第十九讲项目四云计算的应用(1)剖析

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1、第十九讲 项目四 云计算的应用（1） 主讲 赵伟艇,本讲内容,数据中心的定义 数据中心结构 数据中心的分类与等级划分 数据中心提供的服务 下一代数据中心的需求 数据中心的设计与架构 数据中心的主要支撑技术,数据中心定义,定义一：信息系统的中心，通过网络向企业或公众提供信息服务。 定义二：以外包方式让许多网上公司存放它们设备(主要是网站)或数据的地方，是场地出租概念在因特网领域的延伸。 定义三：用于安置计算机系统及相关部件的设施，例如电信和存储系统。一般它包含冗余和备用电源，冗余数据通信连接，环境控制（例如空调、灭火器）和安全设备。,数据中心定义,数据中心是信息系统的中心，通过网络向企业或公众提

2、供信息服务。具体来说，数据中心是在一幢建筑物内，以特定的业务应用中的各类数据为核心，依托IT技术，按照统一的标准，建立数据处理、存储、传输、综合分析的一体化数据信息管理体系。信息系统为企业带来了业务流程的标准化和运营效率的提升，数据中心则为信息系统提供稳定、可靠的基础设施和运行环境，并保证可以方便地维护和管理信息系统。,数据中心结构,数据中心逻辑示意图,数据中心的分类,按照服务的对象划分： 企业数据中心 企业数据中心指由企业或机构构建并所有，服务于企业或机构自身业务的数据中心，它为企业、客户及合作伙伴提供数据处理、数据访问等信息服务。企业数据中心的服务器可以自己购买，也可以从电信级机房中租用，

3、运营维护的方式也很自由，既可以由企业内部的IT部门负责运营维护，也可外包给专业的IT公司运营维护。 互联网数据中心 互联网数据中心由服务提供商所有，通过互联网向客户提供有偿信息服务。相对于企业数据中心来讲，互联网数据中心的服务对象更广，规模更大，设备与管理更为专业。,数据中心等级划分,业界采用等级划分的方式来规划和评估数据中心的可用性和整体性能。 美国Uptime Institute提出的等级分类系统已经被广泛采用，成为设计人员在规划数据中心时的重要参考依据。 数据中心按照其可用性的不同，被分为四个等级：,数据中心等级划分,基础级,具冗余设备级,可并行维护级,容错级,具有多重的、独立的、物理上

4、相互分隔的冗余设备，所有计算机设备都具备双电源并拥有动态分布的多套线路系统来同时连同计算机设备。,具有冗余设备，但所有设备仍由一套线路系统相连通,具有冗余设备，所有计算机设备都具备双电源。拥有多套线路系统，任何时刻只有一套线路被使用。,没有冗余设备，所有设备由一套线路系统（包括电力和网络）相连通。,数据中心提供的服务,托管型典型服务：提供IP+宽带+电力 在托管型数据中心里，服务器由客户自行购买安装，期间对设备的监控和管理工作也由客户自行完成。数据中心主要提供IP接入，带宽接入和电力供应等服务。总体来说，提供服务器运行的物理环境。 管理服务型典型服务：安装、调试、监控、湿度控制+IP/带宽/V

5、PN+电力 客户自行购买的服务器设备进入到管理服务型数据中心，工程师将完成从安装到调试的整个过程。当客户的服务器开始正常运转，与之相关联的网络监控（包括IP、带宽、流量、网络安全等）和机房监控（机房环境参数、机电设备等）也随之开始。对客户设备状态进行实时的监测以提供最适宜的运行环境。除IP、带宽资源外，也提供VPN接入和管理。,数据中心提供的服务,托管管理型典型服务：服务器/存储+咨询+自动化的管理和监控+IP/带宽/VPN +电力 相比管理服务型数据中心，这一型数据中心不仅提供管理服务，也向客户提供服务器和存储，客户无需自行购买设备就可以使用数据中心所提供的存储空间和计算环境。同时，相关IT

