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      新型數(shù)據(jù)中心云平臺(tái)架構(gòu)技術(shù)

      2017-06-15 22:31:06孫國勇
      科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) 2017年11期
      關(guān)鍵詞:云平臺(tái)

      孫國勇

      DOI:10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.11.182

      摘 要:隨著信息化的飛速進(jìn)步,云計(jì)算技術(shù)也進(jìn)一步發(fā)展,在大數(shù)據(jù)背景之下,如何進(jìn)行海量的數(shù)據(jù)處理,原有的架構(gòu)技術(shù)是否還可以繼續(xù)適應(yīng),該文從數(shù)據(jù)中心的發(fā)展歷程開始,介紹了云數(shù)據(jù)中心的特點(diǎn)、構(gòu)架及連接關(guān)系。

      關(guān)鍵詞:新型數(shù)據(jù)中心 云平臺(tái) 架構(gòu)技術(shù)

      中圖分類號(hào):TP308 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2017)04(b)-0182-02

      近年來,數(shù)據(jù)中心正在向云時(shí)代快速邁進(jìn),企業(yè)可利用云計(jì)算技術(shù)和虛擬化提供靈活、便捷的資源池環(huán)境,可以在很大程度上降低企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)擴(kuò)展、部署的成本。云數(shù)據(jù)中心將不斷引入新的技術(shù),構(gòu)建資源共享池,支撐信息系統(tǒng),而架構(gòu)技術(shù)則是新型數(shù)據(jù)中心的頂層設(shè)計(jì)。

      1 數(shù)據(jù)中心的發(fā)展歷程

      數(shù)據(jù)中心具有應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)庫、存儲(chǔ)系統(tǒng)等計(jì)算機(jī)組件及系統(tǒng),主要用于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理、分發(fā)和房間、樓層、信息機(jī)柜和建筑。通常包括電源(備份電源)、環(huán)境控制設(shè)備、通信連接等,其發(fā)展經(jīng)歷了大型機(jī)、小型機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算四個(gè)階段[1]。

      大型機(jī)階段:數(shù)據(jù)中心的的計(jì)算機(jī)為大型機(jī),用于科學(xué)研究和國防軍事領(lǐng)域,多個(gè)用戶借助網(wǎng)絡(luò)和終端與主機(jī)連接實(shí)現(xiàn)資源共享,充分利用大型主機(jī)的資源。

      小型機(jī)階段:集成電路元的出線和發(fā)展,計(jì)算機(jī)體積逐漸變小,價(jià)格逐漸便宜下來,中小型數(shù)據(jù)機(jī)房爆發(fā)增長,數(shù)據(jù)的計(jì)算開始呈分布化發(fā)展。

      互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代:隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及和發(fā)展,數(shù)據(jù)被用戶從互聯(lián)網(wǎng)中心的服務(wù)器獲取,互聯(lián)網(wǎng)將全球的計(jì)算機(jī)進(jìn)行整合,使得數(shù)據(jù)呈集中化發(fā)展趨勢(shì),由此產(chǎn)生互聯(lián)網(wǎng)中心,可提供維護(hù)系統(tǒng)、托管主機(jī)、檢查入侵、出租資源等多項(xiàng)服務(wù)。

      云計(jì)算階段:隨著快速變化的業(yè)務(wù)需求,數(shù)據(jù)中心規(guī)模大膨脹,資源服務(wù)化,數(shù)據(jù)中心朝著計(jì)算密集型和數(shù)據(jù)密集型不斷發(fā)展,云計(jì)算中心產(chǎn)生。計(jì)算機(jī)資源、網(wǎng)絡(luò)資源和存儲(chǔ)資源被云數(shù)據(jù)中心通過虛擬化技術(shù)構(gòu)建成虛擬資源池,進(jìn)而借助云資源管理技術(shù)統(tǒng)一管理調(diào)度資源,為用戶提供服務(wù)。

      2 云數(shù)據(jù)中心特點(diǎn)

      傳統(tǒng)數(shù)據(jù)的架構(gòu)模式為煙囪式垂直架構(gòu),信息系統(tǒng)擁有獨(dú)立的操作系統(tǒng)、存儲(chǔ)設(shè)備和服務(wù)器,占據(jù)大量的資源,空間占用大,成本高,隨著信息難以滿足用戶的要求。而云數(shù)據(jù)中心通過虛擬化打通存儲(chǔ)、服務(wù)器資源,實(shí)現(xiàn)資源共享,云數(shù)據(jù)中心高度虛擬、綠色環(huán)保、模塊化。

