个子集已经有了对应物。云计算设计模式目录预计会

18、随着行业的新发展和创新而增长。欢迎云计算专业人士通过WWW.CbudpatlemsQrg提交候选模式，由社区进行开放的审核，并考虑包含在本书中。第3章共享、伸缩性和弹性模式这组设计模式的关注点是提供解决方案，最大化可用IT资源潜在利用率，以应对多个云消费者中不可预测的使用需求。共享资源（31节）、动态数据规范化（3.12节）、内存过度分配（3.15节）和网卡（NlC）聚合（3.16节）直接实现并支持大资源池上的多租户，而云消费者在任何位置的访问通过应用广泛访问（317节）模式实现。本章的大部分模式直接或者间接地实现云计算的弹性特征，支持云透明地自动化伸缩IT资源的能力，这种能力是响应运行时情况

19、所必需的，也是云消费者或者云提供者预先确定的。11共享资源如何发挥物理IT资源容量的潜力？问题为个人消费者分配专用IT资源可能产生浪费，不能充分利用总容量解决方案物理IT资源划分为较低容量的虚拟IT资源，配给到多个云消费者，以此实现共享应用使用虚拟化技术创建物理IT资源的虚拟实例，每个虚拟化IT资源可以分配给一个云消费者，而底层物理IT资源是共享的机制审计监视器、云存储设备、云使用量监视器、虚拟化管理器、逻辑网络边界、资源复制、虚拟CPU、虚拟基础设施管理器（VIM）、虚拟RAM、虚拟服务器3.2工作负载分布如何避免IT资源过度利用？问题遭受大量并发使用的IT资源可能引发性能降级，降低可用性和

20、可靠性，并且容易招致整体故障解决方案IT资源进行水平伸缩，使用负载平衡系统在多个IT资源中分布运行时工作负载应用在云架构中加入负载平衡技术，配置合适的负载平衡算法以确保有效的工作负载分布机制审计监视器、云存储设备、云使用量监视器、虚拟化管理器、负载平衡器、逻辑网络边界、资源群集、资源复制、虚拟服务器U动态可伸缩性IT资源如何自动伸缩，以应对需求的波动？问题配备IT资源以匹配其处理需求是一个挑战。如果IT资源的需求低于其容量，则利用不足；如果需求高于容量，则过度利用，无法满足要求解决方案IT资源可以和一个被动的云架构集成，该架构能够自动应对需求的波动而水平或者垂直伸缩应用动态水平伸缩可以通过使用

21、完全相同的IT资源组成的池，以及可以在每个池分配和收回工作负载的组件实现。动态垂直伸缩可以通过能够在运行时切换IT资源组件的技术实现机制自动伸缩监听器、云存储设备、云使用量监视器、虚拟化管理器、按使用付费监视器、资源复制、虚拟服务器U服务负载平衡云服务如何适应增加的工作负载？问题单个云服务实现的容量有限，在超出处理阈值时会造成运行时异常、故障和性能降级解决方案创建云服务的冗余部署并增加负载平衡系统，动态地在云服务实现之间分布工作负载应用将复制的云服务实现组织为一个资源池。负载平衡器可以作为一个外部组件，也可以内建在托管服务器中，由其自行平衡工作负载HL制云使用量监视器、负载平衡器、资源群集、资

22、源复制3.5 弹性资源容量如何动态伸缩虚拟服务器的处理能力，以应对IT资源使用需求的波动？问题当虚拟服务器托管的IT资源强加超过虚拟服务器容量的处理需求时，托管的IT资源及虚拟服务器本身的性能和可靠性可能遭受不利影响解决方案建立弹性配给系统，动态分配和回收虚拟服务器的CPU和RAM,以应对托管IT资源的处理需求波动应用通过与虚拟化管理器和VlM交互的伸缩性技术，按照必要的处理能力在运行时获取和归还CPU和RAM资源来利用资源池机制J自动伸缩监听器、云使用量监视器、虚拟化管理器、实时YM迁移、按使用付费监视器、资源复制、虚拟CPU、虚拟基础设施管理器（VlM）、虚拟RAM、虚拟服务器3.6 弹性

