硅谷杂志：如何建设高性能云计算数据中心 |
| 2012-12-13 15:24 作者：叶 敏 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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【硅谷网文】据《硅谷》杂志2012年第19期刊文，云计算是IT产业继PC、互联网之后的第三次革新浪潮，自2008年以来发展迅速，国家：“十二五”规划把云计算作为新一代IT产业研发与应用的重要领域之一，云计算将成为中国IT产业跨越升级的利器，云计算将对未来教育信息化带来重大及深远的影响，越来越多的高校开始在云计算方面的尝试，云计算己经不再是观念介绍为主，现在的云计算己经是一个事实，在很多领域己经得到成功应用。
云计算是传统计算机技术和网络技术发展融合的产物，是引领未来信息产业创新的关键战略性技术和手段。云技术的普及与应用，必将催生信息技术的第三次变革浪潮，引发未来新一代信息技术变革，同时将带来工作方式和商业模式的根本性改变。
传统的数据中心存在着来自多方面的困惑：数据量急速膨胀；能耗压力；管理压力；高可用性压力；业务连续性压力；因此，构建高效可用、安全可用、智能管理、灵活调整的新一代云计算数据中心势在必行。
云计算数据中心是一种基于网络的支持异构设施和资源流转的服务供给模型，它提供给客户可自治的服务，实现资源的按需分配、按量计费。云计算导致资源规模化，促进分工的专业化，使得资源供应商和用户都更加关注于自己的业务，有利于降低单位资源成本，促进网络业务创新。
云的基本特征是动态、弹性、灵活，按需计算，这要求云计算的基础架构也具备动态、弹性和灵活的特点。云计算基础架构的核心----数据中心也应满足这一要求。传统数据中心也能构筑云计算机的核心基础平台，但因此而形成的传统运行架构却无法支撑动态化的IT业务要求，它必然要求一种新的IT运行模式，将大量的计算资源以动态、按需的服务方式供应和部署。如何将传统数据中心过渡到云计算数据中心应该分三步走。
1资源整合建设云计算数据中心
随着计算机技术的不断发展，数据中心在不同的时间段有着不同的发展方向，对不同的行业不用的用户有着不同的需求。有的是新建设的数据中心，有的则是己经稳定运行的数据中心，如何优化企业的IT资源，使之具有高效地计算能力，且并如何节省运营成本，使得数据中心能够更加节能环保，是目前各行业数据中心目前关注的内容。因此，台州科技职业学院结合自身数字化校园建设需求，以及目前数据业务所处的阶段，初步建成了适合本单位运营的云数据中心。
学院于2009年搬入新校区，于2010年正式开始建设传统的数据中心。建设初期，机房空间，电力容量并不引起关注，更多关注的是硬件投入的成本。随着数据中心建设的分步推进，服务器数量需求迅速扩大，随之带来的硬件设备占用机房空间，电力需求不断增大，空调制冷效果减弱的现象日益严重。针对这种情况，学院网管对全院的数据中心物理资源进行评估，评估内容包括：①数据中心各个应用需求分析；②各个应用运行使用的时间段；③数据中心现有设备硬件配置信息；④硬件设备使用率（CPU占用情况，内存使用率）；⑤硬件设备能耗；⑥数据中心网络架构。评估后得出的结果是：大部分应用对硬件需求较小，服务器访问并发用户数低，但不同应用之间互不兼容，相互干扰，必需采取物理隔离的方法减少冲突；某些应用用户访问时间段很有规律，用户数在某个时间段会迅速增加，其他时间段几乎为零；因为是新建数据中心，硬件配置均是主流配置，功能强大；大部分的服务器使用率低下，平均CPU使用率不到20%；服务器能耗巨大，平均功率1000W以上，部分服务器达到3000W，发热量巨大；网络架构符合现代数据中心要求。
随着教学和科研的需求的不断增加，一面是不断增加的硬件成本，另一面是日益拥挤的服务器空间，老化的电力系统，满负荷运转的冷却系统等问题，这些问题己经在数据中心建成后逐步显现，因此云计算数据中心必将成为未来学院数据中心的发展方向。
以云服务为基础，打破传统软硬件紧密捆绑的应用方式，以用户需求为导向，使用VMware的虚拟化技术，将越来越多的硬件资源由实转虚，构建一个大的资源池。按应用需求来动态分配资源，可以有效地提高硬件设备的利用率，提高CPU的使用效率，可以减少对机房环境，物理设施的依赖。
