云計(jì)算（Cloud Computing）是一種新興的通過(guò)按需訪(fǎng)問(wèn)共享計(jì)算資源池（resource pool）并快速部署及發(fā)布，從而產(chǎn)生最小管理成本的計(jì)算模型。該模型具有按需提供服務(wù)、通過(guò)寬帶網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)、具有資源池、具有快速伸縮性能以及可計(jì)量的服務(wù)等五個(gè)基本特征。

  傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心（data center，后統(tǒng)稱(chēng)為IDc）中應(yīng)用系統(tǒng)及其運(yùn)行的平臺(tái)和系統(tǒng)與物理資源密不可分，從而帶來(lái)很多問(wèn)題。利用虛擬化和云計(jì)算技術(shù)，通過(guò)將基礎(chǔ)設(shè)施資源虛擬化并放置到資源池中，能夠根據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用的需求快速地調(diào)整和分配資源，較好地滿(mǎn)足了新應(yīng)用對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施方面的要求。

  全球的IDC市場(chǎng)目前保持穩(wěn)步增長(zhǎng)，截至2010年底，全球的IDC總量為339萬(wàn)個(gè)，中國(guó)僅次于美國(guó)和西歐，排名第三，占全球總量的8%.但從數(shù)字結(jié)構(gòu)上看，中國(guó)與美國(guó)和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家差距較大，因此云計(jì)算這種創(chuàng)新架構(gòu)下的數(shù)據(jù)中心的建設(shè)極具研究?jī)r(jià)值。

  2.傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心問(wèn)題分析

  傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心延續(xù)的是豎井式的部署模式，各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)互相孤立，不能共享計(jì)算資源，每個(gè)應(yīng)用獨(dú)占單臺(tái)或多臺(tái)計(jì)算設(shè)備。應(yīng)用系統(tǒng)及其運(yùn)行的平臺(tái)和系統(tǒng)都與物理資源密不可分，對(duì)物理資源進(jìn)行的操作將影響到應(yīng)用的運(yùn)行和穩(wěn)定。這種部署模式帶來(lái)一系列的問(wèn)題：
  
  應(yīng)用無(wú)法快速部署：傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的典型特征是每個(gè)應(yīng)用獨(dú)立部署一套硬件，而硬件從購(gòu)買(mǎi)到部署上線(xiàn)，時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)較大，難以做到快速部署；

  無(wú)伸縮性：傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心將每個(gè)應(yīng)用與具體的硬件綁定，硬件的處理能力制約著應(yīng)用的發(fā)展，需要提升處理能力的應(yīng)用無(wú)法獲取額外的資源；

  資源利用率低：傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心往往配置大量的

  硬件資源，大量的硬件資源意味著高投入、機(jī)房空間的高需求、能源的高消耗等，但是調(diào)查顯示，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心中多數(shù)服務(wù)器負(fù)載往往不超過(guò)1O%，資源利用率極低；

  管理難度大：傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心應(yīng)用與硬件綁定，每套硬件需要獨(dú)立的運(yùn)維策略，帶來(lái)大量的運(yùn)維工作和運(yùn)營(yíng)管理問(wèn)題；

  保障措施局限性：傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心通常只能采用硬件雙機(jī)或集群來(lái)保證業(yè)務(wù)持續(xù)性，而這種保障措施是在增值應(yīng)用并不明確的前提下實(shí)施的，往往帶來(lái)無(wú)謂的投入。

  總之，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)模式已經(jīng)不能滿(mǎn)足應(yīng)用密集的部署要求，必須進(jìn)行改變。

  3.云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的特點(diǎn)分析

  云計(jì)算的出現(xiàn)，推動(dòng)數(shù)據(jù)中心進(jìn)入一個(gè)新的時(shí)代一云計(jì)算數(shù)據(jù)中心，用戶(hù)可以在任何時(shí)間通過(guò)多種接入方式獲取數(shù)據(jù)中心的服務(wù)，包括計(jì)算服務(wù)、存儲(chǔ)服務(wù)、平臺(tái)服務(wù)和應(yīng)用服務(wù)。

