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出版社：人民邮电出版社

作者：朱伟熊 王德安 蔡建华

书号：978-7-115-20979-5

出版时间：2009年9月

页码：344

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定价 ： ￥180.00

第一章

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1. 数据中心现状与发展趋势

当前，几乎所有企业和机构都建立了数据中心，全面管理自己的IT系 统。当今是信息社会，企业离开了这些数据中心，就像人类社会离开水电等公用服务一样，顷刻之间就会走向崩溃。引人注目的现实是，人类社会在得益于数据中心 带来的效益的同时，也对利用传统技术建立的数据中心所引起的种种问题感到困扰。人们必须以更大决心克服面临的一系列深层次的困难和挑战、进一步开发IT技 术潜力，利用更加先进的技术破旧立新，建设新一代数据中心。这已成为人们普遍关心的热点问题。许多人都在问：“为什么现有的数据中心面临如此多的严峻挑 战？为什么要革新现有的数据中心，建设新一代数据中心？什么是新一代数据中心？怎样建设新一代数据中心？”从国内外媒体上，人们可以感受到全社会对这些问 题的普遍关注。这些问题融合在一起便成为了一个关乎IT产业和应用全局的问题：“推动数据中心革命、建设新一代数据中心”。建设新一代数据中心不仅是IT产业发展的潮流，而且反映了各种IT用户最迫切的核心需求。作为全书的前奏，概要地回答这些问题也将是本章的要点。

“数据中心”，这一名词对于从事过与正在从事信息技术（IT）的人员、企业或机构的负责人来说并不陌生。作为一个管理IT设备和应用的场所，在其所在企业或机构的规模与成本达到一定程度时，它已成为实施与应用IT技术、支撑企业或机构运营的核心部门。

20世纪70年代之前，企业或机构并没有设立数据中心这一部门，但如今，无论是企业、研究院校、大型超市、各级政府机构，或是跨国集团与联合国机构，都要设立数据中心。数据中心几乎已¾­渗透到全球的每一个角落。称呼可能有所不同，如计算中心、计算机中心、信息中心等；其规模也可大可小，如部门级数据中心（服务器小室）、企业级数据中心，或是全球性的互联网数据中心。但是很难想象任何一个具有一定规模的机构没有相应规模的数据中心会是怎样！为什么？因为IT技术的发展以及IT部门在企业或机构运营中重要性大大地提高了。事实上这两个趋势是相辅相成的：IT技术的发展开创了更多的新应用，提高了IT的地位；IT地位的提高，又促使投资增加以及IT技术和新产品的发展。在这一互相促进的过程中，数据中心这一新部门也就应运而生和逐步普及了。今天，IT技术已¾­成为企业生存与发展、政府机构管理的生命线。离开了IT技术，金融机构无法营业、政府机构无法办公、企业无法生产与营销。发达国家从20世纪70年代开始，中国从80年代开始普遍建立数据中心。许多企业或机构也逐渐设立了主管数据中心的首席信息官（CIO），接受企业或机构首席运营官（CEO）的直接领导。

可以说，“数据中心”是人类20世纪在IT组织应用推广模式方面的一大发明，标志着IT应用的组织化和规范化，从此各种机构中的IT应用由混乱和分散变成有计划和有组织的活动，如下所述。

●  统一的网络基础设施建设：各个机构都建立了内部Intranet模式的网络基础设施，统一管理机构的内部网络通信以及对外的通信门户，并确保其安全。这是20世纪的一大成就。

