Ch4 云計算系列培訓-綠色數據中心

云計算關鍵技術——云數據中心

云計算與虛擬技術2

數據中心是各種網絡應用的中樞。淘寶購物、銀行業(yè)務、百度搜索、盛大游戲，所有的業(yè)務處理都是在數據中心完成。

數據中心是企業(yè)實施與應用IT技術，支撐企業(yè)或機構運營的核心部門?？梢哉f數據中心是信息世界的核心。一、數據中心簡介3指用于安置計算機系統及相關部件的場所和設施，一般包含大量服務器、冗余和備用電源、冗余數據通信連接、環(huán)境控制（如空調、滅火器等）和安全設備等。1.數據中心（DataCenter）定義4

數據中心邏輯上包括各種硬件和軟件。硬件指數據中心的基礎設施，包括支撐系統和計算機設備等；

軟件是指數據中心所安裝的程序和提供的信息服務等。2.數據中心的邏輯構成5數據中心示意圖總體擁有成本TCO

TOTAL

COSTOFOWNERSHIP初期費用硬件采購成本軟件使用授權成本培訓費用后繼費用管理操作維護電能了解當前架構的總體花費是估算整合后節(jié)約的費用的先決條件7傳統數據中心傳統數據中心的結構特點二、傳統數據中心龐大的應用體系靜態(tài)地部署多種軟件組合點對點集成獨立的應用數據垂直的煙囪式架構異構的技術多種操作系統平臺支撐高峰時的容量被動的響應式管理數據直接從各個數據源被抓取到最終目的地。這類系統主要服務于各級綜合管理部門的特定應用。2.傳統數據中心面臨的挑戰(zhàn)傳統數據中心能耗高（數據來源：MichaelBell,researchvicepresidentatStamford）3KW已經遠不能滿足需求50%非IT設備支出占比持續(xù)增加效率低20%IT平均資源利用率數據來源：TheGreenGrid2.5傳統數據中心PUE業(yè)務弱90天

平均業(yè)務上線周期傳統數據中心面臨著能源、空間、成本、整合、安全、管理等方面的嚴峻挑戰(zhàn)。9三.云數據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:提升服務器的利用率煙囪式架構低效的資源管理5%-10%整合架構動態(tài)負載管理60%-70%敏捷的要求：敏捷適應應用變化應用A,B,C,D,E網絡負載如果利用率過高，擴容共享實例ServerAServerBServerCServerD按需擴展實時地獲取業(yè)務變化，敏捷地適應應用變化情況根據負載隨需擴展高彈性，動態(tài)伸縮，selfservice，配置更多的實例在初始投資成本和獲得良好的效率之間作出平衡聯邦式云數據中心Austin,TXColoradoSprings,COSaltLakeCity,UT根據應用要求進行資源分配Austin,TXColoradoSprings,COSaltLakeCity,UT高性能的要求：高存儲能力全球最大數據倉庫容量其大小每兩年增長三倍1998–1TB;2001–10TB;2003–30TB;2005–100TB;2007–300TB;2009–900TB;2011–2.7PB16集中處理層問題：昨天的客戶發(fā)展量如何？分布式處理層匯總、合并結果Selectsum(sales)whereDate=‘24-Sept’…多個服務器并行處理查詢請求構建并發(fā)SmartScan請求各服務器返回結果高性能的要求：分布式處理能力Storage數據復制完全激活故障切換到備份點數據的備份和恢復低成本高性能數據保護&歸檔集群技術保證容錯和服務器水平擴展DatabaseDatabaseStorage高可用性的要求：保證業(yè)務不被中斷自動存儲管理保證容錯存儲水平擴展要求達到最高可用性和最低的成本在線升級硬件和軟件資源利用率：資源池化制冷效率：綠色節(jié)能運維效率：分權分域運維更高效率

