云計算時代的數據中心建設與發展

湯華茂

摘 要：數據中心隨著時代的發展，由最初的計算中心發展到今天的服務中心。就當前的現狀可以看出，在各行業發展中，數據中心占據著關鍵位置，甚至是中心位置。但在數據中心不斷的建設與發展中，仍然存在諸多問題，對數據中心的發展起到了一定的阻礙作用，為作為全新的計算方式、資源使用方式，云計算能為使用者提供方便，同時能明顯提升資源使用率。為此，文章主要對云計算時代下數據中心進行了概述，然后分析了云計算時代下數據中心建設中存在的主要問題，最后研究了云計算時代下數據中心建設與發展。

關鍵詞：云計算時代;數據中心;建設與發展

前言：現如今，對IT行業而言，云計算是一個質變，類似于使用電網替代本地發電機。隨著云計算的到來，數據中心（data center，DC）的架構及數據中心管理模式也迎來了全新的挑戰與巨大的變化。首先，在傳統架構下，數據中心具有較多層級，大量的站點，繁雜的管理，高成本的運營等特征;同時較低的IT資源利用率，較低的能效，無法保障服務質量。其次，雖然單體云數據中心使用了一系列先進的云計算技術，如存儲、計算、網絡資源等虛擬化技術，但是各云數據中心單體間無法池化各自資源，進而實現更有效的資源彈性調度與統一管理。為此，本文主要對云計算時代下數據中心建設及發展進行了詳細分析。

1數據中心基本情況概述

1.1數據中心概述

數據中心英文全稱“Data Center”，簡稱“DC”，在互聯網網絡基礎設施上，數據中心是用來傳遞、呈現、計算、增速、保存數據信息的，它是全球協作的特定設備網絡。DC的諸多電子元件均是由低壓直流電源驅動運行的。服務器自身及用來連接這些服務器到其他應用環境的電纜則是數據中心面臨的物理問題。

1.2數據中心提供的互聯網服務

⑴DCaaS（數據中心即服務）。通常情況下，單體云數據中心的服務類型有三種：①基礎設施服務;②軟件即服務;③平臺即服務。在數據中心系統中，分別由不同的部分提供這三種服務內容。目前，隨著我國IT行業飛速發展，對于云數據中心的服務質量，IT行業對其的要求日益升高，企業希望可以獲取多項端到端服務如對應的平臺及管理。分布式云數據中心可以提供一種全新的數據服務模式，數據中心在這種全新的數據服務模式中，可以實施相互間的運營，即DCaaS，DCaaS不同于傳統的數據中心，DCaaS在單體云數據服務的前提下，擴展不同的服務內容。DCaaS可以系統化管理不同架構的數據中心，能最大限度的保障資源的利用效益。

⑵MaaS（移動即服務）。分布式云數據中心根據單體云數據中心的IaaS（基礎設施即服務）層服務，能提供DCaaS服務，為用戶提供的管理服務是一個多功能、統一的系統化管理體系，而不再是普通云數據中心那樣孤立的、分散的運營運維體系。這也是單體云數據中心無法做到的。

所以，對分布式云數據服務中心而言，MaaS是其核心，MaaS負責統一調度與管理多個數據中心，同時具備對基礎設施即服務、數據中心即服務、網絡即服務等各種服務用戶的管理功能。基礎設施即服務的租戶可以對資源進行在線延期、擴容及申請，租戶、VDC的租戶可以提供管理自己所租用的IT資源。

2主要問題分析

2.1相關的架構問題

三層結構是傳統數據中心網絡使用的結構形式，以大量的網絡設備作為支撐。存儲流量隨著數據網絡與存儲的結合，更加嚴格要求了延時，而三層結構自身的延時性較高，對數據中心建設要求無法滿足，需要以扁平化結構作為輔助來加以解決。

2.4相關的高寬帶問題

DC涉及的業務諸多，如數據發掘、大量視頻等，對寬帶要求極高，同時突發流量極容易出現，所以必須要選擇傳輸性能速率較高的網絡，反之，則數據中心優勢將難以發揮出來。

2.3相關的高可用問題

越來越多的問題如設備、鏈路等均隨著數據中心規模的擴大而不斷涌現出來，假設這些問題不能被合理處理，則會中斷服務。伴隨著網路的拓展及升級，我們最應該注意的問題就是，網絡能否常規運轉。