23、网络容量如何分配网络带宽，以与实际的使用需求保持一致？问题网络带宽往往是固定的，在达到带宽容量极限时造成性能瓶颈、运行时异常和故障解决方案建立一个系统，动态增减网络端口总数或者网络带宽，以应对实际带宽使用的需要应用云消费者网络流量被隔离，每个云消费者分配自己的网络端口，这些端口从网络池按照需求获取和归还机制自动伸缩监听器、云使用量监视器、虚拟化管理器、逻辑网络边界、按使用付费监视器、资源复制、虚拟服务器U弹性磁盘配给云存储如何根据波动的实际消耗计费？问题当云提供者对固定破盘存储分配收费时，费用是根据磁盘容量而不是实际使用量来计量的。因此，云消费者通常为比实际消耗更多的存储买单解决方案建立动态存

24、储配给系统，在细粒度上动态分配和删除存储空间（并收集计费数据）应用精简配给和动态分配技术及云存储监控一起使用，实现弹性存储空间配给和用于计费目的的使用数据计量机制云存储设备、云使用量监视器、虚拟化管理器、按使用付费监视器、资源匏制、虚拟服务器38负载平衡虚拟服务器实例如何在虚拟服务器及其物理主机之间平衡负载？问题如果运行时工作负载没有在虚拟服务器及其物理主机之间正确分布，有些虚拟服务器会过度利用，而其他虚拟服务器则利用不足或者闲置解决方案在运行时重新计算工作负载，在托管物理服务器之间相应地移动虚拟服务器，确保虚拟和物理层之间的均匀分布应用容量监视器（亦称“看门狗”（watchdog）查询物理和

25、虚拟服务器，向VlM报告变动，VlM与负载平衡器交互，实时进行VM迁移，以动态调整虚拟服务器的位置机制自动伸缩监听器、云存储设备、云使用量监视器、虚拟化管理器、实时VM迁移、负载平衡器、逻辑网络边界、资源群集、资源复制、虚拟CPU、虚拟基础设施管理器（VlM）、虚拟RAM、虚拟服务器、虚拟交换机、虚拟化监视器3负载平衡虚拟交换机如何在物理网络连接上动态平衡工作负载，避免带宽瓶颈？问题当虚拟交换机上联链路端口上的网络流量增加，可能造成延迟、性能问题和丢包，因为受影响的虚拟服务器仅通过一条上联链路发送和接收流量解决方案在虚拟和物理网络之间的多条上联链路之间平衡流量应用在物理主机上增加额外的网络接口

26、卡，以容纳配置多条物理上联链路的虚拟交换机机制云使用量监视器、虚拟化管理器、负载平衡器、逻辑网络边界、物理上联链路、资源复制、虚拟基础设施管理器(VlM)虚拟服务器、虚拟交换机3.10 服务状态管理如何优化状态型云服务，最小化运行时IT资源消耗？问题设计为将大量数据长期保存在内存中的云服务可能消耗过多的运行时处理，从而不合理地给整个云基础设施带来负担，强加给云消费者多余的使用成本解决方案设计与状态管理系统集成的云服务，使其可以在必要时于运行时推迟状态数据，最小化IT资源消耗应用状态管理系统需要能够临时保存和释放云服务交换的状态数据的云存储设备。云服务本身必须配备确定何时、如何释放和读取状态数据

27、的逻辑机制云存储设备、云使用量监视器、虚拟化管理器、按使用付费监视器、资源复制、状态管理数据库、虚拟服务器3.11 存储工作负载管理存储处理工作负载如何动态分布到多个存储设备？问题当存储相关处理被限制在一个云存储设备时，可能发生过度利用，而其他存储设备则利用不足或者完全没有被利用，造成未优化的云存储架构解决方案提供一个存储容量系统，在不同云存储设备之间、网络之间分布运行时工作负载，并实现LlJN的划分和管理应用云存储设备被组合为一个资源池，从中进行水平伸缩，协调存储容量监控的使用和LUN迁移机制审计监视器、自动伸缩监听器、云存储设备、云使用量监视器、负载平衡器、逻辑网络边界3.12 动态数据规

