雲計算（英語：Cloud Computing），是一種基於網際網路的計算方式，通過這種方式，共享的軟硬體資源和信息可以按需提供給計算機和其他設備。典型的雲計算提供商往往提供通用的網路業務套用，可以通過瀏覽器等軟體或者其他Web服務來訪問，而軟體和數據都存儲在伺服器上。雲計算服務通常提供通用的通過瀏覽器訪問的線上商業套用，軟體和數據可存儲在數據中心。 狹義雲計算指IT基礎設施的交付和使用模式，指通過網路以按需、易擴展的方式獲得所需資源；廣義雲計算指服務的交付和使用模式，指通過網路以按需、易擴展的方式獲得所需服務。這種服務可以是IT和軟體、網際網路相關，也可是其他服務。它意味著計算能力也可作為一種商品通過網際網路進行流通。
基本介紹
- 中文名：雲計算數據中心
- 外文名：Cloud Computing
- 國內數量：504,155個
- 領域：網際網路
雲計算簡介,雲數據中心,架構剖析,
雲計算簡介
雲計算是繼1980年代大型計算機到客戶端-伺服器的大轉變之後的又一種巨變。雲計算的出現並非偶然，早在上世紀60年代，麥卡錫就提出了把計算能力作為一種像水和電一樣的公用事業提供給用戶的理念，這成為雲計算思想的起源。在20世紀80年代格線計算、90年代公用計算，21世紀初虛擬化技術、SOA、SaaS套用的支撐下，雲計算作為一種新興的資源使用和交付模式逐漸為學界和產業界所認知。中國物聯網校企聯盟評價雲計算為“資訊時代商業模式上的創新”。
雲數據中心
國際數據公司IDC最新公布的數據顯示2010年中國數據中心總數量已經達到504,155個。截至2012年3月，全國已有13個省市自治區規劃了約30個左右的10萬台伺服器以上規模的大型數據中心建設項目，項目總投資達2700億元。
產業界敦促雲計算落地的呼聲愈演愈烈，業內人士紛紛在促進雲計算進入商用階段的同時建議避免盲目的數據中心投資。那么相比於傳統的數據中心，所謂的“下一代雲計算數據中心”究竟有何不同？服務有哪些增值？記者就這一問題採訪了世紀互聯（北京世紀互聯寬頻數據中心有限公司，21VianetGroup,Inc. NASDAQ：VNET）雲計算首席專家李志霄博士。
李志霄博士認為，從傳統數據中心到雲計算數據中心是一個漸進的過程。進入一個雲計算數據中心，除了規模化、集中程度更高，可見的基礎設施與傳統數據中心差異並不會很大，但是服務會不斷升級。
從提供的服務方面劃分，數據中心向雲計算數據中心進階的過程可以劃分為四個階段，託管型、管理服務型、託管管理型和雲計算管理型（就是所謂的雲計算數據中心）。
l 託管型——典型服務：提供IP+寬頻+電力
在託管型數據中心裡，伺服器由客戶自行購買安裝，期間對設備的監控和管理工作也由客戶自行完成。數據中心主要提供IP接入，頻寬接入和電力供應等服務。總體來說，提供伺服器運行的物理環境。
l 管理服務型——典型服務：安裝、調試、監控、濕度控制+IP/頻寬/VPN+電力
客戶自行購買的伺服器設備進入到管理服務型數據中心，工程師將完成從安裝到調試的整個過程。當客戶的伺服器開始正常運轉，與之相關聯的網路監控（包括IP、頻寬、流量、網路安全等）和機房監控（機房環境參數、機電設備等）也隨之開始。對客戶設備狀態進行實時的監測以提供最適宜的運行環境。除IP、頻寬資源外，也提供VPN接入和管理。
l 託管管理型——典型服務：伺服器/存儲+諮詢+自動化的管理和監控+IP/頻寬/VPN +電力
相比管理服務型數據中心，這一型數據中心不僅提供管理服務，也向客戶提供伺服器和存儲，客戶無需自行購買設備就可以使用數據中心所提供的存儲空間和計算環境。同時，相關IT諮詢服務也可以幫助客戶選擇最適合的IT解決方案以最佳化IT管理結構。
l 雲計算數據中心——典型服務：IT效能託管+伺服器/存儲+諮詢+自動化的管理和監控+IP/頻寬/VPN +電力
