云数据中心架构研究
赵海峰 张文美
【摘 要】对于传统的IDC服务商来说，目前单纯的提供机架以及服务器托管运营方式已经不能满足用户的动态业务需求，管理与维护的成本日益增高，迫切需要进行云化改造，以提高硬件资源利用率，以及业务动态部署的便利性，论文从云数据中心的需求分析及网络构建角度，提供一套行之有效的数据中心“云化”方案，也可以作为企业私有云建设参考。
【Abstract】For the traditional IDC service providers， current providing simple frame and server hosting mode of operation has been unable to meet the dynamic needs of business users， management and maintenance cost is increasing， there is an urgent need for cloud transformation， to improve the utilization of hardware resources， as well as the convenience of service dynamic deployment， the paper from the perspective of demand analysis and cloud data center network， provides a set of effective data center cloud-based solutions， it also can be used as a reference in the construction of enterprise private cloud.
【关键词】IAAS云；硬件资源虚拟化；云数据
【Keywords】IAAS cloud； hardware resource virtualization； cloud data
【中图分类号】TK243.4 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）07-0193-02
1 云数据中心需求分析
1.1 硬件资源虚拟化
传统的数据中心提供给用户固定的带宽、服务器、存储等资源，实际应用中相关资源并非7*24小时全部占用，存在资源利用率较低的问题；而作为用户角度来说，同样承担了一部分资源闲置的成本。这就需要通过虚拟化技术，将现有各种孤立的服务器、网络、存储等硬件充分整合，形成资源池的动态调配，避免出现局部资源闲置的情况。
云化的数据中心将现有所有硬件资源虚拟化，可以根据用户的实时需求在虚拟的全局资源池中动态的分配和释放带宽、存储、服务器等资源，不再需要为每个用户预留峰值资源，资源利用率可以得到提高，可以同时服务更多用户，实现更有效的成本分摊。
1.2 高效集中的控制平面
传统数据中心的软硬件都采用分布式方式部署，每一台设备都自主、孤立的进行控制、转发计算，面临网络扩容及业务调整时，需要维护人员对每台设备都进行相应的配置修改，改造难度大，业务部署周期长。
面对海量的硬件及业务需求，必须将控制平面从分布式的硬件中独立出来，采用集中式的控制管理，以降低大规模网络的调整部署难度，灵活高效的响应用户的动态需求。
2 云组网方案
基于上述需求，设计整个云数据中心网络功能及拓扑架构如下：
2.1 功能架构设计
功能架构设计基于硬件资源的虚拟化，控制管理集中化的思路，将传统数据中心所有计算、存储、带宽资源整合为资源池的概念，通过统一的控制平台来实现集中监控、容量管理、配置下发、故障处理等各项功能需求。
2.2 组网拓扑设计
2.2.1 硬件层面
整个云数据中心网络采用两台边界防火墙主备方式来实现内部网络安全保护，数据转发层面通过采用交换机CSS堆叠、VxLAN、VRRP网关保护、Smartlink链路保护等机制实現硬件及网络的备份保护功能，服务器通过集群技术、分布式系统方式实现存储资源备份。整个硬件系统资源实现虚拟化池组化，通过集中式的管理平台进行弹性管理调配。
2.2.2 软件层面
在实现了传统数据中心的计算云、存储云、带宽云后，硬件资源得到统一管理及弹性调配，将整个基础资源作为服务提供给用户，即IAAS，Infrastructure as a Service；在此基础上将平台类数据库、开发环境等中间系统作为服务产品直接提供给用户，即PAAS，Platform as a Service；最终在此基础上开发商业软件，形成货架商品提供给用户，即SAAS，Software as a Service。
3 结语
大多数中小企业并没有庞大的IT预算开支，处理技术采购方面问题的精力也相当有限，这也是中小企业的共同点，使用云计算服务比购买一般的物理硬件要便宜得多，那么中小企业就可以摆脱很多不必要的开支，将有限的资金用到真正需要的方面。真正做到“创业只需要一张信用卡，剩下的事交给云”。
【参考文献】
【1】李志飞，郑确. 数据中心硬件资源虚拟化建设[J]. 水电厂自动化，2016（03）：28-29+38.
【2】董宝阳. 面向云计算的校园网虚拟化技术研究与应用[D].郑州：郑州大学，2015.
【3】刘正伟，文中领，张海涛. 云计算和云数据管理技术[J]. 计算机研究与发展，2012（S1）：26-31.
【4】徐飞. 面向IaaS云计算的虚拟机负载性能优化与保证机制研究[D].武汉：华中科技大学，2014.
