云數(shù)據(jù)中心演進(jìn)思路剖析

唐 宏，陳 楠

(中國(guó)電信股份有限公司廣東研究院 廣州 510630)

近年來，云計(jì)算在學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界均獲得高速發(fā)展。云計(jì)算基于互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)模式促使新型數(shù)據(jù)中心的出現(xiàn)，利用云計(jì)算技術(shù)可以有效解決目前數(shù)據(jù)中心普遍存在的資源利用率低、能耗過高、基礎(chǔ)資源出租類業(yè)務(wù)比重過大等問題。新一代云數(shù)據(jù)中心逐漸獲得了業(yè)界的認(rèn)可與探索實(shí)踐。本文首先對(duì)云數(shù)據(jù)中心的概念進(jìn)行辨析，然后在分析云數(shù)據(jù)中心關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、基礎(chǔ)設(shè)施、資源管理、服務(wù)提供、運(yùn)營(yíng)維護(hù)、規(guī)劃建設(shè)和綠色節(jié)能等角度分析了云數(shù)據(jù)中心的特點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)，最后給出傳統(tǒng)IDC運(yùn)營(yíng)商的應(yīng)對(duì)策略。

1 云數(shù)據(jù)中心內(nèi)涵

云計(jì)算是一種將池化的集群計(jì)算能力通過互聯(lián)網(wǎng)向內(nèi)外部用戶提供按需服務(wù)的互聯(lián)網(wǎng)新業(yè)務(wù)，是傳統(tǒng)IT領(lǐng)域和通信領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)步、需求推動(dòng)和商業(yè)模式變化共同促進(jìn)的結(jié)果，具有以網(wǎng)絡(luò)為中心、以服務(wù)為提供方式、高擴(kuò)展高可靠性、資源池化與透明化等4個(gè)特點(diǎn)，云計(jì)算的出現(xiàn)，使IT資源具備了可運(yùn)營(yíng)的條件。數(shù)據(jù)中心是云計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)中的重要一環(huán)，在云計(jì)算模式下，信息的存儲(chǔ)、處理、傳遞等功能均由網(wǎng)絡(luò)側(cè)完成，實(shí)際上由數(shù)據(jù)中心承擔(dān)。由于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心存在資源利用率低、自動(dòng)化程度低、能耗過高等一系列問題，無法有效承載云計(jì)算業(yè)務(wù)，因此基于云計(jì)算技術(shù)的新一代數(shù)據(jù)中心應(yīng)運(yùn)而生。

云數(shù)據(jù)中心是指以客戶為中心、以服務(wù)為導(dǎo)向，基于高效、低能耗的IT與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)，利用云計(jì)算技術(shù)，自動(dòng)化地按需提供各類云計(jì)算服務(wù)的新一代數(shù)據(jù)中心。云數(shù)據(jù)中心是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的升級(jí)，是新一代數(shù)據(jù)中心的演進(jìn)方向。云數(shù)據(jù)中心具有以下5個(gè)特點(diǎn)。

（1）資源池化

云數(shù)據(jù)中心內(nèi)的IT資源和網(wǎng)絡(luò)資源將構(gòu)成統(tǒng)一的資源池，實(shí)現(xiàn)物理資源與邏輯資源的去耦合，用戶僅需對(duì)邏輯資源進(jìn)行相關(guān)操作而無需關(guān)注底層實(shí)際物理設(shè)備。

（2）高效智能

基于虛擬化、分布式計(jì)算等技術(shù)，利用低成本的集群設(shè)備實(shí)現(xiàn)高效廉價(jià)的信息承載、存儲(chǔ)與處理，同時(shí)通過管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的資源監(jiān)控、部署與調(diào)度以及業(yè)務(wù)生命周期的智能管理。

（3）面向服務(wù)

整體架構(gòu)以服務(wù)為導(dǎo)向，通過松耦合的方式實(shí)現(xiàn)多服務(wù)的綜合承載與提供，云數(shù)據(jù)中心由提供資源變成提供服務(wù)，用戶通過服務(wù)目錄選擇相關(guān)的服務(wù)，對(duì)底層實(shí)際資源透明。

