云计算数据中心规划建设
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6.2 云数据中心的新技术
6.2 .3 节能技术
当前数据中心运行能耗及制冷能耗开销甚大，既 给企业增加负担，也不利于资源节约及环境保护，因 此云数据中心的一项要求是降低能耗。在建设云数据 中心的地点选择上，各大公司多数考虑环境温度较低 之处，从而利用当地适宜的气候以新鲜空气进行冷却。 供电方面，对云数据中心可以采用风能、太阳能等清 洁可再生能源，减少碳排放，应对全球气候变暖问题。
© Platform Computing Inc. 2003 - Proprietary & Confidential
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6.3 云数据中心的规划与建设
6.3 .1 云数据中心规划建设的主要内容
云数据中心的规划与建设主要体现在：通过提供针对
数据中心IT规划、架构设计、建设实施全方位的服务，为企 业提供由内到外统一的基础架构平台服务，建设基于IaaS云 计算平台的新一代数据中心。 云数据中心将改变模式单一、 重复建设、各自为阵的状态，最终实现一切皆服务，帮助解 决传统数据中心不断上升的基础架构成本、维护成本、资源 交付速度慢、系统建设周期长、业务弹性差及不断上升的能 源需求等诸多问题。通过建设基础架构共享、资源共享、集 中管理的IT系统，满足企业业务发展的需要。
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第六章 云计算数据中心规划建设
本章学习目标
本章将从数据中心的发展历程、数据中心的建设内容等 方面，阐述云数据中心架构、组成和功能，对设计、规划和 建设云数据中心，提出科学合理的建设方案，并通过一个真 实的云计算数据中心招标方案，了解云数据中心的软硬件规 划与配置。
学习目标
✓ 了解数据中心的发展历程 ✓ 理解云计算数据中心的功能与定位 ✓ 理解云计算数据中心的组成架构 ✓ 了解云计算数据中心的设计、规划和建设主要内容
7
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6.1 云数据中心及其子系统
6.1 .3 云数据中心总体架构及其子系统
一般云数据中心架构包含以下主要子系统： （1）云计算机房架构----云计算机房采用标准化、模块化
的机房设计架构。模块化机房包括集装箱模块化机房和楼宇模 块化机房。
（2）云计算网络系统架构----1）高性能的、稳定可靠的高 端计算；2）面向众多普通应用的通用型计算。用于提供低成 本计算解决方案；3）其硬件基础是高性能集群。
据中心要求基础设施具有良好的弹性、扩展性、自动化、数据移动、多租
户、空间效率和对虚拟化的支持，从而降低能耗。
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6.1 云数据中心及其子系统
6.1 .3 云数据中心总体架构及其子系统
使用智能手机的人大概都使用过腾讯微信红包，该业务的使用量和产 生的数据量十分惊人，特别是每年的除夕之夜，微信用户共收发超过几百 亿个红包，如此大的数据信息流量是如何实时存储、处理的？这离不开背 后支持腾讯各项互联网业务分布在国内外的庞大的数据中心。
数据中心是干吗的？简单来说，数据中心就是信息集中处理、存储、 交换的物理空间。数据中心的数量是衡量科技公司提供云计算服务能力的 重要指标之一。云计算已经成为各行各业的“水电煤”，成为“互联网 +”的基础设施，而数据中心则是云服务背后的刚性保障。
云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，
虚拟化各种IT设备，是模块化、自动化、可管理度更高、具备较高绿色节
能程度的新型数据中心。云计算数据中心主要有以下几个特征：
（1）IT资源的全面虚拟化。包含对服务器、网络、存储等资源的虚拟
化。
（2）计算、存储及网络资源具有更高的松耦合度。用户可以单独或多
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6.3 云数据中心的规划与建设
6.3 .2 云数据中心的建设阶段
