云端上的綠色數(shù)據(jù)中心

我們正在進(jìn)入一個(gè)“云時(shí)代”。

“云”就是計(jì)算機(jī)群。通過(guò)云端上的大規(guī)模的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心，我們?cè)谠贫说囊活^用個(gè)人電腦可以處理文檔、存儲(chǔ)資料、觀看影片娛樂(lè)、進(jìn)行即時(shí)通訊等；而另一端則是各種IT連接設(shè)備、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流、面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（SOA）的采用以及搜索、開(kāi)放協(xié)作、社會(huì)網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)商務(wù)等Web2.0空前規(guī)模的應(yīng)用聯(lián)接。目前，云計(jì)算、社交網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)互聯(lián)三大技術(shù)開(kāi)始廣泛影響到企業(yè)的運(yùn)營(yíng)模式和商業(yè)模式，我們正在進(jìn)入一個(gè)由云計(jì)算、云存儲(chǔ)、云安全、云管理等組成的云時(shí)代。

目前，云時(shí)代的理念已經(jīng)深入人心，阿里云、新浪云、盛大云、百度云等公共云平臺(tái)的迅速發(fā)展，騰訊、淘寶、京東等開(kāi)放平臺(tái)飛速崛起，企業(yè)內(nèi)部云解決方案也層出不窮，云計(jì)算已經(jīng)進(jìn)入到實(shí)踐階段。2011年，中國(guó)云計(jì)算市場(chǎng)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到288.23億元，同比增長(zhǎng)72.3%。2012年，中國(guó)云計(jì)算市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到了474.48億元，同比增長(zhǎng)64.6%，并且連續(xù)3年保持高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。隨著云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)應(yīng)用需求的全面爆發(fā)，各種數(shù)據(jù)急劇增加。而在云時(shí)代，數(shù)據(jù)中心——依然是整個(gè)云計(jì)算市場(chǎng)中備受用戶關(guān)注的焦點(diǎn)。

云時(shí)代巨大的數(shù)據(jù)生成量

云計(jì)算有很多優(yōu)點(diǎn)，其不僅能夠降低IT系統(tǒng)成本和能耗，提高生產(chǎn)力，更有助于催生創(chuàng)新，大幅推進(jìn)社會(huì)信息化。對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)，云中的基礎(chǔ)設(shè)施可以幫助企業(yè)省去大量成本。云計(jì)算的采用可為企業(yè)帶來(lái)包括業(yè)務(wù)連續(xù)性、靈活的計(jì)算能力和成本節(jié)省等諸多方面的好處，而企業(yè)也可利用云來(lái)減少管理IT資源所用的時(shí)間，而將更多的時(shí)間用于核心業(yè)務(wù)的運(yùn)作。

但在云計(jì)算強(qiáng)勁的功能背后，卻依賴于數(shù)據(jù)中心對(duì)運(yùn)算、存儲(chǔ)、安全等方面的高速集成。與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心相比，云計(jì)算的數(shù)據(jù)中心需要對(duì)巨大的數(shù)據(jù)生成量進(jìn)行全面的升級(jí)。

根據(jù)IDC統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在企業(yè)生成的關(guān)鍵數(shù)據(jù)量正以52%的復(fù)合年均增長(zhǎng)率不斷提高，全球每18個(gè)月中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量就相當(dāng)于現(xiàn)有數(shù)據(jù)量的總和。思科發(fā)布的報(bào)告顯示，目前，與云計(jì)算相關(guān)的流量占數(shù)據(jù)中心總流量的11%左右；預(yù)計(jì)到2015年，數(shù)據(jù)中心的年度總流量將增加4倍，達(dá)到4.8澤字節(jié)，與云計(jì)算相關(guān)的流量在總流量中的比例也將大大提高。

