Ch4 云计算系列培训-绿色数据中心

云计算关键技术——云数据中心

云计算与虚拟技术2

数据中心是各种网络应用的中枢。淘宝购物、银行业务、百度搜索、盛大游戏，所有的业务处理都是在数据中心完成。

数据中心是企业实施与应用IT技术，支撑企业或机构运营的核心部门。可以说数据中心是信息世界的核心。一、数据中心简介3指用于安置计算机系统及相关部件的场所和设施，一般包含大量服务器、冗余和备用电源、冗余数据通信连接、环境控制（如空调、灭火器等）和安全设备等。1.数据中心（DataCenter）定义4

数据中心逻辑上包括各种硬件和软件。硬件指数据中心的基础设施，包括支撑系统和计算机设备等；

软件是指数据中心所安装的程序和提供的信息服务等。2.数据中心的逻辑构成5数据中心示意图总体拥有成本TCO

TOTAL

COSTOFOWNERSHIP初期费用硬件采购成本软件使用授权成本培训费用后继费用管理操作维护电能了解当前架构的总体花费是估算整合后节约的费用的先决条件7传统数据中心传统数据中心的结构特点二、传统数据中心庞大的应用体系静态地部署多种软件组合点对点集成独立的应用数据垂直的烟囱式架构异构的技术多种操作系统平台支撑高峰时的容量被动的响应式管理数据直接从各个数据源被抓取到最终目的地。这类系统主要服务于各级综合管理部门的特定应用。2.传统数据中心面临的挑战传统数据中心能耗高（数据来源：MichaelBell,researchvicepresidentatStamford）3KW已经远不能满足需求50%非IT设备支出占比持续增加效率低20%IT平均资源利用率数据来源：TheGreenGrid2.5传统数据中心PUE业务弱90天

平均业务上线周期传统数据中心面临着能源、空间、成本、整合、安全、管理等方面的严峻挑战。9三.云数据中心概念的提出整合的高性能高可用性敏捷的整合的要求:提升服务器的利用率烟囱式架构低效的资源管理5%-10%整合架构动态负载管理60%-70%敏捷的要求：敏捷适应应用变化应用A,B,C,D,E网络负载如果利用率过高，扩容共享实例ServerAServerBServerCServerD按需扩展实时地获取业务变化，敏捷地适应应用变化情况根据负载随需扩展高弹性，动态伸缩，selfservice，配置更多的实例在初始投资成本和获得良好的效率之间作出平衡联邦式云数据中心Austin,TXColoradoSprings,COSaltLakeCity,UT根据应用要求进行资源分配Austin,TXColoradoSprings,COSaltLakeCity,UT高性能的要求：高存储能力全球最大数据仓库容量其大小每两年增长三倍1998–1TB;2001–10TB;2003–30TB;2005–100TB;2007–300TB;2009–900TB;2011–2.7PB16集中处理层问题：昨天的客户发展量如何？分布式处理层汇总、合并结果Selectsum(sales)whereDate=‘24-Sept’…多个服务器并行处理查询请求构建并发SmartScan请求各服务器返回结果高性能的要求：分布式处理能力Storage数据复制完全激活故障切换到备份点数据的备份和恢复低成本高性能数据保护&归档集群技术保证容错和服务器水平扩展DatabaseDatabaseStorage高可用性的要求：保证业务不被中断自动存储管理保证容错存储水平扩展要求达到最高可用性和最低的成本在线升级硬件和软件资源利用率：资源池化制冷效率：绿色节能运维效率：分权分域运维更高效率

绿色数据中心更低能耗绿色机房：绿色节能技术垂直节能：基础设施与IT设备联动节能、负荷均衡优化业务上线周期：缩短80%提供更多业务：IAAS、PAAS、SAAS……提高效益投资收益率：大幅提升构筑产业链：合作产业链解决传统数据中心面临问题的最佳途径！四、云数据中心安全性1端到端安全体系，数据无忧可用性2业务与基础设施动态调度高可靠、即刻使用伸缩性3与客户业务发展同步用户化4定制化portal，自助、便捷IP/FC/LTEIaaS层PaaSAPISDKSaaSIaaSEC2S3DaaS传统终端家庭终端移动终端1.云数据中心的亮点数据中心专业服务集成实施规划设计商业咨询项目管理评估优化专业管理系统综合网管