在云数据中心的建设阶段，与第三代互联网数据中心相 同，也需要考虑以下各个子系统：供配电、空气调节、机柜、 布线、监控、防雷接地、安防、消防等，所不同的是，每一 个子系统都需要将考虑的核心因素，从“追求高可用性”转 移到“利用云计算技术便利追求低成本”方面来。主要方法 是改变建设理念、追求节能且低成本的基础设施设备，具体 的技术路线是模块化、智能化、节能化、双层融合和双层分 离等。
云数据中心架构分为服务和管理两大部分。在服务方面，主要以提
供用户基于云的各种服务为主，与前面章节中阐述的云计算服务层次架构 相同，即：基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）、软件即服务 （SaaS）。在管理方面，主要以云的管理层为主，它的功能是确保整个云 数据中心能够安全、稳定地运行。
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6.3 云数据中心的规划与建设
6.3 .1 云数据中心规划建设的主要内容
云数据中心在建设过程中，应提供的服务有以下几类。
（1）IT规划咨询服务 以云计算架构战略为基础对云数据中心未来的发展进行 动态基础架构规划、安全规划及业务交付和管理规划，确定 发展方向和详细的发展路线图。 （2）云计算架构设计和实施服务 1）资源池及服务设计，整合与规划IT资源池，实现IT 资源统一规划。 2）资源池构建，建设模块化、标准化的IT资源池。 （3）资源整合和迁移服务
第六章
云 计算数据中心规划建设
Cloud Computing
王风茂
1
第六章 云计算数据中心规划建设
云计算故事----神秘的洞穴
距贵阳市区一个小时车程远的贵安新区，有着绵延的山。没有人会注 意到两座毫不起眼的山体，除非有人告诉你，它们之间的山洞中存放着腾 讯最重要、最宝贵的数据。腾讯未来要把最重要的数据，像宝藏一样安全 地存放在贵州这片不起眼的山洞之中。
2
第六章 云计算数据中心规划建设
本章导读 云计算数据中心是云计算核心资产最集中的地方，也
是云系统运行和资源调度的管理中心。随着人类社会正逐步 迈向智能时代，新技术、新业务层出不穷，这使得企业的 ICT基础设施不断面临升级、扩容乃至重构的压力。同时， 随着大数据（Big Data）、人工智能（Artificial Intelligence， AI）技术的广泛应用，例如人脸识别、机器学习等，又带来 了对图形处理器GPU（Graphics Processing Unit，GPU）、现 场可编程门阵列（Field－Programmable Gate Array，FPGA） 等异构计算资源的庞大需求。同时ICT设备数量的快速增长 ，给数据中心带来了节能减排的压力。因此，不论是私有云 还是公有云，建设一个高性能、智能、节能的云数据中心， 是构建云计算服务系统的重中之重。
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6.2 云数据中心的新技术
6.2 .4 虚拟化技术 虚拟化技术是将硬件资源抽象化，经整合之后再分
配，以达到资源设备便捷、高效的使用。按虚拟化技术的应 用特点，虚拟化技术主要分为以下几类：服务器虚拟化、存 储虚拟化、网络虚拟化及桌面虚拟化。将虚拟化技术应用于 数据中心领域，能够解决阻碍数据中心发展的诸多问题，提 高物理设备的利用率、有效降低数据中心运维成本、降低能 耗以及保证数据中心服务的可靠性、连续性。但是在云数据 中心中应用虚拟化技术也存在一些问题，比如，当前业界没 有统一的虚拟化标准平台和开放协议，移植和管理工具尚不 成熟，以及虚拟化运作存在一定风险等。
选使用其中任意资源，实现不同应用与硬件资源的松耦合捆绑，大大提高
了应用的灵活性和兼容性等。
（3）模块化程度更高：数据中心内的软硬件分离程度、机房区域模块
化程度更高。
（4）自动化管理程度更高：实现对机房内对物理服务器、虚拟服务器、
业务处理、计费服务等自动化和流程化管理。
（5）节能程度更高：云数据中心在各方面更加强调绿色节能标准云数
TRILL是一个基于最短路径架构路由的多跳标准以太网络协议，主要 作用是整合了网桥和路由器的优点，将链路状态路由技术应用在两层，提 高对单播和多播在多路径方面的支持，并降低延迟。
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关的机房建设标准，这个时期的机房，称之为第二代数据中心。
