2022数据中心工程及应用.docx
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1、数据中心系统工程及应用目录第1章数据中心发展概论31.1 数据中心定义31.2 数据中心的发展历程41.3 新一代数据中心的发展趋势7第2章数据中心服务质量管理152.1 等级设置原则152.2 各星级服务的参考标准18第3章数据中心信息安全管理243.1 数据中心信息安全管理总体要求243.2 信息安全管控要求274.1 运行维护职责与界面394.2 运行维护管理414.3 面向大客户数据(灾备)中心专业维护规程461)3章据中网络.C.535.1 数据中心技术发展阶段和特性535.2 数据中心基础网络545.3 网络管理575.4 网络设备技术指标596章据中色1,技656.1 数据中心能
2、耗构成656.2 数据中心建筑节能686.3 数据中心机房及配套系统节能706.4 数据中心节能设计791 .2数据中心建设选址3 .ISO/IEC270014 .ISO/IEC200005 .3EDC与SDC建设部署第8章数据中心增值服务8.1 数据中心产品分类8.2 典型的网络安全类服务8.3 典型的数据应用类服务8.4 典型的维护监控服务第9章虚拟化数据中心9.1 虚拟化数据中心发展的必要性9.2 VDC系统总体架构和业务设计9.3 VDC系统设计和关键技术第10章数据中心存储备份服务10.1 数据存储备份市场发展和需求分析10.2 数据中心存储备份服务99102102105110113
3、123128 a 137137139143 15215215416110.3 数据存储备份平台第1章数据中心发展概论随着信息化社会和互联网经济的发展,语音、数据、视频等多网融合应用日益增加,电子商务市场蓬勃发展,企业内部信息应用系统外包,加上3G和智能终端引发的新一轮移动互联网投资热潮等,都促进了对数据中心的市场需求,数据中心业务在全球范围内有了巨大的发展,在国内的迅猛发展更是史无前例。从信息产业经济的总体发展趋势来看,数据中心的市场前景是巨大的。我国国民经济和社会发展的计划中指出,将对经济结构进行战略性调整,大力推进国民经济和社会信息化,加强信息基础设施建设,以信息化带动工业化,发挥后发优势
4、,实现生产力跨越式发展。这种社会发展趋势从宏观上决定了互联网信息服务业的发展方向。随着互联网用户的迅速增长和企业信息化过程的加速以及电子商务的逐渐成熟,数据中心的发展仍将有极大的市场空间。据SaIOmOnSmithBamey研究显示,数据中心拥有广阔的市场前景,全球范围内的数据中心的业务量正以40%的增长速率发展。2011年10月,国务院出台关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定,明确了“十二五”战略规划中云计算在我国发展的必要性,云计算在政策和市场两方面将得到大力推进。据预测,未来5年我国云计算产业链规模可达7500亿至IoOoO亿元人民币。面对市场发展,众多的电信服务企业、互联网公司、IT
5、公司迅速崛起,都想来分一杯羹。但对于数据中心运营企业来说,面对市场发展更应注重的是服务竞争力,做好基本服务,如带宽接入、托管空间、供电能力和空调制冷等物理要素,同时能够提供对客户托管服务器的监测、报告和安全管理等增值服务及应用,以及更高层次的解决方案,如网站建设和电子商务等,以特色服务谋求生存之道。1.l数据中心定义首先看一下科技企业界曾经描述的关于数据中心的几种定义。维基百科给出的定义是“数据中心是一整套复杂的设施。它不仅仅包括计算机系统和其他与之配套的设备(例如通信和存储系统),还包含冗余的数据通信连接、环境控制设备、监控设备以及各种安全装置谷歌在其发布的CTheDatacenterasa
6、Computer一书中,将数据中心解释为“多功能的建筑物,能容纳多个服务器以及通信设备。这些设备被放置在一起是因为它们具有相同的对环境的要求以及物理安全上的需求,并且这样放置便于维护”,而“并不仅仅是一些服务器的集合行业中对数据中心的几类定义如下。(1)广义的企业数据中心(EnIerPriSeDataCenter,EDO通常是指在一个由企业自建的物理空间内实现数据信息的集中处理、存储、传输、交换、管理。计算机设备、服务器设备、网络设备、存储设备等通常认为是数据中心机房的关键设备。关键设备运行所需要的环境因素,如供电系统、制冷系统、机柜系统、消防系统、监控系统等通常被认为是关键的物理基础设施。(
