软件定义云的需求获取

第5章 软件定义云环境的需求获取方法

5.1 回顾需求工程过程

软件需求工程领域一直在积极发展，以满足构建新一代软件产品和软件包的多样化期望。需求收集的质量直接影响软件工程的成功实施。它使软件开发人员、程序员和工程师能够更深入且明确地理解需要解决的问题以及需要实现的功能。构建一个合格的基于软件的解决方案固然重要，但如果不能满足客户期望，则注定会失败。准确而完美地捕捉业务期望和最终用户需求，并据此构建软件，是实现软件工程预期成功最为关键的因素。因此，开发和完善高效且有效的需求获取与工程方法，是软件工程的重要组成部分。随着强大技术（云、移动设备、分析、社交、嵌入式等）的到来和发展，需求收集和应用构建也必须相应地进行改进和创新。

通常，需求工程过程从初始阶段开始，然后进入需求获取、细化、协商、问题说明，并以对需求规格说明书的评审或验证结束。存在多种技术、模板、表格、模式及其他方法，以便在地理上分散的软件开发团队之间明确地共享对需求的理解，例如用例、场景、功能和特性列表、模型图以及书面规格说明。针对不同情况采用不同的方法。初始阶段是首要且最重要的阶段，其描述如下：软件工程师使用无上下文限制的问题和常见问题来确定问题的细节、寻求解决方案的相关人员、解决方案的性质以及客户与开发人员之间的协作的有效性。

第二阶段是需求获取，涉及直接从客户和终端用户处识别并理解软件开发的首要目标和最终目标、产品如何融入正在形成的业务需求，以及产品在日常使用中的应用方式等。细化阶段的重点是利用初始阶段和获取阶段获得的信息，建立软件功能、特性及约束的精细化技术模型。协商步骤包括将细化后的需求进一步分类并组织成子集，识别需求之间的关联关系，对需求进行正确性评审，并根据客户需求进行优先排序等。

规格说明阶段代表生成描述功能需求以及非功能需求的工作产品。最后，还需与不同的利益相关者一起验证已记录的需求。通常会启动一项全面的可行性研究，涵盖财务影响、技术能力、资源可用性等方面的因素，以了解项目实施过程中是否存在任何风险。用于需求管理与跟踪、变更管理等的集成平台和工具琳琅满目。然而，考虑到软件应用程序的复杂性，需求工程阶段经历了一系列有益且战略上合理的转型，其间也穿插着一些明显的颠覆。本章中，我们将重点关注下一代云环境的需求工程方法。如下所述，云计算范式正经历着一系列令人振奋且充满创新的转型。

5.2 文献调查

需求工程领域无疑已经相当成熟，但随着新技术范式的不断涌现和普及，人们普遍强调需要发掘新的、灵活的技术和工具，以支持准确且可审计的需求获取。在本综述部分，我们将回顾一些关于这一关键 yet 具有挑战性主题的知名研究论文。

霍尔格·舍罗德尔和斯特凡·温德 [1]评估了若干选定的需求工程方法在适用于基于云的解决方案特定需求方面的适用性。基于这些知识，作者们建立了一个包含云计算特性的比较框架，用于对不同的需求工程方法进行结构化比较，并针对云计算提出了一个适应性的需求工程系统建议。什雷塔·夏尔马和 S.K. 潘迪 [2]尝试将所有主要的需求获取技术及其重要方面集中在一个地方进行综述。作者的目的是使相关利益相关者和读者能够通过这一全面的评审理解并选择最适合其即将开展项目的获取技术。洛里·麦克维蒂 [3]撰写了一篇白皮书，题为“控制云：云计算的需求”，阐述了构建和维护云环境的各种需求。巴斯卡尔·普拉沙德·里马尔、阿德梅拉·尤坎、迪米特里奥斯·卡萨罗斯和伊夫·戈埃勒文 [4]探讨了云计算的架构特性，并根据终端用户、将云作为平台使用的企业以及云服务提供商自身的需求对这些特性进行了分类。他们还指出，多种架构特性将在云计算范式被企业界采纳为主流商品的过程中发挥重要作用。该论文还为软件架构师和云应用开发者提供了一些关键指导原则。

白皮书[5]概述了云服务提供商（CSP）面向全球企业的十大关键需求，以充分且有力地采纳各类云服务。存在多种服务提供商，因此有必要并至关重要的是要明确了解所提供的内容、服务的打包方式和交付方式等。存在某些最低期望要求

这些快速发展的云服务提供商存在明确的风险，本文列出了云服务提供商 （CSP）的重要组成要素，以减轻云消费者和客户的困扰。

佩里克利斯·库罗普洛斯 [6] 明确阐述了迫切需要采用最先进的机制，以提取可追溯且符合趋势的需求，用于在云环境中构建和托管企业级应用软件。如下所列，无论私有、公有还是混合云环境，目前均更受青睐，被广泛用于托管和交付企业级应用程序。因此，针对云原生以及支持云的应用程序，其需求显然有所不同。关键在于，必须将适当的变更嵌入到需求工程的方法和手段中，以适应当前热门的IT领域中正在发生的最新趋势和转变。本文提出了一套可行且值得推崇的流程与实践，以应对新兴软件的需求。

托多兰·伊琳娜；赛夫·诺伯特；格林茨·马丁[7]在其开创性论文中详细阐述了需求获取的相关内容。众所周知且广泛认可的是，需求获取是成功交付软件的关键步骤。在新兴云系统的背景下，问题在于：该获取过程是否以及如何不同于传统系统中的过程，当前的方法是否足够。作者设计了价值驱动问卷，并对19家云服务提供商进行了访谈，以深入理解现有获取方法在实际应用中的采纳与实施情况。这项探索性研究的结果表明，尽管少数云服务提供商尝试实施并调整传统方法，但绝大多数仍采用临时方法来识别消费者需求。造成这一状况的原因多种多样，包括消费者可及性问题、以往失败的尝试，以及完全缺乏开发策略等。该研究指出，目前仅有少数技术能够成功应用于云系统中，因此凸显出有必要研究新的方式来支持云服务提供商。本文的主要贡献在于揭示了云服务提供商所使用的需求获取方法，并阐明了云计算范式给需求获取带来的相关挑战。此外，作者还确定了一些针对云环境的特定需求获取方法的关键特性。

伊莉安娜·扬库洛娃和玛雅·丹尼娃 [8]专门关注了安全性需求。目前有许多关于云计算中各类安全需求的出版物，但并非所有类型的安全需求都得到了充分深入的研究。同时，也难以了解哪些类型的需求研究不足，哪些最受关注。本文旨在提供一个全面且结构化的云计算安全需求与解决方案的概述。作者们进行了一次系统性综述，从以往的出版物中识别出安全需求，并将其分为九个子领域：访问控制、攻击/危害检测、不可否认性、完整性、安全审计、物理保护、隐私、恢复和起诉。作者发现

（i）研究最少的子领域是非否认性、物理保护、恢复和起诉，以及 （ii）访问控制、完整性和可审计性是最受关注的研究子领域。

TechRepublic（美国）发布了一份关于软件定义数据中心（SDDC） 的高管指南[9]。该文档详细描述了下一代云中心的具体内容，清晰地阐述了其动机、主要优势、实现工具与引擎以及其他相关细节。SDDC 是一个集成抽象层，通过一层软件来定义完整的数据中心，将数据中心的资源表示为虚拟和物理资源的资源池，并允许将其组合成任意的用户定义服务。现代软件定义数据中心部署的特点是采用虚拟化、软件定义的资源，这些资源可根据需要进行扩展或缩减，并能以多种不同的方式按需部署。SDDC 包含三个关键组成部分：