（3）第三代数据中心
在2000年前后，随着互联网及其相关应用产业爆炸式发展，第一次出
现了真正意义上的“数据中心”，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）。
（4）第四代数据中心即云计算数据中心
如今，云时代的到来，正在引领数据中心进人第四代发展时期即云数
FCoE 以太网光纤通道，通过在以太网上传输FC的数据，从而实现1/O 接口整合,减少数据中心的复杂性。
DCB是数据中心内部“三网融合”的关键技术，也被称为融合增强型 以太网（Convergence Enhanced Ethernet，CEE）。其核心是将以太网发展 成为拥有阻塞管理和流量控制功能的低延迟的和不丢弃数据包的传输技术， 从而拥有以太网的低成本、可扩展和FC的可靠性。
VL2在解决热点问题及扩展能力上具有很好的性能，但仍
具有布线复杂的缺点；
DCell结构具有很好的扩展性能，能够保证数据中心随着
业务拓展及应用动态发展的需求，但是流量分布不均匀，同时
扩展粒度过大；
BCube结构是基于数据中心集装箱思想而设计的网络拓扑
结构，适应于目前主流的“Data Centerin a Box”的构建思想，
据中心时代。如何利用云计算技术带来的便利，来降低数据中心的建设成
本和运营费用，是贯穿整个第四代数据中心时期的技术主线。
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6.1 云数据中心及其子系统
6.1 .2 云数据中心定义及要素
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6.2 云数据中心的新技术
6.2 .1 网络架构设计
基于未来数据中心对拓扑的高带宽、低时延、高可靠性及
运营开销低、管理方便等要求，涌现出不少新的拓扑结构，如
Fat-Tree、VL2、 BCube、DCell等。
Fat-Tree通过在核心交换机处添加“粗”链路，解决热点
问题，但扩展能力局限于核心交换机的端口数目；
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6.1 云数据中心及其子系统
6.1 .1 数据中心发展概述
（1）第一代数据中心
从数据中心的发展历程来看，国内的数据中心建设起源于20世纪60年
代大型计算机专用机房的建设
（2）第二代数据中心
到1990年前后，随着国家信息化建设的启动,，商务计算的需求开始爆
发，计算机设备进入塔式服务器和小型机机房时代，国家也陆续制定了相
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6.2 云数据中心的新技术
6.2 .5 安全技术
作为集中了用户最重要信息的资产，云数据中 心安全的重要性不言而喻。常见的攻击类型包括应 用层攻击、网络层攻击，以及对网络基础设施的攻 击等。云数据中心对网络边界层面的防护包括对非 法访问的阻断、对访问用户身份的识别、监测攻击 情况，以及防止数据被篡改等。
（4）云计算存储系统架构----云计算采用数据统一集中存 储的模式。
（5）云计算应用平台架构----云计算应用平台采用面向服 务架构SOA的方式，为部署和运行应用系统提供所需的基础设 施资源。
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网络性能良好, 但也存在扩展粒度过大的问题。
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6.2 云数据中心的新技术
6.2 .2 网络融合技术
以太网、存储网络及高性能计算网络融合是数据中心网络发展
趋势。通过融合可以实现降低成本，降低管理复杂度，提高安全性等优势。 现阶段支持三网融合的关键技术主要有光纤以太网通道技术（Fiber Channel over Ethernet，FCoE）、数据中心桥接技术（Data Center Bridging，DCB） 及多链接透明互联（TRILL）等。
6.2 云数据中心的新技术
6.2 .3 节能技术
当前数据中心运行能耗及制冷能耗开销甚大，既 给企业增加负担，也不利于资源节约及环境保护，因 此云数据中心的一项要求是降低能耗。在建设云数据 中心的地点选择上，各大公司多数考虑环境温度较低 之处，从而利用当地适宜的气候以新鲜空气进行冷却。 供电方面，对云数据中心可以采用风能、太阳能等清 洁可再生能源，减少碳排放，应对全球气候变暖问题。
