【2025-系统规划与管理师】第六章：云资源规划

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说明

系列文章见：2025版-系统规划与管理师-备考文章目录

学习视频：江山老师

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云资源规划是一个持续的过程，需要定期审查和优化资源配置，以反映变化的需求和新技术的出现。

1.云资源规划概述

云资源是指由云服务提供商所提供的计算、存储、网络等基础设施和服务。这些资源可以通过互联网或专用网络进行访问和使用，用户无须拥有自己的物理设备或基础设施，而是通过租用云服务来满足需求。

1.1.重要性和目标

云资源规划的重要性在于优化资源利用、降低成本、确保可扩展性和提高可靠性，以支持业务需求和目标。这使得云资源规划成为成功实施和管理云计算环境的关键因素。

云资源规划的重要性和目标体现在如下几个方面：

• 提高效率：避免资源浪费和过度购买。通过准确评估和规划资源需求，可以避免资源瓶颈和性能问题，提高整体业务效率。
• 降低成本：通过优化资源配置、采用成本效益高的计算和存储解决方案，以及精确预测和控制成本，组织可以实现资源使用的最佳回报并降低总体运营支出。
• 确保可扩展性：云资源规划能考虑到业务增长和变化的需求，确保系统具备可扩展性。通过合理规划计算和存储资源的扩展能力，组织可以满足业务快速增长的需求，避免系统瓶颈和性能下降。云资源的扩展要根据业务需求，防止过度投入或者投入不足。
• 提高可靠性和弹性：通过合理分配冗余资源，以及实施高可用性和容灾策略，组织可以减少系统故障和停机时间，确保业务连续性。
• 支持业务需求：通过深入了解业务需求，包括资源类型、性能、安全性、可靠性等要求，云资源规划能够为业务提供合适的资源支持。

1.2.关键要素

云资源规划的关键要素包括：业务需求分析、资源评估和规划、预算管理、安全和合规性、弹性和可扩展性、性能优化、监控和管理。

• 业务需求分析：了解业务需求是云资源规划的基础，包括确定业务目标、预测资源需求、评估性能要求以及考虑数据安全和合规性需求。
• 资源评估和规划：对当前和未来的资源需求进行评估和规划是云资源规划的核心，包括确定计算、存储和网络资源的数量、类型和规模，以保存业务需求，并确保资源的高效利用。
• 预算管理：需要考虑限制和成本效益，包括制定预算计划、预测运营成本、优化资源配置以及评估和控制云服务提供商的费用。
• 安全和合规性：云资源规划要考虑数据安全和合规性要求，包括确保云环境的数据保护措施、访问控制、身份验证和合规性标准的满足。
• 弹性和可扩展性：云资源规划需要考虑业务的弹性和可扩展性需求，包括评估系统的弹性需求，设计弹性架构，以及规划和准备资源的扩展能力，以适应业务的变化和增长。
• 性能优化：包括评估和优化计算和存储资源的性能，选择适当的云服务提供商和配置选项，以满足业务的性能需求。
• 监控和管理：云资源规划需要包括监控和管理资源的能力，包括制定监控策略、选择适当的监控工具和技术，以及建立有效的资源管理流程，以确保资源的可见性和及时的干预。

1.3.基本流程

云资源规划的基本流程涵盖了从需求收集到规划设计、实施和持续优化的各个阶段。基本流程如下：

1. 需求收集。具体包括以下内容：
   （1）理解业务需求和目标，包括预测未来的增长和变化；
   （2）收集和分析相关的业务数据，如系统架构、用户量、交易量、存储需求等；
   （3）调研和了解利益相关者的需求和期望，包括业务部门和IT团队。

2. 资源评估和规划。具体包括以下内容：
   （1）评估当前的计算、存储和网络资源使用情况，包括性能、可用性和成本；
   （2）预测未来的资源需求，并根据业务增长和变化制定资源规划策略；
   （3）确定合适的云服务模型【如IaaS、PaaS、SaaS、FaaS】和提供商，根据业务需求选择适当的资源类型和配置。

3. 预算管理。具体包括以下内容：
   （1）制订预算计划，考虑资源采购、运营和维护的成本；
   （2）评估云服务提供商的定价模型和费用结构，并进行成本效益分析；
   （3）设定费用控制和预算监控的策略，确保资源使用符合预算要求。