●  统一的服务器和存储系统建设：数据中心统一管理机构IT设备的计划、购置、安装、管理和维护。

●  统一的应用开发：提供机构应用软件统一的模式、环境标准化、测试和版本更新。

●  统一的服务：包括设备维护、人员培训、技术咨询，以及新技术的引进。

没有数据中心，各种IT应用可能还要多走不少弯路。数据中心的建设是企业或机构IT应用与发展的里程碑，功不可没。

数据中心是为企业或机构管理IT基础设施与应用，提供基础设施与应用服务的部门；也是企业或机构内部和之间实现信息集中管理与共享，提供信息服务与决策支持的平台。

从计算机的发展史就可以看出数据中心的演变，20世纪60～70年代的数据中心以大型主机为唯一的、主要的计算设备，它使用哑终端与大型主机相连，强调主机的分时/批处理性能，这是被称为“专用”的大型主机计算年代。80～90年代后的数据中心以小型机与PC服务器为通用计算设备，它使用客户机/服务器（C/S）方式相连，强调性价比，这段时期被称为“开放”的分布式计算年代。当今的数据中心以刀片服务器构建共享公用计算平台（Utility Computing），它使用虚拟化技术连接，强调价格性能瓦特比，这是“共享”的面向服务计算年代。数据中心演变进程如图1-1所示。

在20世纪60～70年代，大型主机在体系结构、系统功能方面拥有高性能、高可用性和高可管理性等技术特性，如：系统分区、即时增容、基于目标的工作负荷管理；前瞻性的高可用监控和唤醒功能；动态中央处理器的错误恢复；以及增强的高I/O带宽与可优化处理的大流量批作业处理输出性能（如在交易日结束时一次处理大量交易）等，因此大型主机在那个时代被众多企业或机构采用，并成为大规模计算环境的主流产品。但随着UNIX服务器的出现，特别是高端UNIX服务器的出现，以及UNIX服务器体系结构设计的不断更新与功能完善，大型主机拥有的技术优势光环已逐渐地失去光彩，其地位也被UNIX服务器所撼动，并逐渐取代。UNIX服务器因其开放性、兼容性、遵守工业标准、易管理与易使用性、低投入与高回报等明显优势被业界广泛认可和采纳。

大型主机的市场萎缩是IT发展的必然趋势，一方面因为大型主机的缺点慢慢暴露出来，如：体系结构和操作系统专用、封闭、缺乏系统灵活性、无法轻松连接其他平台和与其他应用系统集成，不易采纳与利用新发展的IT技 术；遵守自己的专用体系结构和标准的风格，技术开发迟缓。此外，难集成、无兼容保证（特别是无二进制兼容保证），需要额外的低层支持才能实现各代主机间的 应用迁移，甚至为了利用一些新功能而必须改变或升级操作系统；采用大型主机的总投资水平（包括硬件、软件和人员）与维护费用很高，按MIPS计算，随后每MIPS的每年平均硬件和软件开销在10 000美元以上；培训与保留熟悉大型主机技术的高级技术人员的投资逐年增加等。另一方面，基于工业标准的UNIX和PC机的出现，它们使用标准微处理器技术的中央处理器（CPU），并按照摩尔定律的规则不断地提高集成电路的密度和时钟频率，因而通用服务器的计算速度每年都在提高，特别是高端UNIX服务器的性能由于拥有企业级的体系结构和类似于大型主机特性的设计，在大容量吞吐和多实例交易处理方面已能与传统的大型主机媲美。它们更强调开放性、兼容性、集成性、遵守工业标准。因此，许多企业或机构从20世纪80年代中期开始迁移大型主机的应用转向开放系统环境。与大型主机相比，基于UNIX或Windows的系统拥有更低的成本和更好的投资保护，而且集成和维护非常简便。从此，在80年代以前一直处与主导地位，采用“专用、封闭”技术的大型主机逐渐退出历史舞台，让位于开放系统。

在20世纪80～90年代期间，UNIX服务器与PC机开始大量使用，IT技术的新发展又引发了计算模式的变化。一方面，UNIX服务器的系统设计（如支持多个操作系统镜像与Internet）和硬件体系结构（如CrossBar总线交叉开关）与软件开发方法（如支持Java、.Net技术）不断发展，I/O吞吐与CPU芯片运算速度不断提高，因而代表服务器在线交易性能的TPC-C值也不断提高，UNIX服务器为部门级与企业级数据中心的应用与数据库系统开发提供了条件和环境，成为那个时代的主流服务器。部门开始购买自己的计算机或建立自己的数据中心，并将数据储存在部门计算机中。另一方面，无论是从价格或性能看，PC机与工业标准服务器逐渐表现出优势，PC机上不但可以安装办公、通信软件，还可以安装小的、简单的数据库，更促进了PC机与工业标准服务器的普及。与此同时，网络也有了极大的发展，随着网络速率从80年代初的56kbit/s发展到90年代的10Mbit/s，高速数据传输使得数据计算第一次从集中处理转向本地处理，大量数据可以在部门中或部门间实现共享并进行部门级的数据处理。从而，进入了客户机/服务器计算时代。