綠色數據中心更低能耗綠色機房：綠色節(jié)能技術垂直節(jié)能：基礎設施與IT設備聯動節(jié)能、負荷均衡優(yōu)化業(yè)務上線周期：縮短80%提供更多業(yè)務：IAAS、PAAS、SAAS……提高效益投資收益率：大幅提升構筑產業(yè)鏈：合作產業(yè)鏈解決傳統數據中心面臨問題的最佳途徑！四、云數據中心安全性1端到端安全體系，數據無憂可用性2業(yè)務與基礎設施動態(tài)調度高可靠、即刻使用伸縮性3與客戶業(yè)務發(fā)展同步用戶化4定制化portal，自助、便捷IP/FC/LTEIaaS層PaaSAPISDKSaaSIaaSEC2S3DaaS傳統終端家庭終端移動終端1.云數據中心的亮點數據中心專業(yè)服務集成實施規(guī)劃設計商業(yè)咨詢項目管理評估優(yōu)化專業(yè)管理系統綜合網管

數據中心業(yè)務管理安全管理機房管理云平臺管理IT服務管理綠色數據中心機房機房布局電力系統制冷系統綜合布線消防監(jiān)控門禁機柜運維中心計算網絡存儲負荷均衡安全虛擬化(計算、存儲、網絡虛擬化)云管理平臺(分布式、并行、自動管控)IT云平臺基礎業(yè)務數據中心業(yè)務云業(yè)務定制業(yè)務基礎辦公桌面運營辦公系統外部網站IaaS業(yè)務PaaS業(yè)務SaaS業(yè)務安全服務容災、備份。。。。。2.大型企業(yè)云數據中心解決方案框架眾多分散的小數據庫的整合基于整合平臺提升數據生命周期管理能力及數據質量通過標準化及自動化管理的采用有效降低運維成本有效提升數據安全并降低數據分發(fā)的難度全企業(yè)內集中的、標準化的數據管理要求建設雙活的災備中心，有效提升資源利用率基于資源共享及動態(tài)調整能力，有效節(jié)約硬件投資通過集中化的災備中心建設，促進IT系統的管控集中化、技術標準化的演進全國大集中的SaaS應用帶來高性能數據庫集群的需求，尤其是BSS領域核心支撐系統全國大集中的OLTP需求海量數據管理能力及動態(tài)擴展能力SaaS應用所需的數據一致性保障及關系數據管理能力適合大型企業(yè)的大型關系型數據庫的提供或托管：

高性能、海量數據管理、擴展性適合中小企業(yè)的小型關系型數據庫的提供或托管：DB實例的快速提供、彈性能力、自動化分散數據庫的整合集中化的災備中心大集中SaaS應用的數據庫支撐新一代IDC/ADC的數據庫提供與運營3.電信企業(yè)云數據中心的應用場景：在數據庫平臺層的需求業(yè)務目標：降低成本、提高效率、改善服務、拓展業(yè)務！Page22業(yè)務體系云平臺硬件基礎設施綠色數據中心綠色節(jié)能：高效環(huán)保，降低成本，履行社會責任卓越運營無規(guī)模，不成云：規(guī)?；\營、技術支撐與完善的服務體系構建合作生態(tài)鏈兼容、開放：異構兼容，多廠家API兼容，可與第三方合作彈性擴展/收縮業(yè)務4.大型企業(yè)云數據中心特征豐富經驗全方位資質快速交付健康生態(tài)鏈Page23云交付云業(yè)務綠色數據中心機房云IT基礎平臺綠色模塊化智能管控高性能虛擬機彈性伸縮自動化調度跨域資源管理低成本海量存儲端到端的云安全精細化運維和計費豐富的運營工具標準開放接口豐富數據中心業(yè)務差異云數據中心特色業(yè)務

ICT融合創(chuàng)新平臺五、云數據中心解決方案構成Page24A綠色數據中心機房

3G、云計算、物聯網等業(yè)務快速增長，機房能耗急劇上升；傳統數據中心機房功率密度從3-5kW/柜上升至10kW+，機房局部過熱成為設備安全運行的最大風險設備功耗發(fā)展趨勢