此外，由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，大量不同來(lái)源的所有結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)正在迅速累積，而這些海量數(shù)據(jù)在數(shù)量及復(fù)雜性方面已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了用戶現(xiàn)有的處理能力范圍。比如大量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如社交網(wǎng)絡(luò)媒體資料、視頻、音頻、郵件、圖像等都需要依賴服務(wù)器進(jìn)行處理。而在有限的成本范圍和時(shí)間區(qū)間內(nèi)，人們已經(jīng)無(wú)法使用通用的數(shù)據(jù)處理技術(shù)來(lái)收集、管理和分析這些“云端的大數(shù)據(jù)”，這就要求云計(jì)算的數(shù)據(jù)中心擁有更大的存儲(chǔ)規(guī)模，更快的處理速度和更高效地?cái)?shù)據(jù)處理技術(shù)。

另外，云時(shí)代的大量數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器中，其中的信息安全保護(hù)顯得至關(guān)重要。確保數(shù)據(jù)安全和業(yè)務(wù)持續(xù)性，也是云時(shí)代最基本、最重要的主題之一。所以，云時(shí)代的數(shù)據(jù)中心，還要求具備特殊的安全架構(gòu)來(lái)為數(shù)據(jù)護(hù)航，這也成為數(shù)據(jù)中心擴(kuò)展所面臨的重要挑戰(zhàn)之一。

云計(jì)算顛覆數(shù)據(jù)中心格局

云計(jì)算數(shù)據(jù)中心作為云平臺(tái)的承載者，對(duì)系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)都提出了新的需求。天地超云公司高級(jí)副總裁鄧洪升表示，目前傳統(tǒng)的服務(wù)器片面追求高性能，在計(jì)算密度、能耗、存儲(chǔ)效率、CPU利用率等方面表現(xiàn)出瓶頸，而未來(lái)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的建設(shè)更關(guān)注的是能效、空間、PUE能耗指標(biāo)、總擁有成本TCO等關(guān)鍵指標(biāo)，因此，在云計(jì)算環(huán)境下，數(shù)據(jù)中心格局，包括一系列軟件和硬件設(shè)施都將發(fā)生巨大變革。

那么，云計(jì)算數(shù)據(jù)中心面臨哪些挑戰(zhàn)，在哪些方面又會(huì)發(fā)生變革呢？

一是機(jī)房的部署方式將會(huì)發(fā)生改變。業(yè)內(nèi)專家解釋說(shuō)，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)機(jī)房采用樓宇化部署模式，由于缺乏對(duì)業(yè)務(wù)發(fā)展需求的合理評(píng)估，導(dǎo)致基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)存在過(guò)度規(guī)劃、浪費(fèi)嚴(yán)重、利用效率低等問(wèn)題。云機(jī)房將顛覆傳統(tǒng)數(shù)據(jù)機(jī)房樓宇化的部署方式，轉(zhuǎn)而向模塊化、戶外化的部署方式快速演進(jìn)。而在這個(gè)過(guò)程中，如何提升基礎(chǔ)設(shè)施的利用效率，有效降低機(jī)房運(yùn)行成本已成為云機(jī)房的一大挑戰(zhàn)。比如傳統(tǒng)數(shù)據(jù)機(jī)房?jī)?nèi)存在粗放式管理現(xiàn)象，如風(fēng)帽直接上送風(fēng)、無(wú)擋風(fēng)盲板、走線雜亂等，這些都將影響機(jī)房制冷利用效率的提升，增加了基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行耗電，最終影響機(jī)房的能源利用效率。

此外，隨著網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能的大幅提升，尤其是刀片式服務(wù)器的規(guī)模化應(yīng)用，單機(jī)架功耗已經(jīng)從傳統(tǒng)的2kW～3kW成倍數(shù)上升至10～40kW。新建成的集中式數(shù)據(jù)中心功耗密度非常大，比如太平洋電信在重慶投建的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心，公布的總投資為1.5億美元，架設(shè)服務(wù)器總量為3萬(wàn)臺(tái)。重慶市目前為這個(gè)云計(jì)算基地分別建成了一個(gè)500千伏、一個(gè)220千伏、一個(gè)110千伏的變電站，并專門(mén)請(qǐng)華能集團(tuán)為其配備了一個(gè)200萬(wàn)千瓦的冷熱電三聯(lián)供電廠。如此巨大的功耗，對(duì)于機(jī)房的散熱和配電系統(tǒng)帶來(lái)極大挑戰(zhàn)，可能導(dǎo)致散熱和制冷能力的供應(yīng)不足，并最終降低機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備運(yùn)行的可靠性。因此，機(jī)房的部署方式將會(huì)考慮大功率配電和高密制冷問(wèn)題。

