數(shù)據(jù)中心發(fā)展趨勢(shì)探討

吳小芳

【摘要】 所謂數(shù)據(jù)中心，就是一套由計(jì)算機(jī)及相關(guān)配套設(shè)備所組成的，以儲(chǔ)存、傳遞、展示、加工處理數(shù)據(jù)為主要目的的完善系統(tǒng)工程。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，云計(jì)算、P2P等新型技術(shù)接連出現(xiàn)，數(shù)據(jù)中心的業(yè)務(wù)類型和業(yè)務(wù)內(nèi)容大大拓展，在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的地位也一天比一天重大。在未來的信息時(shí)代，用戶在數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理、應(yīng)用和安全等方面要求更加嚴(yán)格，數(shù)據(jù)中心企業(yè)的發(fā)展面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。數(shù)據(jù)中心企業(yè)必須順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)自身的發(fā)展方向進(jìn)行規(guī)劃，對(duì)技術(shù)上的一些難點(diǎn)進(jìn)行突破，在競(jìng)爭(zhēng)激烈市場(chǎng)當(dāng)中占據(jù)一席之地。本文將追溯數(shù)據(jù)中心的發(fā)展歷程，闡述當(dāng)前全球數(shù)據(jù)中心的發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)未來數(shù)據(jù)中心的發(fā)展趨勢(shì)和需要突破的技術(shù)要點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】 大數(shù)據(jù)時(shí)代 數(shù)據(jù)中心 云計(jì)算

前言：

隨著數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)量的逐漸增加，國際科學(xué)聯(lián)合會(huì)成立了相關(guān)的數(shù)據(jù)組織，也就是世界數(shù)據(jù)中心。世界數(shù)據(jù)中心將全世界范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一起來進(jìn)行研究與管理，將全球各個(gè)國家和地區(qū)的數(shù)據(jù)中心按照地域關(guān)系劃分為四個(gè)數(shù)據(jù)中心群，分別是美國數(shù)據(jù)中心群、前蘇聯(lián)數(shù)據(jù)中心群、歐洲與日本數(shù)據(jù)中心群、中國數(shù)據(jù)中心群。但是，數(shù)據(jù)中心在不同地區(qū)的發(fā)展水平差異很大，亞太地區(qū)，數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)仍然保持快速的增長，具有極大的發(fā)展空間。對(duì)此，我國要順應(yīng)市場(chǎng)潮流，不斷豐富數(shù)據(jù)中心的業(yè)務(wù)類型，攻克數(shù)據(jù)中心發(fā)展路上的技術(shù)難關(guān)。

一、數(shù)據(jù)中心的發(fā)展歷程

數(shù)據(jù)中心的發(fā)展歷史并不長，是人類社會(huì)進(jìn)入21世紀(jì)以后剛剛出現(xiàn)的新生事物。但是，其短短的十幾年發(fā)展歷程仍然可以劃分為三個(gè)階段：

第一階段是數(shù)據(jù)中心的外包業(yè)務(wù)時(shí)期。在這一階段，數(shù)據(jù)中心剛剛產(chǎn)生，業(yè)務(wù)范圍比較狹窄，提供的服務(wù)大部分屬于場(chǎng)地、電源、帶寬等資源的出租服務(wù)和維護(hù)服務(wù)等，服務(wù)所面向的客戶群體主要是一些大型的企業(yè)和特殊行業(yè)。這一階段一直持續(xù)到2007年。在2007年到2008年期間，數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)上發(fā)生了劇烈的變化，數(shù)據(jù)中心的服務(wù)商數(shù)量驟減，從一千多家減少到三百多家。大量的中小型企業(yè)為了生存下去，自發(fā)進(jìn)行整合，合并為大型企業(yè)繼續(xù)經(jīng)營發(fā)展[1]。也有少數(shù)幾家數(shù)據(jù)中心的服務(wù)商經(jīng)歷過市場(chǎng)動(dòng)蕩的考驗(yàn)之后，開始將眼光放得長遠(yuǎn)，積極準(zhǔn)備海外上市。從此，各個(gè)數(shù)據(jù)中心企業(yè)開始擺脫服務(wù)上的同質(zhì)性，積極打造自身獨(dú)特品牌，為不同的行業(yè)提供不同類型的服務(wù)，數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)的劃分越來越精細(xì)，數(shù)據(jù)中心的發(fā)展進(jìn)入了第二階段。