業(yè)務增長快、能耗上升大1.傳統數據中心機房面臨的挑戰(zhàn)制冷效率低機柜同一朝向布置，級聯加熱;空調風帽上送風，冷熱氣流混合嚴重

機柜內無擋風盲板,熱氣流回流線纜布置不合理，阻礙氣流輸送,影響維護性，降低可靠性1.傳統數據中心機房面臨的挑戰(zhàn)模塊化擴容機房建設周期1-2年，早期無法準確預測業(yè)務發(fā)展無法按需部署和模塊化擴展演進差1.傳統數據中心機房面臨的挑戰(zhàn)傳統數據中心：只監(jiān)控不管理

IT設備與機房基礎設施實現智能聯動，提升管理效率缺乏統一的監(jiān)控管理監(jiān)控+管理機房環(huán)境能耗監(jiān)控IT資源動態(tài)調節(jié)1.傳統數據中心機房面臨的挑戰(zhàn)2930常規(guī)數據中心的能源消耗分析圖綠色環(huán)保是當今全球社會的發(fā)展主旋律，我國經歷了前些年的資源消耗性發(fā)展，現在也緊跟全球發(fā)展主旋律，各行業(yè)都在推進節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。信息化建設進入數據大集中時代，各數據中心面積少則數千平米，多則數萬平米，如此大規(guī)模的數據中心能耗十分驚人，每年的電費可以達到驚人的千萬元，為了減少能耗，降低成本，建設綠色數據中心是信息化建設的主旋律。2.綠色數據中心的概念綠色數據中心：在數據中心設計、建設以及運行生命周期全程中，資源利用率高、能源消耗低，符合環(huán)境保護要求，對生態(tài)環(huán)境無影響或影響極小的數據中心。PUE（PowerUsageEffectiveness）是數據中心的總能耗與IT設備能耗的比率。數據中心整體能耗數據IT設備消耗的電能=數據中心效率3.數據中心能耗效率量化指標—PUE

數據中心消耗能源包括機械、電力以及各種設備的能源消耗。PUE是一個比值，基準是2，越接近1表明能效水平越好。PUE值的常用評價標準

34北京市政府數據中心能耗舉例35北京市政府數據中心能耗舉例36北京市政府數據中心能耗舉例建筑圍護結構系統：建筑材料使用低熱傳導性能的環(huán)保節(jié)能材料，降低機房制冷量損失。取消外窗，防止太陽輻射消耗能量。全封閉型的數據中心，提高機房密閉性能?？照{制冷系統：根據數據中心現場情況及地域情況選擇最合適的空調系統，合理擺放空調設備位置，風口地板與空調保持6英尺以上距離，避免氣流短路等。維持合理的新風量。UPS、電源系統及照明系統:選用高效率UPS并使其運行在經濟狀態(tài)下，調整電源系統的三相平衡，對諧波進行抑制，對電力系統進行無功補償，引入智能照明系統，提高自動化程度。IT設備系統：淘汰高能耗IT設備。合理規(guī)劃服務器及存儲設備的使用架構，提高服務器及存儲設備的虛擬化程度，提高資源的自動化分配，引入云計算及云存儲，提高資源的利用率。低成本能源及自然冷源的使用：如Google將太陽能引入機房電力供應系統。微軟在寒冷的西伯利亞建立一個1萬臺服務器的數據中心，冬天制冷電力需求極小。改進機房的能耗指標，提高機房的PUE值

綠色機房平滑演進精密送風密封冷通道自然風冷集裝箱聯動控制智能機器人卓越交付咨詢規(guī)劃深化設計集成交付維保項目管理模塊化機房單柜密度平滑提升高效節(jié)能單柜9KW單柜18KW（液冷）更高密度30KW（計劃）智能管控系統

