北京科技大學(xué)曾明：云計算助力數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能

    由中國數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟主辦，中國IDC產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟網(wǎng)承辦的的“2010中國IDC建設(shè)與運維論壇”研討會于2010年12月22日在北京西單皮庫胡同45號山水賓館召開，出席此次會議的各界代表共計100余人。其中，中國信息協(xié)會領(lǐng)導(dǎo)1人、運營商代表15人，行業(yè)信息中心代表14人，民營IDC運營商、設(shè)備企業(yè)與相關(guān)機構(gòu)代表60余人。

    以下為北京科技大學(xué)曾明老師演講：

    曾明：大家好！我是來自北京科技大學(xué)的曾明，我本人不是搞IDC行業(yè)的，但我是搞云計算的。云計算可以作為我們IDC行業(yè)將來建設(shè)綠色IDC的一個技術(shù)補充。在這里開這個會，也屬于班門弄斧的性質(zhì)，給大家匯報一下我們在云計算里面的一些成果，跟各位領(lǐng)導(dǎo)學(xué)習(xí)一下。

    大概是這么幾個內(nèi)容：一是簡單的理解，對于IDC的挑戰(zhàn)以及在云計算的理解和解決方案。我們認為云計算本身，我們現(xiàn)在在建數(shù)字化的時候，認為虛擬化是核心技術(shù)，沒有虛擬化就沒有云計算。但實際上，當(dāng)有簡單的虛擬化之后，并不能完成一個簡單的搭建，還要涉及一個主題就資源的管理和調(diào)度，也就是運維方面的技術(shù)。

    這是我們淺顯的對于IDC的理解，主要是人和機器。實際上我們在一些企業(yè)也做應(yīng)用，在高校里面也網(wǎng)絡(luò)中心。這個時候我們看到機房本身設(shè)備的利用率非常低，一般在20-30%之間。在管理中也缺乏高效的管理模式，通常情況下設(shè)備的利用率很低，網(wǎng)管人員的利用率很高，人很辛苦，但是設(shè)備很閑，面臨這樣一個問題。

    我們提供基于虛擬和“云”的解決方案，我們希望能夠做成什么形式？希望通過三層應(yīng)用：第一層，底層的IAAS，它會做什么事情？首先會把我們IDC機房里的一些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，一些存儲設(shè)備，一些服務(wù)器打成資源池。他么在資源池之上，我們通過中間件的形式，呈現(xiàn)一個云計算的平臺。這個平臺可以給運營商使用，可以給軟件提供商使用，最終形成一個云計算的門戶，給終端用戶使用云計算的資源。

    云計算，它實現(xiàn)的東西，往往我們在傳統(tǒng)來說，比如像電，有一個插座來使用。比如說水，比如說燃氣，我們早些年家里都有煤氣罐，每家都有，后來實現(xiàn)了煤氣，打開就可以用了，按需付費。前兩年我們都比喻成云計算應(yīng)用，但是這種比喻，我個人理解有點兒出入。因為水、電、煤氣介質(zhì)比較單一，水是比較標(biāo)準，煤氣也是。

    但是云計算，整個架構(gòu)是異構(gòu)的，我們要做資源整合，首先要對資源進行虛擬化，搭建資源池。當(dāng)有了資源池之后，本身是計算資源，不能提供最終的服務(wù)。這個時候我們要對資源進行管理，才能實現(xiàn)服務(wù)的提供。

    這個是我們提供的支撐平臺的架構(gòu)。左側(cè)是比如VMware、KVM、XEN，可能大家都比較熟悉。右側(cè)是在線服務(wù)器，云計算節(jié)點，然后組成云的結(jié)構(gòu)。我們認為在虛擬化之上還需要強大的云管理平臺，就需要一個希望云管理方案。這個方案首先要虛擬化物理機，再進行資源的整合，資源的調(diào)度，資源的分配，以及資源整合。

    我們在北京科技大學(xué)已經(jīng)研發(fā)出了一套平臺，后面可以看一下我們的研發(fā)成果。

    這個是我們針對BOSS系統(tǒng)的事例，云除了做資源池管理之外還有非常重要的一塊，就是高性能計算。比如說大型的計算處理，比如BOSS，我們可以在云上進行拆分，原來一臺機器上做的事情可以分到6個機器上去完成，大大提高效率。

    下面看一下服務(wù)資源的整合。首先通過虛擬化系統(tǒng)去管理這個服務(wù)資源，通過在物理機上安裝一些插件，或者對裸機進行管理。通過系統(tǒng)互載，我們計算云計算的環(huán)境，最終是為應(yīng)用提供服務(wù)。

    對于傳統(tǒng)來說，我們的應(yīng)用，比如有一些ERP的應(yīng)用，CRM的運用，數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用，存儲應(yīng)用，這些應(yīng)用在傳統(tǒng)情況下都是一種形式，這些資源的分配是不均勻的。ERP系統(tǒng)可能會很閑，利用率在不高，我們是不是可以把一些閑置的ERP系統(tǒng)資源調(diào)撥過來呢？其實是完全可行的。

    我們將物理資源進行整合，形成資源池，在上一端做架構(gòu)的服務(wù)。

    這是一個示意圖，原來是比較零亂的狀況，現(xiàn)在通過整合，需要的物理設(shè)備大大降低了，是一個比較簡潔的情況。也反映出另外一個問題，機房可能會有上千臺設(shè)備，或者上萬臺設(shè)備這些設(shè)備平均使用率是比較低的，我們可以關(guān)掉一些。