在客户机/服 务器计算模式中，出现过两层结构应用模式，即“肥客户机”与“数据库服务器”模式。一般在“肥客户机”上安装应用软件相应的数据库连接程序，在数据库服务 器上安装核心数据库系统和存放数据库数据。它面临的问题是系统扩展性差和维护困难。因此这种两层结构应用模式很快被三层结构应用模式所取代。三层结构系统 拥有更好的扩展性、安全性、可管理性、模块重用性和易于开发等优点。在Internet或Intranet环境中，这些优点显得更加突出，因而被企业或机构广泛采纳。典型的三层体系结构模式如图1-2所示。

三层体系结构的客户机/服务器模式是一种先进的企业应用开发模式，它将企业应用分为3个组成部分：瘦客户端服务层，中间应用服务层和数据库服务层。客户端服务层位于客户机，一般安装有支持网络连接的应用界面（如Web浏览器）与数据库访问连接程序。中间应用服务层位于应用服务器，一般安装基于中间件开发的事务处理应用与负载均衡的中间件（如各种TP 监视器）或基于Web服务器的负责处理客户请求的CGI、NSAPI、ISAPI、IIOP/ORB应用，与后端数据库的连接一般采用SQL或ODBC/JDBC技术。数据库服务层位于后端/数据库服务器，一般安装通用关系型数据库和存放数据库数据。基于Web的应用服务器三层体系结构模式如图1-3所示。

研究三层客户机/服务器的应用人员很快意识到可以利用这种模式将运行在客户端的应用移植到服务器端，通过浏览器执行应用，通过Web服务器处理客户请求，并与后端数据库服务器获得连接，采用Java技术完成数据库访问。后来，人们将这种模式称为浏览器/服务器模式（B/S），它应该是客户机/服务器模式的发展。

从应用体系结构看，三层体系结构模式中的数据/应用的集成结构方式如图1-4所示，遵照分布式计算标准规范开发的分布式计算模式被广泛地用于客户机/
服务器（C/S）环境和应用程序开发平台。

在数据中心的发展过程中，计算模式在不断地发生变化。“专用”的大型主机计算模式在20世纪80年代之前曾起到过非常重要的作用。它的特点是可使用不多的计算基础设施组成主机终端方式的整体服务，应用很少变化，具有高的系统性能和可靠性，以至今天某些行业的核心应用仍在使用它。但它的不开放、不灵活、高成本，也确实使企业或机构望而生畏，因而被“开放”的UNIX与工业标准服务器取代是必然的趋势。“开放”的分布式计算模式的出现正好解决了“专用”的大型主机计算模式的问题，并充分利用了UNIX服务器与PC机的优势——系统总体拥有成本（TCO）低，使进入门槛下降。灵活的服务器体系结构又使系统部署与C/S应用开发变得异常容易，可以非常快速地建立每一个应用系统。客户机/服务器模式在一定程度上已成为分布式计算的代名词，在90年代它也曾发挥了巨大的作用。但是，随着客户机/服务器系统的发展，企业或机构规模的不断扩大，企业突然会发现服务器的数量及小型工作组/数据中心剧增，且已达到令人吃惊的地步，形成了很多基础设施孤岛：客户机、服务器、网络、存储器和应用层面。孤岛效应造成了IT资源利用率低（服务器平均利用率低于20%）、 信息不能共享，也使系统集成与管理变得越来越复杂。并且，当系统数量越增加时，数据中心的运营与维护成本也将急剧增加而失控。再则，分布式系统完全失去了 以客户为中心的关注，各子系统都是为各部门服务、各自为政包含各自子系统的客户信息，使企业或机构根本无法实现信息共享，无法得到完整的客户信息。这时分 布式计算模式的弱点越发明显：如管理困难、资源分散、拥有成本高、安全性低等，这些已成为妨°­企业或机构发展的主要障°­，而采用集中计算模式恰恰能解除此障°­，成为替代分布式计算模式的必然趋势。

