云计算数据中心规划建设.ppt

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1、云 计算数据中心规划建设Cloud ComputingCloud Computing1第六章2云计算故事云计算故事-神秘的洞穴神秘的洞穴 距贵阳市区一个小时车程远的贵安新区，有着绵延的山。没有人会注意到两座毫不起眼的山体，除非有人告诉你，它们之间的山洞中存放着腾讯最重要、最宝贵的数据。腾讯未来要把最重要的数据，像宝藏一样安全地存放在贵州这片不起眼的山洞之中。 使用智能手机的人大概都使用过腾讯微信红包，该业务的使用量和产生的数据量十分惊人，特别是每年的除夕之夜，微信用户共收发超过几百亿个红包，如此大的数据信息流量是如何实时存储、处理的？这离不开背后支持腾讯各项互联网业务分布在国内外的庞大的数据中

2、心。 数据中心是干吗的？简单来说，数据中心就是信息集中处理、存储、交换的物理空间。数据中心的数量是衡量科技公司提供云计算服务能力的重要指标之一。云计算已经成为各行各业的“水电煤”，成为“互联网+”的基础设施，而数据中心则是云服务背后的刚性保障。第六章第六章 云计算数据中心规划建设云计算数据中心规划建设3本章导读本章导读 云计算数据中心云计算数据中心是云计算核心资产最集中的地方，也是云系统运行和资源调度的管理中心。随着人类社会正逐步迈向智能时代，新技术、新业务层出不穷，这使得企业的ICT基础设施不断面临升级、扩容乃至重构的压力。同时，随着大数据（Big Data）、人工智能（Artificial

3、 Intelligence，AI）技术的广泛应用，例如人脸识别、机器学习等，又带来了对图形处理器GPU（Graphics Processing Unit，GPU）、现场可编程门阵列（FieldProgrammable Gate Array，FPGA）等异构计算资源的庞大需求。同时ICT设备数量的快速增长，给数据中心带来了节能减排的压力。因此，不论是私有云还是公有云，建设一个高性能、智能、节能的云数据中心，是构建云计算服务系统的重中之重。第六章第六章 云计算数据中心规划建设云计算数据中心规划建设4本章学习目标本章学习目标 本章将从数据中心的发展历程、数据中心的建设内容等方面，阐述云数据中心架构、

4、组成和功能，对设计、规划和建设云数据中心，提出科学合理的建设方案，并通过一个真实的云计算数据中心招标方案，了解云数据中心的软硬件规划与配置。 学习目标学习目标 了解数据中心的发展历程 理解云计算数据中心的功能与定位 理解云计算数据中心的组成架构 了解云计算数据中心的设计、规划和建设主要内容第六章第六章 云计算数据中心规划建设云计算数据中心规划建设 Platform Computing Inc. 2003 - Proprietary & Confidential 556.1 6.1 云数据中心及其子系统云数据中心及其子系统（1 1）第一代数据中心）第一代数据中心 从数据中心的发展历程来看，国内的

5、数据中心建设起源于20世纪60年代大型计算机专用机房的建设（2 2）第二代数据中心）第二代数据中心 到1990年前后，随着国家信息化建设的启动,，商务计算的需求开始爆发，计算机设备进入塔式服务器和小型机机房时代，国家也陆续制定了相关的机房建设标准，这个时期的机房，称之为第二代数据中心。（3 3）第三代数据中心）第三代数据中心 在2000年前后，随着互联网及其相关应用产业爆炸式发展，第一次出现了真正意义上的“数据中心”，即以提供互联网数据处理、存储、通讯为服务模式的互联网数据中心（IDC）。（4 4）第四代数据中心即云计算数据中心）第四代数据中心即云计算数据中心 如今，云时代的到来，正在引领数据