      高度虛擬:云數(shù)據(jù)中心的核心特征是高度虛擬,聚合用戶桌面、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用、存儲(chǔ)等所有資源并將其虛擬化,構(gòu)建計(jì)算資源池,可實(shí)現(xiàn)邏輯統(tǒng)一、信息系統(tǒng)共享,提高資源的利用率,向所有用戶按照其需求提供服務(wù),并且可以為用戶自助式提供快速的網(wǎng)絡(luò)部署。

      綠色環(huán)保:云數(shù)據(jù)中心的亮點(diǎn)是綠色環(huán)保,能夠降低企業(yè)的成本,增加電源系統(tǒng)的可靠性,提高數(shù)據(jù)中心容量,能夠共享物理資源,既可以滿足用戶的需求,又可以減少服務(wù)器的數(shù)量。因此數(shù)據(jù)中心應(yīng)建設(shè)在自然散熱性好、能源消耗少的地方,節(jié)約用電,降低能耗[2]。

      數(shù)據(jù)模塊化:采用模塊化方式構(gòu)建數(shù)據(jù)中心將使數(shù)據(jù)中心更加靈活,可以將數(shù)據(jù)中心按服務(wù)類型、能耗、應(yīng)用分成多個(gè)板塊,各個(gè)區(qū)域可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)維護(hù)和升級(jí)。模塊化的數(shù)據(jù)中心能夠降低數(shù)據(jù)中心的部署周期,提高數(shù)據(jù)中心的建設(shè)速度,思想實(shí)現(xiàn)部署能力自動(dòng)化,滿足不斷增長的業(yè)務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)的需求。

      3 新型數(shù)據(jù)中心的架構(gòu)體系

      3.1 總體架構(gòu)體系

      數(shù)據(jù)包中心架構(gòu)隨著云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)生變化,引入云計(jì)算架構(gòu)模式,能更好地適應(yīng)用戶快速變化的業(yè)務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)中心架構(gòu)技術(shù)的要求。對(duì)計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用、存儲(chǔ)等資源利用虛擬化技術(shù)進(jìn)行統(tǒng)一管理以實(shí)現(xiàn)資源的共享。在進(jìn)行機(jī)房的設(shè)計(jì)時(shí),要結(jié)合低碳環(huán)保,不斷引進(jìn)新技術(shù)和新理念,利用模塊化、虛擬化管理技術(shù)建立綠色機(jī)房[3]。數(shù)據(jù)中心構(gòu)建的頂層設(shè)計(jì)是新型數(shù)據(jù)中心的總體架構(gòu),支撐著數(shù)據(jù)中心的建設(shè)。數(shù)據(jù)中心機(jī)房、基礎(chǔ)設(shè)施、平臺(tái)服務(wù)、物理資源、終端用戶、軟件服務(wù)層六大部分共同組成了數(shù)據(jù)中心架構(gòu)。

      數(shù)據(jù)中心機(jī)房為數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)提供承載環(huán)境,是數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ),主要有布線、機(jī)柜、機(jī)房布局、制冷系統(tǒng)、運(yùn)維中心、門禁監(jiān)控系統(tǒng)等組成。

      基礎(chǔ)設(shè)施層將物理資源虛擬化,為用戶提供虛擬化的計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)資源池,利用云資源平臺(tái)統(tǒng)一管理調(diào)度,實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)資源彈性擴(kuò)展,虛擬化軟件部署的資源粒度,多個(gè)虛擬機(jī)可在同一個(gè)物理主機(jī)上部署,滿足用戶需求。

      物理資源層能夠?yàn)閿?shù)據(jù)中心系統(tǒng)提供服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、安全設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備等物理承載的各類資源。物理資源池根據(jù)用戶的需求呈現(xiàn)異構(gòu)化,如CPU架構(gòu)服務(wù)器:IBM服務(wù)器,HP服務(wù)器,PC服務(wù)器等;存儲(chǔ)設(shè)備系統(tǒng):網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)(NAS)、直連式存儲(chǔ)系統(tǒng)(DAS)、存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(SAN)等。