28、范化如何自动避免云存储设备中的冗余数据？问题云消费者可能在云存储设备中保存大量冗余数据，从而使存储架构变得臃肿，损害数据访问性能解决方案云消费者接收的数据自动规范化，避免冗余数据，优化存储设备容量及性能应用使用数据重复消除技术，在块或者文件级别上检测和消除冗余数据机制云存储设备3.13 跨存储设备垂直分层如何动态实施数据处理的垂直伸缩？问题增加云存储设备上存储的数据处理能力通常需要人工垂直扩展设备，这样做的效率低下，可能造成浪费解决方案建立一个系统，在多个云存储设备上动态实施数据处理的垂直伸缩应用使用预定义的容量阈值，以LUN迁移动态地在不同容量的云存储设备之间移动LUN磁盘机制审计监视器、自

29、动伸缩监听器、云存储设备、云使用量监视器、按使用付费监视器3.14 存储设备内垂直数据分层如何在存储设备内部实施动态数据垂直伸缩？问题当必须在单一云存储设备内维护数据时，数据的存储和处理能力受到该设备的限制解决方案使用能够支持多种磁盘类型的云存储设备，实现局限于该设备的动态垂直伸缩应用利用复杂的云存储技术建立存储层次，数据可以透过这些层次，通过LUN迁移纵向扩展或者收缩机制自动伸缩监听器、云存储设备、云使用量监视器、按使用付费监视器3.15 内存过度分配当虚拟服务器总内存超过主机上可用物理内存时，如何在单一主机上托管多个虚拟服务器?问题尽管多个虚拟服务器的总内存配置超出了主机自身的物理内存，但

30、仍然必须在主机上托管它们解决方案实施内存虚拟化，允许虚拟服务器内存总配置超出主机物理内存，实现同一主机上托管更多的虚拟服务器应用实现一个或者多个内存过度分配组件机制虚拟化管理器、虚拟基础设施管理器（VIM）、虚拟RAM、虚拟化代理、虚拟化监视器3.16 网卡（NIC）聚合如何组合多个NlC的容量供虚拟服务器使用，同时改进可用性？问题单独NlC的容量可能不足以保证虚拟服务器可用性解决方案使用单一虚拟交换机，同时利用多条物理上联链路应用捆绑多个NIC,分配给一个虚拟交换机，配置为并发使用机制虚拟化管理器、物理上联链路、虚拟基础设施管理器（VlM）、虚拟交换机U?广泛访问如何使多种云服务消费者能够访

31、问云服务？问题云消费者可能需要通过云服务设计中不支持的云服务消费者设备、协议或者数据格式访问云服务解决方案加入运行时映射逻辑，转换云服务和不同云服务消费者之间交换的数据应用将映射逻辑添加到云服务逻辑或者单独放置，在一个多设备中介机制中转换云服务消费者和云服务之间交换的数据机制多设备中介第4章可靠性、适应性和恢复模式为实现运营持续性和灾难恢复而进行的应急计划工作关心的是设计与实施可提供运行时可靠性、运行适应性和中断（不管来源为何）时自动恢复的云架构。本章中的模式对应这些需求的不同方面。本章从应对基本故障切换和可用性需求的基础模式开始，如资源池化（4.1节）、资源保留（4.2节）、虚拟化管理器群集

32、（4,3节）和冗余存储（4.4节），维续介绍更专业化和复杂的模式，如动态故障检测与恢复（4.5节）和零停机时间（49节），这些模式的建立作为企业云解决方案支柱的适应性云架构。值得一提的是，这组模式确保安全三要素（机密性、完整性和可用性）中的可用性，并且进一步得到第8章和第9章中的多种云安全模式的补充，那些模式保护组织免遭可能损害云托管IT资源可用性的攻击，最大限度地发挥可靠性和适应性潜九U资源池化如何组织IT资源，才能支持动态共享？问题为了可伸缩性而共享相同的IT资源时，持续保持其完全同步是容易出错的繁重工作解决方案提供自动同步系统，将相同的IT资源组合为池，并维护其同步性应用可以创建不同大小