4.數據中心機房的愿景數據中心機柜精密空調配電區(qū)進線室VIP機房辦公區(qū)倉庫會議室運維中心前臺接待云機房5.云機房整體布局舉例咨詢交付設計維保需求分析業(yè)務模型預測方案架構機房選址可行性驗證項目估價風險分析輸出：機房咨詢報告

整體布局供配電設計冷卻系統設計智能管控設計機柜系統設計綜合布線設計消防系統設計防雷接地設計輸出：整體規(guī)劃圖子系統要求子系統施工圖供配電實施冷卻系統實施智能管控實施機柜系統實施綜合布線實施消防系統實施防雷接地實施輸出：相關部件安裝單機調測聯合調測完成驗收7*24問題受理技術咨詢一般故障處理重大故障處理備件維修機房健康檢查油機保養(yǎng)項目管理6.云機房解決方案舉例精確送風機柜

IT設備機柜油機&ATSUPS直流電源柜交流電源柜靜態(tài)轉換開關電池及電池架電源線纜走線架光纖配線架線纜&光纖標識走線支架火災探測系統煙感探測系統滅火系統平面布局門&窗墻&天花板架空地板照明等瞬間浪涌電壓抑制裝置接地保護系統機柜系統內部裝修供電系統防雷 /接地消防系統綜合布線制冷系統集成管理門禁CCTV動環(huán)監(jiān)控集成管理精密空調舒適性空調通風系統機房物理基礎設施7.云機房解決方案舉例樓宇化機房IDS（IntelligentData-CenterSolution）系列數據中心機房模塊化機房集裝箱機房1、大型數據中心

2、集成綜合管理3、綠色節(jié)能4、高可用性1、機房局部高功率2、快速部署3、按需建設4、高效節(jié)能5、功率范圍寬1、快速靈活部署2、按需建設3、高功率密度4、應急與容災5、高效節(jié)能8.云機房解決方案產品形態(tài)舉例集成產品；

新建、災備；單柜15KW、整箱270KW;PUE<1.25;集成產品；

新建、改造；單柜9KW;PUE<1.5;解決方案；

新建、改造；咨詢+設計+產品+服務；PUE<1.64;適用于50~300平方米數據中心建設8~12周完成擴容，交付使用（制冷、機柜、綜合布線、監(jiān)控等）約節(jié)省20%TCO能源效率提升15~30%集裝箱式數據中心