1. 软件定义计算
2. 软件定义 网络
3. 软件定义存储

门户 [10] 中提供了几个有用的链接，指向有关软件定义云环境的多种资源。鼓励读者访问该门户，获取有关软件定义数据中心（SDDC）的极具价值的信息链接。

5.3 反映云之旅

云之旅正严格地走在正确的轨道上。广受欢迎的云计算范式的主要目标是实现高度组织化和优化的IT环境，以支持业务自动化、加速和增强。全球大多数企业IT环境都臃肿、封闭、僵化、静态、复杂且昂贵。因此，正在酝酿的业务与IT挑战是如何使IT具备弹性、可扩展性、可编程性、动态性、模块化以及成本效益。尤其是随着全球企业逐年逐步削减其IT预算，企业IT团队别无选择，只能通过一系列开创性和有前景的技术解决方案，踏上细致而精准的旅程，以更少的资源完成更多任务。各组织正逐渐认识到，通过有效商品化、整合、集中化、隔离化（虚拟化和容器化）、联合以及各类IT解决方案 （服务器、存储设备和网络组件）的合理化，可以在使用更少IT资源的情况下无障碍、无阻碍地运行业务运营。IT运维也在经历各种技术驱动的创新与颠覆，以实现所需的合理化与优化。实现IT工业化的简化与标准化举措如今正受到广泛关注。诸如内存、磁盘存储、处理能力和I/O消耗等各种IT资源正被严密且智能地监控、测量和管理，以实现其最大限度的利用率。IT解决方案和服务的池化与共享正被赋予战略性IT优化的首要地位。

尽管云领域的技术进步前所未有，但仍存在诸多机遇和可能性。因此，软件定义云（SDCs）这一概念如今正获得广泛认可。产品供应商、云服务提供商、系统集成商及其他主要利益相关者都期待实现软件定义云。支持软件定义云环境实现和持续发展的相关技术正在快速成熟和稳定，因此，软件定义云（SDCs）的到来已为时不远。本章节专门用于阐述和揭示有关各类需求（功能性和非功能性）获取与工程化的所有适当细节。

5.4 阐释云化过程

迷人的云计算范式已成为当今信息技术领域的主流概念，其主要和辅助技术正在蓬勃发展。云化运动近年来蓬勃发展，大多数信息技术基础设施、平台以及业务应用正在被改造为云就绪状态，以实现云计算理念最初设想的全部效益。

虚拟化技术为云计算的巨大成功奠定了坚实而卓越的基础。特别是服务器设备正通过逻辑分区被划分为多个高度隔离的虚拟机（VMs）。同时，还出现了大量符合标准且具备行业级实力的自动化工具，用于资源供应、配置、编排、监控和管理，以及软件部署与交付。通过集成仪表板对信息技术基础设施组件实现全方位视图已成为新常态。因此，强大的工具在推动云计算普及、深入人心并深入渗透方面发挥着极为重要且鼓舞人心的作用。与信息技术基础设施建设、软件安装、信息技术运维、信息技术服务管理及维护相关的大部分手动操作，如今正通过多种技术实现自动化。当前，DevOps理念极具吸引力，旨在满足IT敏捷性、适应性和经济性的惊人需求。基于模板、模式和工具的自动化在当今信息技术领域已变得十分普遍，并显著减少了人为错误。IT系统的生产力正通过各种方式得到显著提升。流程被同步得更加精简且高效。领域特定语言（DSLs）正被引入以实现所需的自动化。平台正在被完善，以加速信息技术管理、治理和增强。诸如OpenStack等标准及其最佳实现，被用于保障资源的可移植性、互操作性、可访问性、可扩展性以及在线迁移等能力。也就是说，在集中管理下实现计算实例和存储设备的分布式部署，是云计算取得巨大成功的关键差异化因素。

技术选择至关重要——当今IT领域中存在多种能力出众但截然不同的技术，因此实施技术的选择必须进行战略规划并谨慎执行。不仅技术本身，其相关的方法论也必须得到明智的实施。换句话说，技术的实施与应用必须严肃且睿智地推进，否则即使所选技术本身是可靠的，项目也可能无法实现预期的成功。此外，历史清楚地表明，许多技术因缺乏内在优势和睿智而昙花一现，未能产生实质性贡献便销声匿迹。仅有少数技术能够长期存续并持续大量贡献。技术在全方位利用上的内在复杂性以及缺乏受推崇的创新，被认为是导致其彻底失败并最终被彻底淘汰的主要原因。因此，在为企业级、变革性和关键任务项目选择技术和工具时，必须认真考虑技术的适配性、适应性、可持续性、简洁性和可扩展性等因素。云计算技术凭借其在引人注目的IT领域中所具备的充分条件、强大能力和巨大潜力，正被视为顶尖技术，能够充分且迅速地推动业务颠覆、创新和转型需求。准确地说，云计算理念是多种成熟技术和工具的集合，旨在为即将到来的知识时代构建最高效、优雅和弹性的IT基础设施。

5.5 信息技术商品化与隔离化

云计算概念的出现为信息技术领域带来了显著变化，进而推动了业务应用和服务交付的重大转型，并显著增强了业务灵活性、生产力和可持续性。正式而言，云基础设施是集中式、虚拟化、自动化和共享的IT基础设施。云基础设施的利用率已大幅提升。然而，仍存在制约昂贵IT资源充分利用的依赖关系。通过在各个模块之间采用解耦技术以消除各种制约性依赖，实现更深入且富有洞察力的流程自动化，包括基于策略的编排以及配置、运维、管理、交付和维护，并结合外部知识库，被广泛推荐用于进一步提升IT资源利用率，从而显著降低成本。

最近，商品化和隔离化的趋势日益明显。这两者是云化最重要的组成部分。让我们从商品化技术开始。

计算设备的商品化 ——推荐采用经过实践检验的抽象方法来满足商品化需求。在通过分区实现物理/裸机服务器商品化方面，技术已趋于成熟。服务器商品化已达到一种相似性和稳定状态。服务器被虚拟化、容器化，可在多个客户端之间共享，通过任何网络公开发现和利用，以服务形式交付，按实际使用量计费，自动供应，组合成大规模集群，并通过工具进行监控、测量和管理，性能经过调优，具备策略感知能力，并能根据用户、数据和处理需求的增长自动向上和向外扩展等。简而言之，云服务器正变得工作负载感知。然而，网络和存储部分尚未达到这一水平。

网络解决方案的商品化 ——在网络领域，任何IT数据中心和服务器集群中的专有且昂贵的网络交换机、路由器及其他网络解决方案正通过某种分离方式被有意地商品化。具体而言，控制平面被抽象出来，因此路由器和交换机仅保留数据转发平面。这意味着这些系统中的智能被减少，从而在技术上实现了网络元素商品化的目标。原本嵌入在各种网络解决方案中的控制智能被巧妙地分离出来，并作为独立的软件控制器进行单独开发和呈现。这种转变使得路由器和交换机变为哑设备，因为它们失去了昂贵的智能功能。此外，这种具有战略意义的分离还便于不同制造商之间的设备互换，供应商锁定问题也随着广泛应用的抽象概念而彻底消失。如今，控制功能以纯软件形式存在，对控制模块进行补丁更新、配置以及策略变更都可以快速、安全且低风险地完成。通过这样清晰而有效的抽象过程，路由器和交换机正逐渐成为商品化的实体。随着当前信息技术环境中僵化的网络逐步迈向商品化网络，新的商业和技术优势不断涌现，从而稳步获得显著而全面的好处。