進(jìn)入第二階段之后，數(shù)據(jù)中心的業(yè)務(wù)范圍得到了拓展，除了在基礎(chǔ)資源的出租服務(wù)和維護(hù)服務(wù)上，也產(chǎn)生了一些增值業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)中心的服務(wù)模式也變成了“基礎(chǔ)資源出租業(yè)務(wù)+增值業(yè)務(wù)”的服務(wù)模式[2]。在這一時(shí)期，由于用戶對(duì)各種互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的安裝、維護(hù)要求大大提高，增值業(yè)務(wù)所占據(jù)的收入比例也大大增加。增值業(yè)務(wù)的種類包括網(wǎng)站托管、服務(wù)器托管、應(yīng)用托管、網(wǎng)絡(luò)加速、網(wǎng)絡(luò)安全方案、負(fù)載均衡、虛擬專用網(wǎng)等。

在第三階段，數(shù)據(jù)中心的概念被進(jìn)一步拓展，功能更加多樣化。這一階段的數(shù)據(jù)中心，以虛擬化、綜合化、大型化為主要特征[3]。云計(jì)算服務(wù)的產(chǎn)生，導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)處理數(shù)據(jù)的能力大大增強(qiáng)，計(jì)算能力更加突出，設(shè)備維護(hù)管理更加全面。受到云計(jì)算服務(wù)模式的影響，數(shù)據(jù)中心的服務(wù)理念也隨時(shí)發(fā)生變化，采用高性能的基礎(chǔ)架構(gòu)，按照客戶的需求來提供基礎(chǔ)業(yè)務(wù)和增值業(yè)務(wù)，提高數(shù)據(jù)資源的使用效率。這種服務(wù)模式對(duì)數(shù)據(jù)中心的組網(wǎng)模式、運(yùn)營管理和產(chǎn)品開發(fā)能力都提出了更高的要求。

目前，數(shù)據(jù)中心正處于第二階段向第三階段轉(zhuǎn)型的過渡階段[4]。數(shù)據(jù)中心企業(yè)一方面致力于數(shù)據(jù)中心的升級(jí)，開發(fā)新的業(yè)務(wù)類型，另一方面也在提高數(shù)據(jù)中心儲(chǔ)存信息和處理信息的能力，構(gòu)建既有穩(wěn)定性又有高工作效率的數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)。

二、全球數(shù)據(jù)中心的發(fā)展現(xiàn)狀

據(jù)世界數(shù)據(jù)中心的調(diào)查統(tǒng)計(jì)顯示，從2010年起，全球數(shù)據(jù)中心的市場(chǎng)規(guī)模一年比一年龐大，已經(jīng)從2010年的20億美元提高到了2015年的44.6億美元，平均每年增長幅度達(dá)到了14.3%[5]。其中美國、西歐和中國為市場(chǎng)增長做出了巨大的貢獻(xiàn)。但是，我國的數(shù)據(jù)中心總量比較少，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上美國和西歐。大型數(shù)據(jù)中心數(shù)量占據(jù)數(shù)據(jù)中心總量的比例也極低，還不到千分之一，占全球大型數(shù)據(jù)中心總量的4%。這說明我國的數(shù)據(jù)中心建設(shè)仍有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

雖然從全球范圍內(nèi)來看，數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)保持著穩(wěn)步增長，但是各個(gè)地區(qū)的發(fā)展水平并不均衡。在西歐和美國市場(chǎng)，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)市場(chǎng)已經(jīng)基本飽和，發(fā)展速度明顯放緩。這些地區(qū)的數(shù)據(jù)中心企業(yè)，正在致力于建設(shè)新的大型數(shù)據(jù)中心，拓展新的數(shù)據(jù)服務(wù)空間，尋求新的發(fā)展道路。而在亞太地區(qū)，數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)仍然保持著高速增長，中國、印度等幾個(gè)國家的市場(chǎng)地位也有了顯著的提高[6]。

這是多方面原因所促成的，首先是由于亞太地區(qū)近年來的經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，為數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)的發(fā)展創(chuàng)造了良好的環(huán)境條件。其次，亞太地區(qū)的許多大型企業(yè)觀念發(fā)生了轉(zhuǎn)變，放棄了自行建設(shè)企業(yè)數(shù)據(jù)中心，開始接受數(shù)據(jù)中心企業(yè)的外包服務(wù)和增值服務(wù)。最后，一些自然災(zāi)害多發(fā)的地區(qū)，比如日本，企業(yè)紛紛開始認(rèn)識(shí)到在不同地區(qū)的數(shù)據(jù)中心備份企業(yè)數(shù)據(jù)信息的重要性。

三、數(shù)據(jù)中心的發(fā)展趨勢(shì)

