編輯:青島軟件開發公司 發布于:2017-05-11 12:30:42
關于數據中心,維基百科給出的定義是“數據中心是一整套復雜的設施。它不僅僅包括計算機系統和其它與之配套的設備(例如通信和存儲系統),還包含冗余的數據通信連接、環境控制設備、監控設備以及各種安全裝置”。
谷歌將數據中心解釋為“多功能的建筑物,能容納多個服務器以及通信設備。這些設備被放置在一起是因為它們具有相同的對環境的要求以及物理安全上的需求,并且這樣放置便于維護”,而“并不僅僅是一些服務器的集合。”
當下,整個IT信息產業正朝著寬帶化、移動化、智能化發展,4K超高清、4G高速移動互聯網、云計算、大數據分析、物聯網、智能融合型CDN、軟件定義網絡SDN等一個個新的信息服務模式正在席卷全球成為新熱點,這些所有的變化,都將對企業及所有從事IT信息服務的互聯網公司帶來前所未有的機遇及挑戰。
2013年,工信部、發改委、國土部、電監會和能源局聯合發布《關于數據中心建設布局的指導意見》,明確提出將數據中心從市場需求和環境友好角度出發,分類型引導建設的指導要求。云計算即將成為信息社會的公共資源,而數據中心則是支撐云計算服務的基礎設施,那么如何為云計算規劃建設一個數據中心呢?那么讓我們從以下幾個方面來對云數據中心做一個了解。
一、什么是云數據中心?云數據中心與傳統數據中心有什么區別?
近年來,數據中心建設成為全球各行業的IT建設重點,國內數據中心建設的投資年增長率更是超過20%,金融、制造業、政府、能源、交通、教育、互聯網和運營商等各個行業正在規劃、建設和改造各自的數據中心。隨著企業信息化的深入和新技術的廣泛使用,傳統數據中心已經無法滿足后數據中心時代的高效、敏捷、易維護的需求。
傳統數據中心與云計算數據中心的區別在于應對的業務模式不同。傳統數據中心多數是基礎性數據業務,并有明確的跨網和區域性限制,而云計算是通過網絡跨地域提供可伸縮的廉價的分布式計算能力。并且傳統IDC支撐的信息系統架構也與云計算有很多不同,云計算之前的應用信息系統,其硬件規模、存儲等級、系統變量相對固定。
而云計算所需要的數據中心來源于互聯網,但又向集成化平臺演進,因此,有別于傳統數據中心基礎設施和上層應用軟硬分離的局面,云計算的數據中心從基礎設施到計算與應用是連續和整體的,并相互關聯和可適應。
二、如何建設云數據中心
數據中心是數據大集中而形成的集成IT應用環境,是各種業務的提供中心,也是數據處理、數據存儲和數據交換的中心。對于云計算而言,數據中心要求基礎設施具有良好的彈性、擴展性、自動化、數據遷移、多租戶和對虛擬化的支持,應著重從高密度低成本服務器、海量存儲設備和高性能計算設備等方面提高云計算數據中心的數據處理能力。那么,云計算環境下的數據中心基礎設施各部分的架構應該是什么樣的呢?又該如何科學化的系統建設呢?
首先,在電力和節能方面,基礎設施需要充分適應云計算的業務發展客觀規律,按照最優化效率建設綠色的數據中心。何為“綠色數據中心”?不僅建筑需要節能,數據中心也是如此,嚴重的電力不足,使得機房頻頻出現能耗危機,綠色數據中心突然間從“無人所知”升至“家喻戶曉”。
據調查數據顯示,62%的企業認為,他們的數據中心面臨著諸如散熱、供電、成本等問題;23%的企業認為,其數據中心供電和散熱能力不足,限制了IT基礎設施擴展,或無法充分利用高密度計算設備;19%的被訪企業認為,其數據中心的耗電量太大,費用超高,無法負擔;還有17%的企業認為,機房溫度過高,影響了計算設備的穩定運行,隨之導致一系列問題的出現。因此,大多數企業的數據中心設施最嚴重的問題是:運算密度的提高導致用電密度的迅速加大,數據中心總體擁有成本隨服務器的增加而成倍增加。
過去的數據中心運算能力是目標,用電是“一般商品”,現在和未來的數據中心運算能力是“一般商品”,用電是焦點。因此我們需要綠色數據中心。綠色數據中心的含義就是要提高數據中心的能源效率,盡量減少數據中心的整體用電量;增大數據中心整體用電中用于IT系統比例;盡量減少用于非計算設備(電源轉換、冷卻等)的用電消耗。
還有新出現的集裝箱式數據中心,集供電、制冷、網絡、安防、監控等系統于一身,為數據中心需求量身打造,具有極高的系統冗余度和完整度,其可靠性完全不亞于甚至高于整體數據中心需求,為數據中心機房快速投產和應用提供了一體化式解決方案。
其二、在云計算網絡系統架構上,應堅持區域化、層次化、模塊化的設計理念,使網絡層次更加清楚、功能更加明確。根據業務性質或網絡設備的作用進行區域劃分,可以從以下幾方面進行規劃。
