孙国勇

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

摘 要：随着信息化的飞速进步，云计算技术也进一步发展，在大数据背景之下，如何进行海量的数据处理，原有的架构技术是否还可以继续适应，该文从数据中心的发展历程开始，介绍了云数据中心的特点、构架及连接关系。

关键词：新型数据中心 云平台 架构技术

中图分类号：TP308 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）04（b）-0182-02

近年来，数据中心正在向云时代快速迈进，企业可利用云计算技术和虚拟化提供灵活、便捷的资源池环境，可以在很大程度上降低企業应用系统扩展、部署的成本。云数据中心将不断引入新的技术，构建资源共享池，支撑信息系统，而架构技术则是新型数据中心的顶层设计。

1 数据中心的发展历程

数据中心具有应用程序、数据库、存储系统等计算机组件及系统，主要用于数据的存储、管理、分发和房间、楼层、信息机柜和建筑。通常包括电源（备份电源）、环境控制设备、通信连接等，其发展经历了大型机、小型机、互联网和云计算四个阶段[1]。

大型机阶段：数据中心的的计算机为大型机，用于科学研究和国防军事领域，多个用户借助网络和终端与主机连接实现资源共享，充分利用大型主机的资源。

小型机阶段：集成电路元的出线和发展，计算机体积逐渐变小，价格逐渐便宜下来，中小型数据机房爆发增长，数据的计算开始呈分布化发展。

互联网时代：随着互联网技术的普及和发展，数据被用户从互联网中心的服务器获取，互联网将全球的计算机进行整合，使得数据呈集中化发展趋势，由此产生互联网中心，可提供维护系统、托管主机、检查入侵、出租资源等多项服务。

云计算阶段：随着快速变化的业务需求，数据中心规模大膨胀，资源服务化，数据中心朝着计算密集型和数据密集型不断发展，云计算中心产生。计算机资源、网络资源和存储资源被云数据中心通过虚拟化技术构建成虚拟资源池，进而借助云资源管理技术统一管理调度资源，为用户提供服务。

2 云数据中心特点

传统数据的架构模式为烟囱式垂直架构，信息系统拥有独立的操作系统、存储设备和服务器，占据大量的资源，空间占用大，成本高，随着信息难以满足用户的要求。而云数据中心通过虚拟化打通存储、服务器资源，实现资源共享，云数据中心高度虚拟、绿色环保、模块化。

高度虚拟：云数据中心的核心特征是高度虚拟，聚合用户桌面、服务器、网络、应用、存储等所有资源并将其虚拟化，构建计算资源池，可实现逻辑统一、信息系统共享，提高资源的利用率，向所有用户按照其需求提供服务，并且可以为用户自助式提供快速的网络部署。

绿色环保：云数据中心的亮点是绿色环保，能够降低企业的成本，增加电源系统的可靠性，提高数据中心容量，能够共享物理资源，既可以满足用户的需求，又可以减少服务器的数量。因此数据中心应建设在自然散热性好、能源消耗少的地方，节约用电，降低能耗[2]。

数据模块化：采用模块化方式构建数据中心将使数据中心更加灵活，可以将数据中心按服务类型、能耗、应用分成多个板块，各个区域可实现动态维护和升级。模块化的数据中心能够降低数据中心的部署周期，提高数据中心的建设速度，思想实现部署能力自动化，满足不断增长的业务对数据的需求。

3 新型数据中心的架构体系

3.1 总体架构体系

数据包中心架构随着云计算技术的发展而不断发生变化，引入云计算架构模式，能更好地适应用户快速变化的业务对数据中心架构技术的要求。对计算、网络、应用、存储等资源利用虚拟化技术进行统一管理以实现资源的共享。在进行机房的设计时，要结合低碳环保，不断引进新技术和新理念，利用模块化、虚拟化管理技术建立绿色机房[3]。数据中心构建的顶层设计是新型数据中心的总体架构，支撑着数据中心的建设。数据中心机房、基础设施、平台服务、物理资源、终端用户、软件服务层六大部分共同组成了数据中心架构。

数据中心机房为数据中心系统提供承载环境，是数据中心的基础，主要有布线、机柜、机房布局、制冷系统、运维中心、门禁监控系统等组成。

基础设施层将物理资源虚拟化，为用户提供虚拟化的计算、存储、网络资源池，利用云资源平台统一管理调度，实现动态资源弹性扩展，虚拟化软件部署的资源粒度，多个虚拟机可在同一个物理主机上部署，满足用户需求。

物理资源层能够为数据中心系统提供服务器、网络设备、安全设备、存储设备等物理承载的各类资源。物理资源池根据用户的需求呈现异构化，如CPU架构服务器：IBM服务器，HP服务器，PC服务器等；存储设备系统：网络存储系统（NAS）、直连式存储系统（DAS）、存储区域网络系统（SAN）等。

软件服务层可以为用户提供电子商务网站、社交网站、移动互联网、门户网站等各种应用业务的服务。数据中心用户可根据访问用户业务分布、流量需求使用基础设施资源，实现软件服务的部署资源的动态扩展，满足资源需求，软件服务层一般可采用直接部署和系统托管两种方式，实现数据中心的资源部署。

平台服务层为用户提供平台开发、运行环境、平台管理等，支持用户开发应用软件，并提供其编程语言、公用服务、工具链等，用户可以控制已经安装的程序和配置，但不需要管理网络、服务器、存储器或者操作系统等基础设施。

用户层是指用户软件开发人员、运营商、管理人员等所有用户通过电脑、手机等设备连入终端，访问数据中心。随着科学技术的飞速发展和互联网的普及，未来还会有家电、汽车等智能化产品接入终端。

数据中心的各层相互支撑，共同建构新型数据中心架构技术，更好地适应用户高密度计算、海量存储的需求，降低企业成本，满足社会绿色环保的要求。

3.2 数据中心的硬件拓扑结构

数据中心典型硬件包括服务器（通用服务器；专用服务器）、交换机（核心交换机、接入交换机）、防火墙、NAS存储设备、FC光纤钎交换机。

4 云计算架构体系的关键技术

数据中心服务器串联技术：新型数据中心是由庞大的服务器群串联起来的，其部署集群、串联方式、动态迁移、能耗也是新型数据中心存在关键技术问题[4]。

云数据存储技术：云平台需要存储超级容量的数据并且提高吞吐率和传输率，满足用户的要求，如：Google的GFS文件系统处理数据以GB度量，至少应该有三个数据副本来保证安全。

云数据管理技术：云数据库必须要有相应的查询语言，用于分布式数据的放置和PB级数据结构化的处理。云编程模型为用户提供程序编写平台，计算云平台的大量数据。

5 结语

云平台是用户对信息模式的新需求，也是互联网发展的必然结果，随着数据中心的快速发展，现行的旧技术已不能满足数据中心的虚拟化部署和快速扩展。数据中心架构技术能够推动新型数据中心的构建，推动信息系统逐步向云数据中心迁移，满足用户海量、高密度计算需求。

参考文献

[1] 左卫，孙文俊，谢德晓.新型数据中心云平台架构技术[J].网络安全技术与应用，2015（9）：82-83.

[2] 刘璇.典型架构下数据中心新型网络技术的应用和实现[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2015（11）：269.

[3] 吴志明，傅志仁，张宏斌，等.面向ICT服务的电信网络架构及其技术实现[J].电信科学，2014（8）：112-130.

[4] 江务学，张璟，王志明.云计算及其架构模式[J].辽宁工程技术大学学报：自然科学版，2011（4）：575-579.