  資源虛擬化：云計(jì)算數(shù)據(jù)中心中服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等資源將以資源池形態(tài)出現(xiàn)，應(yīng)用按需從資源池中提取或釋放，資源利用率高，可實(shí)現(xiàn)快速高效彈性擴(kuò)展；

  模塊化建設(shè)：云計(jì)算數(shù)據(jù)中心采用模塊化建設(shè)模式，預(yù)裝融合的服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用軟件、服務(wù)管理等，可大大減少數(shù)據(jù)中心的建設(shè)周期；

  智能化管理：云計(jì)算數(shù)據(jù)管理平臺(tái)采用統(tǒng)一的管理界面，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)自動(dòng)部署和IT系統(tǒng)主動(dòng)管控，提供更多的用戶(hù)自助功能、趨勢(shì)和業(yè)務(wù)智能分析、基于知識(shí)庫(kù)的專(zhuān)家建議等；

  安全可信：云計(jì)算數(shù)據(jù)中心中的虛擬化通過(guò)隔離、數(shù)據(jù)加密等手段為應(yīng)用提供較好的安全特性，同時(shí)提供身份可信、服務(wù)可信、數(shù)據(jù)傳輸可信等。因此，云計(jì)算數(shù)據(jù)中心提高了IDc的資源利用率，降低數(shù)據(jù)中心能耗，可以靈活應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)高峰及低谷，提供快速的自助服務(wù)和按需付費(fèi)服務(wù)。

  4.云計(jì)算數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)思路

  從現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心到云計(jì)算數(shù)據(jù)中心，需要進(jìn)行大量的技術(shù)更新，服務(wù)流程更新和組織架構(gòu)調(diào)整，其中涉及到的關(guān)鍵點(diǎn)包括：計(jì)算資源整合、現(xiàn)有應(yīng)用梳理、資源虛擬化實(shí)施、IT服務(wù)流程梳理、自動(dòng)化供應(yīng)建設(shè)、管理組織架構(gòu)變更、服務(wù)質(zhì)量控制、服務(wù)目錄建設(shè)、云安全建設(shè)、高可用容災(zāi)建設(shè)等。這個(gè)過(guò)程可以劃分為三個(gè)階段：物理數(shù)據(jù)中心、虛擬化數(shù)據(jù)中心（ⅥrnJal DataCenter）、云計(jì)算數(shù)據(jù)中心。

  物理數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)了計(jì)算資源（包括服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)等）的物理集中，以及集中的以太網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。

  從物理的數(shù)據(jù)中心向云邁進(jìn)的第一步就是進(jìn)行虛擬化數(shù)據(jù)中心的建設(shè)。在虛擬化數(shù)據(jù)中心階段，用戶(hù)完成數(shù)據(jù)中心計(jì)算資源的全面虛擬化工作，形成計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)等IT基礎(chǔ)架構(gòu)資源池，應(yīng)用被部署在邏輯的IT資源上。

  虛擬化數(shù)據(jù)中心建設(shè)完成之后，用戶(hù)將可以快速的進(jìn)行云的搭建。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)的定義，將數(shù)據(jù)中心的各種計(jì)算資源分別定義為不同基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)（Iaas），平臺(tái)服務(wù)（PaaS）和應(yīng)用服務(wù)（SaaS），業(yè)務(wù)用戶(hù)可以通過(guò)自助化服務(wù)模式進(jìn)行計(jì)算資源的請(qǐng)求和獲得。

  5.云計(jì)算平臺(tái)的總體架構(gòu)

  云計(jì)算平臺(tái)中，網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲(chǔ)和應(yīng)用負(fù)載均衡設(shè)備等基礎(chǔ)設(shè)施虛擬化作為基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)來(lái)為應(yīng)用提供計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)資源，滿(mǎn)足應(yīng)用對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施方面的要求。為了提高管理效率和服務(wù)質(zhì)量，需要部署云計(jì)算平臺(tái)管理系統(tǒng)來(lái)滿(mǎn)足業(yè)務(wù)部署和管理的要求。同時(shí)，安全策略貫穿于各個(gè)層面。云計(jì)算總體邏輯拓?fù)淙鐖D1所示。