（4）按需供給

底層基礎(chǔ)架構(gòu)在資源池化的基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際需求實(shí)現(xiàn)資源的動(dòng)態(tài)伸縮，并提供完備的、細(xì)顆粒的計(jì)費(fèi)功能，云數(shù)據(jù)中心還將根據(jù)上層應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)底層物理設(shè)備的智能容量規(guī)劃。

（5）綠色低碳

通過模塊化的設(shè)計(jì)以及虛擬化等綠色節(jié)能技術(shù)，降低云數(shù)據(jù)中心的設(shè)備投入成本以及運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本，實(shí)現(xiàn)低PUE值的綠色低碳運(yùn)營(yíng)。

云數(shù)據(jù)中心率先在Google、Facebook等互聯(lián)網(wǎng)公司的自有業(yè)務(wù)中獲得成功應(yīng)用，并成為這些企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力之一，同時(shí)亞馬遜、微軟等業(yè)界巨頭也正嘗試（初期實(shí)踐）利用云數(shù)據(jù)中心向公眾提供包括IaaS、PaaS和SaaS在內(nèi)的云計(jì)算服務(wù)。

2 云數(shù)據(jù)中心關(guān)鍵技術(shù)

2.1 虛擬化技術(shù)

虛擬化技術(shù)的本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)底層物理設(shè)備與邏輯資源的去耦合。通常所指的虛擬化即服務(wù)器虛擬化，可以在相同的一套硬件上運(yùn)行彼此獨(dú)立的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。服務(wù)器虛擬化具有同質(zhì)、高效、資源受控的特點(diǎn)。虛擬化后的虛擬機(jī)可以根據(jù)需求彈性增加或減少其分配的硬件資源，提高資源配置的靈活性，同時(shí)可以在單一物理服務(wù)器上運(yùn)行多個(gè)虛擬機(jī)，提高了資源利用率，降低了能耗。通過服務(wù)器虛擬化可以將整個(gè)系統(tǒng)（包括硬件配置、操作系統(tǒng)以及應(yīng)用等）封裝在文件里，實(shí)現(xiàn)（虛擬機(jī)）系統(tǒng)的快速部署、軟件發(fā)布和系統(tǒng)備份，同時(shí)在業(yè)務(wù)不中斷的情況下，實(shí)現(xiàn)在不同物理服務(wù)器上的動(dòng)態(tài)遷移，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性和擴(kuò)展性。

除服務(wù)器虛擬化外，虛擬化技術(shù)還包括存儲(chǔ)虛擬化和網(wǎng)絡(luò)虛擬化。存儲(chǔ)虛擬化是指通過對(duì)存儲(chǔ)（子）系統(tǒng)或存儲(chǔ)服務(wù)的內(nèi)部功能進(jìn)行抽象、隱藏或隔離，使存儲(chǔ)或數(shù)據(jù)的管理與應(yīng)用、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)資源的管理分離，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)立管理。存儲(chǔ)虛擬化可以在系統(tǒng)的多個(gè)層面實(shí)現(xiàn)，如建立類似于HSM（分級(jí)存儲(chǔ)管理）的系統(tǒng)，同時(shí)，存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)的出現(xiàn)解決了系統(tǒng)異構(gòu)的問題。網(wǎng)絡(luò)虛擬化的狹義概念是傳統(tǒng)虛擬專用網(wǎng)絡(luò)，通過VPN或者VLAN的方式在公共網(wǎng)絡(luò)上建立虛擬專用網(wǎng)。近年，計(jì)算虛擬化“多對(duì)一”的特征對(duì)網(wǎng)絡(luò)提出了與底層虛擬機(jī)相適配、互感知的新要求，充實(shí)了網(wǎng)絡(luò)虛擬化的概念。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)逐步具備了虛擬交換機(jī)、虛擬網(wǎng)卡、虛擬化動(dòng)態(tài)感知以及大二層網(wǎng)絡(luò)等特點(diǎn)。

2.2 分布式計(jì)算技術(shù)