快速部署：8~12周完成機房建設和交付約節(jié)省30%TCO兼容業(yè)界各種尺寸服務器安裝支持單獨部署、集群部署，高密集成，滿配支持360kW快速部署、靈活擴展、規(guī)模成長、方便重構模塊化數據中心Page43模塊化機房特點按需設計，模塊規(guī)模從面積平滑擴展冷源靠近熱源，冷熱氣流分開支持高密度計算工廠預制部件，現場安裝即可9.云機房解決方案的價值—模塊設計10.供應商能力：SAFESmart:機房智能管理產品，與云計算管理系統可分可合，支撐智能化機房解決方案；Availability:開發(fā)能夠支撐Tier3等級數據機房咨詢設計系統，對機房各子系統進行全面整合、優(yōu)化；Flexibility:開發(fā)集裝箱機房、模塊化機房、標準機柜，滿足客戶控制初投資需求，可靈活、平滑擴容；Efficient:開發(fā)機房溫控平臺，實現解決方案完美配置，實現最優(yōu)PUE值，提升解決方案整體競爭力。Smart(可管理)、Availability(可用)、Flexibility（可擴展）、Efficient（高效節(jié)能）從機柜到機房的節(jié)能自然冷源的智能雙循環(huán)制冷機房冷熱通道機房冷熱隔離冷熱通道分離節(jié)能達20%自然風冷技術柜外精確送風密閉制冷空間根據溫度調節(jié)風閥節(jié)能達30%柜內冷熱隔離防止熱風回流，降低制冷效率密閉制冷空間火災自動開啟密封板節(jié)能達30%密封的冷通道通過熱仿真、模擬和勘測打造綠色機房CFD仿真分析Mockup模擬測試機房勘測（機器人、風速、風量檢測）11.云機房解決方案的價值-綠色節(jié)能業(yè)務聯動：根據云平臺負荷動態(tài)調整供電、制冷量，確保設備可靠運行，同時獲得最優(yōu)PUE；在夜間，云平臺進行業(yè)務匯聚，對部分供電設備、空調和照明進行下電，降低能耗，同時增加設備壽命熱島區(qū)域業(yè)務自動遷移精細運營：機柜級智能PDU(PowerDistibutionUnit)可實現設備級能耗監(jiān)測、統計高效運維：監(jiān)控動力、環(huán)境、安防、IT設備，支持本地、遠程可視化管理，提升運維便利性Page4612.云機房解決方案的價值-智能管控Page47B云IT基礎平臺Page48硬件資源計算RH2285X6000存儲云存儲VIS6000S6800E網絡S93S56安全E8080ESIG98EMSOMSCCF資源調度自動化資源調度管理綠色機房基礎設施云IT基礎設施云業(yè)務數據中心咨詢服務虛擬資源虛擬計算資源池虛擬塊存儲資源池虛擬對像存儲資源池虛擬網絡資源池虛擬機、虛擬存儲引擎運營管理FOSNMSBMS1.云IT基礎設施的總體架構CCF:ChargingControlFunctionOMS:OperationsManagementSystemEMS:ElementManagementSystemNMS:NetworkManagementSystem

BMS:BatteryManagementSysytemnFOS:FacilityOperationSystemPage49網絡運維中心接入交換機接入交換機InternetMPLSbackbone防火墻匯聚交換機核心路由器IDS/IPS網絡與安全模塊負載均衡云業(yè)務區(qū)綜合網管KVM交換機傳統業(yè)務區(qū)運維區(qū)2.云IT基礎設施的網絡架構容災中心DWDM磁帶庫備份服務器存儲災備模塊密集波分復用光纖傳輸Page50系列化SAN存儲虛擬磁帶庫系列化NAS存儲VIS6000

云存儲存儲設備系列化網絡設備系列化安全設備網絡/安全設備E6000刀片服務器4U機架服務器智能網卡SSD云服務器X6000機柜式服務器2U機架服務器計算設備ATCA企業(yè)級服務器3.IT基礎設施設備4.云計算架構的基石：融合的硬件平臺StorageWEBServerStorageInternetL3SWWEBServerAPPServerStorageAPPServerFW傳統數據中心APPServerAPPServerL3SWL3SWFWRouterFW垂直的系統架構分離式獨占資源高成本管理、高能耗云計算數據中心融合的硬件平臺計算集群高速交換機業(yè)務負載均衡電源模塊自動化存儲集群制冷系統虛擬化軟件防火墻IPS

