云計算時代的數(shù)據(jù)中心建設(shè)與發(fā)展

湯華茂

摘 要：數(shù)據(jù)中心隨著時代的發(fā)展，由最初的計算中心發(fā)展到今天的服務(wù)中心。就當(dāng)前的現(xiàn)狀可以看出，在各行業(yè)發(fā)展中，數(shù)據(jù)中心占據(jù)著關(guān)鍵位置，甚至是中心位置。但在數(shù)據(jù)中心不斷的建設(shè)與發(fā)展中，仍然存在諸多問題，對數(shù)據(jù)中心的發(fā)展起到了一定的阻礙作用，為作為全新的計算方式、資源使用方式，云計算能為使用者提供方便，同時能明顯提升資源使用率。為此，文章主要對云計算時代下數(shù)據(jù)中心進行了概述，然后分析了云計算時代下數(shù)據(jù)中心建設(shè)中存在的主要問題，最后研究了云計算時代下數(shù)據(jù)中心建設(shè)與發(fā)展。

關(guān)鍵詞：云計算時代;數(shù)據(jù)中心;建設(shè)與發(fā)展

前言：現(xiàn)如今，對IT行業(yè)而言，云計算是一個質(zhì)變，類似于使用電網(wǎng)替代本地發(fā)電機。隨著云計算的到來，數(shù)據(jù)中心（data center，DC）的架構(gòu)及數(shù)據(jù)中心管理模式也迎來了全新的挑戰(zhàn)與巨大的變化。首先，在傳統(tǒng)架構(gòu)下，數(shù)據(jù)中心具有較多層級，大量的站點，繁雜的管理，高成本的運營等特征;同時較低的IT資源利用率，較低的能效，無法保障服務(wù)質(zhì)量。其次，雖然單體云數(shù)據(jù)中心使用了一系列先進的云計算技術(shù)，如存儲、計算、網(wǎng)絡(luò)資源等虛擬化技術(shù)，但是各云數(shù)據(jù)中心單體間無法池化各自資源，進而實現(xiàn)更有效的資源彈性調(diào)度與統(tǒng)一管理。為此，本文主要對云計算時代下數(shù)據(jù)中心建設(shè)及發(fā)展進行了詳細分析。

1數(shù)據(jù)中心基本情況概述

1.1數(shù)據(jù)中心概述

數(shù)據(jù)中心英文全稱“Data Center”，簡稱“DC”，在互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上，數(shù)據(jù)中心是用來傳遞、呈現(xiàn)、計算、增速、保存數(shù)據(jù)信息的，它是全球協(xié)作的特定設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。DC的諸多電子元件均是由低壓直流電源驅(qū)動運行的。服務(wù)器自身及用來連接這些服務(wù)器到其他應(yīng)用環(huán)境的電纜則是數(shù)據(jù)中心面臨的物理問題。

1.2數(shù)據(jù)中心提供的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)

⑴DCaaS（數(shù)據(jù)中心即服務(wù)）。通常情況下，單體云數(shù)據(jù)中心的服務(wù)類型有三種：①基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù);②軟件即服務(wù);③平臺即服務(wù)。在數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)中，分別由不同的部分提供這三種服務(wù)內(nèi)容。目前，隨著我國IT行業(yè)飛速發(fā)展，對于云數(shù)據(jù)中心的服務(wù)質(zhì)量，IT行業(yè)對其的要求日益升高，企業(yè)希望可以獲取多項端到端服務(wù)如對應(yīng)的平臺及管理。分布式云數(shù)據(jù)中心可以提供一種全新的數(shù)據(jù)服務(wù)模式，數(shù)據(jù)中心在這種全新的數(shù)據(jù)服務(wù)模式中，可以實施相互間的運營，即DCaaS，DCaaS不同于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，DCaaS在單體云數(shù)據(jù)服務(wù)的前提下，擴展不同的服務(wù)內(nèi)容。DCaaS可以系統(tǒng)化管理不同架構(gòu)的數(shù)據(jù)中心，能最大限度的保障資源的利用效益。