33、的资源池，并进一步组织为层次结构，提供父池和子池机制审计监视器、云存储设备、云使用量监视器、虚拟化管理器、逻辑网络边界、按使用付费监视器、远程管理系统、资源管理系统、资源复制、虚拟CPU、虚拟基础设施管理器（VlM）、虚拟RAM、虚拟服务器U资源保留如何保护共享IT资源，避免因为并发访问而引起冲突？问题当两个或者更多云服务消费者试图实例化相同的共享IT资源，会发生运行时冲突，包括由于缺乏容量而引起的资源约束解决方案建立一个系统，其中某个（或者多个）IT资源的一部分专门保留给某个指定的云服务消费者应用使用资源管理系统定义IT资源阈值，限制对保留IT资源的访问机制审计监视器、云存储设备、云使用量监

34、视器、虚拟化管理器、逻辑网络边界、远程管理系统、资源管理系统、资源复制、虚拟CPU、虚拟基础设施管理器（VlM）、虚拟RAM、虚拟服务器U虚拟化管理器群集虚拟服务器如何在宿主虚拟化管理器或者物理服务器出现故障时存活？问题虚拟化管理器或者底层物理服务器的故障会倾泻到所有托管虚拟服务器上，进一步导致托管的IT资源失效解决方案虚拟化管理器跨越多台物理服务器组成群集，如果其中一个虚拟化管理器失效，活动的虚拟服务器会转移到另一个虚拟化管理器应用在群集化的虚拟化管理器之间传递心跳消息，一个中心VlM维护状态监控。为群集化虚拟化管理器提供共享存储，进一步用于存储虚拟服务器磁盘机制云存储设备、虚拟化管理器、逻

35、辑网络边界、资源群集、资源复制、虚拟基础设施管理器（VIM）、虚拟服务器、虚拟交换机、虚拟化监视器U冗余存储云存储设备的可靠性和可用性如何在故障条件下持续？问题当云存储设备失效或者无法访问，云消费者无法访问数据，依赖于设备访问的云服务也可能失效解决方案建立由冗余云存储设备组成的故障安全系统，在主设备失效时由冗余辅助设备代替应用数据从主存储复制到辅助存储设备。必要时使用存储设备网关将数据访问请求重定位到辅助存储设备机制云存储设备、故障切换系统、资源更制U动态故障检测与恢复IT资源故障的通知与恢复能否自动化？问题当基于云的IT资源失效，人工干预可能效率低下，无法接受解决方案建立一个看门狗（WatC

36、hdOg）系统，监控IT资源状态并在故障时通知并尝试恢复应用可以使用不同的智能监控及恢复技术，专注IT资源故隙情况的监视、决策、行动、报告利提升，实现故障检测利恢复任务的自动化机制审计监视器、云使用量监视器、故障切换系统、SLA管理系统、SLA监视器16多路径资源访问当预定义路径丢失或者不可用时，如何访问IT资源？问题当指向IT资源的路径丢失或者不可用，IT资源无法访问。在云提供者为云消费者提供丢失或者更新后的路径之前，这可能损害整个云解决方案的稳定性解决方案为IT资源提供备用路径，给予云消费者一种编程或者人工克服路径故障的手段应用在服务器或者虚拟化管理器上建立一种多路径系统，为同一个IT资源

37、提供多条备用路径，同时确保通过每条备用路径看到的IT资源完全相同机制J云存储设备、虚拟化管理器、逻辑网络边界、资源更制、虚拟服务器U为虚拟服务器建立冗余物理连接虚拟服务器在物理连接失效时如何保持连接？问题如果虚拟服务器使用的虚拟交换机上联链路端口失效，虚拟服务器就变成隔离的服务器，无法连接到网络或者托管的IT资源解决方案为虚拟服务器建立冗余的物理备份网络连接应用在物理主机上添加第二块物理网卡，并配置为虚拟交换机的热后备上联链路端口机制故障切换系统、虚拟化管理器、逻辑网络边界、物理上联链路、资源复制、虚拟基础设施管理器（VlM）、虚拟服务器、虚拟交换机U同步操作状态当高可用性和群集技术不可用时，

