下一代數(shù)據(jù)中心發(fā)展探討

文/宋式斌

數(shù)據(jù)中心是學(xué)校信息化建設(shè)的支撐基礎(chǔ)，作為一個發(fā)展中的載體，從信息化開始階段出現(xiàn)發(fā)展到今天，其輪廓逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€基于空間分配、物理架構(gòu)、數(shù)據(jù)承載、服務(wù)提供為一體的資源群。數(shù)據(jù)中心已不再是單純的運行機(jī)房資源集或數(shù)據(jù)提供中心，其與當(dāng)前云計算技術(shù)息息相關(guān)，成為云計算技術(shù)實現(xiàn)的試驗田。

高校數(shù)據(jù)中心發(fā)展歷程

我國高校數(shù)據(jù)中心的建設(shè)開始于80年代初期，改革開放引進(jìn)第一批國外計算機(jī)設(shè)備進(jìn)行配套建設(shè)。由于當(dāng)時計算機(jī)成本高，高達(dá)幾十萬美金，且當(dāng)初的設(shè)備異常嬌貴，對電力、溫濕度等環(huán)境的要求極高。因此，最早引進(jìn)此類計算機(jī)的高校基本按照國外機(jī)房標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)了設(shè)備運行機(jī)房，成為我國高校最早的數(shù)據(jù)中心雛形。這些數(shù)據(jù)中心實施了專業(yè)機(jī)房設(shè)計、專業(yè)防靜電地板、UPS不間斷電源、機(jī)房精密空調(diào)等；在人員配置上，具有專業(yè)的機(jī)器管理人員、機(jī)房管理人員以及系統(tǒng)管理人員，人員層次多，配置上嚴(yán)格參照國外當(dāng)時數(shù)據(jù)中心人員標(biāo)準(zhǔn)配備。同時，各校圍繞引進(jìn)設(shè)備的管理還紛紛成立計算中心等教學(xué)輔助部門。

進(jìn)入80年代末90年代初，隨著Internet和數(shù)字地球理論的出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開始在高校流行，并大大推進(jìn)了計算機(jī)及其相關(guān)應(yīng)用的普及。一些順應(yīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的公司，如Sun、Oracle、Microsoft等軟、硬件公司，逐漸壯大，其應(yīng)用和設(shè)備也隨即在高校流行。高校信息化建設(shè)也隨著網(wǎng)絡(luò)東風(fēng)進(jìn)入一個全新的階段——網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用建設(shè)階段。由于Unix服務(wù)器相對大型機(jī)突出的性價比，其對環(huán)境的需求不高，加之網(wǎng)絡(luò)設(shè)施急劇膨脹，致使高校機(jī)房空間嚴(yán)重不足，各校機(jī)房開始急速擴(kuò)張。大面積建設(shè)網(wǎng)絡(luò)需要大量的資金投入，迫使各高校在新數(shù)據(jù)中心機(jī)房建設(shè)上降低了質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致這一階段數(shù)據(jù)中心機(jī)房建設(shè)普遍低質(zhì)量，低性能，服務(wù)能力較低。

2000年左右，隨著我國國家經(jīng)濟(jì)條件的改善，特別是“211”和“985”專項建設(shè)經(jīng)費的投入，高校信息化又進(jìn)入了一個大發(fā)展時期。IT系統(tǒng)迅猛發(fā)展，以Intel為代表的IA架構(gòu)服務(wù)器性能價格比趕超Unix服務(wù)器。集中式數(shù)據(jù)存儲開始受到高校的重視，各高校數(shù)據(jù)中心開始關(guān)注數(shù)據(jù)存儲安全與數(shù)據(jù)存取效率。虛擬化技術(shù)開始進(jìn)入高校數(shù)據(jù)中心，許多高校開始使用服務(wù)器虛擬化技術(shù)來緩解大量服務(wù)器需求增加的壓力。

云計算技術(shù)的興起，掀起新一代數(shù)據(jù)中心的改革浪潮，無單點故障、多層次設(shè)施環(huán)境、高安全風(fēng)險，熱負(fù)荷集中、自動化服務(wù)成為新一代數(shù)據(jù)中心要直接應(yīng)對的難題。

下一代數(shù)據(jù)中心的幾個關(guān)鍵技術(shù)