⑵MaaS（移動即服務(wù)）。分布式云數(shù)據(jù)中心根據(jù)單體云數(shù)據(jù)中心的IaaS（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）層服務(wù)，能提供DCaaS服務(wù)，為用戶提供的管理服務(wù)是一個多功能、統(tǒng)一的系統(tǒng)化管理體系，而不再是普通云數(shù)據(jù)中心那樣孤立的、分散的運營運維體系。這也是單體云數(shù)據(jù)中心無法做到的。

所以，對分布式云數(shù)據(jù)服務(wù)中心而言，MaaS是其核心，MaaS負責(zé)統(tǒng)一調(diào)度與管理多個數(shù)據(jù)中心，同時具備對基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)、數(shù)據(jù)中心即服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)即服務(wù)等各種服務(wù)用戶的管理功能?；A(chǔ)設(shè)施即服務(wù)的租戶可以對資源進行在線延期、擴容及申請，租戶、VDC的租戶可以提供管理自己所租用的IT資源。

2主要問題分析

2.1相關(guān)的架構(gòu)問題

三層結(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)使用的結(jié)構(gòu)形式，以大量的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備作為支撐。存儲流量隨著數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與存儲的結(jié)合，更加嚴格要求了延時，而三層結(jié)構(gòu)自身的延時性較高，對數(shù)據(jù)中心建設(shè)要求無法滿足，需要以扁平化結(jié)構(gòu)作為輔助來加以解決。

2.4相關(guān)的高寬帶問題

DC涉及的業(yè)務(wù)諸多，如數(shù)據(jù)發(fā)掘、大量視頻等，對寬帶要求極高，同時突發(fā)流量極容易出現(xiàn)，所以必須要選擇傳輸性能速率較高的網(wǎng)絡(luò)，反之，則數(shù)據(jù)中心優(yōu)勢將難以發(fā)揮出來。

2.3相關(guān)的高可用問題

越來越多的問題如設(shè)備、鏈路等均隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模的擴大而不斷涌現(xiàn)出來，假設(shè)這些問題不能被合理處理，則會中斷服務(wù)。伴隨著網(wǎng)路的拓展及升級，我們最應(yīng)該注意的問題就是，網(wǎng)絡(luò)能否常規(guī)運轉(zhuǎn)。

2.4融合問題

現(xiàn)階段，數(shù)據(jù)與存儲網(wǎng)絡(luò)間分離狀態(tài)，對DC的進一步發(fā)展起到了一定的阻礙作用，若想從根源上達到網(wǎng)絡(luò)融合，提升網(wǎng)絡(luò)資源使用率，就必須要加快DC建設(shè)。

3建設(shè)與發(fā)展研究

3.1相關(guān)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計研究

二叉樹是主要的傳統(tǒng)屬性結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)屬性結(jié)構(gòu)的拓展是在高性能交換機設(shè)備的支撐下，運用垂直拓展方式實現(xiàn)的。但是在運行期間，對傳統(tǒng)樹形結(jié)構(gòu)固有缺陷難以有效克服，熱點等瓶頸極容易出現(xiàn)。所以隨著今后DC建設(shè)的不斷深化，更加嚴格要求了拓撲的高寬帶、低延時等，要積極引進如Fat-Tree、VL2等嶄新的拓撲結(jié)構(gòu)，其中Fat-Tree通過將“粗”鏈路添加在核心交換機處，可對熱點問題進行有效解決，但在核心交換機的端口數(shù)目會限制拓展能力。而在解決熱點問題方面，VL2具有較好的表現(xiàn)，但是始終存有布線繁瑣問題。在設(shè)計網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)期間，需要依據(jù)實情堅持針對性原則，保障網(wǎng)絡(luò)性能能滿足DC運行需求。

3.2網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)