6、中心进人第四代发展时期即云数据中心时代。如何利用云计算技术带来的便利，来降低数据中心的建设成本和运营费用，是贯穿整个第四代数据中心时期的技术主线。6.1 .1 6.1 .1 数据中心发展概述数据中心发展概述 Platform Computing Inc. 2003 - Proprietary & Confidential 666.1 6.1 云数据中心及其子系统云数据中心及其子系统 云数据中心云数据中心是一种基于云计算架构的计算、存储及网络资源松耦合，虚拟化各种IT设备，是模块化、自动化、可管理度更高、具备较高绿色节能程度的新型数据中心。云计算数据中心主要有以下几个特征： （1）IT资源的全面

7、虚拟化。包含对服务器、网络、存储等资源的虚拟化。 （2）计算、存储及网络资源具有更高的松耦合度。用户可以单独或多选使用其中任意资源，实现不同应用与硬件资源的松耦合捆绑，大大提高了应用的灵活性和兼容性等。 （3）模块化程度更高：数据中心内的软硬件分离程度、机房区域模块化程度更高。 （4）自动化管理程度更高：实现对机房内对物理服务器、虚拟服务器、业务处理、计费服务等自动化和流程化管理。 （5）节能程度更高：云数据中心在各方面更加强调绿色节能标准云数据中心要求基础设施具有良好的弹性、扩展性、自动化、数据移动、多租户、空间效率和对虚拟化的支持，从而降低能耗。 6.1 .2 6.1 .2 云云数据中心定

8、义及要素数据中心定义及要素 Platform Computing Inc. 2003 - Proprietary & Confidential 776.1 6.1 云数据中心及其子系统云数据中心及其子系统 云数据中心架构云数据中心架构分为服务和管理两大部分。在服务方面，主要以提供用户基于云的各种服务为主，与前面章节中阐述的云计算服务层次架构相同，即：基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）、软件即服务（SaaS）。在管理方面，主要以云的管理层为主，它的功能是确保整个云数据中心能够安全、稳定地运行。6.1 .3 6.1 .3 云云数据中心总体架构及其子系统数据中心总体架构及其子系统 P

9、latform Computing Inc. 2003 - Proprietary & Confidential 886.1 6.1 云数据中心及其子系统云数据中心及其子系统一般云数据中心架构云数据中心架构包含以下主要子系统： （1）云计算机房架构-云计算机房采用标准化、模块化的机房设计架构。模块化机房包括集装箱模块化机房和楼宇模块化机房。 （2）云计算网络系统架构-1）高性能的、稳定可靠的高端计算；2）面向众多普通应用的通用型计算。用于提供低成本计算解决方案；3）其硬件基础是高性能集群。 （4）云计算存储系统架构-云计算采用数据统一集中存储的模式。 （5）云计算应用平台架构-云计算应用平台采

10、用面向服务架构SOA的方式，为部署和运行应用系统提供所需的基础设施资源。6.1 .3 6.1 .3 云云数据中心总体架构及其子系统数据中心总体架构及其子系统 Platform Computing Inc. 2003 - Proprietary & Confidential 996.2 6.2 云数据中心的新技术云数据中心的新技术 基于未来数据中心对拓扑的高带宽、低时延、高可靠性及运营开销低、管理方便等要求，涌现出不少新的拓扑结构，如Fat-Tree、VL2、 BCube、DCell等。 Fat-TreeFat-Tree通过在核心交换机处添加“粗”链路，解决热点问题，但扩展能力局限于核心交换机的

11、端口数目； VL2 VL2在解决热点问题及扩展能力上具有很好的性能，但仍具有布线复杂的缺点； DCellDCell结构具有很好的扩展性能，能够保证数据中心随着业务拓展及应用动态发展的需求，但是流量分布不均匀，同时扩展粒度过大； BCube结构是基于数据中心集装箱思想而设计的网络拓扑结构，适应于目前主流的“Data Centerin a Box”的构建思想，网络性能良好, 但也存在扩展粒度过大的问题。6.2 .1 6.2 .1 网络架构设计网络架构设计 Platform Computing Inc. 2003 - Proprietary & Confidential 10106.2 6.2 云数

