雲計算下的資料中心架構

雲計算的一個重要應用在於由協力廠商機構提供雲計算資料中心，並為大量的中小企業提供遠端共用式的雲計算應用服務。 使得這些企業不需要建設自己的資料中心就可以使用所需的計算資源，實現成本最優化、資源分享最大化。
　　
雲計算，應當高度貼合網路未來更高層次的發展趨勢，著力于提高網路資料處理和存儲能力，致力於低碳高效的利用基礎資源。 具體而言，應著重從高端伺服器、高密度低成本伺服器、海量存放裝置和高性能計算裝置等基礎設施領域提高雲計算資料中心的資料處理能力。 雲計算要求基礎設施具有良好的彈性、擴充性、自動化、資料移動、多租戶、空間效率和對虛擬化的支援。 那麼，雲計算環境下的資料中心基礎設施各部分的架構應該是什麼樣的呢？
　　
1、雲計算資料中心概念架構
　　
雲計算架構分為服務和管理兩大部分。 在服務方面，主要以提供使用者基於雲的各種服務為主，共包含3個層次：基礎設施即服務IaaS、平臺即服務PaaS、軟體即服務SaaS。 在管理方面，主要以雲的管理層為主，它的功能是確保整個雲計算中心能夠安全、穩定地運行，並且能夠被有效管理。 其概念架構如下圖。

　　2、雲電腦房架構


　　


　　根據長城電子公司多年的經驗，為滿足雲計算服務彈性的需要，雲電腦房採用標準化、模組化的機房設計架構。 模組化機房包括集裝箱模組化機房和樓宇模組化機房。 集裝箱模組化機房在室外無機房場景下應用，減輕了建設方在機房選址方面的壓力，説明建設方將原來半年的建設週期縮短到兩個月，而能耗僅為傳統機房的50％，可適應沙漠炎熱乾旱地區和極地嚴寒地區的極端惡劣環境。 樓宇模組化機房採用冷熱風道隔離、精確送風、室外冷源等領先製冷技術，可適用于大中型資料中心的積木化建設和擴展。


　　


　　3、雲計算網路系統架構


　　


網路系統總體結構規劃應堅持區域化、層次化、模組化的設計理念，使網路層次更加清楚、功能更加明確。 資料中心網路根據業務性質或網路設備的作用進列區域劃分，可從以下幾方面的內容進行規劃。


　　


　　1）按照傳送資料業務性質和麵向使用者的不同，網路系統可以劃分為內部核心網、遠端業務專網、公眾服務網等區域。


　　


　　2）按照網路結構中設備作用的不同，網路系統可以劃分為核心層、彙聚層、接入層。


　　


　　3）從網路服務的資料應用業務的獨立性、各業務的互訪關係及業務的安全隔離需求綜合考慮，網路系統在邏輯上可以劃分為存儲區、應用業務區、前置區、系統管理區、託管區、外聯網絡接入區、內部網路接入區等。


　　


　　此外，還有一種Fabric的網路架構。 在資料中心部署雲計算之後，傳統的網路結構有可能使網路延時問題成為一大瓶頸，這就使得低延遲的伺服器間通信和更高的雙向頻寬需要變得更加迫切。 這就需要網路架構向扁平化方向發展，最終的目標是在任意兩點之間儘量減少網路架構的數目。 Fabric網路結構的關鍵之一就是消除網路層級的概念，Fabric網路架構可以利用陣列技術來扁平化網路，可以將傳統的三層結構壓縮為二層，並最終轉變為一層，通過實現任意點之間的連接來消除複雜性和網路延遲。 不過，Fabric這個新技術目前仍未有統一的標準，其推廣應用還有待更多的實踐。 　　


　　


　　4、雲計算主機系統架構


　　


雲計算核心是計算力的集中和規模性突破，雲計算中心對外提供的計算類型決定了雲計算中心的硬體基礎架構。 從雲端客戶需求看，雲計算中心通常需要規模化的提供以下幾種類型的計算力，其伺服器系統可採用三（多）層架構，一是高性能的、穩定可靠的高端計算，主要處理緊耦合計算任務，這類計算不僅包括對外的資料庫、商務智慧資料採礦等關鍵服務， 也包括自身帳戶、計費等核心系統，通常由企業級大型伺服器提供；二是面向眾多普通應用的通用型計算，用於提供低成本計算解決方案，這種計算對硬體要求較低，一般採用高密度、低成本的超密度整合服務器， 以有效降低資料中心的運營成本和終端使用者的使用成本；三是面向科學計算、生物工程等業務，提供百萬億、千萬億次計算能力的高性能計算，其硬體基礎是高性能集群。　　


　　


　　5、雲計算存儲系統架構


　　


　　雲計算採用資料統一集中存儲的模式，在雲計算平臺中，資料如何放置是一個非常重要的問題，在實際使用的過程中，需要將資料分配到多個節點的多個磁片當中。 而能夠達到這一目的的存儲技術趨勢當前有兩種方式，一種是使用類似于Google File System的集群檔案系統，另外一種是基於塊設備的存放區域網路SAN系統。 GFS是由 Google公司設計並實現的一種分散式檔案系統，基於大量安裝有Linux作業系統的普通PC構成的集群系統，整個集群系統由一台Master和若干台ChunkServer構成。 、在SAN連接方式上，可以有多種選擇。 一種選擇是使用光纖網路，能夠操作快速的光纖磁片，適合於對性能與可靠性要求比較高的場所。 另外一種選擇是使用乙太網，採取iSCSI協定，能夠運行在普通的局域網環境下，從而降低成本。 採用SAN結構，伺服器到共用存儲


　　


　　設備的大量資料傳輸是通過SAN網路進行的，局域網只承擔各伺服器之間的通信任務，這種分工使得存放裝置、伺服器和局域網資源得到更有效的利用，使存儲系統的速度更快，擴充性和可靠性更好。 　


　　


　　6、雲計算應用平臺架構


　　


雲計算應用平臺採用面向服務架構SOA的方式，應用平臺為部署和運行應用系統提供所需的基礎設施資源應用基礎設施，所以應用開發人員無需關心應用的底層硬體和應用基礎設施，並且可以根據應用需求動態擴展應用系統需的資源。 完整的應用平臺提供如下功能架構。


　　


　　1）應用運行環境


　　


　　„分散式運行環境


　　


　　„多種類型的資料存儲


　　


　　„動態資源伸縮


　　


　　2）應用全生命週期支援


　　


　　„提供開發SDK、IDE等加快應用的開發、測試和部署。


　　


　　„公共服務：以API形式提供公共服務，如佇列服務、存儲服務和快取服務等。


　　


　　„監控、管理和計量：提供資源池、應用系統的管理和監控功能，精確計量。 應用使用所消耗的計算資源。


　　


　　3）集成、複合應用構建能力


　　


　　除了提供應用運行環境外，還需要提供連通性服務、整合服務、消息服務和流程服務等用於構建SOA架構風格的複合應用。


　　


　　以上是對雲計算資料中心架構的一些剖析。 雲計算之所以稱為「雲」，是因為它在某些方面具有現實中雲的特徵：雲一般都較大；雲的規模可以動態伸縮，它的邊界是模糊的。 雲計算的商業模式給使用者提供的是一種IT服務，其內容也是隨時間變化、動態彈性的。 因此，雲計算資料中心的架構也會隨著社會的進步不斷調整和優化。