云計算推動IDC向VDC轉(zhuǎn)型的研究

魏進(jìn)武，張云勇，陳清金

（中國聯(lián)通研究院 北京100048）

1 引言

IDC（互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心）是數(shù)據(jù)集中存儲和管理的中心，是互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用部署的基礎(chǔ)設(shè)施。在互聯(lián)網(wǎng)廣泛應(yīng)用的大背景下，各行業(yè)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)類型正在發(fā)生著巨大變化，數(shù)據(jù)中心是互聯(lián)網(wǎng)當(dāng)前及未來發(fā)展的方向。隨著IT架構(gòu)正在經(jīng)歷從“以網(wǎng)絡(luò)為核心”向“以數(shù)據(jù)為核心”的轉(zhuǎn)變，大量數(shù)據(jù)的綠色存儲被提升到前所未有的位置，存儲系統(tǒng)作為IT架構(gòu)核心組成的地位得到空前強(qiáng)化，成為了海量數(shù)據(jù)存儲的基礎(chǔ)載體。如何高效地管理數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)，輕松實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的訪問，同時又能保證數(shù)據(jù)的安全是所有數(shù)據(jù)中心管理者關(guān)心的問題。

在行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，出現(xiàn)市場集中度高、差異性大的特點(diǎn)。政府、制造、金融、電信這四大行業(yè)約占數(shù)據(jù)中心整體市場的2/3。2009年，政府、金融行業(yè)的建設(shè)速度有所放緩，但仍是數(shù)據(jù)中心市場的主要領(lǐng)域。

在產(chǎn)品方面，各類產(chǎn)品投入穩(wěn)定增長，服務(wù)器仍居主要地位，但份額微幅下降。2009年，在中國企業(yè)級數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品中，服務(wù)器以41.6%的份額仍然占據(jù)較大份額，較之前稍有下降。網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)、存儲的份額都隨著企業(yè)需求的增長有一定增加[1]。

IDC在發(fā)展過程中存在的主要問題有以下幾方面。

（1）市場方面

·同質(zhì)、低價、低水平的無序競爭現(xiàn)象進(jìn)一步加劇；

·端到端的ICT能力沒有得到充分的挖掘和應(yīng)用。

（2）業(yè)務(wù)方面

·IDC業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)單一，業(yè)務(wù)增長主要由投資帶動，缺少增值業(yè)務(wù)；

·以主機(jī)托管業(yè)務(wù)為主，缺少主機(jī)租賃業(yè)務(wù)，不利于商業(yè)模式的演進(jìn)和新業(yè)務(wù)的展開；

·多樣化的托管主機(jī)不利于統(tǒng)一管理和節(jié)能規(guī)劃。

（3）資源方面

·IDC資源布局松散，缺乏面向新業(yè)務(wù)的有效整合；

·運(yùn)營商的IDC之間資源利用不均衡，地方差異大。

（4）技術(shù)方面

·運(yùn)營商面臨如何從全網(wǎng)的角度，對終端用戶與信息源的互訪質(zhì)量進(jìn)行優(yōu)化；

·如何面向云計算等新業(yè)務(wù)，對IDC架構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化；

·如何引進(jìn)新技術(shù)，優(yōu)化IDC資源，降低運(yùn)營成本。

2 云計算助力IDC向VDC轉(zhuǎn)型

VDC是指采用了虛擬化技術(shù)的數(shù)據(jù)中心。當(dāng)前，虛擬化在數(shù)據(jù)中心發(fā)展中占據(jù)越來越重要的地位，虛擬化概念已經(jīng)延伸到I/O、桌面、統(tǒng)一通信等領(lǐng)域，不僅包括傳統(tǒng)的服務(wù)器和存儲的虛擬化，還囊括I/O虛擬化、桌面虛擬化、統(tǒng)一通信虛擬化。促使IDC向VDC轉(zhuǎn)型的主要因素有以下3方面。

（1）綠色經(jīng)濟(jì)需求

受金融危機(jī)影響，綠色低碳理念正改變著我們的生活。降低能耗是公司每一個業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)所必須關(guān)注的，并成為提高企業(yè)成本競爭力的一個保障。在確保業(yè)務(wù)穩(wěn)定運(yùn)營的同時，降低IT長期運(yùn)營的成本，是每一個現(xiàn)代企業(yè)的任務(wù)。

（2）市場發(fā)展

當(dāng)前從事IDC運(yùn)營的主體有電信運(yùn)營商、社會IDC運(yùn)營商、CDN提供商以及廣電運(yùn)營商，除此之外，仍有其他大中型企業(yè)自建的IDC提供業(yè)務(wù)運(yùn)營，導(dǎo)致在IDC方面低成本競爭加劇。另外，由于金融危機(jī)以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展二次探底的風(fēng)險預(yù)期，中小企業(yè)用戶流失嚴(yán)重，用戶承擔(dān)能力降低，IDC業(yè)務(wù)收入流失嚴(yán)重。