【摘 要】对于传统的IDC服务商来说，目前单纯的提供机架以及服务器托管运营方式已经不能满足用户的动态业务需求，管理与维护的成本日益增高，迫切需要进行云化改造，以提高硬件资源利用率，以及业务动态部署的便利性，论文从云数据中心的需求分析及网络构建角度，提供一套行之有效的数据中心“云化”方案，也可以作为企业私有云建设参考。
【Abstract】For the traditional IDC service providers， current providing simple frame and server hosting mode of operation has been unable to meet the dynamic needs of business users， management and maintenance cost is increasing， there is an urgent need for cloud transformation， to improve the utilization of hardware resources， as well as the convenience of service dynamic deployment， the paper from the perspective of demand analysis and cloud data center network， provides a set of effective data center cloud-based solutions， it also can be used as a reference in the construction of enterprise private cloud.
【关键词】IAAS云；硬件资源虚拟化；云数据
【Keywords】IAAS cloud； hardware resource virtualization； cloud data
【中图分类号】TK243.4 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）07-0193-02
1 云数据中心需求分析
1.1 硬件资源虚拟化
传统的数据中心提供给用户固定的带宽、服务器、存储等资源，实际应用中相关资源并非7*24小时全部占用，存在资源利用率较低的问题；而作为用户角度来说，同样承担了一部分资源闲置的成本。这就需要通过虚拟化技术，将现有各种孤立的服务器、网络、存储等硬件充分整合，形成资源池的动态调配，避免出现局部资源闲置的情况。
云化的数据中心将现有所有硬件资源虚拟化，可以根据用户的实时需求在虚拟的全局资源池中动态的分配和释放带宽、存储、服务器等资源，不再需要为每个用户预留峰值资源，资源利用率可以得到提高，可以同时服务更多用户，实现更有效的成本分摊。
1.2 高效集中的控制平面
传统数据中心的软硬件都采用分布式方式部署，每一台设备都自主、孤立的进行控制、转发计算，面临网络扩容及业务调整时，需要维护人员对每台设备都进行相应的配置修改，改造难度大，业务部署周期长。
面对海量的硬件及业务需求，必须将控制平面从分布式的硬件中独立出来，采用集中式的控制管理，以降低大规模网络的调整部署难度，灵活高效的响应用户的动态需求。
2 云组网方案
基于上述需求，设计整个云数据中心网络功能及拓扑架构如下：
2.1 功能架构设计
功能架构设计基于硬件资源的虚拟化，控制管理集中化的思路，将传统数据中心所有计算、存储、带宽资源整合为资源池的概念，通过统一的控制平台来实现集中监控、容量管理、配置下发、故障处理等各项功能需求。
2.2 组网拓扑设计
2.2.1 硬件层面
整个云数据中心网络采用两台边界防火墙主备方式来实现内部网络安全保护，数据转发层面通过采用交换机CSS堆叠、VxLAN、VRRP网关保护、Smartlink链路保护等机制实現硬件及网络的备份保护功能，服务器通过集群技术、分布式系统方式实现存储资源备份。整个硬件系统资源实现虚拟化池组化，通过集中式的管理平台进行弹性管理调配。
2.2.2 软件层面
在实现了传统数据中心的计算云、存储云、带宽云后，硬件资源得到统一管理及弹性调配，将整个基础资源作为服务提供给用户，即IAAS，Infrastructure as a Service；在此基础上将平台类数据库、开发环境等中间系统作为服务产品直接提供给用户，即PAAS，Platform as a Service；最终在此基础上开发商业软件，形成货架商品提供给用户，即SAAS，Software as a Service。
3 结语
大多数中小企业并没有庞大的IT预算开支，处理技术采购方面问题的精力也相当有限，这也是中小企业的共同点，使用云计算服务比购买一般的物理硬件要便宜得多，那么中小企业就可以摆脱很多不必要的开支，将有限的资金用到真正需要的方面。真正做到“创业只需要一张信用卡，剩下的事交给云”。
【参考文献】
【1】李志飞，郑确. 数据中心硬件资源虚拟化建设[J]. 水电厂自动化，2016（03）：28-29+38.
【2】董宝阳. 面向云计算的校园网虚拟化技术研究与应用[D].郑州：郑州大学，2015.
【3】刘正伟，文中领，张海涛. 云计算和云数据管理技术[J]. 计算机研究与发展，2012（S1）：26-31.
【4】徐飞. 面向IaaS云计算的虚拟机负载性能优化与保证机制研究[D].武汉：华中科技大学，2014.
