UCloud 可用区的设计理念及功能图文详解

过去的几个月内，UCloud 对自身的云计算基础架构进行了全面升级，于日前宣布基础架构全面支持地域和可用区，并将可用区项目命名为 Sixshot。通过这两层的设计架构来组织云服务，可以为用户提供高可用的云服务。随着可用区的推出，用户可以获得更灵活的资源规划能力和更强大的容灾设计能力。

UCloud 在很久之前即开始着手可用区项目 Sixshot 的整体布局。

2014年起开始致力为分布在各个地区的数据中心建设高可用高带宽的同城环网，将北京的多个主力机房的内网互相打通；其后在完善环网之余，先后对华北、华南、华东、亚太等地的网络架构进行了升级优化，完成了各地的双星型 Pop 点建设。这种设计理念充分考虑了机房内网连接的高速性、稳定性、冗余能力和可扩展性，之后各地只需选址新建机房并连入 Pop 点即可。

此次 UCloud 可用区的设计，是在原有工作基础上进行了网络基础架构的系统性升级，相比原同城环网，内网表现更加高速稳定。与此同时，伴随着产品层面的系统级重构，可用区也提供了各云产品的跨机房内网互通能力。

可用区，提供异地容灾和弹性调度能力

地域（Region）指根据地理位置不同将同一地区的云服务组成合集，构成一个地域。目前，UCloud 全球共有7个地域，其中国内有北京一、北京二、浙江、上海、广东五个地域，海外两个地域分别设在香港和美国加州。

可用区（Availability Zones）则是指在同一个地域之内的一组数据中心群，即可用区是由多个数据中心组成，一个地域内一般会有多个可用区。可用区在设计上相互独立，是不同地点的数据中心，在物理和电力上都相互隔离，有独立的安全保障，单个数据中心的故障影响范围被隔离在单个可用区范围内。同时，同一地域内的可用区之间通过高速、稳定、低延迟的网络互相连接，内网互通。

为了实现多机房的容灾部署，按传统方式，企业往往需要增加额外的容灾机房，在计算、网络和存储设备上增加上千万元的成本。另外，企业还要解决机房间的专线部署和复杂的运维问题。这样的成本和复杂度是一般企业所难以承受的。

UCloud 可用区上线后，用户对云资源的管理规划和容灾设计能力将显著提升。

1. 用户可以把应用部署在多个可用区中运行，实现高可用性的应用架构。即使某个可用区的基础设施发生故障（例如，实例硬件故障、存储故障或网络中断），部署在另一个可用区的应用可以不受影响、继续运行。

2. 用户可以将业务中的同种资源（例如主机）随机地创建在两个可用区内，由于可用区间的内网通信延时只有约 1.5ms，当一个可用区故障后，另一个可用区的主机仍可不受影响地继续运行，从而保证了业务的持续性。

3. 值得一提的是，随着基础网络的改造，跨地域的内网通信质量也获得了提升，例如使用 UCloud 提供的跨域内网通道，北京到广州地域的内网延迟仅约 30ms，这为建设两地三中心的容灾方案提供了物理上的保证。

UCloud 可用区设计理念

可用区设计之初，UCloud 吸取了之前本行业内的一些经验教训，确保为用户提供更流畅的产品体验，着重体现了以下几点：

1. 提供在原有产品上的无缝升级能力；

2. 确保可用区的核心功能有出色的使用体验；

3. 设计出解决用户痛点的特色功能，例如混合云的网元互通、共享带宽的自由分组等。

其中，产品的无缝升级能力一直是 UCloud 重点强调的设计理念，因为如此才能保证既有用户的权益，让他们随着 UCloud 的成长而不断获利。

以 EIP（Elastic IP，又称弹性 IP）跨可用区漂移这个功能为例，AWS 和部分国内云服务提供商，虽然具有 EIP 跨可用区使用的能力，但为此需要申请专门的 EIP，并需要将原主机上绑定的 IP 销毁，再绑上新申请的 IP 方能达到目的。使用不方便之余，旧有 IP 也无法再找回；若有备案等原因导致 IP 无法替换，则原有资源就无法享受到 EIP 漂移的便利。

然而，UCloud 设计方案之初，便考虑了已有用户的立场和便利性，确保其存量 IP 都能自由使用 IP 漂移等所有可用区功能。防火墙的设计也是秉承着同样的理念。如 UCloud 特色的共享带宽，原本只限定在单一机房内使用，随可用区上线，该功能也新增了自由编组能力，可以满足用户更加灵活丰富的使用场景。而存量的共享带宽，都可无缝的继续使用和扩展。

