数据中心发展趋势及其关键技术

1、 数据中心数据中心 姓名：魏家旭 学号：162080059 数据中心的概念数据中心的概念 数据中心通常是指在一个物理空 间内实 现信息的集中处理、 存储、 传输、 交换以 及管理。 是数据的集散中心和商务智能分 析展现平台。 数据中心的演变数据中心的演变 第一代数据中心第一代数据中心 ： 二十世纪六十年代的主要为科研和国 防领域科学计算服务的大型计算机专用机房 第二代数据中心：第二代数据中心：1990年前后，计算机设备进入塔式服 务器和小型机房的时代，并出现了专业分工的机房设备制造 企业和机房工程实施服务企业。 第三代数据中心：第三代数据中心：2000年前后，第一次出现了真正意义 上的“数据中

2、心”，即以提供互联网数据处理、存储、通讯 为服务模式的互联网数据中心（IDC）。 第四代数据中心：第四代数据中心：而如今，云计算的到来，正引领数据 中心进入第四代发展阶段云计算数据中心时代。 数据中心现状数据中心现状 据据Gartner统计数据显示，统计数据显示， 截止到截止到2010年底，全球的年底，全球的 数据中心总量为数据中心总量为339万个，万个， 其中美国的数量为其中美国的数量为96万，万， 而西欧的数量也达到了而西欧的数量也达到了68 万，两者之和接近全球总万，两者之和接近全球总 量的一半。而中国约有量的一半。而中国约有 45.6万个数据中心，占全万个数据中心，占全 球总量的球总量

3、的8。 全球及几个国家的数据中心数量全球及几个国家的数据中心数量 数据中心现状数据中心现状 2008-2013年全球年全球IDC市场规模及增长市场规模及增长(亿美元亿美元) 数据显示，数据显示，2013年，全年，全 球球IDC市场仍将保持平稳市场仍将保持平稳 增长的趋势，其整体市增长的趋势，其整体市 场规模已经达场规模已经达2844亿亿 美元，增速为美元，增速为114， 增长动力的主要来源于增长动力的主要来源于 亚太地区。亚太地区。 数据中心现状数据中心现状 2008-2013年中国年中国IDC市场规模及增长市场规模及增长(亿元亿元) 20082013年，中国年，中国IDC市市 场规模增长了近

4、场规模增长了近6倍，年均倍，年均 增长率超过了增长率超过了30。其中，。其中， 2013年中国年中国IDC市场规模己市场规模己 达到达到2625亿元，增速相比亿元，增速相比 2012年有明显提升，达到年有明显提升，达到 247，增长因素主要来，增长因素主要来 源于云计算、大数据业务的源于云计算、大数据业务的 发展、互联网客户需求的增发展、互联网客户需求的增 加等。加等。 传统数据中心面临转型传统数据中心面临转型 当前很多企业是按照20世纪90年代标 准建设的数据中心，在结构的可靠性、 能耗和制冷系统方面都不能满足扩展和 升级的需要，使得企业面临高能耗和高 运营成本的问题。这些数据中心都面临 着

5、转型和升级。 传统数据中心面临转型传统数据中心面临转型 在数据中心的升级转型中，美国依然走在 前面，艾默生网络能源于2011年8月公布了一 项调查的结果表明：在被调查的240家数据中 心经营者中，绝大多数数据中心都采用了虚 拟化，只有8%的数据中心没有对任何服务器 进行虚拟化。 传统数据中心面临转型传统数据中心面临转型 我国的数据中心大多数为企业自建自 用，为第三方提供服务的IDC数据中心机 房全国大概有500多个，其中70%以上为3 家基础电信运营商所有，主要集中在北京、 上海、广东、江苏、浙江、山东、四川、 湖北等经济相对发达、业务量大、带宽资 源充足的省市。而且这些数据中心的平均 能耗效

6、率（PUE）在2.2-2.3，远高于发达 国家的1.5的水平。 PUEPUE Power Usage Effectiveness的简写，是评价数据中心 能源效率的指标。 PUE值已经成为国际上比较通行的数据中心电力使 用效率的衡量指标。PUE值越接近于1，表示一个 数据中心的绿色化程度越高。 设备能耗IT 数据中心总设备能耗 PUE 传统数据中心面临的主要挑战传统数据中心面临的主要挑战 能耗压力能耗压力 绿色成长绿色成长 信息安全信息安全 资源整合资源整合 庞杂的系统导致运维效率低下，各种庞杂的系统导致运维效率低下，各种 存储、计算及信息资源难以共享存储、计算及信息资源难以共享 通过技术改造，