雲計算數據中心中託管的不再是客戶的設備，而是計算能力和IT可用性。數據在雲端進行傳輸，雲計算數據中心為其調配所需的計算能力，並對整個基礎構架的後台進行管理。從軟體、硬體兩方面運行維護，軟體層面不斷根據實際的網路使用情況對雲平台進行調試，硬體層面保障機房環境和網路資源正常運轉調配。數據中心去完成整個IT的解決方案，客戶可以完全不用操心後台，就有充足的計算能力（像水電供應一樣）可以使用。
“網際網路數據中心發展到如今，從基礎建設到服務管理都發生了很大的變化。無論是公有雲還是私有雲，對運行環境的要求會越來越複雜。作為這個環境的提供者，數據中心所承載的職能是不斷遞增的。”世紀互聯李志霄博士認為雲計算會提升客戶對於數據中心的要求。當前中國的數據中心數量、規模都正在因此而成長，但是否能真正實現雲化，還需要數據中心提升自身服務能力。
架構剖析
對於雲計算而言，應著重從高端伺服器、高密度低成本伺服器、海量存儲設備和高性能計算設備等基礎設施領域提高雲計算數據中心的數據處理能力。雲計算要求基礎設施具有良好的彈性、擴展性、自動化、數據移動、多租戶、空間效率和對虛擬化的支持。那么，雲計算環境下的數據中心基礎設施各部分的架構應該是什麼樣的呢？
1、雲計算數據中心總體架構
雲計算架構分為服務和管理兩大部分。在服務方面，主要以提供用戶基於雲的各種服務為主，共包含3個層次：基礎設施即服務IaaS、平台即服務PaaS、軟體即服務SaaS.在管理方面，主要以雲的管理層為主，它的功能是確保整個雲計算中心能夠安全、穩定地運行，並且能夠被有效管理。
2、雲計算機房結構
根據長城電子公司多年的經驗，為滿足雲計算服務彈性的需要，雲計算機房採用標準化、模組化的機房設計架構。模組化機房包括貨櫃模組化機房和樓宇模組化機房。
貨櫃模組化機房在室外無機房場景下套用，減輕了建設方在機房選址方面的壓力，幫助建設方將原來半年的建設周期縮短到兩個月，而能耗僅為傳統機房的50%，可適應沙漠炎熱乾旱地區和極地嚴寒地區的極端惡劣環境。樓宇模組化機房採用冷熱風道隔離、精確送風、室外冷源等領先製冷技術，可適用於大中型數據中心的積木化建設和擴展。
3、雲計算網路系統架構
網路系統總體結構規劃應堅持區域化、層次化、模組化的設計理念，使網路層次更加清楚、功能更加明確。數據中心網路根據業務性質或網路設備的作用進行區域劃分，可從以下幾方面的內容進行規劃。
1）按照傳送數據業務性質和面向用戶的不同，網路系統可以劃分為內部核心網、遠程業務專網、公眾服務網等區域。
2）按照網路結構中設備作用的不同，網路系統可以劃分為核心層、匯聚層、接入層。
3）從網路服務的數據套用業務的獨立性、各業務的互訪關係及業務的安全隔離需求綜合考慮，網路系統在邏輯上可以劃分為存儲區、套用業務區、前置區、系統管理區、託管區、外聯網路接入區、內部網路接入區等。
此外，還有一種Fabric的網路架構。在數據中心部署雲計算之後，傳統的網路結構有可能使網路延時問題成為一大瓶頸，這就使得低延遲的伺服器間通信和更高的雙向頻寬需要變得更加迫切。這就需要網路架構向扁平化方向發展，最終的目標是在任意兩點之間儘量減少網路架構的數目。
Fabric網路結構的關鍵之一就是消除網路層級的概念，Fabric網路架構可以利用陣列技術來扁平化網路，可以將傳統的三層結構壓縮為二層，並最終轉變為一層，通過實現任意點之間的連線來消除複雜性和網路延遲。不過，Fabric這個新技術依然未有統一的標準，其推廣套用還有待更多的實踐。
4、雲計算主機系統架構
雲計算核心是計算力的集中和規模性突破，雲計算中心對外提供的計算類型決定了雲計算中心的硬體基礎架構。從雲端客戶需求看，雲計算中心通常需要規模化的提供以下幾種類型的計算力，其伺服器系統可採用三（多）層架構，一是高性能的、穩定可靠的高端計算，主要處理緊耦合計算任務，這類計算不僅包括對外的資料庫、商務智慧型數據挖掘等關鍵服務，也包括自身賬戶、計費等核心繫統，通常由企業級大型伺服器提供；二是面向眾多普通套用的通用型計算，用於提供低成本計算解決方案，這種計算對硬體要求較低，一般採用高密度、低成本的超密度集成伺服器，以有效降低數據中心的運營成本和終端用戶的使用成本；三是面向科學計算、生物工程等業務，提供百萬億、千萬億次計算能力的高性能計算，其硬體基礎是高性能集群。