4. 设计与实施。具体包括以下内容：
   （1）基于需求和资源评估，设计云架构和系统配置，包括计算、存储、网络和安全方面的规划；
   （2）选择适当的云服务提供商，并配置和部署云资源；
   （3）迁移应用程序和数据到云环境，并确保数据的安全和完整性。

5. 持续优化。具体包括以下内容：
   （1）监控和评估云资源的性能、可用性和成本效益；
   （2）根据实际使用情况和需求变化，进行资源调整和优化；
   （3）定期审查和更新资源规划，以确保与业务目标的一致性和适应性。

整个云资源规划流程应该是一个循环的过程，随着业务需求的变化和技术进展，不断进行评估和优化。这种持续的规划和优化能够确保云资源满足业务的需求，并提供高效、可靠和安全的云计算环境。

2.云计算架构

云计算架构是指在云计算环境下，将各种资源和服务组织起来以满足用户需求的框架。

云计算架构包括：服务类型、服务模式、内部特征和外部特征等要素。

2.1.云计算服务类型

按照部署类型划分，云计算可分为公有云、私有云和混合云三类。

2.1.1.公有云

公有云通常指第三方提供商为用户提供的能够使用的云，公有云一般可通过互联网使用，通常是免费的或者价格低廉的，公有云的核心属性是共享资源服务。公有云的优势是成本低和扩展性好，作为一个支撑平台，能够整合上游的服务提供者和下游最终用户，打造新的价值链和生态系统。

公有云的核心特征是基础设施所有权属于云服务商，云端资源向社会大众开放，符合条件的任何个人或组织都可以租赁并使用云端资源，且无须进行底层设施的运维。公有云的优势是成本较低、无须维护、使用便捷且易于扩展，适应个人用户、互联网企业等大部分客户的需求。

在实际应用中，公有云可以提供多种服务模式，如基础设施即服务(IaaS)、平台即服务
(PaaS)和软件即服务(SaaS)。

2.1.2.私有云

私有云是为一个客户单独使用而构建的，因而提供对数据、安全性和服务质量的最有效控制。用户拥有基础设施，并可以控制在此基础设施上部署应用程序的方式。

私有云可部署在企业数据中心的防火墙内,也可以部署在一个安全的主机托管场所。私有云的核心属性是专有资源池。私有云的特点是数据安全性高、服务质量保障完善和较高的资源使用率。

私有云架构是基于私有云环境构建的云计算基础设施。它是为单个组织或实体而设计的，通常部署在自己的数据中心或由第三方托管。私有云架构提供更高的安全性和控制权，但可能缺乏公有云的灵活性和可扩展性。

对于私有云来说,其建设需要大量的投资,其成本需要三到五年得到回收。

2.1.3.混合云

混合云是指同时部署公有云和私有云的云计算部署模式。

混合云将私有云和公有云协同工作，从而提高用户跨云的资源利用率。混合云帮助用户管理跨云、跨地域的IT基础设施，它是包含了公有云和私有云中各类资源和产品的一个有机整体系统。

业务根据其自身特点的不同，总体上可以分为稳态业务和敏态业务两类，分别适合部署在私有云和公有云中。稳态业务常常通过物理机承载,要求高可靠、低时延等，通常部署在传统网络或私有云中，满足裸机、数据库、核心业务等业务诉求，以及各种不入云服务器的接入需求。