UCloud 可用区特色功能

1.网络接入，灵活自由

1.1 外网EIP，支持跨可用区绑定

随着网络底层的重新设计，用户的外网 IP（EIP）可以在一个地域内的任何可用区使用。为了保证业务连续性，IP 地址经常有保留的必要（如备案要求或者应用调用需要）。当需要重新规划可用区间的资源分布时，外网 IP 支持从一个可用区的资源上解绑，并在另一个可用区内使用。

1.2 带宽管理，支持多个 EIP 跨可用区及自由分组

同时，UCloud 特有的外网 IP 带宽管理产品“共享带宽”的形态也有了很大的演进。共享带宽是一种多个外网 IP 共享网络带宽总量的带宽模式。相比每个IP需要单独指定和购买带宽，多IP共享带宽大大提高了带宽使用效率，节省了用户成本。

现在，新形态的共享带宽支持用户将一个地域内的所有 EIP 自由地分组计算。例如，可以将某 10 个 EIP 划分为一个共享带宽组，共享 50M 的带宽，其他 5 个 EIP 归属于另一个共享带宽组，共享 30M 的带宽。而对于核心业务使用的某IP地址，为了保证其带宽不被其余业务抢占，该 IP 仍可以使用独立的带宽计费方式。这种 UCloud 特有的独立带宽和共享带宽协同使用的模式，进一步地满足了用户多样的场景需求，保证了用户业务的稳定性，同时也降低了用户成本。

1.3 ULB负载均衡，支持挂载跨可用区后端

一个地域内的网络设计，除了跨可用区的内网通信保障外，还提供了网络产品层面的高度灵活性。负载均衡（ULB）本次也支持了在一个地域内自由使用，ULB 支持同时挂载不同可用区内的后端实例，为实现跨可用区的资源平衡和容灾在技术上铺平了道路。

2.混合云任意点接入，享受全地域网元互通

可用区和混合云方案结合，也可以产生1+1>2的效果，创造更大的价值。UCloud 提供物理云、托管云、专线等多种云接入方式，支持用户创造公私结合的混合云方案，解决用户分步骤平滑上云的痛点。所以，在同一地域内（例如北京），UCloud 也提供了多个可供选择的托管云接入机房以及多个专线接入点，这些接入点都有完善的冗余和容灾设计。

在可用区未上线前，混合云的接入位置和公有云资源的位置存在一定的耦合关系，给用户使用带来了限制。例如，用户将自有服务器托管到 UCloud 北京 C 数据中心，则默认只能与北京 C 的公有云形成互通。这种混合云模式对用户业务扩展造成不便，若其在北京 D 又部署了公有云资源，则需要单独搭建转发集群，才能与 C 的托管云互通，增加了维护成本。

随着可用区上线，用户将混合云就近接入到任一位置，都能把其私有资源和该地域内所有可用区的公有云资源直接打通。这种一揽子解决的接入方案，提供了将混合云和公有云部署解耦的能力，大大减少了用户在上云过程中所耗费的精力和产生的顾虑。

3.两地三中心，高层次的容灾方案

传统方式的跨数据中心容灾，对用户而言是一个成本高昂且费事费力的任务。用户需要在两个数据中心都部署一套同样的系统，并通过数据中心间的专线进行数据同步等工作。对外则需要通过 DNS 解析等方式，在灾备时将业务从一处切换到另一处。

地域和可用区的产品特性，结合 UCloud 的跨域内网高速连接，可以为用户构建更高层次的容灾设计和完整的两地三中心解决方案。

由于 EIP 和 ULB 可以在地域级别存在，一个地域内可以部署一套 EIP 和 ULB，并以此固定地向外提供服务。ULB 后端可以挂载来自两个可用区的资源。因而可以将后端业务中使用的主机、数据库、内存缓存等分散地分布于多个可用区内，这样就构成了同城内双活的两个中心（生产中心和同城灾备中心）。这两个中心具有基本同等的业务处理能力，数据通过跨可用区自身的内网进行实时同步。日常情况下，两个中心可同时分担业务和管理系统的运行，并可切换运行或同时运行；灾难情况下，可在基本不丢失数据的情况下进行灾备应急切换，保持业务连续运行。