实施过程中先准备两台高性能服务器，安装虚拟化软件，先将平时并不重要的服务器进行虚拟化转换，迁移到这两台服务器上。迁移后，马上可以腾出十几台空闲的服务器，然后将这十几台服务器也进行虚拟化整合，陆续将其他重要应用迁入，再将剩下服务器进行整合，形成了较大规模的资源池。各个物理主机只需安装ESXI操作系统，将虚拟机安装在共享存储上，物理主机从存储上调取所需要的资源。服务器自身硬盘保留虚拟机镜像，在存储出问题时可以手工切换，可以保证应用不丢失。
虚拟化整合示意图
2云技术保障数据中心的安全性
数据中心向全校提供服务器资源，网络资源，主机托管以及互联网接入等服务，是信息量最大，数据交换最频繁的地方，也是安全事件最多的地带，只要有一丝轻微的疏漏就可能造成无法挽回的损失。随着互联网应用的日益深化数据中心运行的程序与操作系统变得多样性，给数据中心的安全引入诸多不确定因素。传统的数据中心要保证系统稳定，最好的方法就是做双机热备，或做容灾，这样会带来至少一倍的设备投入，这做明显不合时宜。
云计算数据中心可以很好地解决系统数据安全性问题，经过虚拟化整合后的服务器主机由vCenterServer来统一管理，操作系统与应用都安装在各个虚拟机上，各个虚拟机统一存放在共享存储上，服务器主机可以同时运行多个虚拟机，每个虚拟机就相当于一台独立运行的服务器，它们之间相互隔离，互不影响，每个虚拟机可以单独重启或关机，与其他的应用毫无影响。每个虚拟机在云数据中心里可以采用快照，备份和容灾等重要保护手段，确保重要数据的安全。目前云数据中心还可以将数据同时存放在多个地点，像服务器本地磁盘，存储设备，容灾设备，这样即使一份数据出现了问题，用户可以快速地从其他位置读取数据，而且这个过程非常透明，直观。如果一台服务器出现了硬件故障，因为虚拟机是存放在共享存储里，所以系统会自动启用另外一台服务器运行这个虚拟机，能确保系统不下线。如果一台存储出问题，也可以手工启动存放在服务器本地磁盘上的虚拟机镜像，或调取容灾设备里的虚拟机镜像，确保整个系统稳定运行。这个传统的数据中心需要花大价钱才能实现的功能。采用云数据中心后，可以做到重要应用不停机迁移，重要数据24小时在线，服务器休息，系统不休息。特别碰到临时停电，UPS无法保证这么多服务器电力需求；或寒暑假，服务器访问量减少时，我们可以把重要应用迁移到少数几台服务器上，关掉其余服务器，减少电力消耗。
云计算数据中心的使用权限管理是系统管理的重要模块，可以通过用户、组、角色和权限设置控制哪些用户和可访问的对象以及可以执行哪些操作。vCenterServer和ESXI服务器根据分配给用户的权限确定用户的访问级别。
ESXI和vCenterServer使用一组特权组合或角色来控制一类用户或组对vSphere访问对象的管理。ESXI和vCenterServer提供一组平台的默认角色。也可以根据实际需求，创建新的角色。在特权和角色的分配上，在ESXI服务器和在vCenterServer系统上是相互独立的。根据管理范围的不同，当使用vCenterServer管理主机时，只能通过vCenterServer系统分配的特权和角色。若直接使用vSphereClient连接主机，则只能使用主机上分配的特权和角色。
3云技术提升数据中心管理效率
利用虚拟化技术打造的云计算数据中心，系统管理员只需要点击鼠标就可以知道每台ESXI主机运营情况，并且可以生成报表和示意图，方便管理员及时了解每个系统应用的使用情况，及时调整资源配置，极大程度上减轻了管理人员的工作量，并且系统可以设定自动报警，可以在系统出现异常时提醒管理员及时处置。
虚拟化还提供了一套计费管理信息，主要是分析成本架构、衡量和计费，帮助系统管理员分析成本。涉及各部门二级经费核算，可以知道信息化建设过程中，各部门的费用支出情况。基于基本的成本模型、固定成本和其他的因素，帮助咱们清晰了解架构的成本构成。
虚拟化计费要考虑多个因素，包括硬件成本（CPU、内存、存储等）和其他成本，包括供电和冷却。通过模型分析，计费模块可以帮助IT人员精确了解整个虚拟化环境的成本构成，从而可以实现对学院各个业务部门进行费用统计，形成服务器托管的费用报表。
4结论
运用云计算技术改造学院数据中心平台，解决传统数据中心面临的多重压力，提高系统稳定性，和高可用性。实现重要应用的不停机迁移。在我院现有的物理服务器数量不增加的情况下，提高我院的虚拟服务器比例，从而充分挖掘我校现有服务器资源潜力，节能减排，降低中心机房物理能耗。
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