混合云不是简单的私有云和公有云的叠加,混合云需要提供以下能力，即在公有云和私有云之间提供统一的服务体验，例如服务门户统一、资源监控界面统一、账户权限统一等。

2.2.云计算内部特征

云计算架构的内部特征是指在云环境内部的组件、技术和机制，用于实现资源管理、部署、弹性扩展和自动化管理等功能。

云计算架构的一些重要的内部特征如下：

• 虚拟化。虚拟化是云计算架构中的核心概念之一，它通过使用虚拟化技术，将物理资源抽象为虚拟资源。虚拟化可将一台物理服务器划分为多个虚拟机（VM），每个虚拟机可以独立运行不同的应用程序和操作系统。虚拟化提供了更高的资源利用率和灵活性，使得资源可以按需分配和管理。
• 弹性扩展。弹性扩展是云计算架构的重要特征之一，它允许根据需求动态地增加或减少计算资源。云环境中的应用程序可以根据流量、负载或其他指标的变化自动扩展或缩减资源。弹性扩展可以通过自动化工具和机制实现，例如自动负载均衡、弹性自动缩放和自动资源调配。
• 自动化管理。云计算架构使用自动化管理来提高资源的管理效率和可靠性。自动化工具和机制可以自动执行各种管理任务，如资源配置、监控、部署、备份和恢复等。自动化管理减少了手动操作的需求，提高了操作的一致性和效率。常见的自动化工具包括自动化编排工具、配置管理工具和容器编排工具。
• 多租户支持。云计算架构通常是多租户的，即多个用户或组织可以共享同一云环境的资源。多租户支持需要强大的隔离和安全机制，以确保各个租户之间的数据和应用程序的隔离和保护。常见的隔离机制包括虚拟化技术、网络隔离、身份认证和访问控制。
• 资源编排和管理。云计算架构需要提供资源编排和管理的功能，以便有效地管理和利用云环境中的资源。资源编排涉及定义和部署应用程序、配置网络和存储等方面的任务。资源管理涉及监控资源使用情况、进行容量规划和优化资源分配等。资源编排和管理通常通过编排工具和管理平台来实现。

2.3.云计算外部特征

云计算架构的外部特征是指与云环境外部相关的方面，包括可靠性和可用性、安全性、网络连接性和成本效益等。

• 可靠性和可用性。为了实现这一目标,云计算架构采用了多种技术和策略。其中包括在不同地理位置部署冗余系统，如多个数据中心之间的数据备份和镜像，以确保即使在硬件故障或自然灾害发生时，服务仍然能够持续提供。
• 安全性。云计算架构采用了多层次的安全措施来保护用户的数据和应用程序免受潜在的威胁和攻击。这些措施包括数据加密、身份认证、访问控制、漏洞管理和监控等。
• 网络连接性。云计算架构需要提供高速、可靠的网络连接，以确保用户和应用程序能够快速访问和传输数据，包括**高带宽网络、低延迟的连接、负载均衡和内容分发网络(CDN)**等技术。网络连接性的良好性能对于云服务的用户体验和应用程序的性能至关重要。
• 成本效益。云计算架构旨在提供具有成本效益的云计算服务。云计算提供按需分配和释放资源的灵活性，用户只需根据实际使用情况付费，避免了传统计算架构中需要购买和维护大量硬件设备的高成本。此外，云计算架构还提供了资源利用优化、自动化管理和经济实惠的计费模型等功能，帮助用户降低运营成本。

2.4.云计算服务模式

云计算的服务模式主要分为

• IaaS：Infrastructure as a Service
• PaaS：Platform as a Service
• SaaS：Software as a Service
• FaaS：Function as a Service

2.4.1. IaaS

IaaS 即 “基础设施即服务”，它提供了一种虚拟化的计算资源，如服务器、存储设备和网络设备等，用户可以通过云服务提供商租用这些资源来部署和管理应用程序。

用户通过Internet可以获得完善的计算机基础设施获得服务，如 AWS、Open Stack、Cloud Stack提供的虚拟机计算服务。

通过这种模式，用户可以从提供商那里获得所需要的虚拟机或者存储资源来装载相关应用，同时这些基础设施的烦琐的管理工作将由IaaS提供商来处理。IaaS能通过提供虚拟机来支持众多的应用。

IaaS主要的用户是系统管理员。

# IaaS的适用场景包括：
1.web应用程序部署。IaaS可以提供虚拟化的服务器和存储设备，用于部署Web应用程序。
2.大规模数据处理。IaaS可以提供大规模的计算和存储资源，用于处理大规模的数据集。
3.备份和灾难恢复。IaaS可以提供虚拟化的存储设备，用于备份和灾难恢复。

2.4.2. PaaS

PaaS 即“平台即服务”，它提供了一种构建和部署应用程序的中间件平台，用户可以使用该平台上的基础设施和应用程序运行时环境来开发、测试、部署和管理应用程序。

无论是部署还是运行，都无须为服务器、操作系统、网络和存储等资源管理操心，这些烦琐的工作都由PaaS提供商负责处理，而且PaaS的整合率非常惊人，比如，一台运行网络应用程序的服务器能够支撑成千上万的应用。

PaaS主要的用户是开发人员。

# PaaS的适用场景包括:
1.Web应用程序开发。PaaS可以为Web应用程序提供完整的运行时环境,包括数据库、应用服务器、缓存等。
2.移动应用程序开发。PaaS可以为移动应用程序提供后端服务,如用户认证、数据存储、消息推送等。
3.物联网应用程序开发。PaaS可以为物联网应用程序提供设备管理和数据存储等服务。
4.大数据和人工智能应用程序开发。PaaS可以提供分布式计算、数据存储、机器学习等基础设施和服务,帮助用户快速构建大数据和人工智能应用程序。