二是云服務(wù)器的規(guī)格將發(fā)生明顯變化。中國(guó)傳統(tǒng)服務(wù)器格局被IBM、HP、Dell三個(gè)跨國(guó)公司壟斷，而國(guó)內(nèi)服務(wù)器企業(yè)老三家分別為浪潮、聯(lián)想和曙光，但國(guó)內(nèi)服務(wù)器企業(yè)處于產(chǎn)業(yè)鏈下游，競(jìng)爭(zhēng)力相對(duì)較弱。在服務(wù)為中心的理念下，云服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)的加工計(jì)算能力、虛擬化、安全等諸多領(lǐng)域都面臨前所未有的挑戰(zhàn)。國(guó)研數(shù)據(jù)的相關(guān)專家解釋說(shuō)，傳統(tǒng)的服務(wù)器主要為單個(gè)物理設(shè)備的堆砌，按照峰值性能要求而設(shè)計(jì)和采購(gòu)。服務(wù)器的功能類(lèi)似“資源孤島”與“信息孤島”，它們?nèi)狈?dòng)態(tài)部署能力，應(yīng)用范圍狹窄。但云服務(wù)器在互聯(lián)網(wǎng)公司及超大型數(shù)據(jù)中心的強(qiáng)大定制化服務(wù)需求下，標(biāo)準(zhǔn)化、高密度、低功耗、低成本的服務(wù)器將成為數(shù)據(jù)中心的采購(gòu)目標(biāo)，同時(shí)眾核（ARM）、多核（PHi）、計(jì)算圖形處理器也將占據(jù)移動(dòng)市場(chǎng)份額。

同時(shí)為了應(yīng)對(duì)現(xiàn)代云計(jì)算數(shù)據(jù)中心面臨的高負(fù)載、實(shí)時(shí)在線等需求，云服務(wù)器需要采用一系列負(fù)載均衡與高可用性技術(shù)，以及冗災(zāi)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)對(duì)。目前的服務(wù)器除了追求高密度和低能耗，還要在易管理和系統(tǒng)優(yōu)化上做足功夫。比如可以對(duì)資源與工作負(fù)載進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，在整個(gè)數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的調(diào)度資源與共享資源等。

三是數(shù)據(jù)中心所面臨的安全挑戰(zhàn)。云服務(wù)器將在未來(lái)承擔(dān)主要的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，其次其安全性必須得到保證，所以云服務(wù)器所涉及的設(shè)備管理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)應(yīng)用、操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)等都需要進(jìn)行集成處理，并設(shè)立更為嚴(yán)格的安全技術(shù)和機(jī)制。

企業(yè)跟進(jìn)綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)

互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)幾乎都擁有相似的文化基因，它們是市場(chǎng)上最出色的“獵豹”，有著最為敏銳的市場(chǎng)嗅覺(jué)，最快的反應(yīng)速度和最強(qiáng)烈的捕捉“獵物”的欲望。同樣在云時(shí)代的快速變革中，針對(duì)目前宏觀形勢(shì)和行業(yè)趨勢(shì)，眾多企業(yè)都在快速跟進(jìn)云時(shí)代綠色數(shù)據(jù)中心的建設(shè)。

比如為了更有效地利用數(shù)據(jù)中心的這些電力和有效排出數(shù)據(jù)中心在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量，德國(guó)施耐德電氣旗下的APC應(yīng)用虛擬化的服務(wù)器、虛擬化的存儲(chǔ)、虛擬化的網(wǎng)絡(luò)甚至是整個(gè)中心的虛擬化，提高了數(shù)據(jù)中心資源的利用率和靈活性。施耐德在標(biāo)準(zhǔn)化的機(jī)房中實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)的供電與制冷，對(duì)機(jī)房物理基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)現(xiàn)全面、動(dòng)態(tài)的管理，最大程度地節(jié)約數(shù)據(jù)中心的能耗。