7、2)互联网数据中心(IntemetDataCenter,IDC)是指为互联网内容提供商(ICP).政府、企业、媒体和各类网站,提供大规模、高质量、安全可靠的专业化服务器托管、空间租用、高速网络带宽接入以及ASP应用集成平台支撑等业务。IDC是对入驻(Hosting)企业、商户或网站服务器群托管的场所;是电子商务平台赖以安全运作的基础设施,也是支持企业及其商业联盟(其分销商、供应商、客户等)实施信息服务价值链的平台。(3)云计算数据中心(CIOUdComPUtingDataCenter,CDO作为下一代数据中心,是基于“云计算技术架构为特征,将IT系统和数据中心基础设施合二为一,以崭新的业务模式
8、为使用者提供高性能、低成本、弹性的持续计算能力和存储服务,支持各种不同的企业级信息化应用。云计算数据中心中包括计算资源、存储资源、电力能源、交互能力,以及弹性、负载均衡及虚拟化资源部署方式,而所有的计算、存储资源都是以服务的方式提供的,这种新型服务最大的好处在于合理配置整网络内的资源,提高IT系统能力的利用率,降低成本、节能减排,真正实现数据中心的绿色、集约化。数据中心必须具备大规模的场地及机房设施,高速可靠的内、外部网络环境,系统化的监控支持手段等一系列数据存放环境条件,还提供对服务器监管、流量监控等网络管理方面的服务能力。基于这一环境,可对外提供依托于Intemet的一系列由主机托管到应用
9、外包等不同层次的服务。图1-1是位于国家体育场鸟巢西北侧的中国联通奥运数字北京大厦数据中心。图1-1中国联通奥运数字北京大厦数据中心数据中心不仅是一个局房设施概念,网络同等重要,它构成了网络基础资源的一部分,是互联网和信息化发展的“基石”,它提供了一种高速、高层级的数据传输和接入服务。当前,数据中心服务更被广大用户所关注,提供综合全面的解决方案,为政府、企业IT管理提供更为专业化的服务,使得用户能够迅速借助网络开展业务,把精力集中在其核心业务策划和网站建设上,而减少IT方面的后顾之忧。数据中心改变了以往互联网的运作和经营模式,使得参加互联网的每一方都能专注其主体业务。1.2 数据中心的发展历程
10、数据中心(DalaCemer)的根源来自早期计算机领域巨大的计算机房。早期计算机系统体积非常大,本身就需要占用很大的空间,同时运行和维护也都很复杂,需要在一个特殊的环境中运行,因此需要许多电缆连接所有的组件,如标准机架安装设备、高架地板和电缆盘(或安装在屋顶或架空在地板下)。此外,过去的计算机也需要大量的电力,会产生大量的热量,通过专用的计算机房和冷却系统可以对散热效果进行较好的控制。安全也很重要,当时计算机是很昂贵的设备,主要用于军事目的或重要的经济科研领域。因此,对计算机的访问受到了严格的控制。比如在我国石油勘探行业就流传着“玻璃房子的故事:美国为防止早期从美国进口的计算机被用于军事用途,
11、往往派美国人来管控计算机房,中国人上机还需要得到批准才行。这就是数据中心早期机房的雏形。1945年,美国生产了第一台全自动电子数字计算机“埃尼阿克”(英文缩写词是ENIAC,BPElectronicNumericalIntegratorAndCalculator,中文意思是电子数字积分器和计算器)。它是美国奥伯丁武器试验场为了满足计算弹道需要而研制成的。这台计算机1946年2月交付使用,共服役9年。它采用电子管作为计算机的基本元件,每秒可进行5OOo次加减运算。它使用了18000只电子管、IoOoo只电容、7000只电阻,体积3000立方英尺(1立方英尺=0.0283168立方米),占地170