3.1高速以太網(wǎng)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，10G以太網(wǎng)已經(jīng)基本發(fā)展成熟，并且已經(jīng)廣泛應(yīng)用到數(shù)據(jù)中心當(dāng)中。10G以太網(wǎng)的發(fā)展和應(yīng)用，為40G以太網(wǎng)和100G以太網(wǎng)打下了良好的基礎(chǔ)，以太網(wǎng)正在向著高速化的趨勢(shì)發(fā)展[7]。目前，10G以太網(wǎng)的性能還能夠滿足服務(wù)器虛擬化、云計(jì)算、光纖整合的要求。但是，隨著社會(huì)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸速率要求也會(huì)越來越高，以太網(wǎng)的傳輸速度也必須隨時(shí)增加。

根據(jù)科學(xué)研究人員的調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果，可以看出：全球網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的數(shù)據(jù)輸出量每?jī)赡昃蜁?huì)增加一倍，而通信行業(yè)的通信量每一年半就會(huì)增加一倍。這種形式迫使以太網(wǎng)的運(yùn)營速度必須盡快提高，這是困擾著全球各家數(shù)據(jù)中心企業(yè)的主要問題。

3.2綠色數(shù)據(jù)中心

由于信息時(shí)代的信息數(shù)據(jù)量出現(xiàn)了爆炸性的增長，數(shù)據(jù)中心的規(guī)模也隨之進(jìn)行擴(kuò)大，從而引發(fā)了一系列的后果，比如服務(wù)器數(shù)量大大增加，服務(wù)器的運(yùn)行負(fù)擔(dān)加重，消耗的電力能源增加，對(duì)供電行業(yè)的要求更苛刻。據(jù)我國用電管理部門的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，在過去的十年中，提供給數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的電量增長了十倍，數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營成本當(dāng)中，有一半都是由能源消耗所造成的。

所以，新時(shí)代的數(shù)據(jù)中心必須向著綠色、節(jié)能、環(huán)保的方向發(fā)展，努力降低數(shù)據(jù)中心的能源消耗水平。只有能源消耗水平下降了，數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營成本降低了，數(shù)據(jù)中心才能具備更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，占據(jù)更大的市場(chǎng)份額，實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益的全面增長。

3.3虛擬化

虛擬化是建立在云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)之上的。在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心當(dāng)中，數(shù)據(jù)的搜集、整合、處理和展示等工作是由服務(wù)器來進(jìn)行的，而虛擬化就是讓這一過程脫離空間位置的束縛，從具體的服務(wù)器當(dāng)中轉(zhuǎn)移到虛擬的系統(tǒng)環(huán)境當(dāng)中。換言之，數(shù)據(jù)中心的虛擬化，就是要將底層的計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)資源抽調(diào)出來，方便上層進(jìn)行調(diào)用[8]。虛擬化的發(fā)展趨勢(shì)主要是為了改善目前電信業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)和信息行業(yè)當(dāng)中服務(wù)器規(guī)模越來越大，數(shù)量越來越多，硬件成本越來越高，管理工作越來越煩瑣的現(xiàn)象。通過數(shù)據(jù)中心的虛擬化，服務(wù)器的數(shù)量將會(huì)大大減少，硬件花費(fèi)的成本大大減低，管理工作的難度也會(huì)變小，有利于企業(yè)增加資金周轉(zhuǎn)的效率，節(jié)省工作人員的精力。

在具有這些優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，虛擬化的發(fā)展趨勢(shì)也會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)中心的性能造成一定的負(fù)面影響，比如訪問虛擬化軟件的時(shí)候延遲會(huì)變長，存儲(chǔ)和接入的速度也會(huì)變慢，對(duì)用戶的體驗(yàn)造成一定的負(fù)面影響。這些負(fù)面影響有多大，該如何消除這些影響，則是數(shù)據(jù)中心企業(yè)在發(fā)展過程中必須考慮的問題。

3.4信息安全

數(shù)據(jù)量的爆炸型增長和數(shù)據(jù)中心的規(guī)模擴(kuò)大，既提高了數(shù)據(jù)中心在網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中占據(jù)的地位，也凸顯了信息安全問題。在未來的信息時(shí)代，數(shù)據(jù)中心面臨著一系列的網(wǎng)絡(luò)安全威脅，除了傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)，比如計(jì)算機(jī)病毒、網(wǎng)絡(luò)攻擊、木馬程序，還有一些云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用所帶來的風(fēng)險(xiǎn)，比如IaaS服務(wù)系統(tǒng)的延遲、PaaS服務(wù)系統(tǒng)存在的漏洞[9]。隨著信息資源在人類生活中地位的提高，信息安全的重要性也凸顯了出來。數(shù)據(jù)中心的信息安全維護(hù)，是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工程，需要從物理區(qū)域的劃分、網(wǎng)絡(luò)隔離與信息過濾、服務(wù)監(jiān)測(cè)、設(shè)備加固、用戶身份的認(rèn)證和審核多個(gè)角度入手。