6、咨询服务也可以帮助客户选择最适合的IT解决方案以优化IT管理结构。 云计算数据中心典型服务：IT效能托管+服务器/存储+咨询+自动化的管理和监控+IP/带宽/VPN +电力 云计算数据中心中托管的不再是客户的设备，而是计算能力和IT可用性。数据在云端进行传输，云计算数据中心为其调配所需的计算能力，并对整个基础构架的后台进行管理。从软件、硬件两方面运行维护，软件层面不断根据实际的网络使用情况对云平台进行调试，硬件层面保障机房环境和网络资源正常运转调配。数据中心去完成整个IT的解决方案，客户可以完全不用操心后台，就有充足的计算能力（像水电供应一样）可以使用。,新一代数据中心需求,合理规划,设备的更

7、新换代 计算机设备5年，制冷设备10年 设备不能过度超前，不能迟迟不更新 设备冗余量 冗余保证系统可用性 过多冗余导致设备闲置，资源浪费 为需求多变，更新迅速的IT系统提供架构支持，业务的动态性和不确定性将是数据中心规划的挑战。,流程化,可管理性,可管理性(Manageability)：系统能够满足管理需求的能力以及管理该系统的便利程度。 全面深入地了解系统的运行状况 定期系统维护以降低系统故障率，发现故障或系统瓶颈并及时修复 根据业务需求调整系统运行方式 根据业务负载增减资源 保证系统关键数据的安全性,可伸缩性,可伸缩型(Scalability)：系统适应负载变化的能力，在负载变大的时候提高

8、自身的能力以适应负载 在信息服务上线运行或需要更多资源时候及时、适量地给予资源分配，保证业务的正常运行不受影响。 在信息服务下线或资源需求减少的时候适时回收资源，保证系统的资源高效利用。,可靠性,可靠性(Reliability)：一个组件或系统执行其功能的能力，常用系统成功完成指定功能的概率来衡量。 故障避免：提高单个组件的可靠性，减少其失效的概率。 故障容错：增加冗余组件，利用组件之间的并联关系提升系统的可靠性。,降低成本,数据中心的成本构成 一次性成本 建筑成本，服务器采购成本和其他设备采购成本 运营成本 电力消耗和管理维护 降低成本 合理规划服务器更新换代的周期，保证服务器的高利用率 使

9、用专业的数据中心管理软件、工具和科学的方法,节能环保,节省数据中心的电力消耗： 降低IT设备能耗： 定期更新设备 提高服务器资源利用率 降低PUE值(Power Usage Effectiveness)电能利用率： 合理设计和优化数据中心的制冷系统。 包括数据中心选址，合理设定服务器间隔和空调温度、集中冷却、水冷降温等,数据中心的设计理念,数据中心的构建,建筑的设计和构建 选址：通信、电力和地理位置 建筑要求：建筑规模，室内布局 基础设施的设计与构建 电力系统 中心电力负荷限制、电力公司和冗余配备、电力设施的布局 网络基础设施 网络供应商的选择和内部网络拓扑的设计 环境控制设施 温度、湿度及灰

10、尘的控制,数据中心的上线,选择服务器 塔式服务器 机架式服务器 刀片服务器 选择软件 操作系统：Unix（AIX/FreeBSD）、Windows(Server 03/Server 08)、Linux(Ubuntu/SuSE/Redhat) HTTP服务器（表现层）：WebSphere/Apache Web应用服务器（业务逻辑层）：WebSphere/Tomcat 数据服务器（数据访问层）：DB2/MySQL 机器上架 软件部署和测试,云数据中心,信息服务的集约化、社会化、和专业化发展使得因特网上的应用、计算和存储资源向数据中心迁移，商业化的发展促使承载上万甚至超过10万台服务器的大型数据中心

11、的出现。 针对成本、环境问题，这些数据中心在网络架构、绿色节能、自动化管理等方面进行了大胆革新。 云计算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，完全虚拟化各种IT设备、模块化程度较高、自动化程度较高、具备较高绿色节能程度的新型数据中心。,云数据中心,云计算数据中心中托管的不再是客户的设备，而是计算能力和IT可用性。数据在云端进行传输，云计算数据中心为其调配所需的计算能力，并对整个基础构架的后台进行管理。从软件、硬件两方面运行维护，软件层面不断根据实际的网络使用情况对云平台进行调试，硬件层面保障机房环境和网络资源正常运转调配。数据中心去完成整个IT的解决方案，客户可以完全不用

