詳解云計算全球及國內的發展特征
產品資訊2019年10月08日
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網絡在給人們帶來便利的同時，也給數據中心的建設帶來了挑戰。數據中心不僅是服務器、網絡等硬件設備，以及若干基礎軟件的堆砌，而是一個系統性工程。下面我們就來解密一下，很多人心目中神秘的數據中心都是由什么組成的。
1、基礎設施層（IaaS）
構建以軟件定義計算、軟件定義存儲、軟件定義網絡以及基礎設施為核心的IaaS 層，其核心特征在于計算、存儲、網絡以及基礎軟件資源可以以軟件定義的“積木”方式構建，在統一基礎設施服務與調度系統的統一管控下，支持跨中心、跨廣域網的資源調度。
1.1 軟件定義計算
基于新一代的計算虛擬化技術，將數據中心計算能力顆?；?、池化，打造“計算資源積木”，將多種資源（X86、ARM、GPU 等）以多種形式（虛擬機、容器等）對外提供服務，支持計算資源按需靈活編排，同時應具備更強的系統容災能力。
1.2 軟件定義存儲
基于存儲虛擬化技術，將物理存儲設備抽象為虛擬共享存儲資源池，剝離存儲控制面與存儲硬件面，提供從存儲設備至應用系統的端到端的存儲服務，使存儲資源變得更靈活，支持各類存儲設備（集中式、分布式等）、多種形式（塊、文件、對象等），提供存儲編排能力，面向用戶開放定制化的存儲模式、存儲策略、備份策略等按需服務。
1.3 軟件定義網絡
基于SDN 技術，將數據中心內部、多數據中心間以及主干網絡統一整合，支持廣范圍細粒度網絡統一調度。軟件定義網絡將控制面與轉發面分離，實現網絡虛擬化，支持用戶自定義網絡拓撲、邏輯網路間數據強隔離；將交換與數據處理結合，支持網絡功能（防火墻等）的動態插入；基于業務和應用驅動的網絡優化管理，增強對軟件定義計算（計算虛擬化網絡特性）、軟件定義存儲（存儲融合網絡）的支撐能力；具備網絡編排能力，提供端到端的QoS 保障。建成高性能（40GE、100GE）、高安全（抗竊聽、邏輯鏈路強隔離）、高可靠（冗余、分布式網絡）的數據中心基礎網系。
1.4 基礎設施
IT 基礎設施方面，以服務器、存儲、網絡等硬件設備為代表，在軟件定義技術的推動下， IT 基礎設施將以開放、通用、標準、低值、靈活為特征，由IaaS 軟件（軟件定義網絡、軟件定義存儲、軟件定義計算）實現資源整合、調度與自動化協同，IT 基礎設施僅扮演執行的角色，因此基于通用熱插拔組件（計算、存儲、網絡等）按照模塊化組合的IT 設施將成為主流，實現更高的性能、密度、集成度和能效比。在機房基礎設施方面，為適應新一代數據中心的發展要求，機房基礎設施除了在防火、防水、防潮、防震、電力、配線、溫濕度、防雷、防靜電、防塵等方面達到國家相關標準要求外，還需要在節能、安全、管理便捷性等方面進一步拓展，在保證安全性的基礎之上，降低中心能耗，構建綠色數據中心，數據中心直流供電系統、節能型智能模塊機柜、電子綜合布線、智能動力環境監控將成為新一代機房基礎設施技術的重點發展方面。
2、平臺服務層（PaaS）
平臺服務層將以數據、運行、運維、安全等方面為主要突破口，將傳統平臺軟件通用化、模塊化、積木化，增強平臺服務層橫向以及與應用系統的縱向的“互聯、互通、互操作”能力，支持“軟件資源積木”的形式提供平臺服務，實現平臺軟件的動態編排，滿足上層應用系統使用需求。
2.1 數據即服務
基于統一的數據服務，提供豐富數據按需存儲、數據分析挖掘等服務。主要包括數據庫服務、數據服務、大數據分析服務、人工智能服務等方面。數據庫服務將數據庫資源池化，以云數據庫的形式，通過網絡將服務交付給客戶，不同用戶只需提交數據庫需求申請，即可以快速獲得所需的數據庫系統，提高數據庫資源的敏捷交付能力。數據服務屏蔽底層存儲方式、數據庫類型區別，支持對數據的按需清洗、轉換、聚合，將數據資源池化，按權限提供給不同的系統和用戶，實現數據治理和數據管控的標準化，提供更加簡單易用的按需數據服務。大數據分析服務以大數據技術為基本，對底層大數據集群、業務等復雜操作進行封裝，融入算法、模型等要素，提供給用戶簡單易用的通用接口，實現彈性的數據處理。人工智能服務提供機器學習模型的池化管理，實現基于“云”架構的機器學習服務。通過將模型庫資源池化，為租戶提供各種機器學習服務，并支持用戶將自己訓練的模型加入池化的模型庫資源中，為自身和其他用戶提供機器學習服務。
2.2 運行即服務
