“IBM CCRA设计具云计算能力的数据中心”

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近年来，云计算是一个非常热门的话题和技术，随着云计算技术的飞速发展，it各个行业都发生了深刻的变化。 这些变化无疑给当前的数据中心建设带来了新的挑战和机遇。 如何设计和建设具有云计算服务功能的数据中心，是现代数据中心建设者必须考虑和面对的问题。 本文结合实际经验，探讨如何利用ibm云计算参考体系结构( ccra )设计具有云计算服务功能的数据中心，并结合ibm云计算参考

1 .数据中心建设面临的挑战

随着云计算的高速发展，云计算已成为it技术创新的重要特征。 在20世纪80年代的网格计算、20世纪90年代的公共计算、21世纪初的虚拟化技术、soa、SaaS APP的支撑下，云计算作为一种新的资源采用和交付模式逐渐被学术界和产业界所认识。 中国物联网校企联盟将云计算评价为“新闻时代商业模式上的创新”。 云计算技术领域的创新和扩展是目前许多企业考虑的重要问题之一 可以通过公共云计算、私有云或混合云计算获得云计算服务，任何云计算服务方法都需要依赖数据中心建设。 公司新闻主管需要重新定位数据中心，使数据中心从过去的价格中心转变为公司的利润中心和创新中心，从而能够为公司的业务提供更好的支持和服务。

在云计算这种新的服务模式要求下，新的数据中心需要更大、更专业、更绿色、节能、更智能，这些都是现代数据中心建设者们的内心所必须考虑和应对的 总而言之，现代数据中心建设面临的挑战主要可以归纳为以下几个方面:

(1)高能耗)以前流传下来的数据中心没有将能源视为重大课题，在能源管理方面没有得到足够的重视。

(2)数据的增加)现在的数据大多是非结构化数据，数据中包含了很多图像和声音等多媒体数据； 特别是随着大数据概念的提出和相关技术的迅速发展，数据呈几何级数增长，这是现代数据中心硬件基础设施面临的最大挑战，原设计不能满足现代数据快速发展的诉求。

(3)系统性能和可扩展性)典型的it设计理念是基于现有业务诉求和未来3-5年业务的快速发展来规划和设计数据中心，但随着时间的推移和公司业务的快速发展，公司新闻负责人有1-2年的时间

4 )互联网性能和互联网体系结构:互联网系统负责计算资源的互联，为各种角色提供访问服务。 互联网系统的性能直接影响顾客的体验，对数据中心至关重要。 随着移动技术和个人终端技术的飞速发展，数据中心需要面对越来越多的远程办公和移动办公的诉求，现代网络APP对数据中心提出了更高的要求。

(5)运营和维护的价格)随着机械设备和应用系统的增加和新技术的引进，整个数据中心的it环境越来越复杂。 为了保证数据中心的运行，需要不断增加运营维护人员，运营和维护的价格正在上升。

2 .解决问题的思路–“云”化的数据中心

挑战和机遇并存。 如何积极面对现实的挑战，梳理处理问题的思路，找到处理问题的方法，是现代公司新闻主管们必须面对和处理的问题。

随着技术的迅速发展、市场诉求和企业业务的迅速发展，数据中心和云计算建设的浪潮在各地迅速发展。 北京、上海、深圳、天津、成都、杭州、重庆等各地政府分别建设了北京“祥云计划”、上海“云海计划”、深圳“珠三角云计算中心”、天津正在建设的“国家级云计算产业总部建设”等。

除各地政府外，国内主要运营商为了挖掘产业转型的快速发展机会，加大了云计算数据中心的建设力度，使自身数据中心具备了云计算服务的能力。 以电信、中国联通为首的大型运营商纷纷向云计算相关技术研究行业投入巨额资金，加快云计算数据中心建设的步伐和进程。

数据中心是it基础设施集中存储的地方，是新闻服务的集中载体。 在公司业务快速发展的情况下，数据中心发挥着越来越重要的作用，可以说现代公司的业务运营已经离不开数据中心的正常运营。 在数据爆炸式增长和云计算迅猛发展的今天，如何利用新闻技术和管理手段，使企业数据中心云化，使数据中心具有云计算服务能力？ 也就是说，将云计算技术引入数据中心的建设和维护，将公司业务紧密结合，将数据中心从过去的价格中心转换为公司的利润中心和创新中心，并降低数据中心的整体运营维护价格，从而实现数据中心的整体运营

