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

    由中國(guó)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟主辦，中國(guó)IDC產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟網(wǎng)承辦的的“2010中國(guó)IDC建設(shè)與運(yùn)維論壇”研討會(huì)于2010年12月22日在北京西單皮庫(kù)胡同45號(hào)山水賓館召開(kāi)，出席此次會(huì)議的各界代表共計(jì)100余人。其中，中國(guó)信息協(xié)會(huì)領(lǐng)導(dǎo)1人、運(yùn)營(yíng)商代表15人，行業(yè)信息中心代表14人，民營(yíng)IDC運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備企業(yè)與相關(guān)機(jī)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(lái)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(jì)算的。云計(jì)算可以作為我們IDC行業(yè)將來(lái)建設(shè)綠色I(xiàn)DC的一個(gè)技術(shù)補(bǔ)充。在這里開(kāi)這個(gè)會(huì)，也屬于班門(mén)弄斧的性質(zhì)，給大家匯報(bào)一下我們?cè)谠朴?jì)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(gè)內(nèi)容：一是簡(jiǎn)單的理解，對(duì)于IDC的挑戰(zhàn)以及在云計(jì)算的理解和解決方案。我們認(rèn)為云計(jì)算本身，我們現(xiàn)在在建數(shù)字化的時(shí)候，認(rèn)為虛擬化是核心技術(shù)，沒(méi)有虛擬化就沒(méi)有云計(jì)算。但實(shí)際上，當(dāng)有簡(jiǎn)單的虛擬化之后，并不能完成一個(gè)簡(jiǎn)單的搭建，還要涉及一個(gè)主題就資源的管理和調(diào)度，也就是運(yùn)維方面的技術(shù)。

    這是我們淺顯的對(duì)于IDC的理解，主要是人和機(jī)器。實(shí)際上我們?cè)谝恍┢髽I(yè)也做應(yīng)用，在高校里面也網(wǎng)絡(luò)中心。這個(gè)時(shí)候我們看到機(jī)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(gè)問(wèn)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(guò)三層應(yīng)用：第一層，底層的IAAS，它會(huì)做什么事情？首先會(huì)把我們IDC機(jī)房里的一些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，一些存儲(chǔ)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(guò)中間件的形式，呈現(xiàn)一個(gè)云計(jì)算的平臺(tái)。這個(gè)平臺(tái)可以給運(yùn)營(yíng)商使用，可以給軟件提供商使用，最終形成一個(gè)云計(jì)算的門(mén)戶(hù)，給終端用戶(hù)使用云計(jì)算的資源。

    云計(jì)算，它實(shí)現(xiàn)的東西，往往我們?cè)趥鹘y(tǒng)來(lái)說(shuō)，比如像電，有一個(gè)插座來(lái)使用。比如說(shuō)水，比如說(shuō)燃?xì)猓�我們�(cè)缧┠昙依锒加忻簹夤�，每家都有，后�?lái)實(shí)現(xiàn)了煤氣，打開(kāi)就可以用了，按需付費(fèi)。前兩年我們都比喻成云計(jì)算應(yīng)用，但是這種比喻，我個(gè)人理解有點(diǎn)兒出入。因?yàn)樗�、電、煤氣介質(zhì)比較單一，水是比較標(biāo)準(zhǔn)，煤氣也是。

    但是云計(jì)算，整個(gè)架構(gòu)是異構(gòu)的，我們要做資源整合，首先要對(duì)資源進(jìn)行虛擬化，搭建資源池。當(dāng)有了資源池之后，本身是計(jì)算資源，不能提供最終的服務(wù)。這個(gè)時(shí)候我們要對(duì)資源進(jìn)行管理，才能實(shí)現(xiàn)服務(wù)的提供。

    這個(gè)是我們提供的支撐平臺(tái)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(jì)算節(jié)點(diǎn)，然后組成云的結(jié)構(gòu)。我們認(rèn)為在虛擬化之上還需要強(qiáng)大的云管理平臺(tái)，就需要一個(gè)希望云管理方案。這個(gè)方案首先要虛擬化物理機(jī)，再進(jìn)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?cè)诒本┛萍即髮W(xué)已經(jīng)研發(fā)出了一套平臺(tái)，后面可以看一下我們的研發(fā)成果。

    這個(gè)是我們針對(duì)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(jì)算。比如說(shuō)大型的計(jì)算處理，比如BOSS，我們可以在云上進(jìn)行拆分，原來(lái)一臺(tái)機(jī)器上做的事情可以分到6個(gè)機(jī)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(guò)虛擬化系統(tǒng)去管理這個(gè)服務(wù)資源，通過(guò)在物理機(jī)上安裝一些插件，或者對(duì)裸機(jī)進(jìn)行管理。通過(guò)系統(tǒng)互載，我們計(jì)算云計(jì)算的環(huán)境，最終是為應(yīng)用提供服務(wù)。

