基于虛擬化的企業云數據中心研究

劉東旭

摘 要：以大數據和5G網絡技術為基礎的云計算技術為傳統企業數據中心提供了先進的理念和平臺架構以及技術支持。企業云計算數據中心基于云計算、大數據和其他先進技術，本著節約成本、易于維護的原則，為政府和企業提供便利化的數字化服務。通過建立分層虛擬計算資源庫，不僅實現了企業云計算數據中心的低成本、高收益的運行，而且能為企業各部門動態分配資源，大大提高了企業數據的計算存儲能力以及數據網絡傳輸的安全性。

關鍵詞：虛擬化;云存儲;云數據中心

中圖分類號：TP308 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）01-054-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.01.024

1 傳統數據中心的弊端

“互聯網+”概念的普及、推廣和電子商務技術的更新，推動企業必須進行業務模式的變革，以及對于大量企業電子數據的統一集中式管理，這對企業的信息化建設提出了更高的要求。傳統的數據中心已經不能適應現代企業對于高效節能、資源整合、快速響應、信息安全等多方面的要求，投資額巨大、按需服務能力差、場地嚴重不足、運營成本高、能耗大、安全性差、可用性低都是亟待解決的問題。

由于缺乏信息化建設專業技術人才，企業往往在硬件、能耗和管理等IT層面投入巨大成本，在不同時期分批采購的IT設備互不兼容，使得運維難度陡增。服務器、存儲和網絡等資源均按照峰值建設，資源平均利用率低。海量信息的存儲和處理難，擁有幾百TB、PB級數據的企業正在逐步增多，且業務數據保存周期越來越長;不同廠商生產的固態硬盤在集中存儲時很難互相兼容，數據轉儲較為復雜。高可用性差，服務器雖利用率低，平均利用率不足30%，而且無法根據業務部門需要做到快速、靈活、動態調配;缺乏彈性的系統設計，應對業務突發狀況差;擴展困難，配件難尋，往往需要考慮新購，單純的縱向擴展，性能卻沒有隨之提高。

由于信息化技術支持力量薄弱，建設完備的企業數據中心往往需要較長時間，不能夠實現快速部署;不同部門使用不同的管理工具，要想實現各部門服務器、存儲、網絡、安全的統一化管理非常困難。

2 云數據中心的架構及其特點

企業云計算數據中心總體架構一般是由硬件資源層、虛擬化層、代理層、全局管理層和客戶端應用組成，物理資源層位于云數據中心整體架構的最底層主要為不同類型的業務應用提供必要的服務器、網絡和存儲基礎設施等基礎保障;虛擬化層將各種IT資源進行虛擬化，如服務器虛擬化，存儲虛擬化，桌面虛擬化等;代理層包括負載均衡服務、資源自動調動服務、云監控服務等;全局管理層包括用戶管理、集群管理、存儲管理等[1]。

企業云計算數據中心為用戶提供基礎計算服務和數據存儲資源，使硬件利用率顯著提升，大大減少了設備數量，節省機房空間、電能。全局管理層提供的數據傳輸保護技術、權限控制和審計策略，為用戶提供數據共享與交換的安全性，實現了數據傳輸的安全性。企業云數據中心的特點為：

2.1 高度虛擬化

將IT資源池中的服務器、存儲器、網絡資源、用戶應用程序等進行虛擬化處理[2]，可方便用戶根據需求進行資源調配。云計算數據中心可以使現有的IT服務更可靠、更自動化。當正常運轉的硬件資源出現突發狀況不可用時，虛擬機技術的使用會在很短的時間內動態遷移到其他硬件資源并完成原先的服務部署，不用再次搭建和配置服務;池中的資源可以根據企業不同部門的應用需求進行動態調整和擴展，有效地應對了企業業務變更快和人員增減流動性強的問題。

2.2 資源調配自動化

云數據中心可以實現物理服務器、虛擬服務器，相關業務自動化流程管理、客戶服務等自動化管理。簡單的諸多物理設備的堆積和互連不能算作是云計算數據中心的基礎資源，云計算數據中心是要建設一個大型的IT資源池，資源池中的所有資源對于用戶都是透明的，池中虛擬化資源所獨有的動態遷移特性有利于資源的合理分配。

2.3 應用部署迅速

由于云計算數據中心采用自動化的方式對所轄資源進行管理，因此，不論是服務的搭建部署，還是對于軟硬件資源的代管，都是統一在資源池中完成，無需多方協調和對接其他資源共同完成，從而調高服務搭建的效率，快速響應企業的需求。

3 云數據中心在企業中的應用

完備的云數據中心通常包括虛擬化管理平臺、虛擬化數據中心的運維管理、關鍵數據的備份、數據傳輸的安全等。集中所有的IT資源進行虛擬化處理并統一放入資源池中由虛擬數據中心進行管控，實現了數據共享、資源有效整合和動態調配以及高利用率。虛擬數據中心管理平臺可以在統一的管理平臺上實現基礎設施的管理、池中虛擬化資源的管理以及多區域、多數據中心的管理[3]。其功能特點使得云數據中心應用廣泛：

一是對于企業分散的硬件資源和數據中心的整合，為企業內部分散的硬件資源或者企業之間分散的數據中心提供整合方案;通過提供集中的、標準化的數據管理，大大減低了企業運維成本，使得企業在進行獲取和傳輸數據時極為便捷。