/IDSVPN資源管理和調度下一代融合的硬件平臺彈性、靈活擴展能力低成本管理、低能耗Page515.云計算軟件平臺…統一的架構統一的接口界面統一的管理系統統一的軟件架構客戶化的業(yè)務各種型號規(guī)格要求的虛擬機多種的操作系統客戶化應用程序差異化優(yōu)勢大規(guī)?？蛇\營通過統一的架構，提供客戶化的云計算管理系統。Page53精細化運維計費低成本海量存儲自動化調度跨域資源管理標準化開放接口云計算平臺豐富的運維工具端到端云安全彈性伸縮高性能虛擬機六、華為云數據中心案例Page54Page54內存共享提升30%虛擬機密度自適應網絡實時性業(yè)務優(yōu)化網卡驅動VMVM多線程多隊列分攤和直通技術Layer2Classifier/sorterMACRx1Rx1Rx1Tx1Rx2Tx2Tx2Rx3Rx3Tx3Tx3Tx3vNICVM1vNICVM2vNICVM3黑匣子快速定位異常原因應用操作系統虛擬機加固，確保虛擬機安全批量集中熱補丁硬件層VMM更新服務器OS內核更新管理器用戶管理層用戶管理接口提高整體性能30%以上確保虛擬機可運營可管理5.1高性能虛擬機可運營Page55云平臺OSAPP500用戶負載均衡器1000用戶OSAPPOSAPP業(yè)務負載增加，彈性擴容根據業(yè)務需求彈性伸縮，快速響應，彈性擴展/收縮資源滿足業(yè)務需要以最小的代價，支撐業(yè)務需求的不確定性短時間實現大規(guī)模資源部署，快速響應業(yè)務需求，保證業(yè)務體驗客戶價值5.2彈性伸縮快速響應業(yè)務需求Page56Page56超大容量集群規(guī)模：1024服務器/每集群,同一集群內所有VM共享無鎖化的彈性分配云存儲，克服了讀操作的性能瓶頸，使得物理服務器的VM遷移及HA(高可用)調度可在更大尺度內進行；目前華為SingleCloud已達到128

Server/集群(超越之前業(yè)界最佳的VMware64Server/集群)百T容量大層2數據中心交換網：引入網絡目錄服務，實現物理與邏輯L2地址的解耦，突破普通L2網絡節(jié)點規(guī)模不超過4096節(jié)點的限制，支持大層2網絡內所有VM的移動性SingleCloudCluster11231024…Clustern1231024…Cluster31231024…Cluster21231024………5.3大集群Page57多種資源自動化調度策略，滿足不同業(yè)務系統的SLA(服務等級協議)及運營成本需求基于負載均衡策略APP1APP2APP3APP4APP2APP3APP4APP1客戶價值自動檢測服務器或業(yè)務系統負載狀況自動均衡各服務器及業(yè)務系統負載確保業(yè)務系統最佳響應基于溫度平衡策略APP1APP2APP3APP4APP2APP3APP4APP1FOS自動檢測各區(qū)域溫度狀況平衡數據中心內部溫度提高數據中心能效比，降低整體運營TCO5.4自動化調度確保業(yè)務最佳響應Page58基于全網的管理系統，實現全網資源的統一調度全網各地區(qū)的用戶經過授權管理本地資源針對客戶的資源出租，允許客戶在簽約資源內進行管理彈性IP(虛擬機漂移)解決方案實現三層網絡跨域資源調度MSTP建立大二層網絡，兩地資源共享，實現跨域資源調度通過跨域資源管理，實現全網資源的集中化統一管理，達到資源共享，規(guī)模效益的效果RegionCell2Cell1CellnVDC1VDC2VDCnRegion管理員Site管理員Site管理員Site管理員VDC管理員VDC管理員VDC管理員用戶用戶用戶*VDC=VirtualDataCenter(虛擬數據中心)跨域資源管理Backbone用戶s9300s5300trunktrunktrunk對外彈性IPtrunktrunktrunkNAT轉換SZCCMSTPGZCC1GZCC2SZCC1192.168.1.10202.10.235.6192.168.1.12202.10.235.8VPNCLC彈性IP5.5跨域資源管理實現全網資源共享Page59分布式機頭、分布式條帶化、多點復制、快速快照和恢復、動態(tài)負載均衡、分布式內存Cache、低成本廉價存儲服務器高性能VBS:總IOPS可達100萬，總MBPS可達40GB/sOBS：總IOPS可達10萬，總MBPS可達30GB/s大容量VBS:每個節(jié)點支持12～24T存儲，總存儲達24PBOBS：每個節(jié)點支持12～24T存儲，總存儲達240PB大集群VBS:每集群支持1024個節(jié)點OBS:每集群支持10000個節(jié)點高可靠VBS/OBS:缺省為三點復制，可靠性達到99.9999%關鍵技術分布式軟件和低成本存儲服務器構建