云计算推动IDC向VDC转型的研究

魏进武，张云勇，陈清金

（中国联通研究院 北京100048）

1 引言

IDC（互联网数据中心）是数据集中存储和管理的中心，是互联网应用部署的基础设施。在互联网广泛应用的大背景下，各行业的业务数据类型正在发生着巨大变化，数据中心是互联网当前及未来发展的方向。随着IT架构正在经历从“以网络为核心”向“以数据为核心”的转变，大量数据的绿色存储被提升到前所未有的位置，存储系统作为IT架构核心组成的地位得到空前强化，成为了海量数据存储的基础载体。如何高效地管理数据中心的数据，轻松实现对数据的访问，同时又能保证数据的安全是所有数据中心管理者关心的问题。

在行业应用领域，出现市场集中度高、差异性大的特点。政府、制造、金融、电信这四大行业约占数据中心整体市场的2/3。2009年，政府、金融行业的建设速度有所放缓，但仍是数据中心市场的主要领域。

在产品方面，各类产品投入稳定增长，服务器仍居主要地位，但份额微幅下降。2009年，在中国企业级数据中心产品中，服务器以41.6%的份额仍然占据较大份额，较之前稍有下降。网络、服务、存储的份额都随着企业需求的增长有一定增加[1]。

IDC在发展过程中存在的主要问题有以下几方面。

（1）市场方面

·同质、低价、低水平的无序竞争现象进一步加剧；

·端到端的ICT能力没有得到充分的挖掘和应用。

（2）业务方面

·IDC业务结构单一，业务增长主要由投资带动，缺少增值业务；

·以主机托管业务为主，缺少主机租赁业务，不利于商业模式的演进和新业务的展开；

·多样化的托管主机不利于统一管理和节能规划。

（3）资源方面

·IDC资源布局松散，缺乏面向新业务的有效整合；

·运营商的IDC之间资源利用不均衡，地方差异大。

（4）技术方面

·运营商面临如何从全网的角度，对终端用户与信息源的互访质量进行优化；

·如何面向云计算等新业务，对IDC架构进行优化；

·如何引进新技术，优化IDC资源，降低运营成本。

2 云计算助力IDC向VDC转型

VDC是指采用了虚拟化技术的数据中心。当前，虚拟化在数据中心发展中占据越来越重要的地位，虚拟化概念已经延伸到I/O、桌面、统一通信等领域，不仅包括传统的服务器和存储的虚拟化，还囊括I/O虚拟化、桌面虚拟化、统一通信虚拟化。促使IDC向VDC转型的主要因素有以下3方面。

（1）绿色经济需求

受金融危机影响，绿色低碳理念正改变着我们的生活。降低能耗是公司每一个业务环节所必须关注的，并成为提高企业成本竞争力的一个保障。在确保业务稳定运营的同时，降低IT长期运营的成本，是每一个现代企业的任务。

（2）市场发展

当前从事IDC运营的主体有电信运营商、社会IDC运营商、CDN提供商以及广电运营商，除此之外，仍有其他大中型企业自建的IDC提供业务运营，导致在IDC方面低成本竞争加剧。另外，由于金融危机以及经济发展二次探底的风险预期，中小企业用户流失严重，用户承担能力降低，IDC业务收入流失严重。

（3）技术发展

服务器密度增大，促使维护压力增大。服务器由塔式服务器发展到机架式服务器，当前已经发展成为刀片服务器，集约化程度越来越大，增大了维护成本和维护压力。

服务器CPU性能及功能的增强主要表现在：CPU时钟速度增加，超线程技术、多核技术以及硬件辅助虚拟化等技术的发展，使得其在实际应用中，CPU的利用率降低。

综合以上因素，不仅需要自动管理和资源整合的体系结构，更需要差异化和低成本的业务。数据中心的虚拟化有很多技术优点：可以通过整合或者共享物理资产来提高资源利用率。调查公司的结果显示，全球多数数据中心的资源利用率在15%～20%，通过整合、虚拟化技术可以实现50%～60%的利用率；通过虚拟化技术可以实现节能高效的绿色数据中心，如可以减少物理设备、电缆、空间、电力、制冷等的需求；可以实现对资源的快速部署及重部署以满足业务发展需求。

数据中心的资源包括服务器资源、I/O资源、存储资源，组成了一个资源池，通过上层的管理，调度系统在智能的虚拟化网络结构上实现将资源池中的资源根据应用的需求分配到不同的应用处理系统。虚拟化数据中心可以实现根据应用的需求让数据中心的物理IT资源流动起来，更好地为应用提供资源调配与部署。