現(xiàn)階段，DC的進一步發(fā)展在一定程度上受到了傳統(tǒng)模式的阻礙，儲存網(wǎng)、以太網(wǎng)等部門之間的融合成為DC發(fā)展的主要趨勢。儲存網(wǎng)、以太網(wǎng)等部門之間的融合可降低成本，提升系統(tǒng)運行可靠性、安全性?，F(xiàn)階段，F(xiàn)CoE（太網(wǎng)光纖通道）、DCB（數(shù)據(jù)中心基地）、TRILL是實現(xiàn)三網(wǎng)融合的主要技術(shù)，其中傳輸FC數(shù)據(jù)時，將以太網(wǎng)作為基礎(chǔ)，達到I/O接口整合，進而減少DC復(fù)雜性的是以太網(wǎng)光纖通道。其中利用自身的流動控制能夠傳輸數(shù)據(jù)，同時具備顯著的優(yōu)勢如低成本、可拓展等的是數(shù)據(jù)中心基地?，F(xiàn)如今，本項技術(shù)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)諸多，為DC建設(shè)奠定了堅實的基礎(chǔ)。

3.3積極引進節(jié)能技術(shù)

現(xiàn)階段，DC運行能源消耗較大，企業(yè)成本也逐漸增多，與節(jié)能環(huán)保原則相背離。所以，云計算時代下的數(shù)據(jù)中心建設(shè)及發(fā)展，需要積極引進節(jié)能技術(shù)。在選擇數(shù)據(jù)中心地址方面，需要對當(dāng)?shù)販囟?、濕度進行充分考量，還需要對當(dāng)?shù)氐臍夂蚴欠衲芾鋮s設(shè)備的情況進行考慮。在供電方面，需要對清潔可再生能源如太陽能、風(fēng)能等進行充分運用，盡最大限度降低碳排放。

此外，還應(yīng)在建設(shè)數(shù)據(jù)中心時，應(yīng)用虛擬技術(shù)，對硬件資源實施虛擬化處理，通過融合后在分配，進而促使資源使用率得以提升。在數(shù)據(jù)中心建設(shè)中運用虛擬技術(shù)，可對數(shù)據(jù)中心發(fā)展中出現(xiàn)的問題進行有效解決，提升物質(zhì)設(shè)備的使用率。

結(jié)束語：

總之，在現(xiàn)代生產(chǎn)生活中，數(shù)據(jù)中心發(fā)揮著重要的作用，加快云計算時代下數(shù)據(jù)中心的建設(shè)顯得尤為重要。在實踐中要依據(jù)實際運用需求，合理構(gòu)架數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，保障其具有低延時、高寬帶等優(yōu)勢。與此同時還應(yīng)對虛擬技術(shù)、節(jié)能技術(shù)進行積極引用，對數(shù)據(jù)中心運行穩(wěn)定性進行不斷提升，保障其安全運行，進而有效提升數(shù)據(jù)中心的綜合效益。

參考文獻：

[1]薛永獻，王冬梅.云計算數(shù)據(jù)研究與分析[J].信息通信，2014，01：137-138.

[2]馬錫坤，吳艷君，王鵬.基于云計算的數(shù)據(jù)中心容災(zāi)系統(tǒng)的建設(shè)[J].中國醫(yī)療設(shè)備，2014，01：93-95.

[3]侯建，帥仁俊.基于云計算的海量數(shù)據(jù)存儲模型[J].通信技術(shù)，2011（5）：163-165.

[4]張濤，賈連興，陳桂強.基于云計算的軍用數(shù)據(jù)中心設(shè)計和建設(shè)研究[J].計算機研究與發(fā)展，2015，52（S2）：49-53.

[5]劉陽.基于虛擬化技術(shù)的高職院校云計算數(shù)據(jù)中心建設(shè)方案研究[J].中國新通信，2015，17（17）：115-117.

[6]趙璇.面向云計算的校園網(wǎng)數(shù)據(jù)中心建設(shè)研究[D].蘭州交通大學(xué)，2015.