黄峰
【摘 要】目前业界流行的云计算旨在解决单个云数据中心的问题，而无法解决多个云数据中心之间资源共享、统一管理、提升业务服务质量的问题。为此，提出了分布式云数据中心( DC2)的概念及架构，并研究了分布式云数据中心的管理及服务的关键技术。分布式云数据中心能将传统数据中心的分散、分层、异构架构，改为全扁平式、统一资源管理的分布式云数据中心架构，从而将多个不同地域、不同阶段、不同规模的单体云数据中心所有资源，通过逻辑集中进行统一管理、统一运营，最终使云数据中心更高效、更可靠、更绿。%At present, the popularized cloud calculation in professional field can solve the issue of individual cloud data center, but cannot solve the issue among multiple cloud data centers, such as resource sharing, unified management, and upgrading the quality of business services. Thus the concept and architecture of distributed cloud data center( DC2 ) is proposed, and the critical technologies for management and services of the distributed cloud data center are researched. The distributed cloud data center can change the traditio nal data centers with scattered, hierarchical and heterogeneous architectures into distributed cloud data center with a whole flat architecture and unified resource management. The solution proposed makes all the resources in multiple individual cloud data centers located in different regions, different stages, and different scales integrated logically for unified management and operation, to reach the status of higher efficient, more reliable and more environment protection for cloud data center.
【期刊名称】《自动化仪表》
【年(卷),期】2014(000)008
【总页数】5页(P1-4,9)
【关键词】分布式云数据中心(DC2);数据中心即服务(DCaaS);管理即服务(MaaS);网络即服务(NaaS);存储虚拟化;网络虚拟化
【作 者】黄峰
【作者单位】上海仪电电子集团公司，上海 200233
【正文语种】中 文
雨水口【中图分类】TP302+.1
Network as a service（NaaS） Storage virtualization Network virtualization
电镀光亮剂配方当前，云计算对于IT行业来说是一个巨变，就像用电网代替本地发电机一样。数据中心（data center，DC）的架构及其管理模式也随之带来了挑战与巨变。一方面，在传统架构下，数据中心层级多，站点数量多，管理复杂，运营成本高；且IT资源使用效率低，能效比低，服务质量很难保证。而另一方面，单体的云数据中心尽管使用了存储虚拟化、计算虚拟化、网络资源虚拟化等一系列先进的云计算技术，但各云数据中心单体间无法将各自资源池化，从而达到更有效的资源统一管理与弹性调度。
本文在充分研究了全扁平式、统一资源管理的分布式云数据中心架构优点的基础上，对其管理即服务的关键技术做了深入的探索。
数据中心（DC）在给出的定义是“一整套复杂的设施，它不仅仅包括计算机系统和其他与之配套的设备（例如通信系统和存储系统），还包含冗余的数据通信连接、环境
控制设备、监控设备以及各种安全装置”。
数据中心从20世纪90年代的传统数据中心（IT资源集中化，计算能力增强），21世纪初的云数据中心（虚拟化提升IT利用率），发展到现今的分布式云计算中心（物理分散、逻辑统一），历经三代。我们可以把分布式云数据中心看作为数据中心3.0。