（3）技術(shù)發(fā)展

服務(wù)器密度增大，促使維護(hù)壓力增大。服務(wù)器由塔式服務(wù)器發(fā)展到機(jī)架式服務(wù)器，當(dāng)前已經(jīng)發(fā)展成為刀片服務(wù)器，集約化程度越來越大，增大了維護(hù)成本和維護(hù)壓力。

服務(wù)器CPU性能及功能的增強(qiáng)主要表現(xiàn)在：CPU時鐘速度增加，超線程技術(shù)、多核技術(shù)以及硬件輔助虛擬化等技術(shù)的發(fā)展，使得其在實(shí)際應(yīng)用中，CPU的利用率降低。

綜合以上因素，不僅需要自動管理和資源整合的體系結(jié)構(gòu)，更需要差異化和低成本的業(yè)務(wù)。數(shù)據(jù)中心的虛擬化有很多技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：可以通過整合或者共享物理資產(chǎn)來提高資源利用率。調(diào)查公司的結(jié)果顯示，全球多數(shù)數(shù)據(jù)中心的資源利用率在15%～20%，通過整合、虛擬化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)50%～60%的利用率；通過虛擬化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能高效的綠色數(shù)據(jù)中心，如可以減少物理設(shè)備、電纜、空間、電力、制冷等的需求；可以實(shí)現(xiàn)對資源的快速部署及重部署以滿足業(yè)務(wù)發(fā)展需求。

數(shù)據(jù)中心的資源包括服務(wù)器資源、I/O資源、存儲資源，組成了一個資源池，通過上層的管理，調(diào)度系統(tǒng)在智能的虛擬化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)將資源池中的資源根據(jù)應(yīng)用的需求分配到不同的應(yīng)用處理系統(tǒng)。虛擬化數(shù)據(jù)中心可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)應(yīng)用的需求讓數(shù)據(jù)中心的物理IT資源流動起來，更好地為應(yīng)用提供資源調(diào)配與部署。

在計算、存儲資源虛擬化的基礎(chǔ)上，云計算技術(shù)實(shí)現(xiàn)對資源的統(tǒng)一管理、調(diào)配和彈性按需分配，具體表現(xiàn)在云計 算 技 術(shù) 的 以 下 特 點(diǎn)[2～4]：

·低成本，可以將建設(shè)成本轉(zhuǎn)化為運(yùn)營成本，不需要為峰值業(yè)務(wù)購置設(shè)施，對使用者的技能要求降低；

·靈活性，加快基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)建速度，縮短建設(shè)以及擴(kuò)容周期；

·隨時接入，與設(shè)備類型相關(guān)性降低，同時用戶可以跨地域接入，與用戶位置無關(guān)；

·多租戶，以資源池的形式，集中設(shè)置資源，使得資源得到最大限度的共享，多租戶成本分?jǐn)偅?/p>

·可靠性，通過冗余設(shè)備、冗余站點(diǎn)設(shè)計提高可靠性，適合對業(yè)務(wù)連續(xù)性和災(zāi)難恢復(fù)要求高的應(yīng)用場景；

·伸縮性，云計算能夠?qū)崿F(xiàn)以一定的粒度平滑增/減資源，做到資源的增減與承載的業(yè)務(wù)無關(guān)；

·安全性，資源集中管理，降低了安全管理的成本和安全外患；

·持續(xù)性，通過細(xì)粒度資源的統(tǒng)一管理，提高資源利用率及系統(tǒng)整體效率，降低排放，實(shí)現(xiàn)了VDC業(yè)務(wù)的高可持續(xù)性發(fā)展能力；

·高可維性，云計算能幫助系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動管理，集中式維護(hù)硬件以及相關(guān)軟件，提高整個系統(tǒng)的可維護(hù)性，降低維護(hù)成本；

·計量性運(yùn)營：資源以池化的形式存在，以虛擬機(jī)的形式提供服務(wù)，實(shí)現(xiàn)資源細(xì)粒度化的可計量式運(yùn)營。

相對于傳統(tǒng)IDC業(yè)務(wù)，云計算的應(yīng)用將帶來以下變化：

·建設(shè)模式的變化，傳統(tǒng)IDC以物理節(jié)點(diǎn)為單位建設(shè)，云化IDC可以分布在不同的物理節(jié)點(diǎn)；

·業(yè)務(wù)模式的變化，傳統(tǒng)IDC以出租資源為主流業(yè)務(wù)，云化IDC以服務(wù)和能力出租為主；

·網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：云化IDC密度高，并發(fā)流量大，對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)承載能力提出了更高的要求，是ICT基礎(chǔ)資源一體化服務(wù)的典型應(yīng)用場景。

基于云計算的VDC解決方案，能夠?qū)崿F(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施“集約化”，業(yè)務(wù)管理“專業(yè)化”，業(yè)務(wù)提供“社會化”，服務(wù)提供“個性化”，實(shí)現(xiàn)“T”形服務(wù)能力輸出。其中，水平方向代表由資源集中、能力開放帶來的廣泛的服務(wù)覆蓋能力，垂直方向代表專業(yè)的業(yè)務(wù)管理和針對性的精準(zhǔn)服務(wù)提供能力。