随着云计算越来越被企业和客户所接受，数据中心实际上是云计算服务的载体，引出了云计算数据中心的概念。 云计算数据中心以大规模、高密度集成的方式，使用高性能、优化的基础架构实现计算资源的按需采用和按需服务，从而降低新闻服务的成本

从数据中心到云计算数据中心的迁移一直是一个渐进的过程。 在云计算数据中心，除了扩大规模、提高集中度之外，服务还很重要。 理念需要改变，云计算数据中心强调的各方面透明的服务理念。 从提供的服务方面来分类，数据中心的云流程可以分为主机型、管理服务型、主机管理型、云计算管理型四个阶段。 就是所谓的云计算数据中心。

主机型----典型的服务:提供ip、宽带、电力

在托管型数据中心中，服务器由客户自行购买和安装，其间的设备监控和管理也由客户自行完成。 数据中心主要提供ip接入、带宽接入、供电等服务。 一般来说，它提供服务器运行的物理环境。

管理服务----典型服务:安装、调试、监控、湿度控制、ip/带宽/vpn和电力

客户购买的服务器设备将进入管理服务数据中心，工程师将完成从安装到调试的整个过程。 一旦客户的服务器开始正常运行，与之相关的互联网监控(包括ip、带宽、流量、互联网安全等)和机房监控)机房环境参数、机电设备等也将开始。 实时监测客户设备状态，提供最佳运行环境。 除了ip、带宽资源外，还提供vpn访问和管理。

管理型----典型服务:服务器/存储、咨询、自动化管理和监控、ip/带宽/vpn和电力

与管理服务型数据中心相比，这种类型的数据中心不仅提供管理服务，还为客户提供服务器和存储，客户无需自行购买设备即可采用数据中心提供的存储空之间和计算环境。 相关的it咨询服务还可以帮助客户选择最佳的it处理计划，以优化其it管理结构。

云计算数据中心---典型服务: it性能托管、服务器/存储、咨询、自动化管理和监控、ip/带宽/vpn和电力

云计算数据中心托管的不是客户的设备，而是计算能力和it可用性。 数据在云中传输，云计算数据中心提供配置所需的处理能力，并管理整个基础架构的后台。 从软件、硬件两方面进行维护，在软件层面根据实际互联网招聘情况不断调整云平台，在硬件层面保障机房环境和互联网资源的正常运转、采购。 到数据中心完成整个it的处理方案后，客户可以无需在意后台，而拥有足够的计算能力(就像水电供应一样)。

3 .介绍IBM云计算参考体系结构

云计算数据中心概念的提出，为现代企业新闻主管们拓宽了思路，为数据中心转型指明了方向，为云计算落地提供了坚实的职业保障。 要让数据中心真正提供云计算服务，还需要做很多工作。 对于机房自身的基础设施建设，有一定的标准和依据可供参考。 例如，国际公认的数据中心标准ansi-TIA-942-2005 (电信信息基础架构标准数据中心)。 根据该标准，数据中心分为第1层、第2层、第3层、第4层4级，第4层最高。 对数据中心的电气参数、冗余性、地面装载、电源、冷却设备、无故障时间、甚至成本等都规定了相应的标准。

但是，云计算数据中心提供的服务级别是:作为服务的基础架构、作为服务的平台、作为服务的软件和作为服务的软件 这取决于云计算中心的定位。 例如，如果云计算数据中心以服务基础架构为目标，则即使决定了服务级别划分和定位，也要提供服务基础架构 另外，您要先部署哪些组件，然后再部署？ 对这些问题的回答目前没有任何人公认的标准和根据。 知名大公司创建了自己的云计算参考框架，包括谷歌、亚马逊、ibm、、、惠普、甲骨文、金蝶、华为、百度、腾讯、阿里巴巴等 这些企业的云计算参考框架为构建云计算数据中心的服务组件提供了有益的参考。 我对ibm云计算参考框架( cloudcomputingreference architecture )进行了一些研究，下面结合自身体验对该参考框架进行简要介绍

ibm基于多年来为用户提供的云计算处理方案咨询、设计和实施经验定义了云计算参考体系结构( ccra )，其整体体系结构概述如图1所示。 该参考体系结构汇集了ibm数百名客户在云计算行业的业绩，是ibm集体智慧的结晶，综合了硬件、软件、服务和研究等部门的智慧。 从年提出的1.0版开始，经过中间2.0版和2.5版的快速发展，目前的最新版本为3.0版。 它是蓝图或体系结构云计算的实现指南，由功能性和非功能性诉求推动，来源于多个云计算实施案例。 ibm云计算参考体系结构为云计算平台的实现提供了几乎所有技术产品(如服务和部署模式)，并提供了具体实现的使用模式( adoption pattern ) 一种使用模式具体体现了体系结构模式，具体证明了公司可以使用它来实施云计算处理方案，可以指导公司定义和设计满足自身诉求的云计算处理方案。