12、n,重量30t,耗电140150kW,是一个名副其实的庞然大物。在革命性地开启了人类计算时代的同时,也顺带开启了与之配套的数据中心的建设发展。事实上,从发明计算机到目前网络盛行的横跨66年的大时间尺度来看,人类社会的计算方式经历了从集中主机到分散运算再到数据大集中的历程,这个过程当然不是简单的往复的过程。第一阶段:19451971年,计算机器件组成主要以电子管、晶体管为主,体积大、耗电高,主要运用于国防、科学研究等军事或者准军事机构。由于计算消耗的资源过大、成本过高,因此计算的各种资源集中也就是必然的选择。同时.,也诞生了与之配套的第一代的数据中心机房。UPS、精密机房专业空调就是在这个阶段诞
13、生的。第二阶段:19711995年,随着大规模集成电路的迅速发展,计算机除了向巨型机方向发展外,更多地朝着小型机和微型机方向快速演进。1971年末,世界上第一台微型计算机在美国旧金山南部的硅谷应运而生,它开创了微型计算机的新时代。在这个阶段,计算的形态总的来说是以分散为主,分散与集中并存。因此,数据中心的形态也就必然是各种小型、中型、大型机房并存的态势,特别是中、小型机房得到了爆炸式的发展。第三阶段:19952009年,互联网的兴起被视为IT行业从发明计算机之后的第二个里程碑。互联网的兴起本质上是对计算资源的优化与整合。而对人类社会分散计算资源的整合是计算发展本身的内在要求与趋势。在这个阶段,
14、计算资源再次集中的过程绝不是对第一阶段的简单复制。典型的特点有两个,一是分散的个体计算资源本身的计算能力急速发展,如摩尔定律和其后的多核技术;二是个体计算资源被互联网整合,而这种整合现在也成了一个关键环节,并不断演进。刀片服务器、高速互联网、IPv6、虚拟化、云计算等均沿着上述思路发展。第四阶段:2010年以来,数据中心建设的理念在发展中更加趋于成熟和理性,不断地超越原来“机房”的范畴,日益演进为企业内部的支撑平台以及对外运营的业务平台。计算机房在这个阶段呈现出了一种更为独立的新形态数据中心。数据中心按规模划分为部门级数据中心、企业级数据中心、互联网数据中心以及云计算数据中心等。一个典型的数据
15、中心常常跨多个供应商和多个产品的组件,包括主机设备、数据备份设备、数据存储设备、高可用系统、数据安全系统、数据库系统、基础设施管理平台,等等。与上述发展相对应的,数据中心的业务经营发展可以粗略划分为3个阶段,每一阶段服务形态有所不同,但都体现基础设施的特性。第一阶段主要是场地、电源、网络线路、通信设备等基础电信资源和设施的托管和线路维护服务,多由电信企业提供,客户包括行业、大型企业等。这个阶段被广泛称为主机托管(hostingservice)o第二阶段是20世纪90年代互联网的高速发展带动了网站数量的激增,各种互联网设备如服务器、存储器、交换机、路由器等设备和资源的集中放置,维护需求提高,主机
16、托管、网站托管(WebhoStingSerViCe)是主要业务类型,这个阶段互联网数据中心(IDC)被广泛认可。数据中心服务企业围绕主机托管服务的同时,也提供包括数据存储备份、安全管理、互联网接入等服务,数据中心成为互联网公司和企业客户IT基础设施的核心。第三阶段的数据中心概念被扩展,大型化、虚拟化、综合化成为服务的主要特征,尤其是云计算技术引入后,数据中心突破了原有的场地出租、线路带宽共享、主机托管维护、应用托管等服务,更注重数据的存储和计算能力的虚拟化、设备维护管理的综合化。新型数据中心采用高性能基础架构,实现资源按需提供服务,并通过规模运营降低能耗。同时,云计算数据中心概念被提出,其本质
17、上还是在数据中心的物理基础设施上,采用虚拟化等云计算技术,提供传统的数据中心业务和各种新型云产品及网络应用服务。当前,数据中心正处于从第二阶段向第三阶段的转型期,传统电信企业和数据中心企业基于数据中心进行升级,如AT&T、NTT,中国联通、中国电信、世纪互联等。多家领先的互联网企业,如腾讯、百度、阿里巴巴采用新技术建设大规模的新型数据中心,一方面满足自身业务发展的需要,同时也为第三方和最终用户提供laaS、PaaSSaaS等新型云产品服务。目前,多国政府已经将网络数据与信息资源看成影响国家科技创新和产业发展的战略性资源和核心竞争力,支持海量数据存储和处理的数据中心以及相关技术被提高到国家战略层