分布式計(jì)算技術(shù)使幾個(gè)物理上獨(dú)立的組件作為一個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng)協(xié)同工作，這些組件可能指多個(gè)CPU或者網(wǎng)絡(luò)中的多臺(tái)計(jì)算機(jī)。大型分布式系統(tǒng)通常會(huì)面臨如何把應(yīng)用程序分割成若干個(gè)可并行處理的功能模塊以及如何解決各功能模塊間協(xié)同工作的問題。這類系統(tǒng)可能采用以C/S結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的3層或多層分布式對(duì)象體系結(jié)構(gòu)，把表示邏輯、業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)邏輯分布在不同的機(jī)器上，也可能采用Web體系結(jié)構(gòu)?；贑/S架構(gòu)的分布式系統(tǒng)可借助CORBA、EJB、DCOM等中間件技術(shù)解決各模塊間的協(xié)同工作問題；基于Web體系架構(gòu)（或稱Web Service的分布式系統(tǒng)），則通過基于標(biāo)準(zhǔn)的Internet協(xié)議支持不同平臺(tái)和不同應(yīng)用程序之間的通信。對(duì)于數(shù)據(jù)密集型問題，可以采用分割數(shù)據(jù)的分布式計(jì)算模型，把需要進(jìn)行大量計(jì)算的數(shù)據(jù)分割成小塊，由網(wǎng)絡(luò)上的多臺(tái)計(jì)算機(jī)分別進(jìn)行計(jì)算，然后對(duì)結(jié)果進(jìn)行組合得出數(shù)據(jù)結(jié)論。MapReduce是分割數(shù)據(jù)型分布式計(jì)算模型的典范，在云計(jì)算領(lǐng)域被廣泛采用。

2.3 運(yùn)營(yíng)管理技術(shù)

運(yùn)營(yíng)管理技術(shù)是云數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)所涉及的一系列技術(shù)的泛稱。

典型云計(jì)算運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)如圖1所示，一般包括資產(chǎn)管理、資源封裝、資源部署調(diào)度、資源監(jiān)控、模板管理、服務(wù)目錄管理、服務(wù)實(shí)例管理、服務(wù)門戶、計(jì)費(fèi)、報(bào)表等模塊。

資產(chǎn)管理實(shí)現(xiàn)對(duì)云承載平臺(tái)中的物理設(shè)備及硬件進(jìn)行統(tǒng)一信息管理與資源信息查詢。資源封裝實(shí)現(xiàn)對(duì)物理資源、虛擬層及專業(yè)管理層的統(tǒng)一管理，屏蔽底層硬件及虛擬化異構(gòu)，整合系統(tǒng)中所有可用資源，對(duì)資源的生命周期和資源信息進(jìn)行綜合管理。資源部署調(diào)度實(shí)現(xiàn)對(duì)物理網(wǎng)元、虛擬資源生命周期和資源信息的動(dòng)態(tài)、彈性、按需的流程化、自動(dòng)化調(diào)度，按照策略自動(dòng)進(jìn)行資源部署以及流程操作，根據(jù)應(yīng)用、服務(wù)的負(fù)載情況，動(dòng)態(tài)分配物理和邏輯資源。資源監(jiān)控實(shí)現(xiàn)對(duì)各類物理資源和虛擬資源定時(shí)的、統(tǒng)一的、具有多層次多顆粒度的集中監(jiān)測(cè)，為達(dá)到閾值的項(xiàng)目顯示告警。模板管理實(shí)現(xiàn)從創(chuàng)建、發(fā)布、激活、掛起、撤銷到刪除的模板生命周期管理以及快速部署。服務(wù)目錄是指對(duì)服務(wù)整個(gè)生命周期及服務(wù)配置進(jìn)行管理。服務(wù)實(shí)例管理通過執(zhí)行服務(wù)目錄定義的服務(wù)實(shí)例申請(qǐng)、變更、終止等服務(wù)請(qǐng)求處理流程，對(duì)服務(wù)實(shí)例的生命周期進(jìn)行管理。服務(wù)門戶提供用戶、服務(wù)設(shè)計(jì)人員、服務(wù)審批人員及維護(hù)人員的入口。計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)對(duì)資源服務(wù)使用量原始信息進(jìn)行收集，生成滿足BSS系統(tǒng)格式要求的賬單，通過外部接口輸出到BSS系統(tǒng)。報(bào)表管理將云計(jì)算系統(tǒng)中的資產(chǎn)情況、資源使用情況、服務(wù)模板、服務(wù)實(shí)例、監(jiān)控信息、性能報(bào)告、用戶信息等信息形成統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

3 云數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵問題

3.1 云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

構(gòu)建高集中度、高可靠性、低成本的云數(shù)據(jù)中心是運(yùn)營(yíng)商和企業(yè)的迫切需求[1]。整體來說，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)應(yīng)滿足以下3個(gè)條件。