▲图1 ibm云计算参考体系结构概述

ibm云计算参考体系结构定义了构成云计算环境的基本体系结构元素。 以下简单证明。

(1)角色

在该体系结构中，是云服务的顾客(云服务顾问)、云服务提供者(云服务提供者)、云服务创建者(云服务创建者)。 每个角色可以单独运行，也可以在组或组织组中运行。 云服务的客户可以是使用特定云服务实例的组织、实体或it系统。 云服务提供者有能力向云服务的顾客提供云服务。 云服务创建者的目的是创建云服务，云服务提供商可以运行该云服务，并将其发布给云服务的客户。 云服务的创建者通常利用云服务提供商公开的服务功能来创建云服务。 云服务的创建者可以是组织或组织，就像云服务提供商或云服务客户一样。

)2)服务

在ibm云计算参考体系结构中，为基础设施即服务( iaas )、平台即服务)、软件即服务)、业务流程即服务) bpaas ) 业务流程或服务由ibm自己定义，美国国家标准中只定义了iaas、paas、saas。

)3)基础设施

在ibm云计算参考体系结构中，基础架构的所有元素都包含在云服务提供商中。 其中包括服务器、存储设备、互联网资源和机房设施。 实施元素仅限于硬件基础架构，不包括虚拟机管理程序、虚拟化管理软件等。

(4)公共云管理平台(公共云管理平台)。

在ibm云计算参考体系结构中，通用管理平台( ccmp )的功能通过由ccmp内部组件公开的ap进行访问。 CMP被定义为通用云服务管理平台，以支持跨所有类别的iaas、paas、saas和bpaas的云服务管理。 CMP分为两个主要要素:运营支持服务和业务支持服务)业务支持服务。

运营支持服务( oss )代表运营管理和相关技术服务的列表，由云服务创造者必须实现的ccmp向服务客户公开。 平台和虚拟化管理(平台和虚拟化管理)监视和问题管理)监视和应用程序； 事件管理(、it资产和许可管理) it资产与应用程序； 许可证管理(、容量和性能管理)容量和应用程序； 性能管理(、部署自动化(配置和变更管理)配置与应用； 变更管理)、服务自动化管理( service automation management )、事件和问题管理( incident & )； 问题管理( it服务级别管理) it服务级别管理( service management )、服务提供目录管理( servicedeliverycatalogmanagement )、服务请求管理) serviced 存储管理(、安全合规管理、补丁程序管理)、补丁程序管理)。

业务支持服务( bss )表示一组与业务相关的服务，由ccmp向服务客户公开，这些服务必须由云服务的创造者实现。 客户帐户管理(客户帐户管理)、合同和合同管理)合同与合同管理； 协议管理(、度量)、价格管理(、定价)、评级管理)、发票管理billing、订单管理订单管理、服务目录)、服务报价服务 许可管理( entitlement management )、服务请求管理)、日程管理)订阅管理)。 settlement )、应付帐款(应付帐款)、应收帐款)应收帐款)。

)5)安全性、灵活性、性能、易用性

安全性、灵活性、性能和易用性横跨基础架构、通用管理平台( ccmp )和三个云服务角色。 这些非功能要素需要从端到端的角度来看，包括ccmp本身的配置、硬件基础架构的设置(隔离、互联网分区、数据中心的灾难恢复的配置等)、云服务的实现方法等

)6)服务创建工具

云服务的创建者使用服务开发工具开发新的云服务。 这包括开发执行工作( runtime artifacts )和开发管理组件，如监视、测量和配置。

4 .分享利用IBM云计算参考体系结构设计云计算平台的经验

云计算数据中心概念的提出为数据中心的转型指明了方向，ibm云计算参考体系结构为云计算平台落地提供了刚性指导文件， 其中的云化数据中心使用模型( cloudenableddatacenteradoptionpattern )为定义和实现iaas处理方案提供了经过实验和说明的途径。 对公司来说，iaas一般是起点。 由于iaas是出发点，iaas需要支持模块化、灵活的体系结构，因此可以轻松集成越来越多的功能。 ibm的云数据中心使用模式提供了实现这一目标所需的模块化体系结构。