存储设备的商品化 ——与网络组件的商品化类似，各种存储解决方案正在经历商品化过程。这种转型带来了许多重要优势。在接下来的章节中，读者可以找到关于这一关键特性的更直观和详细的信息。目前，商品化正通过成熟的抽象技术得以实现。

因此，商品化在塑造云计算理念方面发挥着至关重要的作用。为了以经济实惠的方式提高IT资源的利用率，并实现软件定义云环境，当前正更加重视商品化技术的应用。

隔离化正通过虚拟化和容器化技术得以实现。市场上已有许多关于 Docker支持的容器化的综合性书籍，因此我们省略了对容器化的详细说明，尽管它被吹捧为云时代中继虚拟化之后最重要的技术。

如上所述，虚拟化是一种主要的隔离化技术。众所周知并被广泛阐述的是，虚拟化在实现高度优化、可编程、可管理及自主的云环境中处于前沿地位。虚拟化导致了虚拟化和软件定义的IT资源的积累，这些资源具有可发现、网络可访问、可关键评估、可互操作、可组合、弹性、易于管理、可独立维护、集中监控以及高效利用等特点。信息技术能力正以服务的形式提供，因此我们经常遇到“IT即服务”这一术语。目前正朝着将每一项IT资源都作为服务提供的趋势发展。随着突破性技术的持续可用，资源供应正变得自动化，这将催生出“资源即服务（RaaS）”这一新概念。

通过引入广泛讨论的模块化，以实现可编程IT基础设施，借助强大且可靠的软件提取并集中所有嵌入式智能，结合分布式部署、集中管理以及联邦机制，正被视为实现最初设想成功的可行且值得推崇的行动方向。也就是说，创建虚拟化资源动态池，按需分配资源以实现其最大利用率，根据实际使用量进行计费，将未使用的资源返还至资源池，对资源性能进行监控、测量和管理等，是下一代信息技术基础设施的显著特征。准确而言，信息技术基础设施正在通过软件定义，以实现迫切需要的可访问性、易用性、可塑性、弹性以及可扩展性。

按需IT一直是长久以来的目标。各种IT资源需要具备预先知晓用户及应用程序的IT资源需求的内在能力，并据此在无需任何人工指令、解释和参与的情况下自动满足这些需求。IT资源需要根据不断变化的需求进行扩展和缩减，以控制成本。也就是说，实现资源的精确供应是必须的。过度供应会抬高成本，而供应不足则会引起性能下降的担忧。云计算范式通过资源弹性，透明地利用多种软件解决方案和专用工具，以实现应用程序的可扩展性。资源的配置与取消资源分配所预期的动态性必须成为云的核心且具体的能力。也就是说，为各种商业软件解决方案提供恰到好处的IT资源（计算、存储和网络）已成为当务之急。用户越来越期望其服务提供商的基础设施能够根据其不断变化的需求弹性地提供这些资源。目前尚无云服务

当今可用的基础设施能够同时提供可扩展性、灵活性和高运行效率。对云中心每个组件进行系统的虚拟化，最终将形成软件定义环境。

5.6 软件定义基础设施（SDI）的出现

我们已经在上文讨论了商品化原则。如今，“软件定义一切(SDE)”这一流行语随处可见，成为实现下一代云环境的一种满足机制。众所周知，软件正在渗透到每一个有形事物中，以带来决定性和确定性的自动化。支持决策、激活、控制、路由、交换、管理、治理及其他相关策略和规则正被编码为软件形式，从而在产品安装、运维、配置、定制等方面提供所需的灵活性。简而言之，任何IT产品（计算、存储和网络）的行为正通过软件来定义。传统上，所有正确且相关的智能都嵌入在IT系统中。如今，这些洞察正从这些系统中分离出来，并在独立设备、虚拟机或裸金属服务器上运行。这种分离的控制设备可以与多个IT系统协同工作。在软件控制器中对策略进行修改比在嵌入IT系统内部的固件中进行修改更加容易和快速。准确地说，深度自动化以及基于软件的配置、控制和硬件资源运维，正是长期愿景——软件定义基础设施(SDI)背后的主要推动力。

软件定义基础设施应能够感知并适应业务需求和趋势。此类基础设施会根据业务变化实现自动治理和管理。也就是说，复杂的IT基础设施管理将与业务方向和目标保持一致地自动完成。业务目标被直接编码并体现在软件定义中。业务策略、合规性要求、配置需求以及其他关键需求都被固化为软件形式。它是可重复使用且快速部署的专业知识模式、推荐配置等的结合，以确保业务沿着正确路径运行。通过编排模板和工具、云管理平台（如 OpenStack）、自动化软件部署解决方案、配置管理以及工作流调度解决方案等，加速并自动化资源的供给、监控、管理和交付需求。这些解决方案能够吸收上述软件定义，并精确、完美地予以实现。软件定义基础设施（ SDI）会自动对其所有资源进行编排，以近实时方式满足变化的工作负载需求。此外，通过运维、日志、性能和安全分析等附加平台，为基础设施注入实时分析能力。

如上所述，软件定义基础设施（SDI）具有敏捷、灵活、高度优化和组织化，并且能够感知工作负载的特点。通过软件定义基础设施获得的敏捷性必将进一步传播和渗透，从而带来迫切需要的业务敏捷性。随着软件定义基础设施的到来，业务期望与信息技术供给之间的差距得以缩小。软件定义基础设施不仅包括虚拟化服务器，还包括虚拟化存储和网络。软件定义基础设施还有其他一些名称：VMware 称之为软件定义数据中心（SDDC），而其他人则称之为软件定义环境（SDE）、软件定义云（SDC）或支持云的数据中心（CeDC）。我们可以采用“软件定义云（SDCs）”这一名称。

5.7 软件定义云（SDC）的主要构建模块

软件定义基础设施是软件定义云（SDC）的关键组成部分。也就是说，一个软件定义云（SDC）包含软件定义计算、存储和网络组件。日益成熟的服务器虚拟化推动了软件定义计算设备的实现。高度智能的虚拟机监控程序（也称为虚拟机监控器（VMM））作为理想的软件解决方案，能够管理计算设备（包括虚拟机和裸金属服务器）的创建、配置、取消资源分配、在线迁移和退役等操作。目前，大多数领先云中心的服务器均已实现虚拟化，显然服务器虚拟化正趋于稳定状态。

从某种意义上说，软件定义云（SDC）仅仅是服务器虚拟化的逻辑延伸。服务器虚拟化极大地提升了计算能力的部署效率，而软件定义云（SDC）则将这一优势扩展到运行应用程序所需的所有资源，包括存储、网络和安全性。

在过去，为托管应用程序而配置一台服务器需要花费数周时间。如今，虚拟机（VM）可以在几分钟内完成配置，甚至容器也可以在几秒钟内完成配置。这正是虚拟化和容器化技术的强大之处。通过虚拟化平台实现的这种速度和规模，正在被扩展到其他IT资源。也就是说，整个云中心正在实现全面虚拟化，以迈向软件定义云的时代。