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6.3 云数据中心的规划与建设
6.3 .1 云数据中心规划建设的主要内容
云数据中心的规划与建设主要体现在：通过提供针对
数据中心IT规划、架构设计、建设实施全方位的服务，为企 业提供由内到外统一的基础架构平台服务，建设基于IaaS云 计算平台的新一代数据中心。 云数据中心将改变模式单一、 重复建设、各自为阵的状态，最终实现一切皆服务，帮助解 决传统数据中心不断上升的基础架构成本、维护成本、资源 交付速度慢、系统建设周期长、业务弹性差及不断上升的能 源需求等诸多问题。通过建设基础架构共享、资源共享、集 中管理的IT系统，满足企业业务发展的需要。
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第六章 云计算数据中心规划建设
本章学习目标
本章将从数据中心的发展历程、数据中心的建设内容等 方面，阐述云数据中心架构、组成和功能，对设计、规划和 建设云数据中心，提出科学合理的建设方案，并通过一个真 实的云计算数据中心招标方案，了解云数据中心的软硬件规 划与配置。
学习目标
✓ 了解数据中心的发展历程 ✓ 理解云计算数据中心的功能与定位 ✓ 理解云计算数据中心的组成架构 ✓ 了解云计算数据中心的设计、规划和建设主要内容
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6.1 云数据中心及其子系统
6.1 .3 云数据中心总体架构及其子系统
一般云数据中心架构包含以下主要子系统： （1）云计算机房架构----云计算机房采用标准化、模块化
的机房设计架构。模块化机房包括集装箱模块化机房和楼宇模 块化机房。
（2）云计算网络系统架构----1）高性能的、稳定可靠的高 端计算；2）面向众多普通应用的通用型计算。用于提供低成 本计算解决方案；3）其硬件基础是高性能集群。
据中心要求基础设施具有良好的弹性、扩展性、自动化、数据移动、多租
户、空间效率和对虚拟化的支持，从而降低能耗。
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6.1 云数据中心及其子系统
6.1 .3 云数据中心总体架构及其子系统
使用智能手机的人大概都使用过腾讯微信红包，该业务的使用量和产 生的数据量十分惊人，特别是每年的除夕之夜，微信用户共收发超过几百 亿个红包，如此大的数据信息流量是如何实时存储、处理的？这离不开背 后支持腾讯各项互联网业务分布在国内外的庞大的数据中心。
数据中心是干吗的？简单来说，数据中心就是信息集中处理、存储、 交换的物理空间。数据中心的数量是衡量科技公司提供云计算服务能力的 重要指标之一。云计算已经成为各行各业的“水电煤”，成为“互联网 +”的基础设施，而数据中心则是云服务背后的刚性保障。
云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，
虚拟化各种IT设备，是模块化、自动化、可管理度更高、具备较高绿色节
能程度的新型数据中心。云计算数据中心主要有以下几个特征：
（1）IT资源的全面虚拟化。包含对服务器、网络、存储等资源的虚拟
化。
（2）计算、存储及网络资源具有更高的松耦合度。用户可以单独或多
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6.3 云数据中心的规划与建设
6.3 .2 云数据中心的建设阶段
在云数据中心的建设阶段，与第三代互联网数据中心相 同，也需要考虑以下各个子系统：供配电、空气调节、机柜、 布线、监控、防雷接地、安防、消防等，所不同的是，每一 个子系统都需要将考虑的核心因素，从“追求高可用性”转 移到“利用云计算技术便利追求低成本”方面来。主要方法 是改变建设理念、追求节能且低成本的基础设施设备，具体 的技术路线是模块化、智能化、节能化、双层融合和双层分 离等。
云数据中心架构分为服务和管理两大部分。在服务方面，主要以提