    對(duì)于傳統(tǒng)來(lái)說(shuō)，我們的應(yīng)用，比如有一些ERP的應(yīng)用，CRM的運(yùn)用，數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用，存儲(chǔ)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(huì)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(guò)來(lái)呢？其實(shí)是完全可行的。

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

    這是一個(gè)示意圖，原來(lái)是比較零亂的狀況，現(xiàn)在通過(guò)整合，需要的物理設(shè)備大大降低了，是一個(gè)比較簡(jiǎn)潔的情況。也反映出另外一個(gè)問(wèn)題，機(jī)房可能會(huì)有上千臺(tái)設(shè)備，或者上萬(wàn)臺(tái)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(lèi)：一個(gè)是資源分配策略。對(duì)于服務(wù)來(lái)說(shuō)，是有時(shí)間預(yù)期性的。比如電子商務(wù)網(wǎng)站，在過(guò)節(jié)期間會(huì)是高潮，比如淘寶全場(chǎng)打5折的信息，結(jié)果很多網(wǎng)上銀行出現(xiàn)了停機(jī)的情況，包括廣大銀行也出現(xiàn)了終止服務(wù)的時(shí)候。往往一個(gè)業(yè)務(wù)高峰期的時(shí)候，我們無(wú)法及時(shí)的應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)變化，這個(gè)時(shí)候我們?cè)谠朴?jì)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(guò)虛擬化技術(shù)。

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

    對(duì)于任務(wù)的分配策略，我們提供了8種。整個(gè)團(tuán)隊(duì)從事了十多年的網(wǎng)格計(jì)算，網(wǎng)格計(jì)算到目前來(lái)看還停留在科研的水平，不能商用。在高性能計(jì)算里，用的比較好，我們把這些策略移植到云計(jì)算環(huán)境下。包括一些填滿(mǎn)，盡可能的讓少的任務(wù)在機(jī)器上使用，讓每個(gè)被使用的服務(wù)器利用率最大化，減少資源碎片。當(dāng)滿(mǎn)載的時(shí)候，開(kāi)啟第二臺(tái)機(jī)器，可以保證機(jī)器滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)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?jǐn)傇诓煌�的服�?wù)器上，保證運(yùn)行的穩(wěn)定性，降低物理服務(wù)器，提高程序運(yùn)行的效率。

    基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞牟呗�，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(gè)路徑比較短的位置，這樣可以便于管理，保證程序的運(yùn)營(yíng)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(jì)算情況下，我們可以通過(guò)一些虛擬化技術(shù)，通過(guò)虛擬機(jī)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)HA，比傳統(tǒng)技術(shù)要更好一些，可以實(shí)現(xiàn)虛擬的漂移，動(dòng)態(tài)的擴(kuò)展都可以做。

    節(jié)能優(yōu)化，通過(guò)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(gè)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(lái)實(shí)現(xiàn)資源的管理。

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

    包括資源擴(kuò)展，這個(gè)集群可以彈性的進(jìn)行擴(kuò)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(tái)機(jī)房，天津也可以有，當(dāng)北京的機(jī)房負(fù)載不夠的時(shí)候，可以從天津機(jī)房去借調(diào)資源，可以實(shí)現(xiàn)云和云之間資源的擴(kuò)展。

    我們認(rèn)為“云”這個(gè)方案帶來(lái)一些價(jià)值，比如可以部署，降低管理的時(shí)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(jī)房有很多機(jī)柜，機(jī)柜是要服務(wù)于應(yīng)用的，其實(shí)不必要使用很多的機(jī)柜，占用這么大的空間。

    節(jié)省投資方面，系統(tǒng)部署的時(shí)間從幾天縮短到幾分鐘，沒(méi)有雙機(jī)備份，低成本。這里一定涉及到資源不對(duì)等和重復(fù)投入的問(wèn)題。

    我們通過(guò)虛擬化，可以保證HA，這個(gè)時(shí)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(shí)，可以提高系統(tǒng)運(yùn)維效力，對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用，可以通過(guò)手工的部署，比如裝應(yīng)用，現(xiàn)在可以通過(guò)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(tái)服務(wù)器，可以直接發(fā)給客戶(hù)用，都可以在幾秒鐘之內(nèi)搭建好。

    這個(gè)是我們現(xiàn)在北京科技大學(xué)的云平臺(tái)的界面，我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了計(jì)算，包括高性能計(jì)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(gè)機(jī)會(huì)參與這個(gè)論壇，跟大家學(xué)習(xí)很多東西，謝謝大家！

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