  5.1云計(jì)算數(shù)據(jù)中心管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

  云計(jì)算數(shù)據(jù)中心管理系統(tǒng)主要由統(tǒng)一門(mén)戶(hù)、運(yùn)維、服務(wù)管理、資源部署調(diào)度、資源管理等幾個(gè)模塊組成，其功能架構(gòu)如圖2所示。

。統(tǒng)一門(mén)戶(hù)分為運(yùn)維門(mén)戶(hù)、管理員門(mén)戶(hù)和用戶(hù)門(mén)戶(hù)，系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)不同的權(quán)限要求和功能要求定制不同的展現(xiàn)頁(yè)面；

  運(yùn)維模塊包括安全管理、統(tǒng)計(jì)分析、運(yùn)維監(jiān)控和日志管理等相關(guān)的子模塊，主要用于支撐整個(gè)虛擬化平臺(tái)系統(tǒng)的運(yùn)維功能；

  服務(wù)模塊包括計(jì)費(fèi)管理、用戶(hù)管理、權(quán)限管理、業(yè)務(wù)管理、產(chǎn)品管理、訂購(gòu)管理和工單管理等模塊，該模塊主要用于支撐虛擬化平臺(tái)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)；

  資源部署調(diào)度管理負(fù)責(zé)底層資源的調(diào)度，根據(jù)近資源的等級(jí)、用戶(hù)的優(yōu)先級(jí)以及網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載等因素，自動(dòng)的制定資源調(diào)度策略，達(dá)到資源的最優(yōu)化配置，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的智能化。

  資源管理負(fù)責(zé)軟件資源和硬件資源的管理，硬件資源主要包括底層的計(jì)算資源、網(wǎng)絡(luò)資源和存儲(chǔ)資源，軟件資源包括鏡像，模板，虛擬機(jī)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞龋翘摂M化平臺(tái)整個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)的基礎(chǔ)模塊。

  5.2資源池子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

  云平臺(tái)資源池子系統(tǒng)通過(guò)對(duì)服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)的池化和有效管理，為整個(gè)云平臺(tái)提供按需獲得以及即時(shí)可取的計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)和基礎(chǔ)應(yīng)用軟件等資源，實(shí)現(xiàn)云平臺(tái)內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)資源的綜合監(jiān)控與管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)外提供虛擬主機(jī)資源和存儲(chǔ)資源，提高服務(wù)器存儲(chǔ)利用率、運(yùn)行維護(hù)效率和業(yè)務(wù)系統(tǒng)可靠性，降低整體建設(shè)與整合成本。

  我們可以將應(yīng)用根據(jù)其不同的服務(wù)需求等級(jí)放入不同的資源池內(nèi)，將虛擬資源池根據(jù)政務(wù)云、行業(yè)云、應(yīng)用云等不同的服務(wù)需求等級(jí)分級(jí)，根據(jù)對(duì)應(yīng)用的服務(wù)需求進(jìn)行評(píng)估，將不同等級(jí)的應(yīng)用放置在相應(yīng)的資源池內(nèi)，不同等級(jí)的資源池內(nèi)的虛擬機(jī)不能超出資源池的范圍獲得資源。

  5.3資源虛擬化設(shè)計(jì)

  5.3.1網(wǎng)絡(luò)虛擬化

  網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)已經(jīng)比較成熟，如虛擬LAN（VLAN）技術(shù)可在一臺(tái)以太網(wǎng)交換機(jī)或跨多臺(tái)交換機(jī)上建立安全、獨(dú)立的LAN網(wǎng)段。在云計(jì)算環(huán)境下，網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)與服務(wù)器虛擬化技術(shù)結(jié)合使用。物理服務(wù)器虛擬化之后，一臺(tái)物理機(jī)上運(yùn)行著多個(gè)不同VLAN的虛擬機(jī)，虛擬機(jī)之間通過(guò)虛擬交換機(jī)與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。通過(guò)虛擬化軟件，在虛擬交換機(jī)上部署虛擬防火墻，快速建立新的安全網(wǎng)絡(luò)。