1.1 传统数据中心（数据中心1.0）
传统的数据中心（数据中心1.0）为企业提供IT基础设施与应用服务，办公信息化大大提升了社会的工作效率。传统的数据中心运营商一般为企业提供主机托管与主机租赁服务。由于IT资源的烟囱式设计、僵化的IT架构等原因，数据中心运营商面临以下困难与挑战。
①高能源消耗，低资源利用率。传统数据中心所支付的电费已超过购买服务器设备的费用。
②运维效率低、维护成本高。传统数据中心70％以上的IT预算被用于现有系统的维护而不是建设新的IT系统。
③平台支撑能力差，业务上线周期长。传统数据中心缺乏统一开放的平台，无法实现资源的统一调度，业务部署基础配置复杂，新业务上线周期长。
1.2 单体云数据中心（数据中心2.0）
云计算技术的出现颠覆了传统数据中心行业，它的按需使用、资源共享、绿节能、快速业务部署等优势，弥补了传统数据中心的缺点。单体云数据中心具有以下特点。
①超大规模性。Google云计算中心已经拥有数百万台服务器。
②虚拟化。云计算支持用户在任意位置使用各种终端获取应用服务。用户无需了解、也不用担心应用运行的具体位置。
③高可靠性。“云”使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障云服务的高可靠性。
④简化管理。在云数据中心，管理人员通过云管理软件可以统一管理、调度各种规格的虚拟机，无需关心它们所运行的服务器的硬件差异。
⑤绿节能。传统数据中心的能源使用效率（power usage effectiveness，PUE）一般为2.5～3.0。单体云数据中心可以降低至1.5，甚至更低。
1.3 分布式云数据中心（数据中心3.0）
云计算数据中心的建设已成为当今企业信息化建设的主流模式，但目前的云数据技术还在着重解决单个数据中心内部的问题。随着全球化的深入发展，以及区域经济的电费、网络与土地价格的差异，越来越多的集团企业有跨地域建设云计算中心的需要，跨区域、各层级的数据中心应运而生。这些众多的数据中心仍处于烟囱式的建设和管理状态，各个数据中心之间各自为政。其具体表现为以下三点。
①广域网带宽成本高。数据集中在总部数据中心后，企业的所有分支办事机构用户日常办公终端均需要通过接入企业广域网来访问总部业务应用，广域网的传输数据流量骤增。而在广域网的传输流量中，70％以上的流量均来自于日常的病毒、补丁库更新、文件传输、软件推送等IT基础类业务。
导波检测>比例电磁铁
②分支机构用户业务访问体验差，服务等级协议（service level agreement，SLA）保证困
难。受限于广域网的带宽与传输时延，企业分支机构对总部的业务应用访问体验较差，特别是一些对传输时延敏感的业务应用（如虚拟桌面、多媒体视频等），分支机构用户对企业IT服务满意度会大幅下降。
③管理复杂，运营成本高。由于各层级的数据中心承载的业务类型不同，软硬件系统运维管理需求及容灾备份保障策略也各不相同，不利于各层数据基础设施资源的统一管理和协同管理，降低了各层数据中心实现全局管理的维护效率。
因此，单点的云数据中心方案已经不能满足客户的需求，而只有从整个数据中心集的架构入手，解决各个数据中心之间的协同运行、统一管理和调度问题，才能从整体上解决集团IT系统的利用率、管理效率和业务体验难题。分布式云数据中心正是为了应对这个整体数据架构的挑战而生的。
2.1 分布式云数据中心技术架构
增白皂>苯丙酮合成分布式云数据中心的拓扑示意图如图1所示。图1中，单体数据中心分别代表着组成此分布云数据中心的单体云数据中心1、单体云数据中心2和单体云数据中心n。
分布式云数据中心不再局限于解决单个数据中心的效率，而是将这三个单体数据中心看成一个有机整体，围绕跨数据中心管理、资源调度和灾备设计，包括实现数据中心云资源迁移的云操作系统、多数据中心统一资源管理和调度的运营运维管理系统以及软件定义数据中心能力。分布式云数据中心可极大地提升多个数据中心整体的运作效率和可靠性，降低集团用户的资本性支出（capital expenditure，CAPEX）和运营成本（operating expense，OPEX），降低网络时延，极大地提升最终使用者的体验。
分布式云数据中心总体架构如图2所示。这里的分布式数据中心管理中心负责承载整个数据中心的统一管理、备份、安全和全局数据共享，以及依托这些数据进行初步商业智能（business intelligence，BI）运营成本（operating expense，OPEX）分析与挖掘。管理中心用以支撑各服务化的虚拟数据中心（virtual data center，VDC）。