二是為企業提供集中化的應用負載均衡和虛擬機自動伸縮，提供分布式的負載均衡能夠有效分散資源壓力，大大提高了提高了資源使用率;獨特的資源動態調配功能能夠有效節約硬件投資。

三是對于集中SaaS應用的數據支撐，為需要高性能數據中心的集中的SaaS應用服務的企業提供海量數據管理能力、動態擴展能力。

4 企業云數據中心的優勢

云數據中心是將數據計算、數據存儲和網絡資源進行松散耦合，以此建立起IT資源的完全虛擬化、更高程度的模塊化、更高程度的自動化以及更高程度的綠色節能的互聯網數據中心。數據中心是網絡的邏輯中心，是業務的源泉，應具備非常豐富的帶寬資源、安全可靠的物理設施、高水平的網絡管理、非常完善的增值業務[4]。企業云數據中心通過云計算將企業已有的網路資源和技術能力進行整合，從而提升企業數據傳輸的效率和安全性，也為應對企業未來的發展實現業務拓展打下了良好的基礎，其優勢體現在。

4.1 建立虛擬化IT資源池

依托虛擬化技術在企業原先已搭建的數據中心的硬件資源的前提下，構建一個云計算平臺和一個以共享為目標的IT基礎設施池，把虛擬化的資源如服務器、存儲器、網絡資源等動態調配給企業各個部門。不同廠商生產的硬件資源以及管理工具的不兼容性被完全忽略，把所有的物理設備如計算資源、存儲資源和網絡資源等進行資源整合，形成以資源服務形式提供給頂層應用的硬件資源池，實現了資源的動態分配。虛擬化技術促使基礎設施資源能夠根據企業業務的變化迅速完成資源重新部署。IT基礎設施的動態部署打破了動態并發服務延遲高的弊端，極大滿足了快速增長的分析和計算能力以及峰值容量的需求。

4.2 集中式運維管理

云數據中心為了方便企業用戶對于數據的查詢和管理，使用一套擴展性強、兼容性強的管理應用系統幫助用戶進行數據的遠程管控，解除了企業技術力量薄弱和擔心數據遭受網絡攻擊的后顧之憂。不同用戶產生的網絡流量可以通過云平臺進行實時監控。云數據中心的高度自動化的運維管理簡化了企業對于數據資源的管控，減少了人為操作錯誤造成的系統故障，大大降低了運行和維護成本，真正做到了綠色、低碳和環保的可持續發展。

4.3 實現云存儲

利用云存儲可以有效地存儲、分析和處理海量數據，并對包括結構化數據和非結構化數據在內的數據進行虛擬化存儲，災難恢復，配置動態存儲容量，自動分層存儲等操作。在大規模并發環境中實現文件系統、結構化數據庫、非結構化數據等的分布式存儲和計算，支持實時動態擴展，以及針對非對稱讀寫需求的數據進行存儲和優化處理。

4.4 保障信息安全

云數據中心必須保證云中客戶數據的安全性和可靠性。它需要為云中的資源和基本服務提供自底向上的安全性。依托在基礎設施系統安全、網絡安全和數據安全方面建立完整的安全保護體系，從而確保整個云平臺本身和應用服務的完整性和可用性，確保獲取、存儲、傳輸、處理和顯示的信息的真實性、保密性和完整性。

5 結語

構建靈活高效的企業級云數據中心已成為成功應對未來挑戰的重要保障和前提。通過建立云計算的互聯網數據中心，除了能夠滿足企業自身業務服務的需要，冗余部分服務也可以提供給其他用戶，方便用戶使用瀏覽器接受服務，完成對數據的托管，促使企業從云計算的使用者向云計算服務提供者的身份轉型。

企業云數據中心是企業根據經營實情由企業定制并被企業用戶使用，以組織內部用戶、合作伙伴和客戶為服務對象的云數據中心，不僅能夠將IT資源轉變為服務快速推送給用戶，而且允許用戶通過網絡方便靈活地訪問可配置計算的資源共享池。隨著時代的發展，企業正在尋求新的途徑以便應對日趨激烈的市場競爭、不斷攀升的成本需求、愈發趨向復雜的客戶需求等。企業傳統的數據中心已不能滿足企業發展的要求，以云計算為核心的企業云數據中心以其整合性、敏捷性、高可用性和高性能等特點成為企業必不可少的新一代的數據中心。因此，如何正確運用云計算優勢幫助自身更輕松、迅速地收集、管理和分析數據，從中挖掘蘊含可貴商業價值的信息，最終為企業創造價值，是值得企業探究的重要課題。

參考文獻

[1] 彭飛.基于云技術的企業異地協同研發云數據中心設計及應用[J].機械工程與自動化，2018（03）：21-23.

[2] 黃志誠.數據中心建設中服務器虛擬化的應用研究[J].科技資訊，2018（03）：36-38.

[3] 張冰.基于IaaS的云平臺及其在大型企業數據中心的應用[J].南陽師范學院學報，2015（12）：8-10.

[4] 吳志強.基于云計算的企業級網絡數據中心的研究與設計[J].實驗室研究與探索，2015（06）：52-54.