在软件定义云（SDC）中，所有IT资源都被虚拟化，从而能够自动配置、供应，并在无需任何人工干预、参与和解释的情况下准备就绪以安装应用程序。应用程序可在几分钟内投入运行，从而显著缩短了价值实现时间。IT成本也大幅降低。服务器虚拟化领域取得了诸多显著进展，涌现出大量自动化工具、设计与部署模式、易于使用的模板等。由于服务器虚拟化的空前成功，云计算范式已成为数据中心转型与优化的著名且卓越的方法。这一引人注目的成功随后渗透到数据中心其他重要组成部分。IT资源是

虚拟化后的资源因此具有极度弹性、远程可编程、易于使用、可预测、可测量和可管理的特性。随着全面而紧凑的虚拟化席卷数据中心的各个组件，实现各种资源的分布式部署但集中监控、测量和管理的目标正逐步成为现实。

服务器虚拟化极大地改善了数据中心运维，通过使IT部门能够整合和汇集计算资源，在性能、效率和成本效益方面带来了显著提升。考虑到100%虚拟化的战略影响，我们将在接下来的章节中重点关注网络与存储虚拟化方法。

网络虚拟化 —服务器虚拟化在云计算中发挥了关键且至关重要的作用。通过服务器虚拟化，按需和快速供应以及计算资源的灵活管理等目标得以轻松且高效地实现。严格来说，从操作系统（OS）的角度看，服务器虚拟化还包括网络接口的虚拟化。然而，它并不涉及交换机和路由器等网络解决方案的虚拟化。网络虚拟化的核心在于通过共享同一物理网络来衍生出多个隔离的虚拟网络。这一范式转变为虚拟网络带来了真正差异化的能力，使其能够在同一基础设施上共存，并推动数据中心自动化与转型的诸多优势。此外，位于地理上分布的云中心中的虚拟机可以相互连接，协同工作，为企业实现更大更好的成果。这些虚拟网络可以根据不同业务应用所表现出的不同网络需求，按需定制、部署并动态分配。虚拟网络的功能具有显著差异性。也就是说，虚拟网络不仅能够方便地满足基本连接需求，还可以进行调整以针对特定工作负载实现增强性能。

图5.1 描述服务器与网络虚拟化之间的差异

第5章 软件定义云环境的需求获取方法（下）

5.8 网络功能虚拟化 (NFV)

任何IT环境中都存在多种网络功能，例如负载均衡、防火墙、路由、交换等。其理念是将成熟的虚拟化能力引入网络领域，从而实现负载均衡、防火墙等功能的虚拟化。快速发展的网络功能虚拟化领域旨在改变网络运营商和通信服务提供商构建和运营通信网络及其网络服务的方式。

网络功能虚拟化（NFV）如今受到广泛关注，网络服务提供商已积极合作，推动其产品供应商从专用设备和设备转向纯软件解决方案。这些软件解决方案运行在商用服务器、存储以及交换机、路由器、应用交付控制器（ADCs）等网络元素上。通过采用NFV技术，通信和云服务提供商能够显著降低资本支出和运营成本。功耗下降，散热也大幅减少，雇佣专家资源来管理与运维专用设备的成本必将显著降低，同时还能缩短新服务和高端服务的上市时间。由于其基于软件的方法，NFV还使服务提供商能够实现更高程度的运营自动化，并简化容量规划、作业调度、工作负载整合、虚拟机部署等运维流程。

在NFV环境中，服务部署、按需分配带宽等网络资源、故障检测、及时恢复以及软件升级等显著的运维流程可以轻松地以自动化方式编程和执行。这种由软件驱动的自动化将流程时间从数周甚至数月缩短至几分钟。运维团队无需亲自前往远程位置安装、配置、诊断和修复网络解决方案。相反，各种网络组件都可以实现远程监控、测量和管理。

简而言之，就是通过虚拟化技术将多种网络设备类型（如防火墙、交换、路由、ADC、EPC等）整合到行业标准x86服务器上。其直接和战略优势包括运营敏捷性，从而提升业务敏捷性、自主性和经济性。

软件定义网络（SDN） ——正在兴起的技术趋势表明，网络及网络管理将彻底发生变革。如今的数据中心（DCs）广泛使用尚未虚拟化的物理交换机和设备，这些设备是静态且缓慢配置的。此外，当前环境要求对各厂商设备的操作具备大量且经过认证的专业知识。网络解决方案也缺乏支持远程发现和激活的API生态系统。简而言之，目前的情况明显暴露出可编程网络的缺失。在预期的自动化（资源供应、扩展等）方面实现突破非常困难。

目前运行的网络和连接解决方案僵化、单一且封闭，导致昂贵的网络设备利用率低下。此外，雇佣高学历且经验丰富的网络管理员的成本也明显偏高。因此，除了在网络领域引入一系列务实而节俭的创新外，技术专业人员和企业高管显然也在考虑如何显著降低传统网络架构所带来的资本支出和运营支出。

随着虚拟化原理在服务器整合与优化方面发挥巨大作用，网络虚拟化的理念在最近得到了广泛发展。与已经成熟的服务器虚拟化相比，网络方面的虚拟化采用了不同的路径。将嵌入在各种网络设备（如路由器、交换机等）中的网络智能提取并集中到一个集中式控制器中，从而为数据中心带来诸多战略优势。策略设置、配置和操控活动通过模块化、面向服务且集中于控制器模块中的软件库来实现，因此新兴术语“软件定义网络”（SDN）应运而生并迅速普及。也就是说，不再通过各自独立的接口分别管理网络资产，而是通过一个全面、易于使用且细粒度的接口进行统一控制。应用程序编程接口（API）方法具有内在能力，可为各类信息技术资源和资产提供富有活力且可持续的基础，使其易于发现、访问、使用和组合。简而言之，硬件基础设施编程正在成为现实，从而推动对各种IT资源的远程操控和操作日益加速。

控制平面管理交换和路由表，而转发平面则实际执行第二层和第三层的过滤、转发和路由。简而言之，SDN将决定流量发送位置的系统（控制平面）与底层负责将流量转发到指定目的地的系统（数据平面）解耦。这种初衷良好的分离带来了多种创新与发明。因此，符合标准的SDN控制器提供了一个广泛采用的API生态系统，可用于集中控制不同层的多个设备。这种抽象化和集中式方法相较于传统网络方法提供了许多具有战略意义的改进。例如，可以完全解耦网络的控制平面和数据平面。控制平面在集群架构中运行，并可配置各种数据平面的交换机和路由器，以满足所需的业务期望。这意味着数据流在网络层面以高效的方式进行调控。数据可以根据需要被发送到所需位置，或在被视为安全威胁时被阻止。

网络元素的配置和控制方面的分离且灵活的软件实现也意味着可以更新现有策略，同时能够按需创建并插入新策略，使所有相关网络设备能够以情境感知的方式运行。众所周知，策略的制定与执行是实现网络运维所需灵活性和活力的有效机制。如果某个应用的数据流意外需要更多带宽，SDN控制器能够实时主动识别这一即将出现的需求，并相应地将数据流重新路由至正确的网络路径。准确地说，软件定义网络正在逐步消除物理约束。如果需要在两个层级之间插入安全设备，则无需更改基础设施层面的任何内容即可轻松实现。另一个有趣的因素是最近兴起的“自带设备（BYOD）”现象。员工的各种个人设备均可被自动配置、相应授权，并随时随地接入企业网络。

SDN 的关键动因

在信息技术领域，存在多种趋势要求立即认识并明智地采用 SDN。支持云的数据中心（CeDC）正在全球各地不同的适宜地点建立，旨在通过互联网以订阅模式向全球企业和个人提供大量编排的云服务。应用和数据库服务器以及集成中间件解决方案正日益分布式部署，而对分布式资源的治理与管理则以集中式方式进行，以实现迫切需要的单一视图（SPoV）。由于数据中心规模庞大，当前内部和外部的数据流量都在急剧增长。灵活的流量管理和确保“按需带宽”成为主要需求。