数据中心业务管理安全管理机房管理云平台管理IT服务管理绿色数据中心机房机房布局电力系统制冷系统综合布线消防监控门禁机柜运维中心计算网络存储负荷均衡安全虚拟化(计算、存储、网络虚拟化)云管理平台(分布式、并行、自动管控)IT云平台基础业务数据中心业务云业务定制业务基础办公桌面运营办公系统外部网站IaaS业务PaaS业务SaaS业务安全服务容灾、备份。。。。。2.大型企业云数据中心解决方案框架众多分散的小数据库的整合基于整合平台提升数据生命周期管理能力及数据质量通过标准化及自动化管理的采用有效降低运维成本有效提升数据安全并降低数据分发的难度全企业内集中的、标准化的数据管理要求建设双活的灾备中心，有效提升资源利用率基于资源共享及动态调整能力，有效节约硬件投资通过集中化的灾备中心建设，促进IT系统的管控集中化、技术标准化的演进全国大集中的SaaS应用带来高性能数据库集群的需求，尤其是BSS领域核心支撑系统全国大集中的OLTP需求海量数据管理能力及动态扩展能力SaaS应用所需的数据一致性保障及关系数据管理能力适合大型企业的大型关系型数据库的提供或托管：

高性能、海量数据管理、扩展性适合中小企业的小型关系型数据库的提供或托管：DB实例的快速提供、弹性能力、自动化分散数据库的整合集中化的灾备中心大集中SaaS应用的数据库支撑新一代IDC/ADC的数据库提供与运营3.电信企业云数据中心的应用场景：在数据库平台层的需求业务目标：降低成本、提高效率、改善服务、拓展业务！Page22业务体系云平台硬件基础设施绿色数据中心绿色节能：高效环保，降低成本，履行社会责任卓越运营无规模，不成云：规模化运营、技术支撑与完善的服务体系构建合作生态链兼容、开放：异构兼容，多厂家API兼容，可与第三方合作弹性扩展/收缩业务4.大型企业云数据中心特征丰富经验全方位资质快速交付健康生态链Page23云交付云业务绿色数据中心机房云IT基础平台绿色模块化智能管控高性能虚拟机弹性伸缩自动化调度跨域资源管理低成本海量存储端到端的云安全精细化运维和计费丰富的运营工具标准开放接口丰富数据中心业务差异云数据中心特色业务

ICT融合创新平台五、云数据中心解决方案构成Page24A绿色数据中心机房

3G、云计算、物联网等业务快速增长，机房能耗急剧上升；传统数据中心机房功率密度从3-5kW/柜上升至10kW+，机房局部过热成为设备安全运行的最大风险设备功耗发展趋势

业务增长快、能耗上升大1.传统数据中心机房面临的挑战制冷效率低机柜同一朝向布置，级联加热;空调风帽上送风，冷热气流混合严重

机柜内无挡风盲板,热气流回流线缆布置不合理，阻碍气流输送,影响维护性，降低可靠性1.传统数据中心机房面临的挑战模块化扩容机房建设周期1-2年，早期无法准确预测业务发展无法按需部署和模块化扩展演进差1.传统数据中心机房面临的挑战传统数据中心：只监控不管理

IT设备与机房基础设施实现智能联动，提升管理效率缺乏统一的监控管理监控+管理机房环境能耗监控IT资源动态调节1.传统数据中心机房面临的挑战2930常规数据中心的能源消耗分析图绿色环保是当今全球社会的发展主旋律，我国经历了前些年的资源消耗性发展，现在也紧跟全球发展主旋律，各行业都在推进节能减排、可持续发展的战略。信息化建设进入数据大集中时代，各数据中心面积少则数千平米，多则数万平米，如此大规模的数据中心能耗十分惊人，每年的电费可以达到惊人的千万元，为了减少能耗，降低成本，建设绿色数据中心是信息化建设的主旋律。2.绿色数据中心的概念绿色数据中心：在数据中心设计、建设以及运行生命周期全程中，资源利用率高、能源消耗低，符合环境保护要求，对生态环境无影响或影响极小的数据中心。PUE（PowerUsageEffectiveness）是数据中心的总能耗与IT设备能耗的比率。数据中心整体能耗数据IT设备消耗的电能=数据中心效率3.数据中心能耗效率量化指标—PUE