7、尽可能少的投入前提下通过技术改造，尽可能少的投入前提下 ，提高效能，简化管理，实现绿色成长，提高效能，简化管理，实现绿色成长 不断增加的电力开支，数据中心面不断增加的电力开支，数据中心面 临耗电和散热的挑战临耗电和散热的挑战 数据中心作为企业数据中心作为企业IT系统的核心，安全系统的核心，安全 更加受到关注更加受到关注 未来数据中心发展特征未来数据中心发展特征 新一代数据中心新一代数据中心云数据中心云数据中心 定义：“基于标准构建模块，通过模 块化软件实现自动化724h无人值守计 算与管理，并以供应链方式提供共享的 基础设施、信息与应用等IT服务。 云数据中心云数据中心 什么是云数据中心？什么

8、是云数据中心？ 云计算数据中心是一种基于云计算架构的，计算、存储及 网络资源松耦合，完全虚拟化各种IT设备、模块化程度较 高、自动化程度较高、具备较高绿色节能程度的新型数据 中心。 云数据中心的特点首先是高度的虚拟化，这其中包括服务 器、存储、网络、应用等虚拟化，使用户可以按需调用各 种资源；其次是自动化管理程度，包括对物理服务器、虚 拟服务器的管理，对相关业务的自动化流程管理、对客户 服务的收费等自动化管理；最后是绿色节能，云计算数据 中心在各方面符合绿色节能标准，一般PUE值不超过1.5。 云数据中心关键技术云数据中心关键技术 绿色节能 模块化 虚拟化 自动化运维 绿色节能绿色节能 1、绿

9、色数据中心 鉴于全球气候日趋变暖、能源日趋紧张、能源成本不断上涨，数 据中心这个企业中的高能耗部门正面临着降低能耗、提高资源利用率、 节约成本的严峻挑战，构建节能型的数据中心受到越来越多的数据中 心管理人员和IT厂商的关注，并成为未来数据中心发展的必然趋势。绿 色数据中心主要关注两个方面：一是能耗和效率；二是含有害物质的 设备和材料的循环使用和合理处理。 新概念新概念 模块化模块化 传统的数据中心往往让人们联想起宽敞的机房和 排列整齐的机架， 而近年来出现的新一代数据中心 是将服务器、存储、网络设备等全部集成装箱处理。 目前，众多企业，如 IBM、 HP、 Google、 SGI、 思科、微软

10、等巨头纷纷涉足。 Sun Sun 的的“ Blackbox Blackbox”数据中心数据中心 2006 年 10 月， Sun 在“黑 盒子计划”中提出了集装箱 数据中心的概念。将构成数 据中心的一些基本原件，包 括计算机硬件、供电和冷却 设备等全部装入一个 20 英尺 长、 8 英尺宽、 8 英尺高的 标准集装箱中。 Sun 的的“黑盒子黑盒子”可以容纳最多可以容纳最多 250 台台 Sun Fire T1000 或或 x64 服服 务器，最高务器，最高7TB 内存，内存， 1.5PB 硬盘存储空间或硬盘存储空间或 2PB 磁带存储空间，磁带存储空间， 只要接通网络、供电和冷水管线就可以开

11、始运作。只要接通网络、供电和冷水管线就可以开始运作。“黑盒子黑盒子”可以容可以容 纳近纳近 10 吨的硬件设备，可以承受吨的硬件设备，可以承受 9 倍地球重力的冲击。倍地球重力的冲击。 IBMIBM“便携式模块化便携式模块化”数据中心数据中心 IBM 于 2008 年推出其模 块化数据中心产品。 2009 年 12 月， IBM 在拉斯维 加斯举办的第 28 Gartner 数据中心大会上展示了名 为“ Portable Modular DataCentre(PMDC，便携 式模块化数据中心)”的数 据中心。 “便携式模块化便携式模块化” 数据中心密封而且数据中心密封而且 隔热，适应于多种环境

12、隔热，适应于多种环境无论有无论有 没有电、有没有冷却装置，甚至在没有电、有没有冷却装置，甚至在 冰原和沙漠也可以工作。冰原和沙漠也可以工作。 模块化的优点模块化的优点 低成本 易运输 容易搭建 易扩展 高能源效率 不苛求环境 虚拟化虚拟化 以淘宝为例，淘宝的各种新业务划分很细，比如 秒杀、竞价等业务，目前的业务种类有几百个之多， 并且每天还在不断推出新的业务，每上一个新业务， 不可能新增太多的服务器等系统资源，而是采取在 原有的资源池中增加业务，这就需要用到虚拟化技 术。 虚拟化虚拟化 现有的较成熟的虚拟化技术主要分为服务器虚拟 化(也称为操作系统虚拟化)，存储虚拟化，网络虚拟 化，应用虚拟化

