云计算数据中心总体架构剖析.pdfVIP

云计算数据中心总体架构剖析(1)

•

对于云计算而言，应着重从高端服务器、高密度低成本服务器、海量存储设备和高性能

计算设备等基础设施领域提高云计算数据中心的数据处理能力。云计算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。那么，云计

算环境下的数据中心基础设施各部分的架构应该是什么样的呢？

1、云计算数据中心总体架构

云计算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，共包含3个层次：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计算中心能够安全、稳定地运行，

并且能够被有效管理。其总体架构如下图。

云计算数据中心总体架构剖析(2)

•

2、云计算机房架构

根据长城电子公司多年的经验，为满足云计算服务弹性的需要，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。

集装箱模块化机房在室外无机房场景下应用，减轻了建设方在机房选址方面的压力，帮

助建设方将原来半年的建设周期缩短到两个月，而能耗仅为传统机房的50％，可适应沙漠

炎热干旱地区和极地严寒地区的极端恶劣环境。楼宇模块化机房采用冷热风道隔离、精确送

风、室外冷源等领先制冷技术，可适用于大中型数据中心的积木化建设和扩展。

3、云计算网络系统架构

网络系统总体结构规划应坚持区域化、层次化、模块化的设计理念，使网络层次更加清

楚、功能更加明确。数据中心网络根据业务性质或网络设备的作用进行区域划分，可从以下

几方面的内容进行规划。

1）按照传送数据业务性质和面向用户的不同，网络系统可以划分为内部核心网、远程

业务专网、公众服务网等区域。

2）按照网络结构中设备作用的不同，网络系统可以划分为核心层、汇聚层、接入层。

3）从网络服务的数据应用业务的独立性、各业务的互访关系及业务的安全隔离需求综

合考虑，网络系统在逻辑上可以划分为存储区、应用业务区、前置区、系统管理区、托管区、

外联网络接入区、内部网络接入区等。

此外，还有一种Fabric的网络架构。在数据中心部署云计算之后，传统的网络结构有

可能使网络延时问题成为一大瓶颈，这就使得低延迟的服务器间通信和更高的双向带宽需要

变得更加迫切。这就需要网络架构向扁平化方向发展，最终的目标是在任意两点之间尽量减

少网络架构的数目。

Fabric网络结构的关键之一就是消除网络层级的概念，Fabric网络架构可以利用阵列技

术来扁平化网络，可以将传统的三层结构压缩为二层，并最终转变为一层，通过实现任意点

之间的连接来消除复杂性和网络延迟。不过，Fabric这个新技术目前仍未有统一的标准，其

推广应用还有待更多的实践。

4、云计算主机系统架构

云计算核心是计算力的集中和规模性突破，云计算中心对外提供的计算类型决定了云计

算中心的硬件基础架构。从云端客户需求看，云计算中心通常需要规模化的提供以下几种类

型的计算力，其服务器系统可采用三（多）层架构，一是高性能的、稳定可靠的高端计算，

主要处理紧耦合计算任务，这类计算不仅包括对外的数据库、商务智能数据挖掘等关键服务，

也包括自身账户、计费等核心系统，通常由企业级大型服务器提供；二是面向众多普通应用

的通用型计算，用于提供低成本计算解决方案，这种计算对硬件要求较低，一般采用高密度、

低成本的超密度集成服务器，以有效降低数据中心的运营成本和终端用户的使用成本；三是

面向科学计算、生物工程等业务，提供百万亿、千万亿次计算能力的高性能计算，其硬件基

础是高性能集群。

云计算数据中心总体架构剖析(3)

5、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，在云计算平台中，数据如何放置是一个非常重要

的问题，在实际使用的过程中，需要将数据分配到多个节点的多个磁盘当中。而能够达到这

一目的的存储技术趋势当前有两种方式，一种是使用类似于GoogleFileSystem的集群文件

系统，另外一种是基于块设备的存储区域网络SAN系统