IT消费化是另一个引人注目的趋势。企业用户和高管在日常工作中正越来越多地借助智能手机、笔记本电脑、平板电脑、可穿戴设备等大量小工具提供支持。正如其他地方所述，“自带设备（BYOD）”潮流要求企业网络能够内在地支持基于策略的调整、适应性和动态优化，以支持用户设备。大数据分析（BDA）对IT网络产生了显著影响，尤其是在数据存储和传输方面。全球产品供应商提供的网络解决方案的专有性质也在传统网络中起到了令人困扰的作用，因此迫切需要在网络架构中引入必要的改进。因此，可编程网络成为实现高度复杂且繁琐的企业网络所需灵活性和优化的可行且值得推崇的解决方案。通过网络编程，传统网络的结构性限制正在被克服。传统网络日益增长的复杂性导致了停滞状态，即在当前架构下，添加或移除设备以及实施网络相关策略正变得异常困难。

根据领先的市场观察者、研究人员和分析师的观点，软件定义网络（SDN）自诞生以来标志着网络行业最大的商业机遇。最近的报告估计，到 2018年与SDN相关的商业影响可能高达350亿美元，约占整个网络行业的 40%。未来网络将越来越依赖于软件，这将加快行业发展步伐。在创新方面，软件定义网络（SDN）对网络领域的影响将如同其在计算和存储领域所产生的影响一样巨大（下文将详细说明）。SDN具备将当今静态且僵化的网络转变为可计算、有能力和认知的平台的全部潜力，使其具有内在智能，能够动态地预测并分配资源。SDN提升了支持大规模数据中心的能力，并提供支持工作负载优化、融合、编排和高度自动化云环境所需的虚拟化技术。凭借其众多已明确的优势以及令人瞩目的产业 momentum，SDN 正在成为云环境乃至企业网络的新常态。随着下一代混合和联邦云的发展，SDN 在实现网络功能虚拟化（NFV）方面的作用必将大幅提升。

简而言之，SDN 是一种新兴架构，具有敏捷、自适应、更便宜的特点，非常适合网络密集型和动态应用。该架构将网络控制和转发功能（路由）分离，使得网络控制能够直接编程，并使底层基础设施得以抽象化，供应用程序和网络服务使用，从而将网络视为一个逻辑或虚拟实体。

云对软件定义网络（SDN）的需求 ——由于云计算范式带来了诸多企业级效益，其采用率不断增长。然而，云环境的网络方面通常未能跟上架构其他部分的发展步伐。由此出现了多种增强技术，如网络虚拟化（NV）、网络功能虚拟化（NFV）和软件定义网络（SDN）。其中，SDN无疑是全面且具有前瞻性的范式。随着各类云中心中计算设备（包括虚拟机和裸金属服务器）数量的激增，对SDN的需求日益迫切。当前的网络通常是静态配置的，设备在设备级规模上进行管理，且利用率不足。SDN能够实现端到端的网络设备配置，将网络配置时间从数天缩短至几分钟，并在网络结构上更均匀地分布流量，从而实现更好利用率。

总之，SDN是下一代IT环境的改变游戏规则者。SDN显著消除了在多种异构网络元素环境下的网络复杂性。各类网络解决方案均集中配置和控制，以消除各种依赖引起的限制，并实现其全部潜力。网络能力按需在最优水平上提供，以满足应用需求。通过与其他基础设施模型适当同步，可轻松实现按需、即时启动、自主化和智能计算的目标。

5.9 强调软件定义存储（SDS）

我们正缓慢而稳步地进入虚拟世界，随着虚拟IT相关目标的更快实现。随之而来的世界正趋向于随时随地访问信息和服务的愿景。这预期转型需要大量的可感知的和范式转变。传统数据中心旨在支持特定工作负载和用户。这导致了孤立且异构的存储解决方案，难以管理、提供新资源以满足动态需求，最终难以横向扩展。现有架构成为业务创新和价值的障碍。解决这一问题将在很大程度上促进对信息和服务的即时访问。

毫无疑问，存储一直是数据中心中突出的基础设施模块。市场上存在不同的存储类型和解决方案。最近，数据生成、采集、处理和存储的前所未有的增长明确表明了开发和配置更优、更大存储系统与服务的重要性。存储管理是另一个不容忽视的重要话题。我们经常读到关于大数据、快速数据甚至极端数据的信息。由于一系列技术驱动的流程和系统，数据的规模、范围、结构和速度都在不断提升。例如，数字化是一种席卷全球并牢牢掌控人类生活各个方面的压倒性趋势，因此数字数据无处不在，并以惊人的速度持续增长。统计学家表示，每天在全球范围内大约生成15拍字节的新数据，而数字数据总量大约每两年翻一番。不可否认的事实是，机器生成的数据比人工生成的数据更多。相应地，必须有大量创新，才能经济高效地容纳和管理大数据。

软件定义存储（SDS）是一个相对较新的概念，由于在软件定义计算和网络领域取得的显著成功，其普及性正在迅速上升。如上所述，SDS 是构建和维持软件定义数据中心（SDDC）愿景的重要组成部分。随着虚拟化概念渗透并贯穿每一个有形资源，存储行业也被这一强大趋势所席卷。软件定义存储是一种企业级存储，它采用各种商品化的、因此廉价的硬件，所有关键的存储和管理功能则通过智能软件控制器进行剥离并执行。通过这种清晰分离，SDS 借助对底层存储基础设施的编排，提供自动化、策略驱动和应用感知的存储服务。也就是说，我们获得了一个动态的虚拟存储资源池，可从中动态选取资源，并相应地进行编排，以呈现为合适的存储解决方案。未使用的存储资源随后可被纳入该资源池，用于满足其他请求。对存储解决方案的各种制约性依赖关系在这种存储虚拟化下完全消失。所有存储模块均实现商品化，因而存储成本将下降，同时利用率更高。简而言之，存储虚拟化实现了存储的可扩展性、可替换性、可替代性和可管理性。

软件定义存储（SDS）解决方案通过使组织能够使用非专有的标准硬件，并在许多情况下利用现有存储基础设施作为其企业存储解决方案的一部分，显著提高了灵活性。此外，组织可以通过按需添加异构硬件组件来增加容量和提升性能，从而实现大规模扩展。该解决方案。自动化、策略驱动的SDS解决方案管理有助于提高成本和运维效率。例如，SDS管理着重要的存储功能，包括信息生命周期管理（ILM）、磁盘缓存、快照、复制、条带化和集群。简而言之，这些SDS能力使您能够自动地在正确的时间、以正确的性能和成本将数据放置在正确的位置。

与传统的存储系统（如SAN和NAS）不同，软件定义存储（SDS）利用相对廉价的标准硬件简化了横向扩展，同时继续将存储作为一个统一的企业级存储系统进行管理。SDS通常指管理数据的捕获、放置、保护和检索的软件。其特点在于将存储硬件与管理该硬件的软件相分离。SDS是推动传统、单一、僵化、昂贵且封闭的数据中心向高度可扩展、开放且具有成本效益的软件定义数据中心现代化的关键使能技术。SDS的优势在于，通过将软件与硬件分离，使企业能够在存储硬件的采购、部署和运维方面独立于存储资源的过度或不足使用以及互操作性等问题。