    下面看看服務(wù)資源調(diào)度。在調(diào)度這部分有兩類：一個是資源分配策略。對于服務(wù)來說，是有時間預(yù)期性的。比如電子商務(wù)網(wǎng)站，在過節(jié)期間會是高潮，比如淘寶全場打5折的信息，結(jié)果很多網(wǎng)上銀行出現(xiàn)了停機的情況，包括廣大銀行也出現(xiàn)了終止服務(wù)的時候。往往一個業(yè)務(wù)高峰期的時候，我們無法及時的應(yīng)對業(yè)務(wù)變化，這個時候我們在云計算的環(huán)境下，可以做資源的自定義。我們可以預(yù)先做好部署，通過虛擬化技術(shù)。

    左側(cè)這個圖需要CPU是600-700之間，通過資源分配之后，CPU使用率提高了，需要CPU的個數(shù)也降低了，物理設(shè)備也降低了。

    對于任務(wù)的分配策略，我們提供了8種。整個團隊從事了十多年的網(wǎng)格計算，網(wǎng)格計算到目前來看還停留在科研的水平，不能商用。在高性能計算里，用的比較好，我們把這些策略移植到云計算環(huán)境下。包括一些填滿，盡可能的讓少的任務(wù)在機器上使用，讓每個被使用的服務(wù)器利用率最大化，減少資源碎片。當(dāng)滿載的時候，開啟第二臺機器，可以保證機器滿負荷運載，最大好處就是節(jié)能。

    第二，分散策略，就是盡可能把任務(wù)分攤在不同的服務(wù)器上，保證運行的穩(wěn)定性，降低物理服務(wù)器，提高程序運行的效率。

    基于網(wǎng)絡(luò)拓撲的策略，盡量保證為應(yīng)用程序分配的服務(wù)器資源之間的網(wǎng)絡(luò)路徑最小。

    基于關(guān)聯(lián)程度的，比如將ERP系統(tǒng)放在一個路徑比較短的位置，這樣可以便于管理，保證程序的運營效率。

    基于HA的，我們看很多的業(yè)務(wù)，包括關(guān)聯(lián)性的業(yè)務(wù)，都有HA的保障，比如高可用性。

    在云計算情況下，我們可以通過一些虛擬化技術(shù)，通過虛擬機的技術(shù)實現(xiàn)HA，比傳統(tǒng)技術(shù)要更好一些，可以實現(xiàn)虛擬的漂移，動態(tài)的擴展都可以做。

    節(jié)能優(yōu)化，通過傳感器判定，哪些當(dāng)前環(huán)境，包括空調(diào)，或者UPS的指標(biāo)信息，判斷當(dāng)前的溫度在什么地方是最低的，什么地方部署是比較合理的。

    再看一下資源的管理。這里涉及到兩個界面，跟業(yè)務(wù)相關(guān)的。比如像云的系統(tǒng)管理員、應(yīng)用經(jīng)理等來實現(xiàn)資源的管理。

    這個是在“云”上面提供比較好的效果，在我們?nèi)粘Ｌ幚淼倪^程。傳統(tǒng)情況下，當(dāng)發(fā)生骨針的時候，如果沒有HA的情況下，會出現(xiàn)應(yīng)用的解決。這也是虛擬化的標(biāo)準解決方法。

    包括資源擴展，這個集群可以彈性的進行擴展。甚至可以在虛擬化基礎(chǔ)上增加多云的管理，北京有一臺機房，天津也可以有，當(dāng)北京的機房負載不夠的時候，可以從天津機房去借調(diào)資源，可以實現(xiàn)云和云之間資源的擴展。

    我們認為“云”這個方案帶來一些價值，比如可以部署，降低管理的時間，包括提高新的優(yōu)化，降低成本，提高工作周期，最主要的目的是提高資源的利用率。比如機房有很多機柜，機柜是要服務(wù)于應(yīng)用的，其實不必要使用很多的機柜，占用這么大的空間。

    節(jié)省投資方面，系統(tǒng)部署的時間從幾天縮短到幾分鐘，沒有雙機備份，低成本。這里一定涉及到資源不對等和重復(fù)投入的問題。

    我們通過虛擬化，可以保證HA，這個時候我們做熱備或者冷備的方式，可以保持業(yè)務(wù)的可持續(xù)性。同時，可以提高系統(tǒng)運維效力，對系統(tǒng)應(yīng)用，可以通過手工的部署，比如裝應(yīng)用，現(xiàn)在可以通過模板的方式快速部署，可以在3秒之內(nèi)或者2秒之內(nèi)創(chuàng)造200臺服務(wù)器，可以直接發(fā)給客戶用，都可以在幾秒鐘之內(nèi)搭建好。

    這個是我們現(xiàn)在北京科技大學(xué)的云平臺的界面，我們已經(jīng)實現(xiàn)了計算，包括高性能計算，包括虛擬化技術(shù)，包括一些工具的使用。

    我的內(nèi)容就是這樣，感謝大家能給我們這個機會參與這個論壇，跟大家學(xué)習(xí)很多東西，謝謝大家！

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