      軟件服務(wù)層可以為用戶提供電子商務(wù)網(wǎng)站、社交網(wǎng)站、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、門戶網(wǎng)站等各種應(yīng)用業(yè)務(wù)的服務(wù)。數(shù)據(jù)中心用戶可根據(jù)訪問用戶業(yè)務(wù)分布、流量需求使用基礎(chǔ)設(shè)施資源,實(shí)現(xiàn)軟件服務(wù)的部署資源的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展,滿足資源需求,軟件服務(wù)層一般可采用直接部署和系統(tǒng)托管兩種方式,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的資源部署。

      平臺(tái)服務(wù)層為用戶提供平臺(tái)開發(fā)、運(yùn)行環(huán)境、平臺(tái)管理等,支持用戶開發(fā)應(yīng)用軟件,并提供其編程語言、公用服務(wù)、工具鏈等,用戶可以控制已經(jīng)安裝的程序和配置,但不需要管理網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲(chǔ)器或者操作系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施。

      用戶層是指用戶軟件開發(fā)人員、運(yùn)營商、管理人員等所有用戶通過電腦、手機(jī)等設(shè)備連入終端,訪問數(shù)據(jù)中心。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)的普及,未來還會(huì)有家電、汽車等智能化產(chǎn)品接入終端。

      數(shù)據(jù)中心的各層相互支撐,共同建構(gòu)新型數(shù)據(jù)中心架構(gòu)技術(shù),更好地適應(yīng)用戶高密度計(jì)算、海量存儲(chǔ)的需求,降低企業(yè)成本,滿足社會(huì)綠色環(huán)保的要求。

      3.2 數(shù)據(jù)中心的硬件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

      數(shù)據(jù)中心典型硬件包括服務(wù)器(通用服務(wù)器;專用服務(wù)器)、交換機(jī)(核心交換機(jī)、接入交換機(jī))、防火墻、NAS存儲(chǔ)設(shè)備、FC光纖釬交換機(jī)。

      4 云計(jì)算架構(gòu)體系的關(guān)鍵技術(shù)

      數(shù)據(jù)中心服務(wù)器串聯(lián)技術(shù):新型數(shù)據(jù)中心是由龐大的服務(wù)器群串聯(lián)起來的,其部署集群、串聯(lián)方式、動(dòng)態(tài)遷移、能耗也是新型數(shù)據(jù)中心存在關(guān)鍵技術(shù)問題[4]。

      云數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù):云平臺(tái)需要存儲(chǔ)超級(jí)容量的數(shù)據(jù)并且提高吞吐率和傳輸率,滿足用戶的要求,如:Google的GFS文件系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)以GB度量,至少應(yīng)該有三個(gè)數(shù)據(jù)副本來保證安全。

      云數(shù)據(jù)管理技術(shù):云數(shù)據(jù)庫必須要有相應(yīng)的查詢語言,用于分布式數(shù)據(jù)的放置和PB級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化的處理。云編程模型為用戶提供程序編寫平臺(tái),計(jì)算云平臺(tái)的大量數(shù)據(jù)。

      5 結(jié)語

      云平臺(tái)是用戶對(duì)信息模式的新需求,也是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的必然結(jié)果,隨著數(shù)據(jù)中心的快速發(fā)展,現(xiàn)行的舊技術(shù)已不能滿足數(shù)據(jù)中心的虛擬化部署和快速擴(kuò)展。數(shù)據(jù)中心架構(gòu)技術(shù)能夠推動(dòng)新型數(shù)據(jù)中心的構(gòu)建,推動(dòng)信息系統(tǒng)逐步向云數(shù)據(jù)中心遷移,滿足用戶海量、高密度計(jì)算需求。

      參考文獻(xiàn)

      [1] 左衛(wèi),孫文俊,謝德曉.新型數(shù)據(jù)中心云平臺(tái)架構(gòu)技術(shù)[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用,2015(9):82-83.

      [2] 劉璇.典型架構(gòu)下數(shù)據(jù)中心新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)[J].中小企業(yè)管理與科技(中旬刊),2015(11):269.

      [3] 吳志明,傅志仁,張宏斌,等.面向ICT服務(wù)的電信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及其技術(shù)實(shí)現(xiàn)[J].電信科學(xué),2014(8):112-130.

      [4] 江務(wù)學(xué),張璟,王志明.云計(jì)算及其架構(gòu)模式[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2011(4):575-579.

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