数据中心的需求与挑战

　　说到企业的数据中心，那么现在的企业数据心有哪些挑战和机遇呢?先让我们关注一下互联网，互联网与数据中心之间有什么样联系?看似没有直接的关系，但他们——互联网与数据中心是密不可分的。王柏华指出，互联网是众多企业瞩目关注的焦点，对于互联网企业他们对于数据中心有着巨大需求。从市场来看，中国互联网市场正在快速发展，在全球前十名的互联网企业，中国也占据了一席之地。中国网民数已经超过6亿，而且智能终端超过20亿部…在这样一个非常庞大的数字背后，需要非常大的数据中心来支持撑。

　　从传统行业来看，以中国银联发卡量为例，银联卡发卡量占全球银行卡规模的40%，已超过Visa;中国电信用户超过10亿，智能手机的数量全球最多;智能电表的总数量超过1.82亿，是美国的三倍。可以看出，在传统行业，中国市场已经或即将成为全球最大的市场，中国用户往往是行业内最大的用户，中国用户的需求将代表全球用户的需求。

　　但是不得不指出，中国传统行业虽然信息化规模很大总量上占有优势，但是活跃程度普遍不高，人均信息消费和全球主要发达国家相比还有很大的差距，未来中国信息产业增长空间巨大,相应背后的数据中心发展空间也将非常巨大。

　　从技术的角度来看，物联网、云计算、大数据、移动互联等新兴技术使得用户数量不断增加、数据规模不断扩大，给数据中心带来的压力越来越大，进一步推动了数据中心向集中化、规模化发展，一方面表现在单一数据中心规模持续增长，规模的不断扩大给数据中心带来了扩展、效率、能耗、安全等诸多问题和挑战。

　　首先，是扩展性问题，传统数据中心内部的设备处于分离状态，相互间互联的网络带宽比板内或设备内的互联带宽低一到两个数量级，因此，当数据中心向外提供服务时，设备间的网络带宽通常成为系统性能的瓶颈。此外，设备间往往采用TCP/IP协议进行通信，协议层次众多，复杂度也远远高于设备内和板内的互联协议。具体来说，CPU和CPU、CPU和内存之前互联是通过QPI、CPU和IO之间互联是通过PCIE，IO之间互联是TCP/IP，带宽以此降低一个数量级以上，而协议的复杂度越来越高，导致无法通过硬件实现，只能通过软件。高复杂度协议的转换和处理往往占用大量的系统资源，从而导致数据中心难以大规模扩展。综合以上两点可以看出，如何增加互联带宽和降低协议复杂度将是提高数据中心扩展性的两个非常重要的挑战。

　　第二，传统架构中设备各自的资源处于隔离状态，使得资源共享仅限于设备内。虽然当前广泛采用的虚拟化技术能将设备的资源利用率从10%左右提高到60%，但由于设备间的虚拟化调度的开销仍然很大，很多时候资源并不能得到按需利用，资源利用率实际也就只能在这个水平上，如果想要进一步提高，还需要进一步压缩设备之间的距离。

　　同时，而不同设备间的利用率更是不均衡。存储的计算资源服务器无法利用，服务器的存储资源存储设备无法使用。例如，一个存储设备可能硬盘的利用率非常高，而CPU和内存利用率低，而一个服务器的CPU和内存利用率高，硬盘利用率低，相互间的资源没有得到充分共享和高效利用。

　　第三，能耗是数据中心面临的越来越突出的问题。据统计，一个10万台规模的数据中心每年的功耗成本最高能达到4亿人民币，差不多要耗掉一个中等规模水电厂的发电量。在过去这些年，虽然有很多技术和改进措施用来降低PUE值，也有很多数据中心从2.0降到1.5，非IT能耗依然突出，还需进一步降低。

　　最后，随着数据中心的规模发展和云服务的普及，传统的安全问题并未得到解决，而云数据中心所面临新的安全问题更加严峻。首先，木马、病毒、系统后门等传统攻击手段无时无刻不在威胁着数据的安全和隐私，云数据中心更容易面临高级持续性威胁，APT。其次，由于云数据中心敏感数据高度集中，一旦遭受入侵便容易产生比以往更加严重的后果。此外，云数据中心往往业务系统复杂，安全边界模糊，标准滞后，法规缺失，使得云数据中心的防控更加困难。

