云计算背景下的数据中心建设现状.pdf

2 0 2 4年3期1 8 1 2 0 2 4年第4 6卷第3期云计算背景下的数据中心建设现状娄婉秋作者简介:娄婉秋(1 9 9 1-),硕士,研究实习员,研究方向为科技管理。(成都市科学技术信息研究所 成都6 1 0 0 3 1)摘 要 目前,数据中心作为云计算各项业务的实现基础,得到了更高的重视,数据中心的建设也成了云服务企业、地方产业等的发展关键。文中总结了云计算背景下数据中心的特点,分析了数据中心的核心技术,讨论了如何开展数据中心的建设,并重点分析了如何进行数据中心的安全管理,以期可以帮助技术人员改进数据中心的建设思路,提升数据中心的建设水平。关键词:云计算;数据中心;建设;安全管理中图分类号 T P 3 0 8C u r r e n t S t a t eo fD a t aC e n t e rC o n s t r u c t i o n i nt h eC o n t e x t o fC l o u dC o m p u t i n gL OU W a n q i u(C h e n g d uI n s t i t u t eo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yI n f o r m a t i o n,C h e n g d u6 1 0 0 3 1,C h i n a)A b s t r a c t A tp r e s e n t,d a t ac e n t e r s,w h i c ha r e t h eb a s i s f o r t h er e a l i z a t i o no fv a r i o u ss e r v i c e so fc l o u dc o m p u t i n g,h a v er e c e i v e dh i g h e ra t t e n t i o n,a n dt h ec o n s t r u c t i o no fd a t ac e n t e r sh a sa l s ob e c o m et h ek e yt ot h ed e v e l o p m e n to fC l o u da saS e r v i c ee n t e r p r i s e sa n d l o c a l i n d u s t r i e s.T h i sp a p e r s u mm a r i z e s t h e c h a r a c t e r i s t i c so f d a t a c e n t e r su n d e r t h eb a c k g r o u n do fc l o u dc o m p u t i n g,a n a l y z e s t h ec o r e t e c h n o l o g i e so f d a t ac e n t e r s,d i s c u s s e sh o wt oc a r r yo u td a t ac e n t e r c o n s t r u c t i o n,a n df o c u s e so na n a l y z i n gh o wt oc a r r yo u t d a t a c e n t e r s e c u r i t ym a n a g e m e n t,i no r d e r t oh e l p t e c h n i c i a n s i m p r o v e t h e c o n s t r u c-t i o no fd a t ac e n t e r sa n d i m p r o v e t h ec o n s t r u c t i o n l e v e l o fd a t ac e n t e r s.K e y w o r d s C l o u dC o m p u t i n g,D a t ac e n t e r,C o n s t r u c t i o n,S e c u r i t ym a n a g e m e n t0 引言在云计算技术的发展和应用过程中,数据中心作为云计算基础设施的核心,扮演着至关重要的 角 色。