基于云的大数据存储

对象存储是最近出现的现象。基于对象的存储系统使用容器/存储桶，在扁平地址空间中存储被称为对象的数据，而不是块和文件存储系统中常见的分层的、基于目录的文件系统。非结构化和半结构化数据被编码为对象并存储在容器中。典型数据包括电子邮件、PDF文件、静态和动态图像等。容器存储相关的元数据（创建日期、大小、相机类型等）以及唯一的对象ID。对象ID存储在数据库或应用程序中，用于引用一个或多个容器中的对象。基于对象的存储系统中的数据通常通过网页浏览器使用超文本传输协议（HTTP）访问，或直接通过REST（表述性状态转移）等 API进行访问。基于对象的存储系统中的扁平地址空间实现了简单性和大规模可扩展性。但这些系统中的数据无法修改，每次更新都会作为新对象存储。基于对象的存储主要由云服务提供商（CSPs）用于归档和备份其客户的数据。

分析师估计，每天产生的数据量超过200万太字节（即2艾字节）。当今信息技术需要支持的应用程序范围广泛，涵盖社交计算、大数据分析、移动设备、企业级应用和嵌入式应用等。所有这些应用程序的数据都必须能够提供给移动设备和可穿戴设备使用，因此数据存储变得不可或缺。根据思科全球IP流量预测的主要发现，到2016年，全球IP流量将达到每年1.1泽字节，或每月91.3艾字节（10亿吉字节）；到2018年，全球IP流量将达到每年1.6泽字节，或每月131.9艾字节。国际数据公司预测，受对敏捷且资本支出友好的部署模式的强劲需求推动，云存储容量将在2014年超过7艾字节。此外，国际数据公司曾预计，到2015年，大数据工作负载将成为存储增长最快的贡献来源之一。

云。随着这些趋势的发展，满足约定性能的服务级别协议（SLA）成为信息技术领域的首要关注点。因此，企业将越来越多地采用基于闪存的软件定义存储解决方案，以显著提升性能，满足不断涌现的存储需求。

软件定义存储的关键特性

软件定义存储由若干关键的架构元素和能力构成，这些特性使其区别于传统基础设施。

商用硬件 ——通过将嵌入在存储及其相关系统中的所有智能提取并集中到一个专门设计的软件层中，各种存储解决方案必将变成廉价、哑设备、现成的、因而也是商品化的硬件元素。不仅物理存储设备，而且所有互连和中间结构都将变得商品化。这种分离极大地促进了对整个存储格局的集中自动化、激活和适应。

横向扩展架构 ——任何软件定义存储设置都应具备通过软件实现存储资源流畅、灵活和弹性配置的能力。软件定义存储有助于将存储实现为异构资源的动态池，从而轻松满足所需的横向扩展需求。传统架构由于存在高度依赖，阻碍了存储资源的动态添加和释放。对于软件定义云环境而言，存储可扩展性对于实现动态、高度优化的虚拟环境至关重要。

资源池化 ——可用的存储资源被汇聚成一个可集中管理的统一逻辑实体。控制平面提供对系统中所有可用资源的细粒度可见性和控制。

抽象 ——物理存储资源正越来越多地被虚拟化，并呈现给控制平面，控制平面随后可将其配置并交付为分层存储服务。

自动化 ——存储层引入了广泛的自动化，能够实现存储资源的一键式和基于策略的供应。管理员和用户根据应用需求（容量、性能和可靠性）而非存储配置（如 RAID 级别或驱动器的物理位置）来请求存储资源。系统会根据需要即时自动配置并提供存储，同时监控并在需要时重新配置存储，以持续满足服务等级协议（SLA）。

可编程性 ——除了内置自动化外，存储系统还通过丰富的API提供对底层资源的细粒度可见性和控制能力，使管理员和第三方应用程序能够将控制平面集成到存储、网络和计算层中，实现工作流自动化。软件定义存储的真正优势在于其能够与基础设施的其他层集成，构建端到端以应用为中心的自动化。

SDS 的成熟度旨在加快建立和维持软件定义环境的过程，以实现云服务提供商以及广大消费者在战术和战略优势方面的效益。

5.10 软件定义云（SDC）的关键优势

新技术在数据中心的运营方式上带来了显著的变化，使得数据中心能够向全球用户作为网络服务提供支持云和云原生的应用。以下是软件定义云（SDC）的一些重要影响（业务和技术方面）。

商品化的、易于使用和维护的现成服务器、存储和网络硬件解决方案的整合与集中，消除了IT环境中对高度专业化且昂贵的服务器、存储和网络组件的需求。这种受云启发的转型显著降低了资本支出和运营成本。最重要的是引入并集成了多种策略感知的自动化工具，以快速配置、部署、交付和管理IT系统。还有其他机制，如模板、模式和领域特定语言，用于自动化的 IT设置和持续运维。硬件组件和应用工作负载均提供了设计良好的API，以实现对每个组件的远程监控、测量和管理。这些API促进了系统互操作性。

其直接结果是我们能够构建出高度敏捷、自适应且经济实惠的IT环境。通过共享和自动化，硬件资源和应用程序的利用率显著提高。多租户和用户可以以更便宜的价格舒适地使用IT设施。云计算技术及其智能利用最终确保了系统弹性、可用性、安全性以及应用可扩展性。

更快的价值实现时间 ——将IT作为成本中心的理念正在逐渐消失，全球各地的企业已经认识到IT在推动必要业务转型中的战略贡献。IT正被定位为全球企业实现明智发展方向的最重要竞争优势。然而，由于IT预算每年都在持续削减，企业不得不以更少的资源实现更多目标。因此，企业开始采用 IT领域内各种经过验证和潜在的创新与发明。例如，本地建立数据中心或从多个云服务提供商（CSP）获取正确且相关的IT能力的过程已得到极大简化和加速。此外，资源供应、应用部署和服务交付在很大程度上实现了自动化，从而能够更轻松、更快速地实现商业价值。简而言之，通过云计算理念所获得的IT敏捷性转化为业务敏捷性。

经济实惠的IT ——通过专业地进行资源的汇集与分配，软件定义云（SDC）极大地提高了物理基础设施的利用率。借助自动化和共享实现的利用率提升，云中心显著降低了IT成本，同时增强了业务生产力。由于采用了工具支持的IT自动化、增强和加速，运营成本也得以降低。

消除供应商锁定 ——如今的数据中心配备了令人惊叹的定制硬件阵列，用于满足存储和网络需求，例如路由器，交换机、防火墙设备、VPN集中器、应用交付控制器（ADC）、存储控制器、入侵检测和预防组件。通过存储与网络虚拟化，上述功能由运行在通用 x86服务器上的软件来实现。IT经理无需受限于供应商的硬件，可以批量采购商用服务器，并将其用于运行网络和存储控制软件。随着这一转变，长期存在的供应商锁定问题得以简单地解决和克服。修改源代码变得非常容易和快速，策略可以建立并执行，基于软件的激活和对IT网络与存储解决方案的加速被证明是简单、灵活且智能的等。

减少人工干预和解释 ——通过抽象、虚拟化和容器化机制，软件定义云（SDC）实现了商品化和模块化。如上所述，当前已有基础设施管理平台、集成与编排引擎、集成代理服务、配置、部署与交付系统、服务集成以及管理解决方案等，以实现更深入且决定性的自动化。也就是说，过去由人工执行的任务正通过工具集逐步实现自动化。这一能力显著减轻了系统、存储和服务管理员的工作负载。各类常规、冗余和重复性任务正优先得到自动化处理。因此，IT专家能够专注于自身专业技术，提出一系列创新与发明，从而进一步提升业务韧性和稳健性。