　　“破冰”数据中心挑战与难题

　　从以上数据中心现状，可以看得出当下的数据中心面临许多的挑战和问题，那么如何“破冰”这些挑战，使得企业的IT以及业务变得更加的高效?对于此，王柏华指出，随着规模的不断扩大，传统数据中心将服务器、存储设备进行简单堆积、以交换机连接，再辅以虚拟化软件进行资源简单调度和管理方式已经无法满足现在的需求，必须采用软硬件在各个层面的新技术进行架构上的彻底变革，我们将这种全新的架构定义为融合架构。融合架构就是指 “硬件重构+软件定义”，也就是在硬件层将计算、存储、网络等同类资源重构为资源池，资源和资源之间能够任意重组，在软件层动态感知业务的资源需求，利用硬件重组的能力，智能的动态分配和组合资源，满足各类应用的需求。

　　采用融合架构的数据中心，在硬件组织上可以清晰的分成不同的功能区，功能区之间在软件定义的控制下形成不同的资源池来支撑云平台和云应用。通过智能感知上层业务的类型，数据中心可以自动重构适合的资源来为业务构建最佳的运行环境，让应用软件与运行环境之间的契合程度达到一个前所未有的水平。

　　王柏华进一步指出，融合架构分三个阶段进行。第一，基于整机柜设计思想，实现散热、电源、管理功能等非IT资源部分的集中化和模块化，并利用软件虚拟化技术实现计算、存储等IT资源的虚拟化和集中管理。第二，进一步将非计算部分的存储、网络等I/O设备进行池化，机柜内采用硅光电等新兴通信技术进行高速互联，并以软件定义的计算、软件定义的存储和软件定义的网络来满足业务需求。第三，最终将CPU、内存等等所有的IT资源完全池化，从硬件上可实现任意组合，根据应用需求智能地分配和组合相资源，实现完全意义上业务驱动的软件定义数据中心。基于融合架构，浪潮产品包括 SmartRack、天梭K1、海量存储和云海OS。

　　SmartRack是第一代融合架构产品的典型代表，与普通的服务器不同，它具有第一代融合架构主要特征。SmartRack通过硬件重构实现了计算、存储和网络的模块化，散热、供电、管理的集中化，除了具备硬件重构的特征，还具备融合架构的另一个关键特征—软件定义，其软件定义的功能是通过Smart Rack管理系统提供的。Smart Rack在国内市场占有率超过60%;与传统服务器相比，其部署密度提高了13.8%，部署效率提升了8~10倍，功耗降低了12%，总体拥有成本(TCO)降低了15%。

　　天梭K1是中国唯一自主研发的关键应用主机，拥有国内唯一通过UNIX 03认证的安全操作系统，打破了外国品牌在国内关键应用主机领域的垄断局面，全模块化冗余设计，融合了计算、存储、内存等多种交换协议;跻身全球主机俱乐部，性能媲美国际同类设备。浪潮天梭K1系统自2013年初发布上市以来，已经在政府、金融、能源等12大关键行业实现覆盖，从国家部委到地方政府，从大型国企到地方企业，K1已经应用在各行各业。

　　海量存储是采用融合架构的又一个典型产品。针对云计算中心大规模业务数据处理的需求，浪潮海量存储融合了包括NAS、SAN、对象等在内的多种存储协议，支持存储容量动态伸缩，提供最大96PB的存储空间、100GB/s的聚合带宽;系统采用统一的存储架构，支持存储资源的池化，满足数据的在线存储和容灾需求。目前海量存储在某业务系统中已经部署了6.3PB;相比原有的存储系统，业务性能提升2倍，数据的恢复效率提升5倍。

　　除了上述产品外，浪潮围绕需求，面向云计算和大数据推出了一系列数据中心的创新产品。同时在现有产品和技术基础下，浪潮正在研发第二代融合架构产品。预计在不远的将来就可以面世，将进一步改变云计算数据中心格局。未来，我们有理由相信面向应用的融合架构，将促进数据中心由资源驱动向业务驱动转变，融合架构将使得数据中心真正意义上实现开放融合、安全高效、智能绿色和灵动成长。

作者:李伟

来源：IT168

原文链接:王柏华：融合架构变革传统数据中心