38、如何确保虚拟服务器的可用性和可靠性？问题云消费者可能无法为其虚拟服务器或者操作系统利用高可用性和群集技术，从而更容易发生故隙解决方案建立一个复合故障切换系统，不依赖于群集或者高可用特性，而是使用心跳消息同步虚拟服务器应用心跳消息由一个专门的服务代理处理，在虚拟化管理器之间、虚拟化管理器与虚拟服务器之间，以及虚拟化管理器与VlM之间交换机制J云存储设备、故障切换系统、虚拟化管理器、资源复制、状态管理数据库、虚拟服务器19零停机时间如何避免或者消除虚拟服务器的停机时间？问题当物理主机成为虚拟服务器的单故障点，提供零停机时间的保证是个难题解决方案建立容错系统，当物理服务器失效时，虚拟服务器迁移到另一

39、台物理服务器应用应用虚拟服务器容错、复制、群集和负载平衡的一个组合，所有虚拟服务器保存在一个允许不同物理主机访问的共享卷中机制审计监视器、云存储设备、云使用量监视器、故障切换系统、虚拟化管理器、实时VM迁移、逻辑网络边界、物理上联链路、资源群集、资源复制、虚拟CPU、虚拟磁盘、虚拟基础设施管理器（VlM）、虚拟网络、虚拟RAM、虚拟服务器、虚拟交换机、虚拟化代理、虚拟化监视器UO存储维护窗口在维护性运行中断期间，如何保持对云存储设备数据的访问？问题云存储设备上的硬件维护可能需要关闭设备，造成数据访问途径丢失和服务中断解决方案创建运行中断预防系统，在维护和其他类型的运行中断期间临时移动数据而不造

40、成中断应用应用LUN迁移，在维护窗口期间临时将数据转移到单独的云存储设备机制云存储设备、故障切换系统、资源复制Ill虚拟服务器自动崩溃恢复在虚拟服务器操作系统崩溃时，托管的云资源如何自动恢复？问题操作系统突然失效的虚拟服务器必须能够自动恢复其托管云服务解决方案不断监控和跟踪虚拟服务器的活动，以便在操作系统故隙时恢复应用本模式的应用涉及虚拟化管理器用于检查虚拟服务器运营状态的特殊技术和机制机制虚拟化管理器、虚拟化代理U2非破坏性服务重定位云服务活动如何临时或者永久重定位而不造成服务中断？问题有些情况下，必须或者最好重定向云服务活动或者重定位整个云服务实现。但是，转移服务活动或者重定位云服务实现可

41、能导致运行中断，从而破坏云服务的可用性解决方案可以建立一个系统，在运行时执行云服务重定向或者重定位，临时创建复制的实现，然后暂停或者删除原始实现应用该系统使用虚拟化技术在不同位置实时实现云服务实现的复制和迁移机制云存储设备、云使用量监视器、虚拟化管理器、实时VM迁移、按使用付费监视器、资源复制、SLA管理系统、SLA监视器、虚拟基础设施管理器(VlM)、虚拟服务器、虚拟交换机第5章数据管理和存储设备模式实现对共享可配置IT资源池的普遍、按需、可伸缩网络访问的基本云计算模型，通常需要大量廉价存储的存在和访问，这些存储本身必须是高灵活性、可伸缩和可配置的。和典型云架构的其他成员一样，云存储设备必须

42、具备快速配给的能力，以及在最大限度地减少管理工作量或者云提供者交互的情况下释放存储资源及大量数据的能力。这组模式解决一些关键问题，这些问题与配置和管理云存储设备及其存储数据集的常见难题和优化需求相关。5.1 直接I/O访问虚拟服务器如何克服所在虚拟化环境强加的数据传输容量阈值？问题虚拟化网络和关联的虚拟化IT资源有容量限制，可能不合理地抑制虚拟服务器通信和数据传输性能解决方案允许虚拟服务器绕过虚拟化管理器，直接访问物理服务器的I/O卡应用虚拟化管理器将物理服务器1/0卡的全部控制权直接转移给虚拟服务器，此后，虚拟服务器可以发现1/0卡，作为其硬件设备机制云存储设备、云使用量监视器、虚拟化管理器