托管各种应用程序 ——所有类型的运行、事务和分析型工作负载均可在软件定义云（SDC）上运行，SDC正成为全面而紧凑且智能的IT基础设施，以确保业务运营达到最高速度、规模和睿智水平。业务连续性、备份与归档、数据与灾难恢复、高可用性以及容错性是其他关键需求，这些需求可由软件定义云（SDC）轻松满足。随着我们期待进入大数据、实时分析、移动性、认知计算、社交网络、Web规模系统、物联网（IoT）、人工智能、深度学习等时代，软件定义云（SDC）必将在未来发挥极为卓越和耀眼的作用。

分布式部署与集中式管理 ——如今，IT资源和业务应用程序在考虑成本、位置、性能、风险等因素的情况下变得极为分散。然而，需要通过单一控制面板提供全方位视图，以便对每个资产和应用程序进行牢固而精细的掌控。集中式监控、计量和管理是任何软件定义数据中心能力最被期待的特性。通过软件定义数据中心能力，正在实现对各类数据中心资源的高度同步和统一管理。

简化的资源供应与软件部署 ——存在用于服务器、存储和网络组件系统化且快速的资源供应的编排工具。由于每种资源都具备RESTful或其他 API，资源供应与管理变得更加简单。策略是另一个

软件定义云（SDC）实现智能运维的重要组成部分。众所周知，目前存在多种配置管理工具；近年来，随着DevOps文化迅速普及，涌现出大量自动化软件部署解决方案。编排平台主要用于基础设施、中间件和数据库的安装，而软件部署工具则负责应用安装。

容器化平台与工作负载 ——随着支持Docker的容器化技术被前所未有的接受以及Docker生态系统的不断壮大，数据中心及其运维领域正掀起一股容器化浪潮。封装的、自研的、定制化的以及现成的商业应用正在被容器化，信息技术平台、数据库系统和中间件正通过开源Docker平台实现容器化，信息技术基础设施也日益表现为一个动态容器池。因此，软件定义云（SDC）是最适合容器化工作负载和基础设施的解决方案。

自适应网络 ——如上所述，软件定义云（SDC）包含网络虚拟化，进而保证了网络功能虚拟化（NFC）和软件定义网络（SDN）。可根据应用需求按需配置和提供网络带宽资源。对于数据中心运维人员而言，管理交换机和路由器等网络解决方案仍是一项具有挑战性的任务。在SDC中，数据中心内的所有网络硬件均响应于一个集中控制机构，该机构基于定义的策略和规则自动化网络配置。动态网络资源池有助于满足各种变化的网络需求。

软件定义安全 ——云安全一直是云中心专业人员面临的挑战。在云环境中托管关键任务应用以及存储客户、机密和企业信息仍然存在风险。软件定义安全正成为确保IT资产、业务工作负载和数据源具备坚不可摧的安全性的可行且值得信赖的方案。基于策略的管理是软件定义安全的核心，能够确保充分满足安全性策略和原则的合规要求。软件定义云（SDC）天生具备软件定义安全能力。

绿色计算 —软件定义云（SDC）通过工作负载整合与优化、虚拟机部署、工作流调度、动态容量规划和管理，提高资源利用率。能耗感知被强调为软件定义云（SDC）最关键的参数。当电力消耗降低时，散热也显著减少，从而实现绿色和精益计算的目标。这通过减少有害温室气体的排放，促进了环境可持续性。

总之，曾经在静态、单体和专用服务器上运行的应用程序，如今被托管在可动态扩展和调整以满足不断增长的需求的软件定义、策略感知、集中化、虚拟化、自动化和共享的IT环境中。过去需要数天甚至数周才能完成的资源分配请求，现在几小时甚至几分钟内即可完成。虚拟化和容器化已为数据中心运维提供了强大支持。使企业能够部署可快速整合并分配给快速变化的应用需求的商品化和模块化的服务器、存储和网络解决方案。

5.11 软件定义云的需求收集步骤

通常有两种主要类型的需求。第一种是功能需求（FR），即系统将为用户提供什么。第二种是非功能需求（NFR），也被称为服务质量（QoS）或用户体验质量（QoE）属性，即功能以何种方式提供给用户。与云计算理念相关的关键活动如下

1. 云之旅的企业范围评估
2. 信息技术合理化与现代化及云迁移
3. 云计算、存储和网络供应
4. 基于云的应用开发、部署和交付
5. 云管理和安全性
6. 云备份和灾难恢复

不同企业有不同的需求。云环境有多种类型，包括私有云、公有云、混合云和社区云。此外还有一些特定的云选项，如存储云、知识云、传感器云、设备云、科学云和移动设备云。正如上文所述，我们正在迈入软件定义云的时代。不仅存在云基础设施，还有云平台和软件。因此，完整的IT堆栈正逐步实现云化。预计大多数业务工作负载将迁移至多云环境中。目前已有技术成熟的解决方案，能够实现不同且分布式的云环境之间的无缝连接。通过一系列强大的工具，云集成、编排和联邦正变得日益简化和高效。

让我们关注云环境中的软件开发与部署。软件应用程序可以完全或部分迁移到云中。也就是说，某些组件可以保留在本地，其余组件则可以迁移到远程云中。同样，也可以使用基于云的平台（PaaS）完全开发应用程序。目前有许多广受欢迎的PaaS解决方案，例如开源的Cloud Foundry、IBM Bluemix、GE Predix等。一些应用程序组件可以由第三方软件供应商提供的高度先进的软件来替代。因此，存在大量可能性和机遇。随着本地和远程IT环境的出现以及它们之间的无缝连接，软件开发人员、企业高管和信息技术领域拥有了更多可行且值得信赖的选择架构师等。然而，这两个关键且快速发展的领域的出现带来了新的问题和挑战，

将传统/本地/本地部署应用程序进行现代化和迁移，使其能够顺利在云环境中运行，是一项持续进行的工作。传统应用程序指的是软件与硬件解决方案紧密耦合的庞大系统，其使用的编程语言、技术和工具大多属于过去几十年。随后，多层/分布式架构应用程序（如 Java EE 和 .NET）一度兴起并占据主导地位。如今，所有技术都趋向于面向服务、以服务为中心以及软件定义。随着云成为最具竞争力和智能化的IT环境，对旧有及近期应用程序的现代化与迁移工作已全面启动，并正经历各种调研，以清晰地理解其中的风险、机遇、挑战、依赖关系等。研究学者和科学家们指出，在云迁移准备过程中必须完成一系列任务，部分内容如下所示。

组织分析 ——需要研究和收集组织范围内的业务、产品、社交和财务细节。也就是说，必须充分理解现有业务战略，并与相关高管和利益相关者进行验证，以深入了解各项业务产品、运维活动和产出结果。同时，需仔细收集并分类整理业务能力、流程、架构及其他支持决策的信息。

技术团队分析 ——从另一方面来看，企业IT团队如何实现业务期望。需要认真记录并真诚且睿智地验证应用组合、平台细节和底层基础设施、现有的安全性和治理机制等。应深入分析团队的技术能力，以确定云迁移是否能够以无麻烦的方式快速推进。还需要规划并执行其他重要分析，以发现可能存在的其他障碍。存在一些持续性的问题，例如：应用工作负载在现代化并迁移到云之后，能否产生与本地环境中相同的性能？