13、(也称为桌面虚拟化)四种。 服务器虚拟化服务器虚拟化 关于服务器虚拟化的概念，各个厂商有自己不同的定义， 然而其核心思想是一致的，即 它是一种方法，能够通过区分资源的优先次序并它是一种方法，能够通过区分资源的优先次序并 随时随地能将服务器资源分配给最需要它们的工作随时随地能将服务器资源分配给最需要它们的工作 负载来简化管理和提高效率，从而减少为单个工作负载来简化管理和提高效率，从而减少为单个工作 负载峰值而储备的资源负载峰值而储备的资源。 有了服务器虚拟化技术，用户可以动态启用虚拟服务器 （又叫虚拟机），每个服务器实际上可以让操作系统（以及 在上面运行的任何应用程序）误以为虚拟机就是实际硬件。

14、 网络虚拟化网络虚拟化 网络虚拟化是目前业界关于虚拟化细 分领域界定最不明确,存在争议较多的 一个概念。总的来说,分为纵向分割纵向分割和 横向整合横向整合两大类概念. 网络虚拟化网络虚拟化纵向分割纵向分割 早期的“网络虚拟化”，是指虚拟专用网络(VPN)。允 许远程用户访问组织的内部网络，就像物理上连接 到该网络一样。 随后的网络虚拟化技术随着数据中心业务要求发 展为：多种应用承载在一张物理网络上，通过网络 虚拟化分割(称为纵向分割称为纵向分割)功能，使得不同企业机 构相互隔离，但可在同一网络上访问自身应用，从 而实现了将物理网络进行逻辑纵向分割虚拟化为多 个网络。 网络虚拟化网络虚拟化横向分

15、割横向分割 将多个网络节点进行整合(称为横向整合称为横向整合)，虚拟 化成一台逻辑设备，提升数据中心网络可用性，节 点性能的同时将极大简化网络架构。 使用网络虚拟化技术，用户可以将多台设备 连接，“横向整合”起来组成一个“联合设备”，并将 这些设备看作单一设备进行管理和使用。 存储虚拟化存储虚拟化 所谓虚拟存储,就是把多 个存储介质模块(如硬 盘,RAID)通过一定的手段 集中管理起来,所有的存 储模块在一个存储池中， 得到统一管理,形成一个 资源池。 应用虚拟化应用虚拟化 应用虚拟化依赖于服务器虚拟化，在数据中心的服务器上进行服务器 虚拟化，生成大量的独立的桌面操作系统（虚拟机或者虚拟桌面）

16、， 同时根据专有的虚拟桌面协议发送给终端设备。用户终端通过以太网 登陆到虚拟主机上，只需要记住用户名和密码及网关信息，即可随时 随地的通过网络访问自己的桌面系统，从而实现单机多用户。 服务器数量 网络设备 机房面积 空调制冷 机房总投资 减少成10%30% 减少成10%30% 减少成10%30% 减少成10%30% 减少成10%30% 减少成10%30% 电源设备UPS 服务器运行可靠性 宕机 数据安全性 服务器应用效率 故障率 零 大幅度提高 大幅度提高 大幅度降低 大幅度提高 上一个新的应用 出现故障 自动化解决 23分钟增加一台服 务器+零投入 电费 新增一台服务器 机房管理人员 零费用

17、 工作量大幅减少 数据中心维护费用 减少成10%30% 减少成10%30% 通过虚拟化进行服务器整合意味着客户能够将这样的环境通过虚拟化进行服务器整合意味着客户能够将这样的环境 没有利用虚拟化之前是没有利用虚拟化之前是 300台服务器台服务器 使用虚拟化后，整合成使用虚拟化后，整合成8台台 服务器、一个机架服务器、一个机架 改造成这样简捷的配置改造成这样简捷的配置 自动化运维自动化运维 随着数据中心的规模越来越大，数据中心各种软件、硬件的数量急 剧上升。当业务需要迁移、设备需要统一配置、故障需要及时检查排除、 流程需要跟踪时，如何高效管理这样海量的设备和应用？需要通过自动 化的手段来实现。 还是以淘宝网为例，这个日均4亿次网页访问量、日均交易额达到7 亿元、全年交易额达2000亿元的互联网巨头，其业务背后是遍布全国的 8个数据中心、上万台服务器、几千台交换机、海量存储等，如此大容量 的设备基于统一的IP标准协同集中工作，这是传统数据中心不能比拟的。 因此需要更智能化的设备管理。 自动化运维 存储资源管理计算资源管理网络资源管理应用性能管理 Executive Dashboard Service Le