·業(yè)務(wù)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)集中化，網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)管理的集約化和扁平化。

·高效的資源利用率。

·存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備具備更高的可靠性。

換言之，云數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具備扁平化、融合化、動(dòng)態(tài)感知和高速化的特點(diǎn)。虛擬化技術(shù)在云數(shù)據(jù)中心內(nèi)的應(yīng)用需要一個(gè)超大型的二層互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)，通過超大型二層網(wǎng)絡(luò)減少二層環(huán)路，實(shí)現(xiàn)快速故障收斂，提高鏈路利用率，簡(jiǎn)化管理，減少設(shè)備配置量，并且能夠根據(jù)實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)端口的彈性擴(kuò)容，以滿足新一代IDC靈活提供業(yè)務(wù)的需求；同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)虛擬計(jì)算資源的在線遷移和調(diào)度以及業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展。相關(guān)主要技術(shù)概述見表1。

目前IETF和IEEE等標(biāo)準(zhǔn)化組織正在進(jìn)行大二層網(wǎng)絡(luò)方面的研究，處于草案階段的TRILL(transparent interconnection of lots of links，多鏈路透明互聯(lián))協(xié)議[2]及 SPB(short path bridging)協(xié)議正嘗試解決網(wǎng)絡(luò)的二層透明環(huán)境部署問題。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心存在異構(gòu)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò) （以太網(wǎng)）和存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)（SAN），兩者無法替代，由此帶來了成本、擴(kuò)展性、管理等諸多問題。

隨著無損以太網(wǎng)和FcoE[3]的出現(xiàn)，新一代基于萬兆的無損以太網(wǎng)將融合數(shù)據(jù)中心的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)形成全業(yè)務(wù)的統(tǒng)一交換，數(shù)據(jù)中心原本異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)形態(tài)將合并到一套網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)管理合并，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)管理，降低了成本。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)通過一個(gè)物理端口感知與之連接的服務(wù)器，而集成了虛擬技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能夠通過一個(gè)虛擬端口實(shí)現(xiàn)對(duì)其連接服務(wù)器內(nèi)的單個(gè)虛擬機(jī)的動(dòng)態(tài)感知以及對(duì)每個(gè)虛擬機(jī)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)流量的感知，從而將單個(gè)虛擬機(jī)屬性擴(kuò)展到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)虛擬機(jī)在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)遷移時(shí)，交換機(jī)能夠追蹤這種遷移，并確保網(wǎng)絡(luò)設(shè)置與虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)同步遷移。網(wǎng)絡(luò)對(duì)虛擬化的動(dòng)態(tài)感知不僅使得管理簡(jiǎn)化，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)性能也會(huì)提升，架構(gòu)也更合理，目前IEEE的802.1Qbg EVB(edge virtual bridging)和IEEE 802.1Qbh BPE(bridge port extension)小組[4]正在進(jìn)行此方面的研究。

圖1 典型云計(jì)算運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)

在云數(shù)據(jù)中心中，物理交換機(jī)與物理服務(wù)器之間的鏈路中同時(shí)傳輸來自多個(gè)虛擬機(jī)的數(shù)據(jù)。另外，除了業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流量，鏈路中還增加了虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)所需要的系統(tǒng)流量。高密度的虛擬機(jī)數(shù)量使單位空間和單位網(wǎng)絡(luò)接口劇增，必將驅(qū)動(dòng)服務(wù)器I/O向10 G發(fā)展并達(dá)到10 Gbit/s線速，接入層的高性能吞吐必然驅(qū)動(dòng)云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)支持更高性能，云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將推動(dòng)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)快速進(jìn)入超高速時(shí)代。