在计算、存储资源虚拟化的基础上，云计算技术实现对资源的统一管理、调配和弹性按需分配，具体表现在云计 算 技 术 的 以 下 特 点[2～4]：

·低成本，可以将建设成本转化为运营成本，不需要为峰值业务购置设施，对使用者的技能要求降低；

·灵活性，加快基础设施的构建速度，缩短建设以及扩容周期；

·随时接入，与设备类型相关性降低，同时用户可以跨地域接入，与用户位置无关；

·多租户，以资源池的形式，集中设置资源，使得资源得到最大限度的共享，多租户成本分摊；

·可靠性，通过冗余设备、冗余站点设计提高可靠性，适合对业务连续性和灾难恢复要求高的应用场景；

·伸缩性，云计算能够实现以一定的粒度平滑增/减资源，做到资源的增减与承载的业务无关；

·安全性，资源集中管理，降低了安全管理的成本和安全外患；

·持续性，通过细粒度资源的统一管理，提高资源利用率及系统整体效率，降低排放，实现了VDC业务的高可持续性发展能力；

·高可维性，云计算能帮助系统实现自动管理，集中式维护硬件以及相关软件，提高整个系统的可维护性，降低维护成本；

·计量性运营：资源以池化的形式存在，以虚拟机的形式提供服务，实现资源细粒度化的可计量式运营。

相对于传统IDC业务，云计算的应用将带来以下变化：

·建设模式的变化，传统IDC以物理节点为单位建设，云化IDC可以分布在不同的物理节点；

·业务模式的变化，传统IDC以出租资源为主流业务，云化IDC以服务和能力出租为主；

·网络架构：云化IDC密度高，并发流量大，对现有网络承载能力提出了更高的要求，是ICT基础资源一体化服务的典型应用场景。

基于云计算的VDC解决方案，能够实现基础设施“集约化”，业务管理“专业化”，业务提供“社会化”，服务提供“个性化”，实现“T”形服务能力输出。其中，水平方向代表由资源集中、能力开放带来的广泛的服务覆盖能力，垂直方向代表专业的业务管理和针对性的精准服务提供能力。

3 VDC业务模式分析

基于云计算的VDC在业务提供方面如图1所示，主要能够面向中小企业提供基础VDC业务、开发平台类业务以及VDC增值业务。在实际运营过程中，参考当前国际上比较成熟的商业模式[5]，VDC业务在计费方面，需要考虑的主要因素包括网络带宽、计算能力、存储大小、内存大小以及机柜资源等因素。从精细化运营角度出发，VDC业务可能的定价模式如图2所示，分别在IaaS、PaaS以及SaaS层面上提供多维灵活的计费方式，实现基础资源以及能力服务的精细化运营和多样化的业务交付方式。

4 基于云计算的VDC技术方案

基于云计算架构的VDC服务平台的基本架构如图3所示，通过IaaS运营管理平台对虚拟化资源进行统一管理与调配，通过瘦客户端向用户直接提供基础资源服务，另外由PaaS平台面向开发者提供直接的开发环境以及发布平台，整个服务平台能够提供业务交付的支撑能力以及安全可信保证。

在系统的部署方面，如图4所示，中央运营管理平台通过管理网，对各个物理IDC中心管理Agent进行资源统一调度与管理，实现资源统一调度，经营分级实施。其中，中央运营平台包括IaaS资源管理及VDC-PaaS支撑平台，IaaS资源管理主要负责基础资源统一管理与运营，VDC-PaaS支撑平台提供PaaS支撑能力，实现运营计费等。中央运营管理平台对外的接口关系如图5所示。

VDC中央运营管理平台如图6所示，提供统一的业务交付与申请门户，其中：用户管理主要完成对用户的鉴权与认证，包括用户的权限管理、角色管理、审计以及用户组的管理等；服务管理主要是对用户所需的资源服务进行智能管理，主要包括服务目录管理、服务发布、变更、挂起、激活、撤销等服务发布的管理，其次还包括服务设计以及配置管理等；实例管理完成大众化用户所需的服务模板管理。在此基础上，按照用户、服务内容，结合相关的计费策略，实现IaaS计费管理。按照用户所需服务的实际需求，完成细粒度化的资源调度管理和基础资源管理，主要是形成面向资源池的1→N的过程和面向用户实际需求的N→1的过程，包括调度的策略设计、策略控制、调度流程、资源回收等的管理。除此之外，VDC中央运营管理平台还包括作为运营支撑的安全、统计分析以及资源监控等功能模块。

5 结束语

本文在分析IDC业务现状的基础上，结合产业发展现状以及国民经济发展趋势，分析了IDC产业开展中的问题，详细分析了IDC向VDC转型的动因及必要性，研究了云计算作为新技术和模式，已成为IDC向VDC转型不可或缺的支撑技术之一。同时，结合当前国际上已经开展的VDC业务，进行了VDC业务设计及可能的VDC业务的商业模式。最后，提出了基于云计算的VDC技术实现方案，真正实现了VDC业务跨地域的资源统一调度、部署以及运营的业务特点。

1 2010年中国企业级数据中心市场研究报告.计世资讯，2010年5月

2房秉毅，张云勇，程莹，等.云计算国内外发展现状分析.电信科学，2010，26（8）

3潘松柏，张云勇，陈清金，等.云计算安全关键技术.电信科学，2010，26（8）

4童晓渝，张云勇，戴元顺.公众计算通信网架构及关键技术.通信学报，2010,31（8）

5新股研究报告.国金证券，2010年2月