为此，从90年代末开始，企业或机构又开始考虑采用集中计算模式，希望实现完全意义上的集中计算与基础设施共享、信息共享，建立基于“面向服务计算模式”的企业级数据中心。我国金融行业在20世纪末，21世纪初进行的数据中心大集中即是例证。

2005年以来，一种从全局需求出发、以服务为导向的整体规划与建设的新设计Ô­则改变了过去从项目需求出发、以峰值负载为导向的系统规划与建设的传统设计Ô­则，这就是现在与未来数据中心的发展趋势——新一代数据中心。新一代数据中心以一次性连接、模块化组件方式进行基础设施布局，彻底颠覆了传统数据中心的堆叠式、连线式、机架式的混乱局面，如图1-5与图1-6所示新老数据中心形成了鲜明对照。

利用虚拟化平台整合技术使能灵活、快速地供应资源与实施变更配置，形成一个集中部署的、供需动态平衡的基础设施环境。新一代数据中心借助自动化管理工具能连续控制服务质量与优化资源利用；新一代数据中心支持面向服务的体系结构（SOA）模式，能提供“共享”的基础设施服务、“共享”的应用服务、“共享”的信息服务与“共享”的IT服务。在新时期，为满足快速变化的业务需求，数据中心的结构模型将发生根本的变化，传统数据中心孤岛式的基础设施结构终将转化为新一代数据中心的面向服务的基础设施结构。新一代数据中心的基础设施结构模型如图1-7所示。

  

在新一代数据中心中，所有的服务器、存储器、网络等基础设施资源将通过虚拟化技术被池化，形成共享基础设施资源池，然后，共享资源池中的资源可按照每一应用系统的需求被初始化分配与快速部署。随后，在应用系统运行中，它将通过自动化资源管理工具（如WLM，工作负载管理器；PRM，进程资源管理器），按照服务等级Э议（SLA） 的承诺，对共享基础设施资源实施再分配，实现动态资源按需供应。虚拟化技术被广泛地应用于数据中心系统整合，通过分区技术（硬分区、软分区、资源分区）与 虚拟机技术，使多个应用系统共享一台高性能服务器、一套高性能存储阵列与网络设备，提供共享基础设施服务。如果是关键业务应用，也可使用硬分区（Hard Partition）与集群技术（Clustering）， 实现虚拟化的高可用性支持。安装在硬分区内的系统具有硬件电隔离作用，系统可以独立引导启动与关闭，不会影响安装在其他硬分区的应用系统。如果再使用集群 技术，当一个硬分区的系统发生故障时，它能自动切换到同一台服务器中的另一个硬分区，使应用系统保持继续运行而不中断。当然，它也能自动切换到另一台服务 器的另一个硬分区中，实现更高的可用性要求，而这一切完全取决于应用系统的可用性设计。除了共享基础设施服务外，新一代数据中心还能提供共享应用服务与共 享IT服务。共享应用服务包括共享Web服务器与共享应用服务器服务（指中间件服务）与共享数据库服务。共享IT服务包括面向数据中心客户的所有ITSM服务和开发与测试服务。而以上的一切共享服务均是通过服务目录，按使用付费的公用化计算方式提供的。综上所述，理想的数据中心将是以模块化与虚拟化为设施基础，以面向服务的体系结构为模式，以自动化管理为核心，以提供共享服务为特征的IT公用化计算环境，这才是企业或机构梦寐以求的新一代数据中心Ô­型，也是数据中心发展的又一新阶段。可以预计，新一代数据中心的建设与改造将对企业或机构的业务发展发挥极为重要的作用，并为数据中心从成本中心转化为服务中心、利润中心做出贡献，使未来的世界更精彩。

与许多历史上发挥过重大作用的事物一样，传统的数据中心正面临一系列挑战，它已¾­不能适应全球化时代对IT技术的许多新要求，我们必须对它进行改造或革新，否则将会成为阻°­IT发展的因素。