不 同 的行业、企业都开始加快自身数据中心建设,以满足发展需求,为工作、各项业务提供服务,给行业发展带来了巨大的驱动力。为推动企业的发展,提升行业水平,还需要继续围绕云计算加强数据中心建设,建立更为完善的办公体系。1 云计算背景下的数据中心特点1.1 综合性强在云计算环境下,数据中心不再仅是存储和处理数据的地方,还需要满足云服务购买者的应用需求,因此数据中心也是支撑各种云服务和应用的综合性平台。土木工程建设、电气工程、消防、企业数据分析、科学研究等,都会利用云服务技术,这使得数据中心不仅需要提供高性能的计算和存储资源,还需要支持多样化的服务模式1。目前,在建设数据中心时,需要设置不同的软硬件系统,满足数据中心的功能需求,并确保空调、给排水、消防等措施,实现高性能的I a a S,P a a S和S a a S服务。在设计数据中心时,需保证其灵活性、可扩展性和多功能性,以满足不断变化的业务需求。1.2 对数据中心的可靠性要求较高云计算应用对数据中心的可靠性要求极高,企业、个人等用户往往会在关键业务中使用云计算,因此数据中心必须保证用户信息的安全性和可靠性。数据中心一旦发生故障或网络中断,将导致云服务不可用,会造成数据的大量丢失,对用户和企业造成严重影响,导致巨大的社会损失和经济损失。因此,在建设数据中心时,应根据云服务的需求,确保其可用性,还需要进行必要的冗余设计、灾备恢复等,以确保数据中心的持续、稳定运行2。1.3 重视节能环保水平云服务项目十分复杂,在此背景下,数据中心的功能越发完善,规模不断扩大,让能源消耗成为一个备受关注的问题,很多数据中心都成了当地的能耗大户。为降低运营成本,减少对环境的影响,云计算数据中心越来越重视节能环保。为此,需进行硬件设备优化,并完善数据中心的冷却系统、使用可再生能源。因此,在目前的数据中心建设中,绿色数据中心的理念得到了广泛的应用。1 8 2 2 0 2 4年3期2 云计算数据中心的核心技术2.1 虚拟化技术虚拟化技术是云计算数据中心的基础,其通过将物理资源抽象为虚拟资源,实现了计算、存储、网络等资源的隔离和共享。目前,云计算数据中心依靠虚拟化技术,实现了跨越I T架构的全系统虚拟化,可实现对系统内算力资源的统一管理、调配和监控3。虚拟化能实现动态部署,这使得多个应用或租户可以在同一台物理服务器上运行,提高了硬件资源的利用率。储存虚拟化实现了对储存资源的集中管理,提高了储存设备的应用效率;网络虚拟化可以将多个网络节点虚拟成一台交换机进行连接,有效降低了网络复杂度,使数据中心能根据实际需求灵活分配和管理资源。2.2 弹性伸缩和动态调配技术用户对云计算的需求会在自身业务的内容、规模发生变化的同时产生变化,这使得用户对云计算服务的使用具有动态变化的特点。因此,云计算数据中心需要能应对不断变化的工作负载,弹性伸缩和动态调配技术应运而生。弹性伸缩允许数据中心根据需求来自动增减计算和存储资源,有效应对用户对业务需求的变化。例如,数据中心的纵向伸缩性能实现在某一单元内增加资源,提升处理能力,满足应用需求;动态调配技术则可通过智能的资源分配算法,实时监控用户的需求,判断各项业务对算力的要求,并利用智能技术实时调整数据中心内的资源配置,以提高资源利用效率、减少能源浪费,并满足用户的运算需求。2.3 高效数据传输技术云计算数据中心通常会产生大规模的数据传输,且由于用户往往需要使用云计算服务进行关键业务的运算,因此需要高效的数据传输技术来保障服务的性能和响应速度4。因此,数据中心需要建立专门的数据交换、数据处理系统,并优化网络架构,使用智能路由算法、数据压缩和加速技术,提升数据传输效率。