12、据中心的新技术云数据中心的新技术 以太网以太网、存储网络存储网络及高性能计算网络高性能计算网络融合是数据中心网络发展趋势。通过融合可以实现降低成本，降低管理复杂度，提高安全性等优势。现阶段支持三网融合的关键技术主要有光纤以太网通道技术（Fiber Channel over Ethernet，FCoE）、数据中心桥接技术（Data Center Bridging，DCB）及多链接透明互联（TRILL）等。 FCoEFCoE 以太网光纤通道，通过在以太网上传输FC的数据，从而实现1/O接口整合,减少数据中心的复杂性。 DCBDCB是数据中心内部“三网融合”的关键技术，也被称为融合增强型以太网（Co

13、nvergence Enhanced Ethernet，CEE）。其核心是将以太网发展成为拥有阻塞管理和流量控制功能的低延迟的和不丢弃数据包的传输技术，从而拥有以太网的低成本、可扩展和FC的可靠性。 TRILL TRILL是一个基于最短路径架构路由的多跳标准以太网络协议，主要作用是整合了网桥和路由器的优点，将链路状态路由技术应用在两层，提高对单播和多播在多路径方面的支持，并降低延迟。6.2 .2 6.2 .2 网络融合技术网络融合技术 Platform Computing Inc. 2003 - Proprietary & Confidential 11116.2 6.2 云数据中心的新技术云

14、数据中心的新技术 当前数据中心运行能耗及制冷能耗开销甚大，既给企业增加负担，也不利于资源节约及环境保护，因此云数据中心的一项要求是降低能耗。在建设云数据中心的地点选择上，各大公司多数考虑环境温度较低之处，从而利用当地适宜的气候以新鲜空气进行冷却。供电方面，对云数据中心可以采用风能、太阳能等清洁可再生能源，减少碳排放，应对全球气候变暖问题。6.2 .3 6.2 .3 节能技术节能技术 Platform Computing Inc. 2003 - Proprietary & Confidential 12126.2 6.2 云数据中心的新技术云数据中心的新技术 虚拟化技术虚拟化技术是将硬件资源抽象

15、化，经整合之后再分配，以达到资源设备便捷、高效的使用。按虚拟化技术的应用特点，虚拟化技术主要分为以下几类：服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化及桌面虚拟化。将虚拟化技术应用于数据中心领域，能够解决阻碍数据中心发展的诸多问题，提高物理设备的利用率、有效降低数据中心运维成本、降低能耗以及保证数据中心服务的可靠性、连续性。但是在云数据中心中应用虚拟化技术也存在一些问题，比如，当前业界没有统一的虚拟化标准平台和开放协议，移植和管理工具尚不成熟，以及虚拟化运作存在一定风险等。6.2 .4 6.2 .4 虚拟化技术虚拟化技术 Platform Computing Inc. 2003 - Proprieta

16、ry & Confidential 13136.2 6.2 云数据中心的新技术云数据中心的新技术 作为集中了用户最重要信息的资产，云数据中心安全的重要性不言而喻。常见的攻击类型包括应用层攻击、网络层攻击，以及对网络基础设施的攻击等。云数据中心对网络边界层面的防护包括对非法访问的阻断、对访问用户身份的识别、监测攻击情况，以及防止数据被篡改等。6.2 .5 6.2 .5 安全技术安全技术 Platform Computing Inc. 2003 - Proprietary & Confidential 14146.3 6.3 云数据中心的规划与建设云数据中心的规划与建设 云数据中心云数据中心的规划与建设主要体现在：通过提供针对数据中心IT规划、架构设计、建设实施全方位的服务，为企业提供由内到外统一的基础架构平台服务，建设基于IaaS云计算平台的新一代数据中心。 云数据中心将改变模式单一、重复建设、各自为阵的状态，最终实现一切皆服务，帮助解决传统数据中心不断上升的基础架构成本、维护成本、资源交付速度慢、系统建设周期长、业务弹性差及不断上升的能源需求等诸多问题。通过建设基础架构共享、资源共享、