3.2 云數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施

云數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、IT設(shè)備 （服務(wù)器、存儲(chǔ)等）以及制冷、動(dòng)力、UPS等配套設(shè)備。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備而言，由于網(wǎng)絡(luò)流量增大，單臺(tái)設(shè)備應(yīng)具備更高的處理能力，同時(shí)多臺(tái)設(shè)備在邏輯上應(yīng)虛擬成一臺(tái)設(shè)備，即在不占用設(shè)備接口的情況下，靈活地把多臺(tái)設(shè)備堆疊/集群構(gòu)成一臺(tái)設(shè)備，以提供高可靠、無環(huán)路、大容量的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，在提高線路利用率的同時(shí)，保證了可靠性，降低了運(yùn)維復(fù)雜性[1]。在設(shè)備選擇上，應(yīng)選擇單機(jī)容量較大，同時(shí)支持堆疊技術(shù)與虛擬化感知技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。對(duì)于IT設(shè)備而言，隨著PC服務(wù)器虛擬化技術(shù)的流行與普及，基于x86架構(gòu)的服務(wù)器集群將成為主流計(jì)算設(shè)備。由于單臺(tái)物理服務(wù)器將承載多臺(tái)虛擬機(jī)，因此云數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器應(yīng)具備更多的內(nèi)存與I/O帶寬，同時(shí)還應(yīng)考慮實(shí)際的應(yīng)用模型對(duì)服務(wù)器CPU、內(nèi)存、I/O、硬盤等器件以及布局與外型規(guī)格進(jìn)行定制。現(xiàn)階段服務(wù)器虛擬化技術(shù)動(dòng)態(tài)遷移等功能必須基于后端存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的解決方案，故需根據(jù)業(yè)務(wù)需求（如支持虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移功能）、性能、成本等因素，選擇SAN存儲(chǔ)或分布式存儲(chǔ)方式。

云計(jì)算促使IT和CT的界限日趨模糊，業(yè)界出現(xiàn)了以Vblock為代表的整合計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)和管理功能的一體化基礎(chǔ)設(shè)施垂直解決方案，在行業(yè)客戶中獲得了一定應(yīng)用，被認(rèn)為是基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展趨勢(shì)之一。同時(shí)，整合通風(fēng)、制冷等配套設(shè)備的集裝箱式數(shù)據(jù)中心解決方案也逐漸走進(jìn)人們的視線，該方案以其模塊化、便捷化的特點(diǎn)吸引了業(yè)界的關(guān)注。從整體上說，這類垂直一體化的解決方案，一方面簡(jiǎn)化了底層基礎(chǔ)設(shè)施的配置與管理難度，降低了運(yùn)行維護(hù)環(huán)境的要求，但另一方面，其在兼容性與擴(kuò)展性上存在一定限制，標(biāo)準(zhǔn)化程度較低，容易出現(xiàn)提供商“鎖定”的情況，應(yīng)慎重選擇。

3.3 服務(wù)提供

傳統(tǒng)IDC業(yè)務(wù)以帶寬、機(jī)架等基礎(chǔ)資源出租為主，在云數(shù)據(jù)中心模式下，將實(shí)現(xiàn)從資源出租向服務(wù)提供的轉(zhuǎn)變。用戶不再關(guān)注某類具體資源或硬件的情況，而是通過統(tǒng)一的門戶，在服務(wù)目錄中選擇相應(yīng)的服務(wù)，在一定SLA的保障下，使用邏輯資源與上層應(yīng)用。

虛擬主機(jī)與云存儲(chǔ)將代替機(jī)架與帶寬出租等資源性業(yè)務(wù)成為云數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)服務(wù)（業(yè)務(wù)），基于該類服務(wù)還可實(shí)現(xiàn)包括網(wǎng)絡(luò)加速優(yōu)化、數(shù)據(jù)庫(kù)中間件、解決方案等一系列的增值服務(wù) （業(yè)務(wù)）。以亞馬遜的AWS為例，EC2和EBS、S3分別是其虛擬主機(jī)與云存儲(chǔ)服務(wù)，基于該服務(wù)，衍生出 CloudFront（網(wǎng)絡(luò)加速）、Elastic Load Balancing（動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡）、SimpleDB（簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)庫(kù)）、Relational Database Service（關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)）、Simple Email Service（簡(jiǎn)單郵件服務(wù)）等增值服務(wù)。云數(shù)據(jù)中心將提供顆粒度更細(xì)的計(jì)費(fèi)單元。以虛擬主機(jī)服務(wù)（業(yè)務(wù)）為例，用戶既可以選擇傳統(tǒng)的包月或包年模式，也可以根據(jù)實(shí)際的使用時(shí)間（精確到小時(shí)級(jí)）付費(fèi)。

表1 相關(guān)主要網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述

3.4 運(yùn)營(yíng)維護(hù)