此外，UCloud 提供的跨域内网高速连接（UDPN），可以为相对地理位置较远的两个地域（如北京和广东）的公有云之间提供高速而稳定的内网连接。使用 UDPN 后，北京到广州的内网延迟可以稳定在 30ms 左右，而 UDPN 的成本比用户自建北京-广州的专线成本低很多，这为部署“两地三中心”中的异地灾备中心，创造了基础设施层面的条件。

同时，UDB 数据库产品支持跨可用区的数据实时同步能力，通过将主库和从库分别部署在不同的可用区内，支持业务节点和数据节点的热备能力；还可用通过跨域的内网连接实现多地的数据节点冷备。相比原来的集群，具备的指数级的容灾能力提升。

用户可以在另一地域，创建一套轻量级的灾备系统，并与主地域进行内网打通，备地域的数据进行跨地域的主从同步。当主地域发生故障时，备地域的系统可以按既定计划拉起，并暂时提供服务。

UCloud 可用区带来的更多更具体的特性提升，可参见下表。

案例解析：中国手游集团有限公司

随着可用区的发布上线，很多 UCloud 用户开始享受到可用区对其业务带来的巨大红利。中国手游集团有限公司（以下简称中手游）是一个 UCloud 典型的混合云重度用户，其有大量的服务器资源，因历史原因和系统设计，无法全部上云，为享受云计算技术的红利，他们选择 UCloud 的混合云方案，其自有的服务器接入 UCloud 北京的混合云接入点，同时在北京的 B、C、D 等多机房部署了公有云业务，两者通过北京地区的内网环网打通。

出于其自身业务和管理的需要，中手游托管云采用分批分项目的方式，分别接入了北京 B、C、D 等地的托管接入点，公有云资源也平均分布于北京 B、C、D 等处。这就造成北京 B 机房的托管云和北京 C 机房的公有云、北京 D 机房的托管云和北京 B 机房的公有云通信等需求。为应对这类通信需要，中手游使用了 UCloud 为其搭建的转发集群，但是转发集群存在一定的运维成本，而且流量有突发等情况，原有集群面临转发能力限制和扩容需求。且随其项目的增多，集群管理的复杂度也相应上升。UCloud 可用区的推出，很好地帮助中手游解决了该痛点。

伴随着网络架构的升级，混合云和跨可用区的公有云直接可以通过内网高速互通，吞吐率和稳定性直接通过 UCloud 基础架构进行保障，其性能不再依赖转发集群，也让中手游的运维成本降低至零。

运营能力保证无缝升级

可用区整体上线也体现了 UCloud强大的运营系统和运营能力。为支持可用区，UCloud 现有的所有产品和基础设施都需要进行大幅度的重构。而 UCloud 现已为3万多家企业级用户提供公有云服务，上面运行着海量的服务和数据。如何在不影响用户业务的情况下，进行全系统级的复杂重构？这就要求整个底层的业务运营系统设计，能满足无缝、透明的要求。唯有如此，底层功能大大小小的每一次迭代，才不会影响用户的数据安全和业务安全。

除运营系统设计外，UCloud 还拥有专业的运营团队和丰富的运营经验。在功能实际上线前，预先设计了详细周密的发布计划，经过了数次发布演练和压力测试，此外还有监控分析系统，不断实时监测实施状况并反馈，并分析潜在风险点。

而数万量级的用户，根据业务特性、资源种类、地域分布等，被细化拆分成上百组用户组。这些群组按事先设计的计划表，按序分批上线功能。上线前后，售前售后团队保持全程跟踪，保证用户最快的适应和使用功能。

除保证功能升级对用户业务无影响外，UCloud 还通过合理的技术方案，努力让原有的存量机房都具有产品持续升级的能力。确保不同阶段建设的机房，尽管底层的物理实现存在差异，但都能在产品层面上向同一个方面不断演进，维护原有用户的利益。

云计算是一个飞速发展的行业，新产品新特性不断涌现，UCloud 依靠强大的云平台运营能力，让每位用户安全、便利的享受云计算带来的好处，跟上云时代的步伐。

总结

可用区体现了云服务商的更高层次的基础设施设计能力，是一个 IaaS 服务商发展到一定规模和阶段后必然的选择。UCloud 通过完善复杂的系统设计和细粒度灰度控制，向用户安全平滑地交付了可用区这一重大功能，为用户基于云平台搭建更灵活更可靠的业务系统提供了底层保障。