我國高校數(shù)據(jù)中心經(jīng)歷了近30年的漫長歷程，隨著新技術(shù)、新應(yīng)用的層出不窮而快速發(fā)展，并逐漸走向成熟。

隨著高密度刀片計算技術(shù)、虛擬化技術(shù)、集中數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、高要求的應(yīng)用安全技術(shù)、云計算技術(shù)的迅速發(fā)展，高校數(shù)據(jù)中心已經(jīng)越來越難以承載當(dāng)前各類業(yè)務(wù)的綜合需求。高密度計算刀片對電力需求旺盛、產(chǎn)生的點熱負(fù)荷高，對制冷和供電又有著特殊的需求。虛擬化技術(shù)方便了運行維護(hù)人員對設(shè)備的分配需要，提高了設(shè)備的利用率，也因服務(wù)層次的增加，帶來管理上更為復(fù)雜的層次關(guān)系，使管理問題越發(fā)成為數(shù)據(jù)中心設(shè)備和應(yīng)用維護(hù)的瓶頸。集中數(shù)據(jù)存儲技術(shù)提高了存儲資源的利用率與存儲效率，同時也帶來了集中式技術(shù)所特有的風(fēng)險，所有核心應(yīng)用共進(jìn)退，造成維護(hù)人員壓力大。應(yīng)用安全愈發(fā)受到各界的關(guān)注，高校等級保護(hù)等要求的提出和實施，提高了高校信息化安全意識，但也給信息安全的管理提出了新的挑戰(zhàn)。

根據(jù)當(dāng)前IT發(fā)展的普遍認(rèn)識，可將影響下一代數(shù)據(jù)中心發(fā)展的要素概括為如下六點，如圖所示：

圖 下一代數(shù)據(jù)中心發(fā)展六要素

基于服務(wù)設(shè)計的IT系統(tǒng)。即以更完善、更智能、更高效為原則而設(shè)計的IT運行框架，包括所知的刀片系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)，這些系統(tǒng)被整合在一起，采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和可擴(kuò)展的平臺進(jìn)行搭建，在統(tǒng)一的平臺系統(tǒng)下，貫徹方便用戶使用的服務(wù)理念。例如，部分廠商已提供統(tǒng)一的刀片計算平臺，內(nèi)含計算刀片（CPU內(nèi)存資源）、存儲刀片（磁盤資源）、網(wǎng)絡(luò)刀片（以太網(wǎng)和FC網(wǎng)絡(luò)資源）、管理刀片（提供整體全面的管理工具），基本實現(xiàn)了單一平臺、統(tǒng)一展現(xiàn)、集中管理、標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)。

綠色的計算。顧名思義，綠色計算是為了降低能耗，節(jié)能環(huán)保，也是最近幾年得到業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)可的IT發(fā)展方向。節(jié)能環(huán)保不僅需要考慮IT系統(tǒng)的能效比，還應(yīng)重點考慮數(shù)據(jù)中心機(jī)房周邊環(huán)境（位置、朝向等）、整體結(jié)構(gòu)設(shè)計、供電系統(tǒng)選型、制冷系統(tǒng)部署等多方面因素。電力和制冷在信息化高速部署實施的過程中承受巨大的壓力，數(shù)據(jù)中心管理者往往只看到IT系統(tǒng)的能耗情況，而不了解一般數(shù)據(jù)中心中IT系統(tǒng)能耗約占整個數(shù)據(jù)中心能耗的一半，另一小部分在UPS和制冷系統(tǒng)中被消耗。目前大部分?jǐn)?shù)據(jù)中心的能效比只達(dá)到1.5,只有特殊設(shè)計的數(shù)據(jù)中心能夠達(dá)到1.2甚至更低，如 google最新設(shè)計的數(shù)據(jù)中心能效比已經(jīng)達(dá)到1.15。一個設(shè)計優(yōu)秀的數(shù)據(jù)中心能夠節(jié)約大量能源，提供更高的運算能力，支撐更龐大的計算系統(tǒng)，達(dá)到高可靠性和高可用性。