43、、逻辑网络边界、按使用付费监视器、资源复制、虚拟基础设施管理器(VIM)虚拟服务器5.2 直接LUN访问虚拟服务器如何克服仿真基于文件存储强加的性能限制？问题通过虚拟化管理器上的主机总线适配器映射的LUN可能限制对仿真基于文件存储的数据访问，该存储可能强加性能限解决方案授权虚拟服务器通过物理主机总线适配器直接访问基于块的存储LUN应用使用原始设备映射技术，配置虚拟化管理器启用虚拟服务器对基于块的原始LUN的访问机制云存储设备、云使用量监视器、虚拟化管理器、按使用付费监视器、资源复制、虚拟基础设施管理器(V【M)、虚拟服务器5.3 单根I/O虚拟化如何虚拟化单物理1/0设备，在多个云服务器消费者

44、之间共享？问题一个I/O设备必须提供给多个云服务消费者，但是它有固有的物理限制，一次只能服务一个消费者解决方案抽象物理1/0设备的功能性，向多个云服务消费者提供其特性，使每个消费者只看到自己的虚拟化实例应用使用PNlC硬件虚拟化I/O设备的功能性，通过虚拟化技术的使用提供抽象功能机制虚拟化管理器“云存储静态数据加密云提供者如何安全地在云存储设备上保存云消费者数据？问题云环境中保存的数据需要安全性，不利于对组成云存储设备的物理硬盘的访问解决方案加强物理硬盘上数据的安全，以避免未授权访问应用可以使用物理存储阵列支持的加密机制，自动加密保存在磁盘上的数据，在数据离开磁盘时解密机制云存储设备、加密密钥

45、管理系统(CKMS)加密5.5 云存储数据生命期管理如何按照定义好的生命期，在云环境中保存和管理数据？问题组织不再需要的数据集可能使数据库变得臃肿，导致性能问题，还可能进一步招致管理和维护负担解决方窠可以引入一个解决方案，根据在己定义生命期中的状态自动管理数据并迁移到不同类型的云存储设备，或者删除数据应用云存储数据老化管理机制根据已提供的生命期监控数据状态，以便将数据转移到不同的云存储设备，或者在已定义的生命期之后删除数据机制云存储数据老化管理、云存储设备、数据传输5.6 云存储数据管理云消费者如何直接与云存储设备上存储的数据交互，或者以合适的权限级别向其他云消费者提供访问权？问题云消费者可能

46、不拥有包含其数据的云托管存储设备，或者对这些设备没有权限。这可能限制他们访问和管理业务重要数据集的能力解决方案提供一种解决方案，使云消费者可以直接与云存储设备上保存的数据交互应用可以使用云存储管理门户机制，为云消费者提供一个接口或者API,和云存储设备上保存的数据交互机制云存储设备、云存储管理门户、身份和访问管理（IAM）a?云存储数据放置依从性检查云消费者如何确保保存在云存储设备上的数据位于满足依从性策略所需的地区？问题云消费者组织可能必须遵循监管数据托管策略，这些策略可能对用于托管数据的存储设备提出特定的位置要求。但是，当数据托管在第三方云中时，可能无法得知使用的云存储设备是否符合这些要求

47、解决方案实施监控云存储设备位置的解决方案，在存储条件不再满足依从性策略时发送通知应用使用云存储数据放置审计机制，在特定数据集或者云存储设备上实施云消费者（或者云提供者）定义的策略机制鉴证服务、云存储数据放置审计、云存储设备、地理位置标签、资源复制、可信平台模块（TPM）5.8 云存储设备屏蔽保存在云存储设备上的数据如何与特定消费者隔离？问题保存在共享云环境中的数据可能容易遭到其他云消费者的未授权访问解决方案实施一种解决方案，使每个云存储设备相互隔离，不会提供给未授权的云消费者访问应用LUN屏蔽机制可以在物理存储阵列上实施定义的策略，阻止未授权的云消费者访问共享云环境中的特定云存储设备机制云存储设备、