運行即服務是平臺服務的核心， 以SOA、微服務為基礎，面向業務系統，提取公共服務需求點，發展服務框架、并行計算服務、服務治理、負載均衡等能力，注重“互聯、互通、互操作”能力，支撐數據中心上層系統的快速構建運行，助力基于云架構的“超級計算機”的構建。
2.3 運維即服務
運維即服務將運維服務化，以運維框架、自動部署、應用狀態采集、運行分析等為代表。運維框架為應用系統的研發提供統一的運維框架，支撐應用系統快速集成運維功能，便于統一監控、管理與部署；自動部署實現相關軟件的編排與部署；應用狀態采集提供探針式的應用系統監控工具，支持應用系統自定義狀態數據；運行分析為應用系統提供基礎運行分析方法，支持應用系統自定義分析策略。
2.4 安全即服務
安全即服務依托于安全基礎設施，將安全服務化，支持安全服務與應用系統“嵌入式”結合，包括身份認證服務、權限管理服務、數據加密服務、安全傳輸服務等，有效提升數據中心系統的安全性。
2.5 專用服務
專用服務以即時通信、視頻服務、GIS 服務、人機交互服務為代表，滿足不同應用場景需求。
3、應用系統服務層（SaaS）
面向用戶需求，基于統一的IaaS、PaaS平臺，以“資源積木”的方式，打造靈活、精干的應用系統，實現應用系統的快速建設與靈活調整。應用系統服務層面需結合應用需求，其功能可千變萬化，但均基于共性的基礎底層支撐搭建，在實現高靈活性的同時，能夠降低建設成本。
4、數據中心操作系統
數據中心操作系統是軟件定義數據中心的核心，在多數據中心之間，以全扁平式、點到點全互聯、統一資源管理的分布式云數據中心架構，將多個不同地域、不同階段、不同規模的數據中心所有資源通過邏輯集中、統一管理、統一呈現、統一運營；在數據中心內部，依托機房動力環境監控、統一基礎設施服務與調度、統一平臺服務與調度，縱向管控IaaS、PaaS、SaaS 層，對物理資源、軟件資源、運行策略統一管理、統一調度，實現全方面的細粒度管控與自動化智能維護。
如前文所說，數據中心不僅是服務器、網絡等硬件設備，以及若干基礎軟件的堆砌，而是引用為牽引的體系性工程。經過多輪迭代發展，在具體功能層面，數據中心的能力得到了很大的進步，但是在數據中心體系層面，各大公司受制于市場及成本，更多的是注重于單一層面，對整體發展重視程度不夠。新一代軟件定義數據中心功能復雜，實現難度大，僅靠若干家公司是無法實現的，未來寄希望于組團的力量實現。河姆渡就是一家專做智能建筑的產業互聯網平臺，不僅能提供可落地的數據中心建設方案，還能提供設備采購、安裝施工一站式的服務。
構建以軟件定義計算、軟件定義存儲、軟件定義網絡以及基礎設施為核心的IaaS 層，其核心特征在于計算、存儲、網絡以及基礎軟件資源可以以軟件定義的“積木”方式構建，在統一基礎設施服務與調度系統的統一管控下，支持跨中心、跨廣域網的資源調度。
1.1 軟件定義計算
基于新一代的計算虛擬化技術，將數據中心計算能力顆?；?、池化，打造“計算資源積木”，將多種資源（X86、ARM、GPU 等）以多種形式（虛擬機、容器等）對外提供服務，支持計算資源按需靈活編排，同時應具備更強的系統容災能力。
1.2 軟件定義存儲
基于存儲虛擬化技術，將物理存儲設備抽象為虛擬共享存儲資源池，剝離存儲控制面與存儲硬件面，提供從存儲設備至應用系統的端到端的存儲服務，使存儲資源變得更靈活，支持各類存儲設備（集中式、分布式等）、多種形式（塊、文件、對象等），提供存儲編排能力，面向用戶開放定制化的存儲模式、存儲策略、備份策略等按需服務。
1.3 軟件定義網絡
基于SDN 技術，將數據中心內部、多數據中心間以及主干網絡統一整合，支持廣范圍細粒度網絡統一調度。軟件定義網絡將控制面與轉發面分離，實現網絡虛擬化，支持用戶自定義網絡拓撲、邏輯網路間數據強隔離；將交換與數據處理結合，支持網絡功能（防火墻等）的動態插入；基于業務和應用驅動的網絡優化管理，增強對軟件定義計算（計算虛擬化網絡特性）、軟件定義存儲（存儲融合網絡）的支撐能力；具備網絡編排能力，提供端到端的QoS 保障。建成高性能（40GE、100GE）、高安全（抗竊聽、邏輯鏈路強隔離）、高可靠（冗余、分布式網絡）的數據中心基礎網系。
1.4 基礎設施