首先，云數(shù)據(jù)中心將改變傳統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)維護(hù)模式。云數(shù)據(jù)中心的部署模式要求實(shí)現(xiàn)各地資源的統(tǒng)一管理，對(duì)于運(yùn)營(yíng)維護(hù)而言，意味著必須實(shí)現(xiàn)集中維護(hù)和分層分權(quán)的管理。由于云數(shù)據(jù)中心將統(tǒng)一承載各類虛擬機(jī)甚至各類應(yīng)用系統(tǒng)，因此資源承載平臺(tái)將通過維護(hù)實(shí)體實(shí)現(xiàn)資源的統(tǒng)一監(jiān)控、管理與調(diào)度。云數(shù)據(jù)中心各節(jié)點(diǎn)與管理平臺(tái)（中心）之間將呈現(xiàn)層級(jí)關(guān)系，通過權(quán)限的劃分，實(shí)現(xiàn)各數(shù)據(jù)中心間的一體化以及維護(hù)操作的集中化。

其次，虛擬化技術(shù)的廣泛應(yīng)用將打破傳統(tǒng)維護(hù)角色的界限，并引入新的維護(hù)角色。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心所定義的網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲(chǔ)管理員等角色在云數(shù)據(jù)中心中將出現(xiàn)角色交叉，服務(wù)器管理員須參與部分網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)的配置管理與維護(hù)，網(wǎng)絡(luò)管理員也需要參與服務(wù)器端的管理與維護(hù)，在網(wǎng)絡(luò)融合的情況下，還需要綜合考慮存儲(chǔ)的配置、管理與維護(hù)。同時(shí)，隨著虛擬化（Hypervisor）層的出現(xiàn)，將定義新的虛擬化管理員負(fù)責(zé)Hypervisor的維護(hù)與管理。另外，云數(shù)據(jù)中心以服務(wù)為提供方式也使得運(yùn)營(yíng)維護(hù)中必須定義相關(guān)的角色從事服務(wù)（實(shí)例）的運(yùn)營(yíng)維護(hù)。

最后，云數(shù)據(jù)中心IT資源可運(yùn)營(yíng)與以服務(wù)為提供方式的特點(diǎn)，將改變運(yùn)營(yíng)維護(hù)流程與對(duì)象。由于利用資源池實(shí)現(xiàn)了IT基礎(chǔ)設(shè)施的統(tǒng)一承載，因此必須增加對(duì)資源池生命周期的管理，同時(shí)各類服務(wù)、服務(wù)實(shí)例、鏡像等對(duì)象的生命周期管理也應(yīng)納入相應(yīng)的運(yùn)營(yíng)維護(hù)流程。

3.5 規(guī)劃建設(shè)

云數(shù)據(jù)中心的規(guī)劃建設(shè)應(yīng)基于分級(jí)管理體制，整體上由總部統(tǒng)籌管理，在各區(qū)域設(shè)置地方分支機(jī)構(gòu)，各分支機(jī)構(gòu)在總部統(tǒng)籌的基礎(chǔ)上開展云數(shù)據(jù)中心的規(guī)劃建設(shè)。

在云數(shù)據(jù)中心中，IT資源以資源池的方式對(duì)外提供。IT資源部署如圖2所示。資源池一般劃分為若干專業(yè)域，專業(yè)域由多個(gè)集群構(gòu)成，每個(gè)專業(yè)域承載一類業(yè)務(wù)。集群是最小的管理單元。集群由若干臺(tái)中高端服務(wù)器與后端存儲(chǔ)組成，集群內(nèi)的虛擬機(jī)具備熱遷移的條件。服務(wù)器的配置應(yīng)以集群為單位進(jìn)行統(tǒng)一，以便于采購(gòu)、建設(shè)和運(yùn)維管理。集群內(nèi)服務(wù)器根據(jù)承載的應(yīng)用（虛擬機(jī)）特點(diǎn)優(yōu)化配置，總體來說，應(yīng)選用支持硬件虛擬化功能的CPU、內(nèi)存和網(wǎng)卡。在同集群內(nèi)，應(yīng)選用同一款虛擬化軟件。后端存儲(chǔ)應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用需求，綜合考慮性能、價(jià)格等因素，分級(jí)使用本地存儲(chǔ)、FC SAN存儲(chǔ)和IP SAN存儲(chǔ)，兼顧資源池的存儲(chǔ)I/O能力和共享存儲(chǔ)能力。