供用户基于云的各种服务为主，与前面章节中阐述的云计算服务层次架构 相同，即：基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）、软件即服务 （SaaS）。在管理方面，主要以云的管理层为主，它的功能是确保整个云 数据中心能够安全、稳定地运行。
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6.3 云数据中心的规划与建设
6.3 .1 云数据中心规划建设的主要内容
云数据中心在建设过程中，应提供的服务有以下几类。
（1）IT规划咨询服务 以云计算架构战略为基础对云数据中心未来的发展进行 动态基础架构规划、安全规划及业务交付和管理规划，确定 发展方向和详细的发展路线图。 （2）云计算架构设计和实施服务 1）资源池及服务设计，整合与规划IT资源池，实现IT 资源统一规划。 2）资源池构建，建设模块化、标准化的IT资源池。 （3）资源整合和迁移服务
第六章
云 计算数据中心规划建设
Cloud Computing
王风茂
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第六章 云计算数据中心规划建设
云计算故事----神秘的洞穴
距贵阳市区一个小时车程远的贵安新区，有着绵延的山。没有人会注 意到两座毫不起眼的山体，除非有人告诉你，它们之间的山洞中存放着腾 讯最重要、最宝贵的数据。腾讯未来要把最重要的数据，像宝藏一样安全 地存放在贵州这片不起眼的山洞之中。
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第六章 云计算数据中心规划建设
本章导读 云计算数据中心是云计算核心资产最集中的地方，也
是云系统运行和资源调度的管理中心。随着人类社会正逐步 迈向智能时代，新技术、新业务层出不穷，这使得企业的 ICT基础设施不断面临升级、扩容乃至重构的压力。同时， 随着大数据（Big Data）、人工智能（Artificial Intelligence， AI）技术的广泛应用，例如人脸识别、机器学习等，又带来 了对图形处理器GPU（Graphics Processing Unit，GPU）、现 场可编程门阵列（Field－Programmable Gate Array，FPGA） 等异构计算资源的庞大需求。同时ICT设备数量的快速增长 ，给数据中心带来了节能减排的压力。因此，不论是私有云 还是公有云，建设一个高性能、智能、节能的云数据中心， 是构建云计算服务系统的重中之重。
© Platform Computing Inc. 2003 - Proprietary & Confidential
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6.2 云数据中心的新技术
6.2 .4 虚拟化技术 虚拟化技术是将硬件资源抽象化，经整合之后再分
配，以达到资源设备便捷、高效的使用。按虚拟化技术的应 用特点，虚拟化技术主要分为以下几类：服务器虚拟化、存 储虚拟化、网络虚拟化及桌面虚拟化。将虚拟化技术应用于 数据中心领域，能够解决阻碍数据中心发展的诸多问题，提 高物理设备的利用率、有效降低数据中心运维成本、降低能 耗以及保证数据中心服务的可靠性、连续性。但是在云数据 中心中应用虚拟化技术也存在一些问题，比如，当前业界没 有统一的虚拟化标准平台和开放协议，移植和管理工具尚不 成熟，以及虚拟化运作存在一定风险等。
选使用其中任意资源，实现不同应用与硬件资源的松耦合捆绑，大大提高
了应用的灵活性和兼容性等。
（3）模块化程度更高：数据中心内的软硬件分离程度、机房区域模块
化程度更高。
（4）自动化管理程度更高：实现对机房内对物理服务器、虚拟服务器、
业务处理、计费服务等自动化和流程化管理。
（5）节能程度更高：云数据中心在各方面更加强调绿色节能标准云数
TRILL是一个基于最短路径架构路由的多跳标准以太网络协议，主要 作用是整合了网桥和路由器的优点，将链路状态路由技术应用在两层，提 高对单播和多播在多路径方面的支持，并降低延迟。
wk.baidu.com
© Platform Computing Inc. 2003 - Proprietary & Confidential
10
关的机房建设标准，这个时期的机房，称之为第二代数据中心。
（3）第三代数据中心
在2000年前后，随着互联网及其相关应用产业爆炸式发展，第一次出