1)按照數據的等保級別來劃分。比如等保二級和等保三級應劃分不同的網絡安全域,使用不同的安全策略,來對傳送的數據進行保護。
2)按照面向用戶的不同,網絡系統還可以劃分為內部核心網、業務專網、VPN安全接入域、公眾服務網等區域。
3)按照網絡層次結構中設備作用的不同,網絡系統可以劃分為核心層、匯聚層、接入層。
4)按照各業務的應用關聯關系及業務的安全隔離需求綜合考慮,網絡系統在邏輯上可以劃分為業務區、前置區、管理區、存儲區、外聯接入區、內網交互區等。
此外,如果有兩地三中心的網絡架構。在數據中心部署虛擬化云計算之后,還需要大二層來打通不同的數據中心。這就需要網絡架構向扁平化方向發展,最終的目標是在任意兩點之間盡量減少網絡架構的數目,消除網絡層級的復雜性和減少網絡延遲。不過,目前大二層技術仍未有統一的標準,其推廣應用還有待更多的實踐。
其三、云計算應用系統架構
云計算平臺為部署和運行應用系統提供所需的基礎設施資源和相應的應用基礎環境,所以應用系統的開發人員無需關心應用的底層硬件和應用的基礎設施。并且可以根據應用需求的變化,云計算平臺可以動態調整和擴展應用系統所需的資源。完整的應用平臺包含如下系統功能架構。
1)應用運行環境:
底層網絡環境
WEB前端
中間件平臺
分布式運行環境
多種類型的數據存儲
動態資源伸縮
2)應用全生命周期支持
提供JAVA開發、SDK、IOS等流程化環境,加快應用的開發、測試和部署。
公共服務:以API形式提供公共服務,如隊列服務、存儲服務和緩存服務等。
監控、管理和計量:提供資源池、應用系統的管理和監控功能,精確計量應用使用所消耗的計算資源。
3)集成、復合應用構建能力
除了提供應用運行環境外,還需要提供連通性的服務、整合服務、消息服務和流程重組服務等,來實現用于構建SOA架構風格的復合應用。
云計算核心是計算能力的集中和計算資源的規模性突破,云計算平臺對外提供的計算類型決定了云計算中心的硬件基礎架構。
從云端客戶需求看,云計算中心通常需要提供以下幾種類型的計算能力,其服務器系統可采用三(多)層架構:一是高性能的、穩定可靠的業務級計算,主要處理緊耦合復雜的計算任務,這類計算不僅包括對外的數據庫、商務智能數據挖掘等關鍵服務,也包括自身賬戶、計費等核心系統,通常由企業級大型服務器提供;二是面向眾多普通應用的通用型計算,用于提供低成本計算解決方案,這種計算對硬件要求較低,一般采用高密度、低成本的X86集成服務器,以有效降低數據中心的運營成本和終端用戶的使用成本;三是面向科學計算、大數據分析等業務,提供百萬億、千萬億次計算能力的高性能計算,其硬件基礎是高性能集群。
其四、云計算存儲系統架構
云計算采用數據統一集中存儲的模式,在云計算平臺中,數據如何存儲是一個非常重要的問題,在實際使用的過程中,需要將數據分配到多個節點的多個磁盤當中。而能夠達到這一目的存儲技術,當前主要有兩種方式,一種是使用類似于Google File System的集群文件系統,另外一種是基于塊設備的存儲區域網絡SAN系統。
GFS是由 Google公司設計并實現的一種分布式文件系統,基于大量安裝有Linux操作系統的普通PC構成的集群系統,整個集群系統由一臺Master和若干臺ChunkServer構成。在SAN連接方式上,可以有多種選擇。一種選擇是使用光纖網絡,能夠操作快速的光纖磁盤,適合于對性能與可靠性要求比較高的場所。
另外一種選擇是使用以太網,采取iSCSI協議,能夠運行在普通的局域網環境下,從而降低成本。采用SAN結構,大量的數據傳輸通過SAN網絡進行,局域網只承擔各服務器之間的通信任務,這種分工使得存儲設備、服務器和局域網資源得到更有效的利用,使存儲系統的速度更快,擴展性和可靠性更好。2014年固態硬盤(SSD)的銷售量,在云計算發展浪潮的推助下大幅增長。新建或擴建的數據中心,在存儲中大量導入SSD,以加快數據處理速度,并提升云端應用的服務品質,這將對存儲市場產生強勁的推動。
云計算數據中心在設施交付效率上有較高要求,隨著行業的快速發展,很快會以月,甚至以周為單位要求應用系統的交付,這與傳統的以年為周期的交付有很大區別,定制、模塊化、業務耦合性強的基礎設施建設模式,將大幅提高初產效率,并將首次實施周期縮短到六個月以內,續產效率(擴建/增設)控制在三個月以內。
總之,建立新一代云計算基礎設施,應以云計算數據中心的高效率、低運行成本,靈活的業務適應性和服務可用性為目標,分階段的建設與實施。當然隨著社會的進步和技術的發展,云計算數據中心的架構也會不斷調整和優化。