統(tǒng)一的管理。管理是最初考慮但又最易被忽視的環(huán)節(jié)，一個龐大、復(fù)雜的數(shù)據(jù)中心，涵蓋了IT運行的方方面面，尤其在虛擬化盛行的今天，應(yīng)用及系統(tǒng)的管理成二叉樹組合，管理者已經(jīng)無法充分了解所管理數(shù)據(jù)中心運行情況的明確信息。如何了解數(shù)據(jù)中心所有系統(tǒng)、應(yīng)用、乃至設(shè)施的運轉(zhuǎn)情況，成為數(shù)據(jù)中心管理和使用無法回避的問題，也是提高數(shù)據(jù)中心透明化管理的必由之路。因此，建立一套具有統(tǒng)一管理思路、標(biāo)準(zhǔn)管理界面的數(shù)據(jù)中心管理系統(tǒng)，是下一代數(shù)據(jù)中心發(fā)展的必備因素。

主動的安全。信息化是把雙刃劍，既提供了豐富、方便、海量的信息，也提供了一扇便捷、可能的偷窺之門。信息化與安全相輔相成，出發(fā)點決定其目的所在，信息化更關(guān)注自由度、靈活性，安全則需要封閉、硬性的規(guī)矩。常規(guī)安全是按照可能的因素制訂政策和規(guī)范，其在一定階段內(nèi)有較好的效果。但信息社會知識快速更新，新的安全風(fēng)險很快形成，需要新的安全政策和規(guī)則以隨需應(yīng)變，往往數(shù)據(jù)中心安全事故已經(jīng)發(fā)生，而造成管理人員被動反應(yīng)。一種基于主動發(fā)現(xiàn)的安全策略孕育而生，利用統(tǒng)一的管理工具，制定適當(dāng)?shù)娘L(fēng)險策略，主動偵測、發(fā)現(xiàn)，根據(jù)實際情況制定多種環(huán)境下的聯(lián)動規(guī)則，形成簡易智能分析庫，一旦有風(fēng)險出現(xiàn)，這套機(jī)制將保障系統(tǒng)及時發(fā)現(xiàn)問題，并第一時間通知責(zé)任人，甚至自動基于知識庫信息執(zhí)行必要的防范措施。

IT虛擬化。虛擬化已然成為數(shù)據(jù)中心未來發(fā)展的關(guān)鍵因素，離開虛擬化談下一代數(shù)據(jù)中心毫無意義，這一點已得到絕大多數(shù)數(shù)據(jù)中心管理人員的認(rèn)同。隨著近幾年服務(wù)器和桌面虛擬化應(yīng)用的興起，越來越多的數(shù)據(jù)中心管理人員從虛擬化中得到了便利。利用虛擬化技術(shù)，數(shù)據(jù)中心管理人員將不再糾結(jié)于因業(yè)務(wù)需求不定而產(chǎn)生的頻繁購置設(shè)備問題，也不用對如何保障應(yīng)用安全而擔(dān)心，因為服務(wù)器虛擬化可提供海量的服務(wù)器資源，隨用隨配；桌面虛擬化可提供統(tǒng)一、可控的應(yīng)用運行場景。此外，在存儲虛擬化領(lǐng)域，也出現(xiàn)了一些不依賴于某個廠商的透明化、分布式存儲資源的虛擬化技術(shù)；在磁帶庫領(lǐng)域，也早已出現(xiàn)虛擬帶庫管理；在安全領(lǐng)域，防火墻等設(shè)備也早有設(shè)備虛擬化的概念和應(yīng)用。總之，虛擬化已經(jīng)滲透到數(shù)據(jù)中心的每個環(huán)節(jié)，離開虛擬化，下一代數(shù)據(jù)中心將無從談起。

自動化的部署。下一代數(shù)據(jù)中心將是復(fù)雜、龐大的系統(tǒng)集群，特別是虛擬化技術(shù)的應(yīng)用，服務(wù)器管理的數(shù)量將急劇增加，既加重了數(shù)據(jù)中心管理人員的管理負(fù)擔(dān)，也延長了搜尋故障所需的時間。隨著云計算技術(shù)的推廣，云服務(wù)理念引入數(shù)據(jù)中心建設(shè)之中，基于用戶服務(wù)的數(shù)據(jù)中心需要一套高效的數(shù)據(jù)中心自動化部署和管理架構(gòu)體系，能夠按需分配資源與權(quán)限，甚至按需分配業(yè)務(wù)，實現(xiàn)自動化配置和服務(wù)，簡化流程，減少人員需求，降低總體成本，并提升用戶體驗。