3 VDC業(yè)務(wù)模式分析

基于云計算的VDC在業(yè)務(wù)提供方面如圖1所示，主要能夠面向中小企業(yè)提供基礎(chǔ)VDC業(yè)務(wù)、開發(fā)平臺類業(yè)務(wù)以及VDC增值業(yè)務(wù)。在實(shí)際運(yùn)營過程中，參考當(dāng)前國際上比較成熟的商業(yè)模式[5]，VDC業(yè)務(wù)在計費(fèi)方面，需要考慮的主要因素包括網(wǎng)絡(luò)帶寬、計算能力、存儲大小、內(nèi)存大小以及機(jī)柜資源等因素。從精細(xì)化運(yùn)營角度出發(fā)，VDC業(yè)務(wù)可能的定價模式如圖2所示，分別在IaaS、PaaS以及SaaS層面上提供多維靈活的計費(fèi)方式，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)資源以及能力服務(wù)的精細(xì)化運(yùn)營和多樣化的業(yè)務(wù)交付方式。

4 基于云計算的VDC技術(shù)方案

基于云計算架構(gòu)的VDC服務(wù)平臺的基本架構(gòu)如圖3所示，通過IaaS運(yùn)營管理平臺對虛擬化資源進(jìn)行統(tǒng)一管理與調(diào)配，通過瘦客戶端向用戶直接提供基礎(chǔ)資源服務(wù)，另外由PaaS平臺面向開發(fā)者提供直接的開發(fā)環(huán)境以及發(fā)布平臺，整個服務(wù)平臺能夠提供業(yè)務(wù)交付的支撐能力以及安全可信保證。

在系統(tǒng)的部署方面，如圖4所示，中央運(yùn)營管理平臺通過管理網(wǎng)，對各個物理IDC中心管理Agent進(jìn)行資源統(tǒng)一調(diào)度與管理，實(shí)現(xiàn)資源統(tǒng)一調(diào)度，經(jīng)營分級實(shí)施。其中，中央運(yùn)營平臺包括IaaS資源管理及VDC-PaaS支撐平臺，IaaS資源管理主要負(fù)責(zé)基礎(chǔ)資源統(tǒng)一管理與運(yùn)營，VDC-PaaS支撐平臺提供PaaS支撐能力，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營計費(fèi)等。中央運(yùn)營管理平臺對外的接口關(guān)系如圖5所示。

VDC中央運(yùn)營管理平臺如圖6所示，提供統(tǒng)一的業(yè)務(wù)交付與申請門戶，其中：用戶管理主要完成對用戶的鑒權(quán)與認(rèn)證，包括用戶的權(quán)限管理、角色管理、審計以及用戶組的管理等；服務(wù)管理主要是對用戶所需的資源服務(wù)進(jìn)行智能管理，主要包括服務(wù)目錄管理、服務(wù)發(fā)布、變更、掛起、激活、撤銷等服務(wù)發(fā)布的管理，其次還包括服務(wù)設(shè)計以及配置管理等；實(shí)例管理完成大眾化用戶所需的服務(wù)模板管理。在此基礎(chǔ)上，按照用戶、服務(wù)內(nèi)容，結(jié)合相關(guān)的計費(fèi)策略，實(shí)現(xiàn)IaaS計費(fèi)管理。按照用戶所需服務(wù)的實(shí)際需求，完成細(xì)粒度化的資源調(diào)度管理和基礎(chǔ)資源管理，主要是形成面向資源池的1→N的過程和面向用戶實(shí)際需求的N→1的過程，包括調(diào)度的策略設(shè)計、策略控制、調(diào)度流程、資源回收等的管理。除此之外，VDC中央運(yùn)營管理平臺還包括作為運(yùn)營支撐的安全、統(tǒng)計分析以及資源監(jiān)控等功能模塊。

5 結(jié)束語

本文在分析IDC業(yè)務(wù)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀以及國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢，分析了IDC產(chǎn)業(yè)開展中的問題，詳細(xì)分析了IDC向VDC轉(zhuǎn)型的動因及必要性，研究了云計算作為新技術(shù)和模式，已成為IDC向VDC轉(zhuǎn)型不可或缺的支撐技術(shù)之一。同時，結(jié)合當(dāng)前國際上已經(jīng)開展的VDC業(yè)務(wù)，進(jìn)行了VDC業(yè)務(wù)設(shè)計及可能的VDC業(yè)務(wù)的商業(yè)模式。最后，提出了基于云計算的VDC技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，真正實(shí)現(xiàn)了VDC業(yè)務(wù)跨地域的資源統(tǒng)一調(diào)度、部署以及運(yùn)營的業(yè)務(wù)特點(diǎn)。

1 2010年中國企業(yè)級數(shù)據(jù)中心市場研究報告.計世資訊，2010年5月

2房秉毅，張云勇，程瑩，等.云計算國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀分析.電信科學(xué)，2010，26（8）

3潘松柏，張云勇，陳清金，等.云計算安全關(guān)鍵技術(shù).電信科學(xué)，2010，26（8）

4童曉渝，張云勇，戴元順.公眾計算通信網(wǎng)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù).通信學(xué)報，2010,31（8）

5新股研究報告.國金證券，2010年2月