什么是传统的数据中心？我们可以把传统数据中心的设计理念和特点归纳如下。

●  基础资源过度供应：传 统数据中心的设计目标是始终满足峰值性能与不停机。设计者奉行的是“维多利亚女皇时代”的设计思想，要求所设计的产品能够用几十年，并保持高性能与正常工 作。设计者心目中的数据中心是一大堆物理设备（网络、服务器和存储等）的堆砌，按照峰值性能要求而设计和采购。事实上，建立传统数据中心最初的动机，就是 满足最高性能要求，保持良好的不间断工作环境，但事实是除了高峰工作期外，系统资源利用率始终很低。

●  手工与静态的管理：传统数据中心对资源与工作负载的管理是静态的，不能在整个数据中心实现实时动态地调度资源与共享资源，这是使传统数据中心资源利用效率低下的根本Ô­因之一。不仅对服务器的管理是静态的，对网络和存储系统的管理也是如此。此外，大量的手工操作也易于产生许多人为的管理错误，并增加管理成本。

●  基础设施紧密耦合：传统数据中心中的应用与支持它的基础设施都是紧密耦合的，牵一发而动全身，很难作任何改变，因此IT环境很不灵活。

●  孤岛式的体系结构：如图1-8所示，传统数据中心的体系结构是基于单个项目需求而建立起来的一个个“资源孤岛”与“信息孤岛”，所谓“集成”也只是集成和连接已¾­建立起来的孤岛架构的系统而已。

●  存储直接连接：在过去几年，尽管NAS和SAN等面向网络的存储技术与设备已¾­得到引人注目的发展与应用，但是传统数据中心中的存储系统与设备仍然存在相当数量的与服务器直接连接的模式，并没有实现存储设备共享。

●  维护成本高昂：为了满足日益增长的业务需求，传统数据中心自建立之日开始就不断扩展，基于不同时期使用技术的变化与扩展（再加上人员变动），传统数据中心（以及一些以传统模式建立的系统）的结构变得十分复杂，不仅造成管理和维护费用十分昂贵，而且几乎使数据中心成了Ë­也不清楚的“黑箱”。

●  建设周期漫长：基于传统数据中心的应用开发周期和建设周期却很长，往往会延误新产品和新服务的上市时间，使企业错过了许多宝贵的商机。

●  成本中心：在传统数据中心中，由于企业业务的增长，为满足性能需求不得不周而复始地更新和扩展各种IT基础设施，从而使数据中心成为企业的消费中心、成本中心，CIO主要任务之一往往是每年向CEO要¾­费。

虽然传统数据中心在计算技术发展的历史上发挥了重要作用，但随着IT技术的不断发展，以及业务与IT日益密切的联系，几乎所有的业务流程都依赖于数据中心IT资源，这些IT资源包括各种新旧的技术资产、软件应用和员工技能。

当前，传统数据中心设计理念的局限性已逐步暴露无遗，使它们普遍面临着能源、空间、成本、整合、安全、管理等方面的严峻挑战。

1.2.1　能耗与空间方面的挑战

随着计算设备的更新换代 以及高密度计算设备的广泛应用，企业在能耗和散热等能源管理方面对数据中心提出了更高、更新的要求。另一方面，企业的业务发展对数据中心资源的要求致使服 务器和存储的数量大幅增长，而服务器、存储等设备快速的增长给数据中心在环境控制、电源与散热、空间管理等方面造成了巨大的压力。在多数情况下，机房成本 上的因素又限制了服务器机架占用的地面空间。因此，各企业都不得不在传统的低密度机架和发热量及功耗极高的高密度机架之间寻求一种平衡。如何能在有限的空 间，为实现更有效的能源和环境管理，是企业数据中心面临的关键挑战之一。

那么，服务器和存储设备的能耗是怎样带来对电源和散热能力的需求的不断提高并进一步加快了成本的攀升速度呢？

首先以服务器为例，如图1-10所示。据美国环境保护局估计，在未来的5年内，服务器的能耗将增加一倍。目前，服务器的能耗占全球总能耗的1%。促使能耗迅速增加的两大因素是：服务器密度不断提高，以及应用数量迅猛增长。服务器功率密度每年增长4个百分点。对于大多数类型的服务器，每单位的热负荷都在不断攀升。但是，这并非导致能耗每5年增加一倍的唯一Ô­因。导致该问题的真正Ô­因是，应用数量不断增长，对软件的需求也十分巨大，而且与日俱增。如今，应用的增长速度已远远超过了服务器效率和性能的增长速度。因此，近年来数据中心的功耗和密度急剧提高，如图1-11所示。

