云計算推動IDC向VDC轉型的研究

魏進武，張云勇，陳清金

（中國聯通研究院 北京100048）

1 引言

IDC（互聯網數據中心）是數據集中存儲和管理的中心，是互聯網應用部署的基礎設施。在互聯網廣泛應用的大背景下，各行業的業務數據類型正在發生著巨大變化，數據中心是互聯網當前及未來發展的方向。隨著IT架構正在經歷從“以網絡為核心”向“以數據為核心”的轉變，大量數據的綠色存儲被提升到前所未有的位置，存儲系統作為IT架構核心組成的地位得到空前強化，成為了海量數據存儲的基礎載體。如何高效地管理數據中心的數據，輕松實現對數據的訪問，同時又能保證數據的安全是所有數據中心管理者關心的問題。

在行業應用領域，出現市場集中度高、差異性大的特點。政府、制造、金融、電信這四大行業約占數據中心整體市場的2/3。2009年，政府、金融行業的建設速度有所放緩，但仍是數據中心市場的主要領域。

在產品方面，各類產品投入穩定增長，服務器仍居主要地位，但份額微幅下降。2009年，在中國企業級數據中心產品中，服務器以41.6%的份額仍然占據較大份額，較之前稍有下降。網絡、服務、存儲的份額都隨著企業需求的增長有一定增加[1]。

IDC在發展過程中存在的主要問題有以下幾方面。

（1）市場方面

·同質、低價、低水平的無序競爭現象進一步加劇；

·端到端的ICT能力沒有得到充分的挖掘和應用。

（2）業務方面

·IDC業務結構單一，業務增長主要由投資帶動，缺少增值業務；

·以主機托管業務為主，缺少主機租賃業務，不利于商業模式的演進和新業務的展開；

·多樣化的托管主機不利于統一管理和節能規劃。

（3）資源方面

·IDC資源布局松散，缺乏面向新業務的有效整合；

·運營商的IDC之間資源利用不均衡，地方差異大。

（4）技術方面

·運營商面臨如何從全網的角度，對終端用戶與信息源的互訪質量進行優化；

·如何面向云計算等新業務，對IDC架構進行優化；

·如何引進新技術，優化IDC資源，降低運營成本。

2 云計算助力IDC向VDC轉型

VDC是指采用了虛擬化技術的數據中心。當前，虛擬化在數據中心發展中占據越來越重要的地位，虛擬化概念已經延伸到I/O、桌面、統一通信等領域，不僅包括傳統的服務器和存儲的虛擬化，還囊括I/O虛擬化、桌面虛擬化、統一通信虛擬化。促使IDC向VDC轉型的主要因素有以下3方面。

（1）綠色經濟需求

受金融危機影響，綠色低碳理念正改變著我們的生活。降低能耗是公司每一個業務環節所必須關注的，并成為提高企業成本競爭力的一個保障。在確保業務穩定運營的同時，降低IT長期運營的成本，是每一個現代企業的任務。

（2）市場發展

當前從事IDC運營的主體有電信運營商、社會IDC運營商、CDN提供商以及廣電運營商，除此之外，仍有其他大中型企業自建的IDC提供業務運營，導致在IDC方面低成本競爭加劇。另外，由于金融危機以及經濟發展二次探底的風險預期，中小企業用戶流失嚴重，用戶承擔能力降低，IDC業務收入流失嚴重。

（3）技術發展

服務器密度增大，促使維護壓力增大。服務器由塔式服務器發展到機架式服務器，當前已經發展成為刀片服務器，集約化程度越來越大，增大了維護成本和維護壓力。

服務器CPU性能及功能的增強主要表現在：CPU時鐘速度增加，超線程技術、多核技術以及硬件輔助虛擬化等技術的發展，使得其在實際應用中，CPU的利用率降低。

綜合以上因素，不僅需要自動管理和資源整合的體系結構，更需要差異化和低成本的業務。數據中心的虛擬化有很多技術優點：可以通過整合或者共享物理資產來提高資源利用率。調查公司的結果顯示，全球多數數據中心的資源利用率在15%～20%，通過整合、虛擬化技術可以實現50%～60%的利用率；通過虛擬化技術可以實現節能高效的綠色數據中心，如可以減少物理設備、電纜、空間、電力、制冷等的需求；可以實現對資源的快速部署及重部署以滿足業務發展需求。

數據中心的資源包括服務器資源、I/O資源、存儲資源，組成了一個資源池，通過上層的管理，調度系統在智能的虛擬化網絡結構上實現將資源池中的資源根據應用的需求分配到不同的應用處理系統。虛擬化數據中心可以實現根據應用的需求讓數據中心的物理IT資源流動起來，更好地為應用提供資源調配與部署。