圖2 IT資源部署示意

對(duì)于網(wǎng)絡(luò)資源，應(yīng)分為業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)、虛擬網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和管理網(wǎng)絡(luò)等進(jìn)行部署與規(guī)劃。業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的部署和管理配置應(yīng)盡量減少?gòu)椥再Y源平臺(tái)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的依賴，減少業(yè)務(wù)開展和運(yùn)營(yíng)時(shí)上層業(yè)務(wù)和下層網(wǎng)絡(luò)之間的配置聯(lián)動(dòng)。從安全隔離和性能角度出發(fā)，應(yīng)將業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)和其他網(wǎng)絡(luò)分離。虛擬服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)接入控制點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在虛擬網(wǎng)絡(luò)中，而不是傳統(tǒng)的接入交換機(jī)上，并提供 VLAN、限速、QoS、ACL、防 IP/MAC地址更改、策略遷移和復(fù)制等功能。由于各種存儲(chǔ)產(chǎn)品各具優(yōu)劣勢(shì)，分別覆蓋不同的應(yīng)用場(chǎng)景，應(yīng)結(jié)合具體應(yīng)用需求，綜合考慮性能、價(jià)格等因素選擇存儲(chǔ)產(chǎn)品。管理網(wǎng)絡(luò)應(yīng)與外網(wǎng)隔離，并以IDC機(jī)房為基本單元，根據(jù)業(yè)務(wù)的擴(kuò)展和管理系統(tǒng)的架構(gòu)需求，逐步擴(kuò)展。

3.6 綠色節(jié)能

云數(shù)據(jù)中心相對(duì)于傳統(tǒng)IDC更加綠色節(jié)能，具體體現(xiàn)在芯片、物理設(shè)備、虛擬設(shè)備、機(jī)柜、數(shù)據(jù)中心等多個(gè)層級(jí)。在芯片級(jí)，低功耗的CPU、內(nèi)存、硬盤、SSD（固態(tài)硬盤）等低功耗節(jié)能組件的使用，能有效降低設(shè)備的能耗。在物理設(shè)備級(jí)，高轉(zhuǎn)換效率電源模塊的使用提高了電源轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)優(yōu)化的散熱風(fēng)道也使得設(shè)備散熱效率提高。在虛擬設(shè)備級(jí)，虛擬化技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了資源共享，提高了單臺(tái)設(shè)備利用率，由于虛擬機(jī)具備動(dòng)態(tài)遷移的功能，故可通過關(guān)閉利用率較低的設(shè)備并將應(yīng)用集中到部分物理服務(wù)器上，從而進(jìn)一步降低能耗。在機(jī)柜級(jí)，通過提高機(jī)柜計(jì)算、存儲(chǔ)密度以及對(duì)IT設(shè)備用電功耗進(jìn)行精細(xì)化管理，利用數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)機(jī)柜級(jí)功耗的峰值控制，在性能和功耗之間取得平衡點(diǎn)，并可通過高壓直流供電提高電源轉(zhuǎn)換效率并降低能耗。在數(shù)據(jù)中心級(jí)，通過對(duì)設(shè)備用電及環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)的分析診斷調(diào)整機(jī)房布局，動(dòng)態(tài)優(yōu)化送風(fēng)、除濕和制冷機(jī)制降低能耗，使用新興配電和冷卻技術(shù)降低數(shù)據(jù)中心的PUE值，在合適應(yīng)用場(chǎng)景還可以利用模塊化數(shù)據(jù)中心、集裝箱數(shù)據(jù)中心，通過水冷、冷媒等散熱方式降低機(jī)房的PUE值。