5、雲計算存儲系統架構
雲計算採用數據統一集中存儲的模式，在雲計算平台中，數據如何放置是一個非常重要的問題，在實際使用的過程中，需要將數據分配到多個節點的多個磁碟當中。而能夠達到這一目的的存儲技術趨勢當前有兩種方式，一種是使用類似於Google File System的集群檔案系統，另外一種是基於塊設備的存儲區域網路SAN系統。
GFS是由 Google公司設計並實現的一種分散式檔案系統，基於大量安裝有Linux作業系統的普通PC構成的集群系統，整個集群系統由一台Master和若干台ChunkServer構成。在SAN連線方式上，可以有多種選擇。一種選擇是使用光纖網路，能夠操作快速的光纖磁碟，適合於對性能與可靠性要求比較高的場所。另外一種選擇是使用乙太網，採取iSCSI協定，能夠運行在普通的區域網路環境下，從而降低成本。採用SAN結構，伺服器到共享存儲。
設備的大量數據傳輸是通過SAN網路進行的，區域網路只承擔各伺服器之間的通信任務，這種分工使得存儲設備、伺服器和區域網路資源得到更有效的利用，使存儲系統的速度更快，擴展性和可靠性更好。
6、雲計算套用平台架構
雲計算套用平台採用面向服務架構SOA的方式，套用平台為部署和運行套用系統提供所需的基礎設施資源套用基礎設施，所以套用開發人員無需關心套用的底層硬體和套用基礎設施，並且可以根據套用需求動態擴展套用系統需的資源。完整的套用平台提供如下功能架構。
1）套用運行環境
分散式運行環境
多種類型的數據存儲
動態資源伸縮
2）套用全生命周期支持
提供開發SDK、IDE等加快套用的開發、測試和部署。
公共服務：以API形式提供公共服務，如佇列服務、存儲服務和快取服務等。
監控、管理和計量：提供資源池、套用系統的管理和監控功能，精確計量。套用使用所消耗的計算資源。
3）集成、複合套用構建能力
除了提供套用運行環境外，還需要提供連通性的服務、整合服務、訊息服務和流程服務等用於構建SOA架構風格的複合套用。
以上是對雲計算數據中心架構的一些剖析。雲計算之所以稱為“雲”，是因為它在某些方面具有現實中雲的特徵：雲一般都較大；雲的規模可以動態伸縮，它的邊界是模糊的。雲計算的商業模式給用戶提供的是一種IT服務，其內容也是隨時間變化、動態彈性的。因此，雲計算數據中心的架構也會隨著社會的進步不斷調整和最佳化。
1、雲計算數據中心總體架構
雲計算架構分為服務和管理兩大部分。在服務方面，主要以提供用戶基於雲的各種服務為主，共包含3個層次：基礎設施即服務IaaS、平台即服務PaaS、軟體即服務SaaS.在管理方面，主要以雲的管理層為主，它的功能是確保整個雲計算中心能夠安全、穩定地運行，並且能夠被有效管理。
2、雲計算機房結構
根據長城電子公司多年的經驗，為滿足雲計算服務彈性的需要，雲計算機房採用標準化、模組化的機房設計架構。模組化機房包括貨櫃模組化機房和樓宇模組化機房。
貨櫃模組化機房在室外無機房場景下套用，減輕了建設方在機房選址方面的壓力，幫助建設方將原來半年的建設周期縮短到兩個月，而能耗僅為傳統機房的50%，可適應沙漠炎熱乾旱地區和極地嚴寒地區的極端惡劣環境。樓宇模組化機房採用冷熱風道隔離、精確送風、室外冷源等領先製冷技術，可適用於大中型數據中心的積木化建設和擴展。
3、雲計算網路系統架構
網路系統總體結構規劃應堅持區域化、層次化、模組化的設計理念，使網路層次更加清楚、功能更加明確。數據中心網路根據業務性質或網路設備的作用進行區域劃分，可從以下幾方面的內容進行規劃。
1）按照傳送數據業務性質和面向用戶的不同，網路系統可以劃分為內部核心網、遠程業務專網、公眾服務網等區域。
2）按照網路結構中設備作用的不同，網路系統可以劃分為核心層、匯聚層、接入層。