2.4.3. SaaS

SaaS即“软件即服务”，它将应用程序作为一种服务提供给用户，用户可以通过互联网访问和使用应用程序，而不需要在本地安装和配置软件。

国内通常将其称为软件运营服务模式，简称为软营模式，提供的是软件服务。

SaaS主要面对的是普通用户。

# SaaS的适用场景包括:
1.办公软件,如在线文档编辑、电子表格、项目管理工具等。
2.客户关系管理(CRMO,如销售管理、市场营销、客户支持等。
3.人力资源(HR)管理,如员工招聘、培训、绩效管理等。
4.供应链管理(SCM),如订单管理、物流配送、库存管理等。

2.4.4. FaaS

FaaS即“功能即服务”，它将应用程序的不同功能拆分成独立的、可复用的函数，并以服务的形式提供给用户。每个函数都是独立的，可以单独部署、运行和扩展，而不需要考虑整个应用程序的复杂性。

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服务模式	优点
IaaS	灵活性、可扩展性、高可用性和可靠性、成本效益。
PaaS	灵活性、简化部署和管理、可扩展性、高可用性和可靠性
SaaS	方便性、可靠性、可扩展性、成本效益。
FaaS	灵活性、可伸缩性、可靠性、高效性、微服务架构、事件驱动架构、云原生应用

3.计算资源规划

云资源中的计算资源是指云服务提供商提供给用户的用于执行计算任务和处理数据的资源。

3.1.基本概念

在云资源规划中，计算资源规划是指对云计算环境中的计算资源进行有效管理和分配的过程。

计算资源规划在云资源规划中起着重要作用，涉及对硬件资源的规划和管理、虚拟化和资源池化、弹性扩展和负载均衡、容量规划和预测，以及资源的管理和调度等方面。通过有效的计算资源规划，可以确保云计算环境中的计算资源能够满足应用程序和服务的需求，并实现资源的高效利用。

计算资源的形态

计算资源可以包括以下几种形态：

• 虚拟机（Virtual Machine，VM）。虚拟机是一种仿真的计算环境，通过在物理服务器上创建多个虚拟实例来提供计算能力，每个虚拟机可以拥有自己的操作系统、应用程序和配置。
• 容器（Container）。容器技术是一种轻量级的虚拟化技术，它允许将应用程序及其依赖打包到一个独立的可执行单元中，使得应用程序可以在不同的计算环境中运行而无须重新配置。
• 裸金属（Bare Metal）。裸金属服务是云服务提供商以物理机形态提供云计算服务，裸金属服务主要面向租户的数据库、大数据、AI等对计算性能要求比较高的场景。
• GPU（Graphics Processing Unit）。GPU是一种高性能图形处理器，也可以用于并行计算任务。云服务提供商提供的GPU实例可以满足图形渲染、深度学习、科学计算等高性能计算需求。
• 弹性计算资源（Elastic Compute Resource，ECR）。弹性计算资源是指云平台根据用户的需求动态分配和释放的计算资源，在计算压力变化时能自动扩展或收缩，以满足业务需求。

计算资源规划的范围

计算资源规划的范围如下：

• 硬件资源规划
• 虚拟化
• 容器化
• 弹性扩展和负载均衡
• 容量规划和预测
• 资源管理和调度

3.2.方法和技术

计算资源规划涉及多种方法和技术，可以帮助确定和优化计算资源的配置和利用。

以下是一些常用的计算资源规划方法和技术：

• 容量规划
• 性能优化
• 负载均衡
• 弹性伸缩
• 虚拟化和容器化
• 自动化管理
• 云资源管理

3.3.关键过程

计算资源规划是确保企业或组织在云计算环境中有效地管理和利用计算资源的关键过程。

以下是计算资源规划的关键步骤：

1. 需求分析
2. 容量规划
3. 云服务原则
4. 虚拟化策略
5. 安全性考虑
6. 成本效益分析
7. 持续监控和维护

4.存储资源规划

4.1.基本概念

4.2.存储资源和技术

4.3.关键过程

5.云数据中心规划

5.1.基本概念

5.2.核心技术

5.3.规划与建设

5.4.发展趋势与挑战