12、操心后台，就有充足的计算能力（像水电供应一样）可以使用。,云数据中心的特征,高设备利用率 云数据中心广泛采用虚拟化技术进行系统和数据中心整合，通过服务器、存储、网络、应用等虚拟化解决方案，可以减少服务器数量，优化资源利用率、简化管理，使用户可以按需调用各种资源。 高可用性 云数据中心特别强调系统中各部分的冗余、容错、容灾设计，使之能保证服务的不间断，满足连续服务的要求。,云数据中心的特征,绿色节能 云计算数据中心在各方面符合绿色节能标准，大量使用绿色节能服务器、节能存储设备和刀片服务器，并通过先进的供电 和散热技术，降低数据中心的能耗，实现供电、散热和计算资源的无缝集成和管理。 自动化管理 包

13、括对物理服务器、虚拟服务器的管理，对相关业务的自动化流程管理、对客户服务的收费等自动化管理； 云数据中心是724小时无人值守并可远程管理，数据中心管理人员只需一个浏览器，能通过Internet实现可视化远程管理，也能进行统一的系统漏洞和补丁管理，主动的性能管理和瓶颈分析、快捷的服务布署，甚至数据中心的门禁、通风、温度、湿度、电力都能远程调试和控制。,云数据中心VS传统数据中心,一是云数据中心的基础设备更加规模化、标准化，由此带来了管理的复杂性。 比如淘宝网，这个日均4亿次网页访问量、日均交易额达到7亿元、全年交易额达2000亿元的互联网巨头，其业务背后是遍布全国的8个数据中心、上万台服务器、几

14、千台交换机、海量存储等，如此大容量的设备基于统一的IP标准协同集中工作，这是传统数据中心不能比拟的。因此需要更智能化的设备管理。,云数据中心VS传统数据中心,其次，云数据中心为了节省成本、实现日益增多的业务，必须采用各种虚拟化技术。 其中有“一虚多”指一台服务器虚拟成多台服务器、有“多虚一”指多台服务器处理同一个业务，更多的是“多虚多”指多个业务在多台虚拟服务器上运行。如此复杂的虚拟化，如何能以最经济、高效的方式让新增业务快速上线并运行？这同样是传统数据中心不存在的新管理问题。“还是以淘宝为例，淘宝的各种新业务划分很细，比如秒杀、竞价等业务，目前的业务种类有几百个之多，并且每天还在不断推出新的

15、业务，每上一个新业务，不可能新增太多的服务器等系统资源，而是采取在原有的资源池中增加业务，这就对虚拟化管理提出了新挑战。,云数据中心VS传统数据中心,第三大管理差异，体现在自动化方面。 在云数据中心，当业务需要迁移、设备需要统一配置、故障需要及时检查排除、流程需要跟踪时，如何高效管理这样海量的设备和应用？当然需要通过自动化的手段来实现。“比如腾讯网，一次上架就要配置上千台交换机，管理人员也就几个人，如何保证他们在短时间内完成这一工作？配置错误能否恢复到原有状态、到底由谁负责？如何进行跟踪和审计？这些都需要通过自动化的管理技术来实现。,云计算数据中心与IDC区别,云计算数据中心总体架构,云计算架

16、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，共包含3个层次：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计算中心能够安全、稳定地运行，并且能够被有效管理。,云计算数据中心机房结构,根据长城电子公司多年的经验，为满足云计算服务弹性的需要，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： 集装箱模块化机房在室外无机房场景下应用，减轻了建设方在机房选址方面的压力，帮助建设方将原来半年的建设周期缩短到两个月，而能耗仅为传统机房的50%，可适应沙漠炎热干旱地区和极地严寒地区的极端恶劣环境。 楼宇模块化机房采用冷热风道隔离、精确送风、室外冷源等领先制冷技术，可适用于大中型数据中心的积木化建设和扩展。,云计算数据中心网络系统架构,网络系统总体结构规划应坚持区域化、层次化、模块化的设计理念，使网络层次更加清楚、功能更加明确。数据中心网络根据业务性质或网络设备的作用进行区域划分，可从以下几方面的内容进行规划。 1）按照传