3）從網路服務的數據套用業務的獨立性、各業務的互訪關係及業務的安全隔離需求綜合考慮，網路系統在邏輯上可以劃分為存儲區、套用業務區、前置區、系統管理區、託管區、外聯網路接入區、內部網路接入區等。
此外，還有一種Fabric的網路架構。在數據中心部署雲計算之後，傳統的網路結構有可能使網路延時問題成為一大瓶頸，這就使得低延遲的伺服器間通信和更高的雙向頻寬需要變得更加迫切。這就需要網路架構向扁平化方向發展，最終的目標是在任意兩點之間儘量減少網路架構的數目。
Fabric網路結構的關鍵之一就是消除網路層級的概念，Fabric網路架構可以利用陣列技術來扁平化網路，可以將傳統的三層結構壓縮為二層，並最終轉變為一層，通過實現任意點之間的連線來消除複雜性和網路延遲。不過，Fabric這個新技術依然未有統一的標準，其推廣套用還有待更多的實踐。
4、雲計算主機系統架構
雲計算核心是計算力的集中和規模性突破，雲計算中心對外提供的計算類型決定了雲計算中心的硬體基礎架構。從雲端客戶需求看，雲計算中心通常需要規模化的提供以下幾種類型的計算力，其伺服器系統可採用三（多）層架構，一是高性能的、穩定可靠的高端計算，主要處理緊耦合計算任務，這類計算不僅包括對外的資料庫、商務智慧型數據挖掘等關鍵服務，也包括自身賬戶、計費等核心繫統，通常由企業級大型伺服器提供；二是面向眾多普通套用的通用型計算，用於提供低成本計算解決方案，這種計算對硬體要求較低，一般採用高密度、低成本的超密度集成伺服器，以有效降低數據中心的運營成本和終端用戶的使用成本；三是面向科學計算、生物工程等業務，提供百萬億、千萬億次計算能力的高性能計算，其硬體基礎是高性能集群。
5、雲計算存儲系統架構
雲計算採用數據統一集中存儲的模式，在雲計算平台中，數據如何放置是一個非常重要的問題，在實際使用的過程中，需要將數據分配到多個節點的多個磁碟當中。而能夠達到這一目的的存儲技術趨勢當前有兩種方式，一種是使用類似於Google File System的集群檔案系統，另外一種是基於塊設備的存儲區域網路SAN系統。
GFS是由 Google公司設計並實現的一種分散式檔案系統，基於大量安裝有Linux作業系統的普通PC構成的集群系統，整個集群系統由一台Master和若干台ChunkServer構成。在SAN連線方式上，可以有多種選擇。一種選擇是使用光纖網路，能夠操作快速的光纖磁碟，適合於對性能與可靠性要求比較高的場所。另外一種選擇是使用乙太網，採取iSCSI協定，能夠運行在普通的區域網路環境下，從而降低成本。採用SAN結構，伺服器到共享存儲。
設備的大量數據傳輸是通過SAN網路進行的，區域網路只承擔各伺服器之間的通信任務，這種分工使得存儲設備、伺服器和區域網路資源得到更有效的利用，使存儲系統的速度更快，擴展性和可靠性更好。
6、雲計算套用平台架構
雲計算套用平台採用面向服務架構SOA的方式，套用平台為部署和運行套用系統提供所需的基礎設施資源套用基礎設施，所以套用開發人員無需關心套用的底層硬體和套用基礎設施，並且可以根據套用需求動態擴展套用系統需的資源。完整的套用平台提供如下功能架構。
1）套用運行環境
分散式運行環境
多種類型的數據存儲
動態資源伸縮
2）套用全生命周期支持
提供開發SDK、IDE等加快套用的開發、測試和部署。
公共服務：以API形式提供公共服務，如佇列服務、存儲服務和快取服務等。
監控、管理和計量：提供資源池、套用系統的管理和監控功能，精確計量。套用使用所消耗的計算資源。
3）集成、複合套用構建能力
除了提供套用運行環境外，還需要提供連通性的服務、整合服務、訊息服務和流程服務等用於構建SOA架構風格的複合套用。
以上是對雲計算數據中心架構的一些剖析。雲計算之所以稱為“雲”，是因為它在某些方面具有現實中雲的特徵：雲一般都較大；雲的規模可以動態伸縮，它的邊界是模糊的。雲計算的商業模式給用戶提供的是一種IT服務，其內容也是隨時間變化、動態彈性的。因此，雲計算數據中心的架構也會隨著社會的進步不斷調整和最佳化。