2.4融合問題

現階段，數據與存儲網絡間分離狀態，對DC的進一步發展起到了一定的阻礙作用，若想從根源上達到網絡融合，提升網絡資源使用率，就必須要加快DC建設。

3建設與發展研究

3.1相關網絡架構設計研究

二叉樹是主要的傳統屬性結構，傳統屬性結構的拓展是在高性能交換機設備的支撐下，運用垂直拓展方式實現的。但是在運行期間，對傳統樹形結構固有缺陷難以有效克服，熱點等瓶頸極容易出現。所以隨著今后DC建設的不斷深化，更加嚴格要求了拓撲的高寬帶、低延時等，要積極引進如Fat-Tree、VL2等嶄新的拓撲結構，其中Fat-Tree通過將“粗”鏈路添加在核心交換機處，可對熱點問題進行有效解決，但在核心交換機的端口數目會限制拓展能力。而在解決熱點問題方面，VL2具有較好的表現，但是始終存有布線繁瑣問題。在設計網絡結構期間，需要依據實情堅持針對性原則，保障網絡性能能滿足DC運行需求。

3.2網絡融合技術

現階段，DC的進一步發展在一定程度上受到了傳統模式的阻礙，儲存網、以太網等部門之間的融合成為DC發展的主要趨勢。儲存網、以太網等部門之間的融合可降低成本，提升系統運行可靠性、安全性。現階段，FCoE（太網光纖通道）、DCB（數據中心基地）、TRILL是實現三網融合的主要技術，其中傳輸FC數據時，將以太網作為基礎，達到I/O接口整合，進而減少DC復雜性的是以太網光纖通道。其中利用自身的流動控制能夠傳輸數據，同時具備顯著的優勢如低成本、可拓展等的是數據中心基地。現如今，本項技術執行標準諸多，為DC建設奠定了堅實的基礎。

3.3積極引進節能技術

現階段，DC運行能源消耗較大，企業成本也逐漸增多，與節能環保原則相背離。所以，云計算時代下的數據中心建設及發展，需要積極引進節能技術。在選擇數據中心地址方面，需要對當地溫度、濕度進行充分考量，還需要對當地的氣候是否能冷卻設備的情況進行考慮。在供電方面，需要對清潔可再生能源如太陽能、風能等進行充分運用，盡最大限度降低碳排放。

此外，還應在建設數據中心時，應用虛擬技術，對硬件資源實施虛擬化處理，通過融合后在分配，進而促使資源使用率得以提升。在數據中心建設中運用虛擬技術，可對數據中心發展中出現的問題進行有效解決，提升物質設備的使用率。

結束語：

總之，在現代生產生活中，數據中心發揮著重要的作用，加快云計算時代下數據中心的建設顯得尤為重要。在實踐中要依據實際運用需求，合理構架數據中心網絡架構，保障其具有低延時、高寬帶等優勢。與此同時還應對虛擬技術、節能技術進行積極引用，對數據中心運行穩定性進行不斷提升，保障其安全運行，進而有效提升數據中心的綜合效益。

參考文獻：

[1]薛永獻，王冬梅.云計算數據研究與分析[J].信息通信，2014，01：137-138.

[2]馬錫坤，吳艷君，王鵬.基于云計算的數據中心容災系統的建設[J].中國醫療設備，2014，01：93-95.

[3]侯建，帥仁俊.基于云計算的海量數據存儲模型[J].通信技術，2011（5）：163-165.

[4]張濤，賈連興，陳桂強.基于云計算的軍用數據中心設計和建設研究[J].計算機研究與發展，2015，52（S2）：49-53.

[5]劉陽.基于虛擬化技術的高職院校云計算數據中心建設方案研究[J].中國新通信，2015，17（17）：115-117.

[6]趙璇.面向云計算的校園網數據中心建設研究[D].蘭州交通大學，2015.