IT 基礎設施方面，以服務器、存儲、網絡等硬件設備為代表，在軟件定義技術的推動下， IT 基礎設施將以開放、通用、標準、低值、靈活為特征，由IaaS 軟件（軟件定義網絡、軟件定義存儲、軟件定義計算）實現資源整合、調度與自動化協同，IT 基礎設施僅扮演執行的角色，因此基于通用熱插拔組件（計算、存儲、網絡等）按照模塊化組合的IT 設施將成為主流，實現更高的性能、密度、集成度和能效比。在機房基礎設施方面，為適應新一代數據中心的發展要求，機房基礎設施除了在防火、防水、防潮、防震、電力、配線、溫濕度、防雷、防靜電、防塵等方面達到國家相關標準要求外，還需要在節能、安全、管理便捷性等方面進一步拓展，在保證安全性的基礎之上，降低中心能耗，構建綠色數據中心，數據中心直流供電系統、節能型智能模塊機柜、電子綜合布線、智能動力環境監控將成為新一代機房基礎設施技術的重點發展方面。
平臺服務層將以數據、運行、運維、安全等方面為主要突破口，將傳統平臺軟件通用化、模塊化、積木化，增強平臺服務層橫向以及與應用系統的縱向的“互聯、互通、互操作”能力，支持“軟件資源積木”的形式提供平臺服務，實現平臺軟件的動態編排，滿足上層應用系統使用需求。
2.1 數據即服務
基于統一的數據服務，提供豐富數據按需存儲、數據分析挖掘等服務。主要包括數據庫服務、數據服務、大數據分析服務、人工智能服務等方面。數據庫服務將數據庫資源池化，以云數據庫的形式，通過網絡將服務交付給客戶，不同用戶只需提交數據庫需求申請，即可以快速獲得所需的數據庫系統，提高數據庫資源的敏捷交付能力。數據服務屏蔽底層存儲方式、數據庫類型區別，支持對數據的按需清洗、轉換、聚合，將數據資源池化，按權限提供給不同的系統和用戶，實現數據治理和數據管控的標準化，提供更加簡單易用的按需數據服務。大數據分析服務以大數據技術為基本，對底層大數據集群、業務等復雜操作進行封裝，融入算法、模型等要素，提供給用戶簡單易用的通用接口，實現彈性的數據處理。人工智能服務提供機器學習模型的池化管理，實現基于“云”架構的機器學習服務。通過將模型庫資源池化，為租戶提供各種機器學習服務，并支持用戶將自己訓練的模型加入池化的模型庫資源中，為自身和其他用戶提供機器學習服務。
2.2 運行即服務
運行即服務是平臺服務的核心， 以SOA、微服務為基礎，面向業務系統，提取公共服務需求點，發展服務框架、并行計算服務、服務治理、負載均衡等能力，注重“互聯、互通、互操作”能力，支撐數據中心上層系統的快速構建運行，助力基于云架構的“超級計算機”的構建。
2.3 運維即服務
運維即服務將運維服務化，以運維框架、自動部署、應用狀態采集、運行分析等為代表。運維框架為應用系統的研發提供統一的運維框架，支撐應用系統快速集成運維功能，便于統一監控、管理與部署；自動部署實現相關軟件的編排與部署；應用狀態采集提供探針式的應用系統監控工具，支持應用系統自定義狀態數據；運行分析為應用系統提供基礎運行分析方法，支持應用系統自定義分析策略。
2.4 安全即服務
安全即服務依托于安全基礎設施，將安全服務化，支持安全服務與應用系統“嵌入式”結合，包括身份認證服務、權限管理服務、數據加密服務、安全傳輸服務等，有效提升數據中心系統的安全性。
2.5 專用服務
專用服務以即時通信、視頻服務、GIS 服務、人機交互服務為代表，滿足不同應用場景需求。
3、應用系統服務層（SaaS）
面向用戶需求，基于統一的IaaS、PaaS平臺，以“資源積木”的方式，打造靈活、精干的應用系統，實現應用系統的快速建設與靈活調整。應用系統服務層面需結合應用需求，其功能可千變萬化，但均基于共性的基礎底層支撐搭建，在實現高靈活性的同時，能夠降低建設成本。
4、數據中心操作系統
數據中心操作系統是軟件定義數據中心的核心，在多數據中心之間，以全扁平式、點到點全互聯、統一資源管理的分布式云數據中心架構，將多個不同地域、不同階段、不同規模的數據中心所有資源通過邏輯集中、統一管理、統一呈現、統一運營；在數據中心內部，依托機房動力環境監控、統一基礎設施服務與調度、統一平臺服務與調度，縱向管控IaaS、PaaS、SaaS 層，對物理資源、軟件資源、運行策略統一管理、統一調度，實現全方面的細粒度管控與自動化智能維護。
如前文所說，數據中心不僅是服務器、網絡等硬件設備，以及若干基礎軟件的堆砌，而是引用為牽引的體系性工程。經過多輪迭代發展，在具體功能層面，數據中心的能力得到了很大的進步，但是在數據中心體系層面，各大公司受制于市場及成本，更多的是注重于單一層面，對整體發展重視程度不夠。新一代軟件定義數據中心功能復雜，實現難度大，僅靠若干家公司是無法實現的，未來寄希望于組團的力量實現。河姆渡就是一家專做智能建筑的產業互聯網平臺，不僅能提供可落地的數據中心建設方案，還能提供設備采購、安裝施工一站式的服務。
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