  虛擬化網(wǎng)絡(luò)可以提供快速配置和可擴(kuò)展性方面的極大靈活性。部署新業(yè)務(wù)不必再像傳統(tǒng)服務(wù)器聯(lián)網(wǎng)需要連接電纜并進(jìn)行配置等工作，可以節(jié)省大量的時(shí)間。這種業(yè)務(wù)模式下網(wǎng)絡(luò)電纜極大地減少。減少了交換機(jī)的數(shù)量，節(jié)約了成本。

  5.3.2服務(wù)器虛擬化

  服務(wù)器虛擬化技術(shù)是指將服務(wù)器物理資源抽象成邏輯資源，CPU、內(nèi)存、磁盤(pán)、I/O等硬件均變成可以動(dòng)態(tài)管理的“資源池”，一臺(tái)服務(wù)器變成多臺(tái)甚至上百臺(tái)相互隔離的虛擬服務(wù)器，提高資源的利用率，簡(jiǎn)化系統(tǒng)管理，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器資源池化的整合，提升計(jì)算資源對(duì)業(yè)務(wù)變化的適應(yīng)力。

  隨著虛擬化技術(shù)的完善，只需數(shù)分鐘即可將物理機(jī)轉(zhuǎn)換為虛擬機(jī)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)原物理機(jī)上的應(yīng)用系統(tǒng)在線(xiàn)遷移到虛擬機(jī)。每個(gè)虛擬機(jī)代表一個(gè)具有處理器、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)器和BIOS的完整系統(tǒng)，通過(guò)虛擬化技術(shù)，運(yùn)行多個(gè)工作負(fù)載，可以將服務(wù)器硬件的利用率從10.15%提高到80%.

  5.3.3存儲(chǔ)虛擬化

  存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)是將底層存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行抽象化統(tǒng)一管理，向服務(wù)器層屏蔽存儲(chǔ)設(shè)備硬件的特殊性，只保留其統(tǒng)一的邏輯特性，從而實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)系統(tǒng)的集中、統(tǒng)一、方便的管理。

  與傳統(tǒng)存儲(chǔ)相比，虛擬化存儲(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：①高利用率，磁盤(pán)利用率由傳統(tǒng)的30.70%提高到70.90%；②存儲(chǔ)靈活，可以適應(yīng)不同廠(chǎng)商和類(lèi)別的異構(gòu)存儲(chǔ)平臺(tái)；③管理方便，提供大容量存儲(chǔ)系統(tǒng)集中管理的手段，避免由于存儲(chǔ)設(shè)備擴(kuò)容所帶來(lái)的管理問(wèn)題；④性能提升，通過(guò)負(fù)載均衡，將每次數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)所需帶寬合理分配到各個(gè)存儲(chǔ)模塊，提高系統(tǒng)的整體訪(fǎng)問(wèn)帶寬。

  6.結(jié)論

  云計(jì)算技術(shù)是今后數(shù)據(jù)中心的主要技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式，將成為解決數(shù)據(jù)中心IT資源配置、快速應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)需求的重要技術(shù)手段。云計(jì)算技術(shù)將擴(kuò)展到數(shù)據(jù)中心整個(gè)基礎(chǔ)架構(gòu)，促使計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)變得更加靈活、便捷。

  本文從分析傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的缺點(diǎn)和云計(jì)算環(huán)境下數(shù)據(jù)中心的特點(diǎn)人手，對(duì)數(shù)據(jù)中心如何從物理數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)化為云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的技術(shù)路線(xiàn)進(jìn)行分析，并對(duì)云計(jì)算平臺(tái)中的統(tǒng)一管理系統(tǒng)、資源池子系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器和存儲(chǔ)等資源的虛擬化技術(shù)進(jìn)行研究。