一般情况下,可采用组播协议来提升传输速度,并利用T C P提升数据的可靠性,利用不同协议的优势,实现对不同组件数据流向的有效控制,提高数据传输的效率性、通畅性和安全性。2.4 海量数据储存、访问和处理云计算数据中心需要处理和存储海量的数据,且由于用户的相关业务需求,也需要面临频繁的数据访问。因此,云计算背景下的数据中心需要使用高效的数据储存、访问和处理技术。目前,数据中心会使用分布式存储系统、对象存储、大数据处理技术(如H a d o o p和S p a r k)等,来满足日常数据储存、访问和处理的需求,满足结构化数据、非结构化数据的管理需要,提升面向不同数据的储存和管理的兼容性。为确保数据的安全性和稳定性,数据中心还应具备数据备份和恢复功能,并应用相关的数据控制策略。2.5 智能化监管智能化监管是云计算数据中心区别于传统数据中心的关键。依托智能技术,能实现对先进监测和管理系统的整合,利用智能算法实现对数据中心运行状态的实时监控,并制定智能化的管理控制策略。智能技术可以对硬件设备、网络流量、能耗等进行监测与分析,根据需求实现各种服务的自动部署、自动升级、自动配置、动态调度。智能化监管能及时发现潜在问题,实现对硬件故障的预测,分析当前需求,优化资源配置,提高数据中心的可用性和性能,满足用户的业务需求。目前,利用数据分析、机器学习等技术,智能化监管已经可以为数据中心提供智能决策支持,进一步降低了管理人员的压力,提升了数据中心运行管理的实时性。2.6 并行计算框架云计算数据中心需要进行大规模的数据处理和计算,为满足用户的运算需求,需要使用并行计算框架。该框架可以在大规模整合服务器集群的基础上,将任务拆分成多个子任务,并在多个计算节点上同时执行,建立完整网络计算架构,确保不同节点的进程协同,提高计算速度和效率,并确保系统的稳定性。常见的并行计算框架有M a p R e-d u c e,A p a c h eH a d o o p,A p a c h eS p a r k等,这些计算框架为数据中心提供了强大的计算能力,让数据中心能够支持大规模数据的高效处理和分析,满足了日渐复杂的云计算业务需求5。3 云计算下的数据中心建设方案在云计算背景下,数据中心的建设不仅涉及计算机技术的应用,和土建、电气管理等也有着密切的关联。对建设人员而言,需要充分考虑数据中心的规模、发展方向,结合云计算的应用需求开展建设工作。3.1 服务器建设方案在云计算背景下,服务器建设方案需要结合云计算业务需求,以满足算力水平和性能的要求。同时,需要考虑空间、供电、采购成本等,综合多方因素进行判断。在设计过程中,不仅要考虑当下对服务器配置和规模的需求,还应结合未来业务需求、扩展计划进行合理设计,保证数据中心的可扩展性。3.2 储存方案服务器储存需要用于底层操作系统,虚拟化服务器软件,合理设置储存空间。目前,利用分布式存储系统能确保数据的可扩展性和高可用性,以应对不断增长的存储需求,因此应优先建立分布式储存系统,优化储存系统的管理机制。为保证数据中心储存设备的性能,应优先采用闪存技术,提高数据的读写速度,保证系统的性能。结合业务需要,应对不同类型的数据采用合适的存储策略,如通过冷热数据分离的方式进行有效的数据管理,以节约储存空间,实现业务优化。3.3 集群方案云计算背景下的数据中心资源池,应以集群化的方式进行部署,需要使用的设备包括交换机、计算服务器等。需要构建能够实现弹性伸缩和动态调配的集群方案,保证数移动信息2 0 2 4年3期1 8 3 据中心的高效运行,并满足不同业务的资源需求。例如,需要合理使用D o c k e r等容器技术,提升集群方案的灵活性,优化业务、应用的自动部署和处理。还应使用万兆链路接入内网和交换机,优化集群内的网络传输,为高性能的集群方案提供良好的条件。3.4 管理方案良好的数据中心管理方案是其高效运行的基础条件之一。管理内容涉及硬件和软件,应保证对数据中心的各个运行环节进行全面的监管、维护和故障排除。在管理方案的设计中,需使用智能化监管系统,整合监测和管理系统,实现智能化决策和动态监控。