现了真正意义上的“数据中心”，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）。
（4）第四代数据中心即云计算数据中心
如今，云时代的到来，正在引领数据中心进人第四代发展时期即云数
FCoE 以太网光纤通道，通过在以太网上传输FC的数据，从而实现1/O 接口整合,减少数据中心的复杂性。
DCB是数据中心内部“三网融合”的关键技术，也被称为融合增强型 以太网（Convergence Enhanced Ethernet，CEE）。其核心是将以太网发展 成为拥有阻塞管理和流量控制功能的低延迟的和不丢弃数据包的传输技术， 从而拥有以太网的低成本、可扩展和FC的可靠性。
VL2在解决热点问题及扩展能力上具有很好的性能，但仍
具有布线复杂的缺点；
DCell结构具有很好的扩展性能，能够保证数据中心随着
业务拓展及应用动态发展的需求，但是流量分布不均匀，同时
扩展粒度过大；
BCube结构是基于数据中心集装箱思想而设计的网络拓扑
结构，适应于目前主流的“Data Centerin a Box”的构建思想，
据中心时代。如何利用云计算技术带来的便利，来降低数据中心的建设成
本和运营费用，是贯穿整个第四代数据中心时期的技术主线。
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© Platform Computing Inc. 2003 - Proprietary & Confidential
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6.1 云数据中心及其子系统
6.1 .2 云数据中心定义及要素
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6.2 云数据中心的新技术
6.2 .1 网络架构设计
基于未来数据中心对拓扑的高带宽、低时延、高可靠性及
运营开销低、管理方便等要求，涌现出不少新的拓扑结构，如
Fat-Tree、VL2、 BCube、DCell等。
Fat-Tree通过在核心交换机处添加“粗”链路，解决热点
问题，但扩展能力局限于核心交换机的端口数目；
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6.1 云数据中心及其子系统
6.1 .1 数据中心发展概述
（1）第一代数据中心
从数据中心的发展历程来看，国内的数据中心建设起源于20世纪60年
代大型计算机专用机房的建设
（2）第二代数据中心
到1990年前后，随着国家信息化建设的启动,，商务计算的需求开始爆
发，计算机设备进入塔式服务器和小型机机房时代，国家也陆续制定了相
© Platform Computing Inc. 2003 - Proprietary & Confidential
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6.2 云数据中心的新技术
6.2 .5 安全技术
作为集中了用户最重要信息的资产，云数据中 心安全的重要性不言而喻。常见的攻击类型包括应 用层攻击、网络层攻击，以及对网络基础设施的攻 击等。云数据中心对网络边界层面的防护包括对非 法访问的阻断、对访问用户身份的识别、监测攻击 情况，以及防止数据被篡改等。
（4）云计算存储系统架构----云计算采用数据统一集中存 储的模式。
（5）云计算应用平台架构----云计算应用平台采用面向服 务架构SOA的方式，为部署和运行应用系统提供所需的基础设 施资源。
© Platform Computing Inc. 2003 - Proprietary & Confidential
网络性能良好, 但也存在扩展粒度过大的问题。
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6.2 云数据中心的新技术
6.2 .2 网络融合技术
以太网、存储网络及高性能计算网络融合是数据中心网络发展
趋势。通过融合可以实现降低成本，降低管理复杂度，提高安全性等优势。 现阶段支持三网融合的关键技术主要有光纤以太网通道技术（Fiber Channel over Ethernet，FCoE）、数据中心桥接技术（Data Center Bridging，DCB） 及多链接透明互联（TRILL）等。