基于ibm云计算参考体系结构云数据中心使用模式的提出，要设计能够提供端到端基础架构服务的云计算平台，大致需要四个测试 (1)顾客的理解)独立客户端)； )定义客户的诉求(定义客户端要求)； (3)方案设计)设计解决方案； (4)详细设计)详细设计)。

这里，如何利用ibm云计算参考体系结构的云数据中心使用模型来设计提供作为服务的基础架构( iaas )的云计算平台

4.1 .了解顾客的诉求

要了解客户诉求，首先要关注客户的业务，了解客户的业务战略和it快速发展计划，了解客户以业务为导向的关键性能指标( kpi )，出于什么原因，要鼓励客户使用云计算处理计划，分解业务负荷并进行排序。 了解客户时，请确定客户是否具有以下业务驱动诉求:

)1)降低运营价格

)2)动态扩展数据中心

)3)通过标准化和自动化缩短新服务的提供时间

4 )根据业务目标调整it资源分配；

(5)提高服务水平的合规性、准确性、再现性和可追溯性；

6 )简化数据中心流程，促进数据中心整合

7 )成为云计算服务的提供者

)8)会计集中核算和收费；

)9)将目前为止流传下来的服务提供模式全面变为云计算提供模式；

4.2 .定义顾客的诉求

这个阶段的首要工作是: (1)定义功能诉求。 )明确作用和相关连用例子)3)定义非功能诉求。

首先，通过将ibm云计算参考体系结构云角色定义为云计算处理方案，明确特定角色。 如图2所示，该图定义了云计算数据中心的主要角色，可以根据客户的实际情况进行选择。

▲图2云计算数据中心的主要作用

然后，使用ibm云计算参考体系结构云客户示例包定义客户的功能诉求。 图3显示了与云计算数据中心相关的主要示例和微观视图。 根据客户的现实情况，选择、扩展和细化明确的用例，以定义特定的功能诉求。 另外，还需要根据顾客的现实情况添加必要的特殊功能诉求。 因为不同的顾客可能有不同的功能诉求。

诉求完成后，必须定义非功能诉求并记录在案。 根据客户的现实情况，从ibm云计算参考体系结构中选择要应用的非功能诉求。 然后，根据顾客的现实情况，增加相应的非功能诉求。 ibm的云计算参考体系结构包括: (1)可靠性、可用性、可维护性； )2)性能； (3)可扩展性) (4)成本效益) (5)安全性) (6)备份和恢复； )可用性和整合性(8)可扩展性和容量)9)灵活性( 10 )约束性( 11 )可访问性( 12 )计量和计算( 13 )数据隐私) 14 )治理性； ) 15 )服务水平的管理，等等。

▲图3 ibm云计算参考体系结构用例包和微观视图

4.3 .方案设计

这个阶段的首要工作是)1)识别和明确系统上下文( system context )。 )2)体系结构的决定( architecture decision )； )3)定义体系结构概要( architecture overview )。

首先，识别与云计算平台交互的所有角色和系统，定义平台的系统边界，了解平台与现有环境和系统之间的接口，定义交互接口，然后分类 图4是可以参考的系统的上下文图。

▲图4云计算数据中心系统状况图

接下来，需要确定云计算平台的体系结构。 从ibm云计算参考体系结构提供的体系结构中选择所需的特定基本内容，然后根据实际需要添加其他基本内容。 体系结构基本上为体系结构的决策提供了全面的指导。 ibm云计算参考体系结构大致可以分为以下四个方面:

(1)效率基本上是指云计算平台设计时的效率，实现柔性、自助访问、柔性外包等云计算技术特征时，需要使用云计算平台

)轻量级大致为)需要支持精益服务管理，通用云管理平台将促进轻量级精益服务管理战略、流程和技术。

(3)规模经济大致)探索并利用云服务设计的共性，在服务设计中寻找并利用服务的共性。

(4)通用性)定义和管理一般云服务的生命周期，将iaas/paas/saas/bpaas视为同一事物，“探索”通过共享通用的管理平台支持各种云服务的结构。

最后，云计算平台的体系结构应如图5所示。 根据实际情况和需要，从ibm云计算参考体系结构概要图中选择所需的组件，定义云计算平台的逻辑组件和服务能力。 本文以iaas为例，说明如何采用ibm云计算参考体系结构，因此以下云平台体系结构概述只选择提供支持iaas的服务功能。