四、新時(shí)代數(shù)據(jù)中心需要突破的技術(shù)要點(diǎn)

4.1集裝箱數(shù)據(jù)中心建設(shè)方式

從整體角度進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)中心的建設(shè)方式在現(xiàn)階段已經(jīng)開始朝著模塊化的方向開始發(fā)展，現(xiàn)階段的技術(shù)代表主要是集裝箱整體的信息數(shù)據(jù)中心。整體的集裝箱數(shù)據(jù)中心整體的外部與貨物運(yùn)輸?shù)募b箱整體相似度較高。同時(shí)，每一個(gè)集裝箱整體自身也是一個(gè)獨(dú)立的機(jī)房，配備有專業(yè)獨(dú)立的供電網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)設(shè)備。只要外部連通供電系統(tǒng)，就可以實(shí)現(xiàn)整體網(wǎng)絡(luò)的正常使用。

集裝箱的整體數(shù)據(jù)中心可以放置在中央處理系統(tǒng)上，具有整體的運(yùn)輸成本較低的優(yōu)勢(shì)，而且還可以有效實(shí)現(xiàn)空間資源的節(jié)約，整體高效率制冷，能量消耗有效降低。因?yàn)榫哂卸喾N優(yōu)勢(shì)和突出特色，集裝箱數(shù)據(jù)中心的建設(shè)方式開始被更多的使用者接受[10]。

4.2下一代數(shù)據(jù)中心對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求

在數(shù)量眾多的大型數(shù)據(jù)處理中心網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部，也就是簡(jiǎn)化形勢(shì)下的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部結(jié)構(gòu)提升，可以有效帶動(dòng)整體網(wǎng)絡(luò)使用性能的提升。此外，還可以凸顯出虛擬化使用技術(shù)自身優(yōu)勢(shì)和便捷?？梢詫?shí)現(xiàn)多重?cái)?shù)據(jù)的交叉應(yīng)用和關(guān)聯(lián)處理。數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)信息集群以及網(wǎng)絡(luò)流量之間的溝通都屬于對(duì)傳統(tǒng)樹形組合結(jié)構(gòu)的巨大功能性挑戰(zhàn)。下一代數(shù)據(jù)中心對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求已經(jīng)伴隨著網(wǎng)絡(luò)使用的范圍擴(kuò)大和整體使用主體的拓展實(shí)現(xiàn)整體使用效率的提高。數(shù)據(jù)中心的整體使用效果也伴隨著現(xiàn)代科技和信息處理技術(shù)的升級(jí)實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展。無論是國內(nèi)還是國外，都需要關(guān)注和重視新技術(shù)的革新，明確使用者對(duì)下一代數(shù)據(jù)中心和對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求。

4.3數(shù)據(jù)中心的安全解決方案

近些年來，伴隨著數(shù)據(jù)信息整體的爆炸性增長和整體信息處理數(shù)據(jù)中心的大型化進(jìn)步，數(shù)據(jù)中心已經(jīng)不斷凸顯出整體網(wǎng)絡(luò)的使用地位，由此，數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用安全性也必然受到關(guān)注，數(shù)據(jù)中心很容易收到來自病毒和黑客的攻擊，尤其在云計(jì)算的應(yīng)用推廣，整體使用的不穩(wěn)定和不安全因素也在不斷增加，所以更需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行加密處理，增加整體的網(wǎng)絡(luò)安全性，做好分區(qū)劃分，從整體的數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)維護(hù)多方面考量，統(tǒng)籌整體應(yīng)用發(fā)展。避免數(shù)據(jù)中心收到來自外界不安全因素的影響。

五、結(jié)論

數(shù)據(jù)中心經(jīng)過了幾十年的發(fā)展，目前正位于第二階段向第三階段的過渡時(shí)期。目前的全球數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)當(dāng)中，美國市場(chǎng)與西歐市場(chǎng)已經(jīng)基本飽和，而亞太地區(qū)尚有廣闊的發(fā)展空間。

我國的數(shù)據(jù)中心企業(yè)必須要認(rèn)識(shí)到數(shù)據(jù)中心的發(fā)展特點(diǎn)，順應(yīng)數(shù)據(jù)中心的發(fā)展趨勢(shì)，從高速以太網(wǎng)、綠色數(shù)據(jù)中心、虛擬化、信息安全等角度入手，對(duì)數(shù)據(jù)中心發(fā)展過程中的技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行突破，增強(qiáng)企業(yè)自身的競(jìng)爭(zhēng)力，拓展數(shù)據(jù)中心的業(yè)務(wù)類型，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，在競(jìng)爭(zhēng)激烈市場(chǎng)當(dāng)中占據(jù)一席之地。

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