那么，采用更大、更快的处理器可不可以解决问题？尽管新型服务器所采用的处理器速度越来越快，但服务器性能不断提高并没有引起功率不足的问题，因为服务器效率也不断提高。自20世纪90年代末起，服务器的每瓦性能每两年便增加一倍。因此，与过去相比，如果我们在电脑上的投入相同，则所获得的计算性能更高。其次，存储设备也是主要的耗电设备。在数据中心硬件设备（不包括空调系统）的能耗中，服务器大约占48%，存储系统占37%～40%。到底是什么因素促使存储能源成本不断增加呢？企业所需保存的数据在不断增长，存储设备每18个月增加一倍。此外，信息的保留时间也大大延长。这一切都导致存储容量和电源需求大幅增长。

最后，由于能耗不断增长，数据中心的成本也随之提高。到2008年，一台服务器的能源成本将超过服务器的购买成本。现在，如果将服务器能源成本与相关基础设施的成本（包括数据中心发电机、电源和空调系统的成本）加在一起，则一台服务器的电源和散热总成本是服务器购买成本的两倍。对于大多数企业而言，这是一个巨大的变化。20世纪90年代，相对于IT设备的购买成本，许多企业都将电源和散热成本忽略不计。如今，情况大为不同，能源和散热成本已严重失控。随着能源成本的不断提升，当前环境的情况只会继续恶化。因此，数据中心能耗使用的战略性变得迫在眉睫。

1.2.2　业务连续性和灾难恢复的挑战

局部的突发性灾难事件，如地震、洪水、飓风、火灾或者恐怖活动等，都可能对企业或机构的业务产生重大影响。例如，导致公司收入减少，利润下降甚至失去客户。而重大灾难事件则很可能导致公司一蹶不振乃至倒闭。根据权威统计，在¾­历突发性的重大灾害后，有大约43%的公司倒闭，还有另外51%的公司也会在两年之内倒闭。

而当前许多企业或机构数据中心不能正常应对内外部的许多安全性挑战和威胁、满足业务连续性与可用性的要求，往往由IT故障和各种灾难使得企业停止提供服务，造成很大的损失，如图1-12所示。据统计，许多企业10%的成本开支是由于IT故障造成的。

但是，业务持续性和关键 信息可用性不仅仅指快速灾难或意外安全漏洞恢复。除数据和办公恢复外，其范围可延展到风险管理、应急规划、数据安全性、新法规遵从、客户数据私密性，以及 场外电子存储等诸多领域。随着虚拟化和数据中心自动化等技术的兴起，业务持续性和可用性正在发生转变。如今，业务较以前更加依赖IT，而且IT对业务成效影响很大。保持业务持续性和关键信息可用性对于企业和机构的成功至关重要。当需求变化以及出现新风险时，业务持续性和关键信息可用性解决方案必须能够适应这些变化。

由于业务持续性和关键信息可用性是企业成功不可或缺的要素，因此，如今IT组织之外的机构也担负着这一重任。最成功的业务连续性计划要与业务优先级紧密集成，这不仅要求CIO和IT¾­理，也需要CEO、CFO和产品市场¾­理全部参与到其中。具体来看，企业目前面临着哪些具体挑战？这通常包含以下的几个任务或其组合。

●  建立业务连续性总体规划与应急处理流程，降低与灵活应对各种新风险。

●  遭遇计划内和意外安全漏洞时，保持业务和IT运营持续性。

●  管理IT运营可用性，进而实现所有已提供服务的服务级别目标。

●  确保系统、应用程序和数据安全。

●  防止数据丢失、损坏或失窃。

●  维护企业声誉。

1.2.3　降低成本的挑战

如图1-13所示，目前企业数据中心有高达70%的预算都花费在常规的运维工作上，而留给创新和开发的预算仅为10%左右。随着IT¾­理疲于应对不断攀升的成本和日益增加的风险，自动化已变得至关重要。