数据中心消耗能源包括机械、电力以及各种设备的能源消耗。PUE是一个比值，基准是2，越接近1表明能效水平越好。PUE值的常用评价标准

34北京市政府数据中心能耗举例35北京市政府数据中心能耗举例36北京市政府数据中心能耗举例建筑围护结构系统：建筑材料使用低热传导性能的环保节能材料，降低机房制冷量损失。取消外窗，防止太阳辐射消耗能量。全封闭型的数据中心，提高机房密闭性能。空调制冷系统：根据数据中心现场情况及地域情况选择最合适的空调系统，合理摆放空调设备位置，风口地板与空调保持6英尺以上距离，避免气流短路等。维持合理的新风量。UPS、电源系统及照明系统:选用高效率UPS并使其运行在经济状态下，调整电源系统的三相平衡，对谐波进行抑制，对电力系统进行无功补偿，引入智能照明系统，提高自动化程度。IT设备系统：淘汰高能耗IT设备。合理规划服务器及存储设备的使用架构，提高服务器及存储设备的虚拟化程度，提高资源的自动化分配，引入云计算及云存储，提高资源的利用率。低成本能源及自然冷源的使用：如Google将太阳能引入机房电力供应系统。微软在寒冷的西伯利亚建立一个1万台服务器的数据中心，冬天制冷电力需求极小。改进机房的能耗指标，提高机房的PUE值

绿色机房平滑演进精密送风密封冷通道自然风冷集装箱联动控制智能机器人卓越交付咨询规划深化设计集成交付维保项目管理模块化机房单柜密度平滑提升高效节能单柜9KW单柜18KW（液冷）更高密度30KW（计划）智能管控系统

4.数据中心机房的愿景数据中心机柜精密空调配电区进线室VIP机房办公区仓库会议室运维中心前台接待云机房5.云机房整体布局举例咨询交付设计维保需求分析业务模型预测方案架构机房选址可行性验证项目估价风险分析输出：机房咨询报告

整体布局供配电设计冷却系统设计智能管控设计机柜系统设计综合布线设计消防系统设计防雷接地设计输出：整体规划图子系统要求子系统施工图供配电实施冷却系统实施智能管控实施机柜系统实施综合布线实施消防系统实施防雷接地实施输出：相关部件安装单机调测联合调测完成验收7*24问题受理技术咨询一般故障处理重大故障处理备件维修机房健康检查油机保养项目管理6.云机房解决方案举例精确送风机柜

IT设备机柜油机&ATSUPS直流电源柜交流电源柜静态转换开关电池及电池架电源线缆走线架光纤配线架线缆&光纤标识走线支架火灾探测系统烟感探测系统灭火系统平面布局门&窗墙&天花板架空地板照明等瞬间浪涌电压抑制装置接地保护系统机柜系统内部装修供电系统防雷 /接地消防系统综合布线制冷系统集成管理门禁CCTV动环监控集成管理精密空调舒适性空调通风系统机房物理基础设施7.云机房解决方案举例楼宇化机房IDS（IntelligentData-CenterSolution）系列数据中心机房模块化机房集装箱机房1、大型数据中心

2、集成综合管理3、绿色节能4、高可用性1、机房局部高功率2、快速部署3、按需建设4、高效节能5、功率范围宽1、快速灵活部署2、按需建设3、高功率密度4、应急与容灾5、高效节能8.云机房解决方案产品形态举例集成产品；

新建、灾备；单柜15KW、整箱270KW;PUE<1.25;集成产品；

新建、改造；单柜9KW;PUE<1.5;解决方案；

新建、改造；咨询+设计+产品+服务；PUE<1.64;适用于50~300平方米数据中心建设8~12周完成扩容，交付使用（制冷、机柜、综合布线、监控等）约节省20%TCO能源效率提升15~30%集装箱式数据中心