位于北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)的捷聯(lián)集團(tuán)針對(duì)數(shù)據(jù)中心的一體化建設(shè)問(wèn)題，首先推出了最大容量為200kW的集裝箱式數(shù)據(jù)中心。整合空調(diào)制冷、UPS、發(fā)電機(jī)、環(huán)境監(jiān)控、消防安全等數(shù)據(jù)中心的基本元素，采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的集裝箱，根據(jù)用戶的需求量身定制。針對(duì)大型數(shù)據(jù)中心冷源部分占整個(gè)耗電的三分之一強(qiáng)，傳統(tǒng)風(fēng)冷已不能滿足用戶對(duì)機(jī)房設(shè)備和環(huán)境越來(lái)越高的冷卻要求，捷聯(lián)專門(mén)開(kāi)發(fā)了冰帽供冷、機(jī)柜供冷、自然冷卻、熱回收技術(shù)、磁懸浮變頻離心等技術(shù)。目前其磁懸浮離心的水冷技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于清華大學(xué)的空調(diào)實(shí)驗(yàn)樓，其壓縮機(jī)采用10%～100%無(wú)級(jí)調(diào)速，能效比可高達(dá)8～10。另外捷聯(lián)還開(kāi)發(fā)了能量提升機(jī)用于常年制冷和免費(fèi)制熱，可以作為大型數(shù)據(jù)中心制冷的有效補(bǔ)充。

而華為公司通過(guò)對(duì)云計(jì)算、云存儲(chǔ)、虛擬化等IT新技術(shù)進(jìn)行深入的研究，錘煉出了業(yè)界領(lǐng)先的數(shù)據(jù)中心集成解決方案來(lái)應(yīng)對(duì)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的綠色環(huán)保要求。面對(duì)云機(jī)房發(fā)展的挑戰(zhàn)和需求，華為推出了云數(shù)據(jù)機(jī)房全場(chǎng)景系列化解決方案。方案中的精確送風(fēng)方案可消除機(jī)房局部熱點(diǎn)，改善機(jī)房氣流組織，避免級(jí)聯(lián)加熱，實(shí)現(xiàn)綠色高效運(yùn)行。同時(shí)，由于采用了智能監(jiān)控系統(tǒng)，機(jī)房維護(hù)也變得更加簡(jiǎn)單。目前華為已經(jīng)完成內(nèi)蒙古移動(dòng)云機(jī)房建設(shè)，通過(guò)采用精確地板下送風(fēng)方案，每年節(jié)電510萬(wàn)kWh，節(jié)電率約41%，同時(shí)提升了機(jī)房空間利用率，達(dá)到2.8m2/柜，優(yōu)于業(yè)界平均值3.5m2/柜。

而百度公司則在南京數(shù)據(jù)中心首次建立了ARM架構(gòu)體系，這也是全球的首個(gè)ARM體系大規(guī)模商用的案例。百度南京數(shù)據(jù)中心集成了大規(guī)模的萬(wàn)兆網(wǎng)絡(luò)集群（5000臺(tái)），其中ARM架構(gòu)體系承擔(dān)了主要的存儲(chǔ)和輕量計(jì)算任務(wù)。ARM架構(gòu)的存儲(chǔ)體系主要用于支撐個(gè)人云存儲(chǔ)服務(wù)，ARM基于百度云平臺(tái)將軟件與CPU解耦，實(shí)現(xiàn)了輕計(jì)算負(fù)載，高密度存儲(chǔ)，存儲(chǔ)密度提升了70%。

未來(lái)，為適應(yīng)云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)區(qū)域化、層次化、模塊化的設(shè)計(jì)理念，云計(jì)算數(shù)據(jù)中心將采用更多的技術(shù)和設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)其綠色、節(jié)能的目標(biāo)。未來(lái)的綠色數(shù)據(jù)中心也絕不僅僅是一個(gè)承載服務(wù)器的機(jī)房，還會(huì)承擔(dān)著更多功能區(qū)布局，也會(huì)面臨更多云端綠色與安全的雙重挑戰(zhàn)。