为避免数据中心出现故障影响业务、导致数据丢失的现象,应采用预测性维护技术,通过大数据分析和机器学习提前发现潜在的硬件问题,方便技术人员提前进行干预。在接入层,应采用A C S控制台服务,实现对网元设备端口的I P连接。管理层需要采用集中管理软件提供平台化的服务,集中解决软硬件问题。3.5 网络方案网络系统是云计算数据中心的关键组成部分,高效的网络架构能保障数据中心内部各节点之间的快速通信,满足用户的低延迟需求。因此,需要进行业务集群、管理集群等建设,采用高级别的路由器、交换机和负载均衡设备,满足业务对数据中心网络性能的要求。为提升网络管理的灵活性,可以使用S D N技术,根据不同应用的需求实现实时调整,优化数据中心的运行模式。3.6 相关配套建设方案3.6.1 机房选址数据中心的选址需要考虑地理位置、气候、地质条件等多种因素,以提供良好的地理条件,确保机房能安全、稳定地运行。同时,应结合当地基础设施建设状况进行选址,保证数据中心的网络延迟、带宽,确保数据中心能满足云服务的各项业务要求。3.6.2 供电需求数据中心的用电需求较高,需要保证供电系统的稳定性。应在设计过程中计算数据中心对电力的需求,并建立备用电源和不间断电源系统,确保在电力系统故障、不稳定的情况下,数据中心也能持续运行。3.6.3 环保和节能需求随着社会对可持续发展的持续关注,数据中心的环保和节能需求也变得愈发重要。在建设数据中心时,应优先选择环保材料,设计高效的冷却系统,并引入可再生能源,提升数据中心的环保性。4 数据中心的安全防护4.1 消防安全数据中心需要设置消防系统,避免火灾破坏硬件设施,及时遏制火情。例如,还需要合理设置信号线的孔洞、管道,分开设置不同类型的线路,除特殊要求外,还应使用开放性的走线架,满足散热需要。在机房内,需要合理设置消防设备、报警系统,及时处理火情。4.2 防雷和接地应采用联合接地系统,使通信设备的工作接地、保护接地、建筑防雷接地共用一个接地方案,且保证接地的阻值在1 以下。4.3 建立数据安全机制4.3.1 加强数据分级分类为提升数据中心的运算效率,保证数据的可靠性和有效性,建设过程中应做好数据的分级分类工作。例如,需要根据数据关联的业务确定数据的安全需求,结合敏感性、风险性进行数据的等级划分,并制定不同级别的管理、备份策略。4.3.2 明确数据标准随着云计算业务的增加,数据变得日益复杂。为保证数据的有效使用,确保数据的安全,数据中心需要建立明确的数据标准。例如,很多科研数据、企业数据都具有异构性、多域性、敏感性,为满足客户的需求,需要保证数据之间协调一致,明确数据的层次性。4.3.3 加强对数据加密技术的应用采用数据加密技术(如S S L,T L S等)实现对数据的加密防护,避免数据被外部获取。数据中心需要严格管理密钥,强化对数据访问行为的控制,确保只有通过认证的人员才能访问其权限下的数据,有效避免外部人员窃取机密数据,限制外来人员对敏感数据的访问。5 结语在云计算背景下,数据中心的业务变得更加复杂,为满足数据中心的业务需求,需要开展具有针对性的全面建设。技术人员需要合理选择数据中心的软硬件,根据需要选择传输协议、并行计算架构,合理进行选址,定期进行数据中心的升级,并制定严格的数据中心安全防护机制,减少火灾、病毒、外部入侵等因素的影响,保证数据中心的安全性和稳定性,提升数据中心的竞争力。参考文献1杨铭文.大数据时代疾控中心数字档案建设研究J.兰台内外,2 0 2 3(3 3):5 1-5 2,5 5.2季文倩.数据中 心 建设 项目 中全 过 程造 价管 理 应用 研究J.中国建设信息化,2 0 2 3(2 1):8 4-8 7.3石彦君.虚拟化和数据融合在空管数据中心建设中的应用分析J.中国信息化,2 0 2 3(1 0):5 0-5 2.4严罡星.N J公司数据中心建设多维管理研究D.广州:广东工业大学,2 0 2 2.5苏命峰.云计算环境下高校数据中心的虚拟化研究与实现D.长沙:湖南大学,2 0 1 5.移动信息