快速部署：8~12周完成机房建设和交付约节省30%TCO兼容业界各种尺寸服务器安装支持单独部署、集群部署，高密集成，满配支持360kW快速部署、灵活扩展、规模成长、方便重构模块化数据中心Page43模块化机房特点按需设计，模块规模从面积平滑扩展冷源靠近热源，冷热气流分开支持高密度计算工厂预制部件，现场安装即可9.云机房解决方案的价值—模块设计10.供应商能力：SAFESmart:机房智能管理产品，与云计算管理系统可分可合，支撑智能化机房解决方案；Availability:开发能够支撑Tier3等级数据机房咨询设计系统，对机房各子系统进行全面整合、优化；Flexibility:开发集装箱机房、模块化机房、标准机柜，满足客户控制初投资需求，可灵活、平滑扩容；Efficient:开发机房温控平台，实现解决方案完美配置，实现最优PUE值，提升解决方案整体竞争力。Smart(可管理)、Availability(可用)、Flexibility（可扩展）、Efficient（高效节能）从机柜到机房的节能自然冷源的智能双循环制冷机房冷热通道机房冷热隔离冷热通道分离节能达20%自然风冷技术柜外精确送风密闭制冷空间根据温度调节风阀节能达30%柜内冷热隔离防止热风回流，降低制冷效率密闭制冷空间火灾自动开启密封板节能达30%密封的冷通道通过热仿真、模拟和勘测打造绿色机房CFD仿真分析Mockup模拟测试机房勘测（机器人、风速、风量检测）11.云机房解决方案的价值-绿色节能业务联动：根据云平台负荷动态调整供电、制冷量，确保设备可靠运行，同时获得最优PUE；在夜间，云平台进行业务汇聚，对部分供电设备、空调和照明进行下电，降低能耗，同时增加设备寿命热岛区域业务自动迁移精细运营：机柜级智能PDU(PowerDistibutionUnit)可实现设备级能耗监测、统计高效运维：监控动力、环境、安防、IT设备，支持本地、远程可视化管理，提升运维便利性Page4612.云机房解决方案的价值-智能管控Page47B云IT基础平台Page48硬件资源计算RH2285X6000存储云存储VIS6000S6800E网络S93S56安全E8080ESIG98EMSOMSCCF资源调度自动化资源调度管理绿色机房基础设施云IT基础设施云业务数据中心咨询服务虚拟资源虚拟计算资源池虚拟块存储资源池虚拟对像存储资源池虚拟网络资源池虚拟机、虚拟存储引擎运营管理FOSNMSBMS1.云IT基础设施的总体架构CCF:ChargingControlFunctionOMS:OperationsManagementSystemEMS:ElementManagementSystemNMS:NetworkManagementSystem

BMS:BatteryManagementSysytemnFOS:FacilityOperationSystemPage49网络运维中心接入交换机接入交换机InternetMPLSbackbone防火墙汇聚交换机核心路由器IDS/IPS网络与安全模块负载均衡云业务区综合网管KVM交换机传统业务区运维区2.云IT基础设施的网络架构容灾中心DWDM磁带库备份服务器存储灾备模块密集波分复用光纤传输Page50系列化SAN存储虚拟磁带库系列化NAS存储VIS6000

云存储存储设备系列化网络设备系列化安全设备网络/安全设备E6000刀片服务器4U机架服务器智能网卡SSD云服务器X6000机柜式服务器2U机架服务器计算设备ATCA企业级服务器3.IT基础设施设备4.云计算架构的基石：融合的硬件平台StorageWEBServerStorageInternetL3SWWEBServerAPPServerStorageAPPServerFW传统数据中心APPServerAPPServerL3SWL3SWFWRouterFW垂直的系统架构分离式独占资源高成本管理、高能耗云计算数据中心融合的硬件平台计算集群高速交换机业务负载均衡电源模块自动化存储集群制冷系统虚拟化软件防火墙IPS