需求分析 ——收集需求是实现云迁移预期成功的重要方面。云消费者和客户可以轻松、快速地获得并积累当前热门且极具吸引力的云计算范式所带来的某些显著优势。根据具体任务的不同，需要谨慎地从各个利益相关者处获取需求。

云机会评估 ——这是首要活动，旨在通过几个基本问题了解即将开展的合作是否能带来可持续的云机会。业务战略和规划细节能够为云服务提供商提供准确且相关的信息，以深入且明确地判断当前面临的是何种机会。据此，可向潜在客户提出进一步的问题和澄清请求，以获取更多支持决策的信息。例如，以下这些细节：是什么

客户端当前的IT状态，企业希望达到的目标，以及如何实现计划状态等，都可以明确地确定出需要考虑并加以利用的具体路径。以下提供了一个云机会评估的模板。

国际交易（是/否） 客户名称/项目代码 主导IMT国家 行销业售*联*系人# 机会类型（新客户/基础增长）
交易阶段（NBIE/NBP/确定/最后报价）
主导业务单元 合同期限（年）
总合同价值（百万美元） 云合同价值（百万美元）
投标提交日期 客户最终选择日期 预计合同签署日期 预计上线开始日期 预计服务启动日期（上线） 竞争对手

功能需求 ——一旦明确交易的核心是云化，云架构师、顾问和项目主管就必须准备一系列问题，以深入探询客户端，尽可能全面地提取信息，从而制定出完整的需求文档。通常，功能需求会说明云和通信服务提供商、安全性及存储服务提供商等为客户端及其用户提供的设施、特性和功能。通过使用用例和场景概念，功能需求得以清晰记录并被充分理解。用例可进一步划分为一级、二级和三级用例。通过对用例进行分类，可追溯性需求得以轻松实现。目前存在支持需求管理的集成开发平台。

非功能需求 ——这组需求较难实现，但已有前沿技术和工具可用于实现服务质量（QoS）属性/非功能需求（NFRs）。通常，可通过弹性云基础设施实现应用工作负载的可扩展性，通过资源集群实现高可用性，通过集群和冗余系统实现容错性，通过多种机制、算法、行业级标准、认证、改进的流程、实践、安全模式等实现安全性。以下提供了一个捕获非功能需求的示例模板。

非功能性需求 可用性 可扩展性 数安全隐性私 单点登录 供应商锁定 能源效率 可修改性/灵活性 可访问性 易简洁性和可持续性 可审计性

非功能性需求相对较为严格，但必须满足，以轻松实现约定的服务等级协议，从而获得客户满意。云领域还有其他需求，例如迁移、集成、编排、备份与恢复策略等。

5.12 集成需求

客户对云的需求已超出最初预期。全球范围内不断涌现出提供新型服务的新公共及私有云公司，因此云集成需求必将持续增长。云解决方案架构必须基于当前和未来的需求进行规划。

多个公有云服务提供商（CSP） 传统IT 私有云 SaaS 和 PaaS 提供商 身份管理 服务管理 审批管理 配置管理数据库 管理/计费 安全管理提供商

云特性检查清单

技术领域	描述
架构控制	(a) 工作负载能否被迁移到云中心？ (b) 客户端是否需要架构控制？如果需要，请列出文档中的详细信息 (c) 提及云部署模式：基础设施即服务/平台即服务/软件即服务/服务提供商（SP）
集成	(a) 是否与多云/传统系统集成 基础设施/其他云服务提供商？ (b) 是否需要云经纪服务？请说明
配置	(a) 客户端是否接受用于服务配置的标准服务等级目标 服务？ (b) 谁将负责操作用于服务配置的云门户？ (c) 是否需要用于多云的统一门户以及 非云环境？ (d) 是否需要软件定义环境？ （例如），软件定义网络/网络功能虚拟化、软件定义存储等 (e) 该解决方案是否包含业务连续性服务—— 高可用性/灾难恢复/备份/归档？ 客户端是否详细说明了任何需要关注的具体故障场景 是否已考虑弹性？如果是，是否已提出解决方案来应对？ 相同的问题？
服务目录	（a）谁将开发和管理自定义服务目录？ （b）该解决方案是否包含可重用模式？请在文档中列出详细信息。 deck。 (c) 提及用于放置服务目录的门户，以用于 统一运营
计量与弹性	(a) 客户是否要求仅为其已消耗的服务付费，并且在 容量需求的高波动性情况下？如果是，所提出的解决方案是否明确了相关的计费方案？ (b) 该提案是否包含按需资源扩展？如果是的，解释突发需求和方式 扩展解决方案
迁移	(a) 交易中包含哪些培训与迁移要素？ 例如，数据中心迁移、系统迁移、服务器整合 服务器更新，将现有镜像迁移到云等。 (b) 提及哪些元素——新安装/快速 迁移/重新平台化 (c) 如果迁移在提案范围内，则添加实现 详细信息。哪个团队负责迁移服务？
安全性和合规性 合规	(a) 客户是否有任何额外的安全性或合规要求 行业或国家特定的需求？例如，美国食品药品监督管理局、支付卡行业 等等。如果是，请列出详细信息。 (b) 是否存在特殊的安全或合规要求将 推动云服务的“本地交付”（例如，数据 驻留/隐私、国际武器贸易条例、英国国家医疗服务体系、特定设计需求 等等）？如果有的话，请列出详细信息。 (c) 谁负责定义和提供安全性策略？ (d) 哪个安全服务团队参与了解决这些问题 额外/特殊安全需求？
服务管理 (SM)	(a) 对于私有/混合云，列出服务管理流程和工具。 描述该需求在解决方案中如何实现。 (b) 是否存在服务管理桥接—云与非云 以及客户端可管理环境的需求？描述与工具列表的集成 使用工具列表进行标注。 (c) 谁负责稳态交付 (d) 谁将提供服务管理（客户端）—(1) 操作系统及以下（2） 中间件与数据库（3） 应用程序？ (e) 客户端是否愿意为可管理的服务使用全局资源 服务？ (f) 客户端是否接受云服务提供商的标准服务等级协议 服务等级协议？
DevOps	(a) DevOps 是否在云解决方案的范围内？有哪些能力 正从云中期待——例如，发布 管理、质量管理、协作生命周期 管理等。 (b) 客户端在其现有环境中是否具备DevOps能力 环境？列举所使用的工具和DevOps解决方案 在文档的现有环境中。 (c) 云解决方案是否预期通过重用来实现DevOps 客户端现有的工具环境？

5.13 结论

IT优化方面正持续受到全球技术领导者和杰出人物的高度关注。人们正在引入多种通用及特定的改进措施，以使信息技术更具感知能力和自适应性。云计算范式被誉为推动信息技术迈向理想高度的改变游戏规则者。在使信息技术成为个人和专业活动的核心且具有成本效益的推动力方面，已取得显著成就。在业务自动化、加速和增强方面也有明显改进。然而，仍有许多机遇和可能性等待着信息技术进一步提升。

开创性的虚拟化技术正被应用于各种基础设施，如网络和存储，以完善 IT生态系统。此处大量采用了抽象和解耦技术，以实现必要的可塑性、可扩展性和可服务性。也就是说，过去嵌入在硬件组件中的所有配置和操作功能现在都被清晰地识别、提取并集中，作为独立的软件控制器来实现。也就是说，嵌入式智能正在不断发展，现在作为一个独立的实体，硬件组件得以商品化。因此，软件定义计算、网络和存储领域已成为讨论和研究的热点话题。