18、面进行部署。从全球范围内看,国际领先的大型电信运营商跟随其大企业客户的商业全球化扩张延伸着数据中心服务范围,这些电信企业在全球多点建设数据中心以提供全球化的服务覆盖,而且业务范畴针对企业的网络应用需求不断拓展。如图1-2所示,AT&T在全球11个国家拥有40个数据中心,NTT公司在全球部署了28个数据中心,而且这个数字目前还在继续扩大。国际上部分领先企业的传统产品(线路、空间出租等)与增值服务(网络安全、数据应用等)收入占比共至达到1:9。预计未来几年,随着网站内容的视频化以及移动互联网的快速启动,全球数字内容海量存储和处理需求的提高,以及容灾备份需求的大幅度提升,全球数据中心市场发展将迈上新
19、的发展台阶,市场将呈现出竞争全球化、服务个性化等特征。FIMM DEU London UK Mc,FR可靠,规模化,安全和支持关键应用的技能AT&T IDC LocationsAnm po Ar. US Alterta Ae US 2) BAgakxe 7e IN BMAon Am US CNctgo Arw. US DoilMArM US 2: LM An9a*ft AfM US 2: Mrt AXBr USre. US Mew Yorfc AfM. US MVWs Meko Ajw. US 2)Ortinoo ATM. U8 PhOmt Am US SenOeQO US Sen F rsn
20、cnoo Are. VS San Jom fm. US S0fl M. US Wiihngton DC Arw. US AmSlefsm M.Bmn9rwn .UKM0c9K0r9 CXI ShangMi CHN !Srwore SG Sydney AU jp TwW.CA*4 40 Internet Data Centers in IlCountries-Directly Integrated with AT&T Global NetworkIn Region Network Operations and Customer Support Centers 24 7 365 Proactive
21、 Monitoring & Management Services-Nenvork, Systems & Applications Server, Facility & NOC Security Flexible Connectivity Options-Ethernet, Fast Ethernet, or Gigabit (ICB)-Ethernet Committed Information Rates图1-2AT&T全球覆盖数据中心托管服务布局数据中心系统工程及应用122数据中心功能演进从功能特征上看,随着技术的发展和应用及对IT认识的深入,数据中心的内涵已经发生了巨大的变化。从功能内
22、涵的发展演进角度,可将数据中心分为4个大的阶段,即数据存储中心阶段、数据处理中心阶段、数据应用中心阶段和数据运营服务中心阶段。(1)数据存储中心阶段在数据存储中心阶段,数据中心主要承担的功能是数据存储和管理,在信息化建设早期,用来作为OA办公应用系统机房或电子文档的集中管理场所。此阶段的典型特征是:数据中心仅仅是便于数据的集中存放和管理。数据单向存储和应用。救火式的维护。无新技术的应用。功能比较单一,对整体可用性需求也很低。(2)数据处理中心阶段在数据处理中心阶段,MMMRP(ManufacturingResourcePlanning,生产制造资源计戈J)、ERP(EnterpriseReso
23、urcePlanning,企业资源计划),以及其他的行业应用系统开始普遍应用,数据中心开始承担核心计算的功能。此阶段的典型特征是:面向核心计算。数据单项应用。专门的人员进行集中维护。关注对计算效率及对运营效率的提高。整体上可用性较低。(3)数据应用中心阶段在数据应用中心阶段,随着大型企业基于广域网或互联网的应用开始普及,信息资源日益丰富,开始关注挖掘和利用信息资源。组件化技术及平台化技术广泛应用,数据中心承担着核心计算和核心的业务运营支撑,适应灵活的需求变化成为数据中心的主要特征之一,“信息中心”理念显现。此阶段的特征是:面向业务需求,提供可靠的业务支撑。提供单向的信息资源服务。对系统维护上升
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