4 傳統(tǒng)IDC運(yùn)營(yíng)商應(yīng)對(duì)策略

傳統(tǒng)IDC向云數(shù)據(jù)中心演進(jìn)是一個(gè)漸變的過程，而不是一場(chǎng)一蹴而就的變革。云數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)必將對(duì)傳統(tǒng)IDC業(yè)務(wù)產(chǎn)生較大沖擊，對(duì)于傳統(tǒng)IDC運(yùn)營(yíng)商而言，如何平衡兩者間的關(guān)系實(shí)現(xiàn)IDC業(yè)務(wù)的平滑升級(jí)，是必須面對(duì)的一大難題。目前云數(shù)據(jù)中心是利用功能相對(duì)單一的平臺(tái)滿足規(guī)模用戶的需求，兼容性和標(biāo)準(zhǔn)化程度較低，同時(shí)，云數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)模式被市場(chǎng)廣泛接受，商業(yè)模式趨于成熟也需要一定過程?，F(xiàn)階段建議IDC運(yùn)營(yíng)商應(yīng)通過試點(diǎn)的方式逐步探索云IDC業(yè)務(wù)的商業(yè)模式與市場(chǎng)接受度，積累運(yùn)營(yíng)、維護(hù)、建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，培育客戶群，同時(shí)在內(nèi)部建立相適配的管理體制與流程，提高運(yùn)營(yíng)能力，揚(yáng)長(zhǎng)避短，有效聚焦客戶需求場(chǎng)景，利用“云計(jì)算”技術(shù)成熟度包線的主流技術(shù)手段，分階段實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)IDC業(yè)務(wù)向云數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)的升級(jí)，降低技術(shù)和時(shí)間風(fēng)險(xiǎn)。

在設(shè)計(jì)云數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)時(shí)，應(yīng)充分考慮網(wǎng)絡(luò)因素?；跇I(yè)務(wù)/資源/能力需求自動(dòng)快速適配云數(shù)據(jù)中心離不開網(wǎng)絡(luò)支持，網(wǎng)絡(luò)覆蓋、帶寬供給能力和自動(dòng)調(diào)配水平制約著云數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)的執(zhí)行。國(guó)外領(lǐng)先IDC運(yùn)營(yíng)商紛紛將云計(jì)算與網(wǎng)絡(luò)能力深度整合。利用網(wǎng)絡(luò)VPN技術(shù)不但可以幫助客戶實(shí)現(xiàn)云集成服務(wù)，而且可有效提升客戶云應(yīng)用體驗(yàn)和接入安全性。IDC運(yùn)營(yíng)商應(yīng)當(dāng)將自身IDC/IaaS資源與VPN結(jié)合，實(shí)現(xiàn)協(xié)同推廣，使VPN客戶更容易訪問云資源，同時(shí)將業(yè)務(wù)領(lǐng)域拓展到傳統(tǒng)范疇之外。

5 結(jié)束語(yǔ)

云數(shù)據(jù)中心是近期業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)，本文通過對(duì)云數(shù)據(jù)中心概念的辨析，總結(jié)歸納了云數(shù)據(jù)中心資源池化、高效智能、面向服務(wù)、按需供給、綠色低碳等5個(gè)特點(diǎn)，并在分析云數(shù)據(jù)中心涉及的虛擬化、分布式計(jì)算、運(yùn)營(yíng)管理等核心技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)云數(shù)據(jù)中心架構(gòu)、基礎(chǔ)設(shè)施、服務(wù)提供、規(guī)劃建設(shè)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)、綠色節(jié)能等核心問題進(jìn)行闡述，最后結(jié)合傳統(tǒng)IDC運(yùn)營(yíng)商的實(shí)際情況提出云數(shù)據(jù)中心的應(yīng)對(duì)策略。

云計(jì)算正重新定義網(wǎng)絡(luò)與IT邊界，產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值正在向內(nèi)容/應(yīng)用提供商聚集，更多IT廠商涉足運(yùn)營(yíng)，云數(shù)據(jù)中心逐漸成為各方爭(zhēng)奪的焦點(diǎn)之一，市場(chǎng)前景被廣泛看好。產(chǎn)業(yè)鏈各方應(yīng)攜手共同促進(jìn)商業(yè)模式的成熟、市場(chǎng)接受程度以及標(biāo)準(zhǔn)化和兼容性的提高，使云數(shù)據(jù)中心早日規(guī)模應(yīng)用，加快社會(huì)信息化進(jìn)程。

1 潘灝濤,張雪江.數(shù)字能源——虛擬化造就新一代數(shù)據(jù)中心.華為技術(shù),2009,43(8)

2 IETF RFC 5556.Transparent interconnection of lots of links(TRILL),2009

3 Inter National Committee for Information Technology Standards.Information technology-fibre channel-backbone-6(FC-BB-6),1994