▲图5云计算平台体系结构概述

4.4 .详细设计

这个阶段的第一项工作是: )1)云服务设计( cloud service )； 2 )组件模型( component model )设计； (3)操作模型( operational model )设计。

首先，设计构建的云平台所需的云服务。 ibm的云计算参考体系结构，具体来说，只是需要那些云服务，提供云平台架构需要明确的参考框架。 对于每个所需的云服务，可以使用以下模板进行云服务的设计决策: 模板如表1所示。

表1云服务决定模板

确定云服务创建步骤操作或产品选择步骤的结果

1 .云服务的详细证明

2 .实现云服务功能的运用环境

3 .定义要交货的单元和等级

4 .实现自助服务的交付和管理功能

5 .实现监测和有关事物的规则

6 .实现事物、问题和资产管理过程

7 .实现灵活的服务级别( sla )

8 .实现备份方法

9 .安全功能的实现

10 .实现云服务固有的计费测量

11 .为该云服务实现不同级别的计费方法

12 .将云服务注册到服务目录

其次，我们需要设计云计算平台的组件模型。 从ibm云计算参考体系结构提供的组件模型中确定和明确所需的组件，并根据实际需要添加所需的其他组件。 绘制装配模型图，显示装配之间的管理关系。 图6是云计算平台组件模型的示意图。

▲图6云计算平台组件模型的示意图

最后，需要设计云计算平台的运营模式。 运营模式在抽象层面描述云计算数据中心，具体证明APP组件是如何组织和连接的，并证明位置和主机关系。 在设计运营模式时，需要实现以下目标:

1 )选择详细的物理组件和适当的材料列表，包括硬件、软件和服务。

)2)显示可以通过所选产品实现的组件功能。

)3)设计物理拓扑和部署模型。

4 )用选择的核心产品群设计运用模型，通过追加产品逐渐扩展。

为了实现上述目标，需要实现以下事项。

)设计)管理和被管理)位置和节点的位置。

)2)设计包括互联网、租户隔离、安全性在内的部署拓扑。

)3)选择各节点的硬件和软件

4 )设计一体化运营模式，与现有系统整合。

)5)集成服务的定义和选择。

(6)备份、恢复和灾难恢复设计)选项。

操作模型的设计完成后，得到如图7所示的操作模型的逻辑视图。

▲图7云计算平台操作模型的逻辑图

5 .总结

本文从数据中心在云计算这一新的服务模式的推进和要求下面临的挑战进行了解释，找到了面对现实挑战、解决问题的方法。 也就是说，将云计算技术引入数据中心建设和维护，与公司业务紧密结合，将数据中心从过去的价格中心转型为公司的利润中心和创新中心，降低数据中心整体的运营维护价格，实现数据中心的自动运营维护管理 接下来，我们将讨论ibm云计算参考体系结构( ccra )，它为云计算数据中心的实现提供了具体的指导和技术相关产品。 最后，结合自身体验，利用ibm云计算参考架构云计算中心使用模式的提出，可以通过四个步骤提供基础架构( iaas )作为服务 希望通过本文的介绍，可以为网民提供云计算数据中心建设的参考。

参考资料:

1. ibm、红皮书、红皮书. IBM/abstracts/redp 4893

2. ibm云计算参考体系结构2.0、

开放组/云计算/上载/ 40/23840/CCRA.IBM submission.0228.Doc

3. ibm云计算参考体系结构3.0、

IBM /开发人员工作/社区/维基/家庭？ 朗=恩#！ / Wiki/WF 3C CE8FF 09 B3 _ 49 D2 _ 8ee7_ 4E 49 EF 5d 22 /页面/ IBM % 20云% 20计算% 20参考% 20体系结构% 20

作者简介:

王益斌系统设计师

在某大型外资it公司工作，从事新闻技术服务。 熟悉IBM系统x系列服务器、IBM电源系统系列服务器、ibm ds系列存储产品、ibm db2数据库、IBM was APP应用服务器和ibm itm监控管理平台。 负责公司云计算平台的规划和设计。