/IDSVPN资源管理和调度下一代融合的硬件平台弹性、灵活扩展能力低成本管理、低能耗Page515.云计算软件平台…统一的架构统一的接口界面统一的管理系统统一的软件架构客户化的业务各种型号规格要求的虚拟机多种的操作系统客户化应用程序差异化优势大规模可运营通过统一的架构，提供客户化的云计算管理系统。Page53精细化运维计费低成本海量存储自动化调度跨域资源管理标准化开放接口云计算平台丰富的运维工具端到端云安全弹性伸缩高性能虚拟机六、华为云数据中心案例Page54Page54内存共享提升30%虚拟机密度自适应网络实时性业务优化网卡驱动VMVM多线程多队列分摊和直通技术Layer2Classifier/sorterMACRx1Rx1Rx1Tx1Rx2Tx2Tx2Rx3Rx3Tx3Tx3Tx3vNICVM1vNICVM2vNICVM3黑匣子快速定位异常原因应用操作系统虚拟机加固，确保虚拟机安全批量集中热补丁硬件层VMM更新服务器OS内核更新管理器用户管理层用户管理接口提高整体性能30%以上确保虚拟机可运营可管理5.1高性能虚拟机可运营Page55云平台OSAPP500用户负载均衡器1000用户OSAPPOSAPP业务负载增加，弹性扩容根据业务需求弹性伸缩，快速响应，弹性扩展/收缩资源满足业务需要以最小的代价，支撑业务需求的不确定性短时间实现大规模资源部署，快速响应业务需求，保证业务体验客户价值5.2弹性伸缩快速响应业务需求Page56Page56超大容量集群规模：1024服务器/每集群,同一集群内所有VM共享无锁化的弹性分配云存储，克服了读操作的性能瓶颈，使得物理服务器的VM迁移及HA(高可用)调度可在更大尺度内进行；目前华为SingleCloud已达到128

Server/集群(超越之前业界最佳的VMware64Server/集群)百T容量大层2数据中心交换网：引入网络目录服务，实现物理与逻辑L2地址的解耦，突破普通L2网络节点规模不超过4096节点的限制，支持大层2网络内所有VM的移动性SingleCloudCluster11231024…Clustern1231024…Cluster31231024…Cluster21231024………5.3大集群Page57多种资源自动化调度策略，满足不同业务系统的SLA(服务等级协议)及运营成本需求基于负载均衡策略APP1APP2APP3APP4APP2APP3APP4APP1客户价值自动检测服务器或业务系统负载状况自动均衡各服务器及业务系统负载确保业务系统最佳响应基于温度平衡策略APP1APP2APP3APP4APP2APP3APP4APP1FOS自动检测各区域温度状况平衡数据中心内部温度提高数据中心能效比，降低整体运营TCO5.4自动化调度确保业务最佳响应Page58基于全网的管理系统，实现全网资源的统一调度全网各地区的用户经过授权管理本地资源针对客户的资源出租，允许客户在签约资源内进行管理弹性IP(虚拟机漂移)解决方案实现三层网络跨域资源调度MSTP建立大二层网络，两地资源共享，实现跨域资源调度通过跨域资源管理，实现全网资源的集中化统一管理，达到资源共享，规模效益的效果RegionCell2Cell1CellnVDC1VDC2VDCnRegion管理员Site管理员Site管理员Site管理员VDC管理员VDC管理员VDC管理员用户用户用户*VDC=VirtualDataCenter(虚拟数据中心)跨域资源管理Backbone用户s9300s5300trunktrunktrunk对外弹性IPtrunktrunktrunkNAT转换SZCCMSTPGZCC1GZCC2SZCC1192.168.1.10202.10.235.6192.168.1.12202.10.235.8VPNCLC弹性IP5.5跨域资源管理实现全网资源共享Page59分布式机头、分布式条带化、多点复制、快速快照和恢复、动态负载均衡、分布式内存Cache、低成本廉价存储服务器高性能VBS:总IOPS可达100万，总MBPS可达40GB/sOBS：总IOPS可达10万，总MBPS可达30GB/s大容量VBS:每个节点支持12～24T存储，总存储达24PBOBS：每个节点支持12～24T存储，总存储达240PB大集群VBS:每集群支持1024个节点OBS:每集群支持10000个节点高可靠VBS/OBS:缺省为三点复制，可靠性达到99.9999%关键技术分布式软件和低成本存储服务器构建