在計算、存儲資源虛擬化的基礎上，云計算技術實現對資源的統一管理、調配和彈性按需分配，具體表現在云計 算 技 術 的 以 下 特 點[2～4]：

·低成本，可以將建設成本轉化為運營成本，不需要為峰值業務購置設施，對使用者的技能要求降低；

·靈活性，加快基礎設施的構建速度，縮短建設以及擴容周期；

·隨時接入，與設備類型相關性降低，同時用戶可以跨地域接入，與用戶位置無關；

·多租戶，以資源池的形式，集中設置資源，使得資源得到最大限度的共享，多租戶成本分攤；

·可靠性，通過冗余設備、冗余站點設計提高可靠性，適合對業務連續性和災難恢復要求高的應用場景；

·伸縮性，云計算能夠實現以一定的粒度平滑增/減資源，做到資源的增減與承載的業務無關；

·安全性，資源集中管理，降低了安全管理的成本和安全外患；

·持續性，通過細粒度資源的統一管理，提高資源利用率及系統整體效率，降低排放，實現了VDC業務的高可持續性發展能力；

·高可維性，云計算能幫助系統實現自動管理，集中式維護硬件以及相關軟件，提高整個系統的可維護性，降低維護成本；

·計量性運營：資源以池化的形式存在，以虛擬機的形式提供服務，實現資源細粒度化的可計量式運營。

相對于傳統IDC業務，云計算的應用將帶來以下變化：

·建設模式的變化，傳統IDC以物理節點為單位建設，云化IDC可以分布在不同的物理節點；

·業務模式的變化，傳統IDC以出租資源為主流業務，云化IDC以服務和能力出租為主；

·網絡架構：云化IDC密度高，并發流量大，對現有網絡承載能力提出了更高的要求，是ICT基礎資源一體化服務的典型應用場景。

基于云計算的VDC解決方案，能夠實現基礎設施“集約化”，業務管理“專業化”，業務提供“社會化”，服務提供“個性化”，實現“T”形服務能力輸出。其中，水平方向代表由資源集中、能力開放帶來的廣泛的服務覆蓋能力，垂直方向代表專業的業務管理和針對性的精準服務提供能力。

3 VDC業務模式分析

基于云計算的VDC在業務提供方面如圖1所示，主要能夠面向中小企業提供基礎VDC業務、開發平臺類業務以及VDC增值業務。在實際運營過程中，參考當前國際上比較成熟的商業模式[5]，VDC業務在計費方面，需要考慮的主要因素包括網絡帶寬、計算能力、存儲大小、內存大小以及機柜資源等因素。從精細化運營角度出發，VDC業務可能的定價模式如圖2所示，分別在IaaS、PaaS以及SaaS層面上提供多維靈活的計費方式，實現基礎資源以及能力服務的精細化運營和多樣化的業務交付方式。

4 基于云計算的VDC技術方案

基于云計算架構的VDC服務平臺的基本架構如圖3所示，通過IaaS運營管理平臺對虛擬化資源進行統一管理與調配，通過瘦客戶端向用戶直接提供基礎資源服務，另外由PaaS平臺面向開發者提供直接的開發環境以及發布平臺，整個服務平臺能夠提供業務交付的支撐能力以及安全可信保證。

在系統的部署方面，如圖4所示，中央運營管理平臺通過管理網，對各個物理IDC中心管理Agent進行資源統一調度與管理，實現資源統一調度，經營分級實施。其中，中央運營平臺包括IaaS資源管理及VDC-PaaS支撐平臺，IaaS資源管理主要負責基礎資源統一管理與運營，VDC-PaaS支撐平臺提供PaaS支撐能力，實現運營計費等。中央運營管理平臺對外的接口關系如圖5所示。

VDC中央運營管理平臺如圖6所示，提供統一的業務交付與申請門戶，其中：用戶管理主要完成對用戶的鑒權與認證，包括用戶的權限管理、角色管理、審計以及用戶組的管理等；服務管理主要是對用戶所需的資源服務進行智能管理，主要包括服務目錄管理、服務發布、變更、掛起、激活、撤銷等服務發布的管理，其次還包括服務設計以及配置管理等；實例管理完成大眾化用戶所需的服務模板管理。在此基礎上，按照用戶、服務內容，結合相關的計費策略，實現IaaS計費管理。按照用戶所需服務的實際需求，完成細粒度化的資源調度管理和基礎資源管理，主要是形成面向資源池的1→N的過程和面向用戶實際需求的N→1的過程，包括調度的策略設計、策略控制、調度流程、資源回收等的管理。除此之外，VDC中央運營管理平臺還包括作為運營支撐的安全、統計分析以及資源監控等功能模塊。

5 結束語

本文在分析IDC業務現狀的基礎上，結合產業發展現狀以及國民經濟發展趨勢，分析了IDC產業開展中的問題，詳細分析了IDC向VDC轉型的動因及必要性，研究了云計算作為新技術和模式，已成為IDC向VDC轉型不可或缺的支撐技術之一。同時，結合當前國際上已經開展的VDC業務，進行了VDC業務設計及可能的VDC業務的商業模式。最后，提出了基于云計算的VDC技術實現方案，真正實現了VDC業務跨地域的資源統一調度、部署以及運營的業務特點。

1 2010年中國企業級數據中心市場研究報告.計世資訊，2010年5月

2房秉毅，張云勇，程瑩，等.云計算國內外發展現狀分析.電信科學，2010，26（8）

3潘松柏，張云勇，陳清金，等.云計算安全關鍵技術.電信科學，2010，26（8）

4童曉渝，張云勇，戴元順.公眾計算通信網架構及關鍵技術.通信學報，2010,31（8）

5新股研究報告.國金證券，2010年2月