有效地降低成本并提高IT资源使用效率，正是当前数据中心面临的挑战之一。对于传统的数据中心，企业管理者们总在抱怨IT环境的管理和维护费用太高，数据中心的运行成本在不断攀升。据业内专家分析，在今后的5年中，企业在管理和运作IT系统方面的成本将是其直接购买系统成本的3倍。此外，企业目前所有的应用、定制化软件普遍过多，有许多服务器也因未使用虚拟化技术而获得充分利用。据美国《网络世界》提供的数据显示，在美国很多企业的数据中心，对于许多应用来说，CPU使用率均低于25%。在许多情况下，即使是信息化程度很高的企业，其IT资源利用率也仅为20%左右。显然，如何降低人力成本，如何降低IT总体拥有成本，如何提高IT的投资回报，是摆在企业CEO和CIO们面前的重要课题，也是他们缓解企业预算紧张的当务之急。

1.2.4　其他方面的挑战

●  数据中心虚拟化：目前，许多数据中心均构建在孤岛式的体系结构之上。在这种IT环境中，系统之间无法相互通信与共享信息。由于无法共享资源，致使服务器与存储资源得不到充分利用。无论是出于IT成本过高、系统不灵活，还是资源利用率过低等Ô­因，企业都要求数据中心能有效地整合资源。因为只有IT基础设施集中化，资源才能被自动管理和利用、空间和能源利用效率才更高，信息才能更加便于备份、冗余与恢复，也更有助于符合法规，遵从要求。

●  数据中心安全：数据中心安全与信息安全也是一个十分严峻的问题。随着信息技术的发展和网络的进一步普及，企业面临着众多新型病毒和安全隐患的威胁，这些因素已¾­对企业提供持续的优质服务造成了巨大影响。

●  数据中心自动化：由于多数数据中心采用了不同厂商的硬件、软件和网络设备，并在此基础之上运行多种业务应用系统，以满足公司内部或外部市场的需求。因此，如何省时省力地有效管理、Э调多厂商的异构IT环境与标准，如何最大化降低风险、有效降低运维成本，使IT部门集中精力关注核心业务，已成为IT机构十分关注的问题。过去，数据中心解决管理问题的通常做法只是增加员工数量。然而，增员会增加管理成本，并不会减少人为操作失误带来的风险。如今，企业需要通过自动化降低成本、保持竞争优势。因此，如何以自动化的方式完成劳动密集型IT任务以及数据中心运营管理，已成为数据中心管理者所面临的重要挑战之一。

由于数据中心对于企业的重要性无异于心脏之于人体，当前数据中心面临的一系列的困难和挑战的根源在于过时的传统数据中心建设和运行模式。面向项目的设计理念，使得资源不能共享；工作负载不能动态调度，使得传统数据中心的IT基础设施环境逐渐失去了应变能力。当前的数据中心承受越来越大的压力，已¾­成为企业各种挑战与障°­的集中点。

数据中心改造已¾­成为当务之急，掀起一股新的浪潮，造成了空前巨大的市场机遇。调研的结果发现：

●  到2010年，一半以上的数据中心将迁移到新机房中；

●  今后10年内，40%以上的数据中心将被更换；

●  今后5年内，电源故障和限制将在90%以上的机构中造成运行中断；

●  灾难恢复将成为2008年最为重要的IT项目之一；

●  今后5年内，1/4的数据中心将¾­受业务中断。

由此可见，传统数据中心所面临困难和挑战有多么严重。数据中心的设计思想和运行模式正在孕育一场普遍性的革命，因为造成这些挑战和困难的Ô­因是根本性和全局性的。传统数据中心已¾­失去了活力，必须加以变革。任何头痛医头，脚痛医脚的局部方法，都是不能解决问题的，唯一的出路是加以彻底的改造，建设新一代的数据中心。

在当前的企业或机构环境中，CIO、数据中心¾­理和IT部门所面临的压力正越来越大。IT机 构不仅需要积极响应各种新法规要求，对越来越多的数据进行备份和保留，他们还需要更好地管理风险，建立完善的、能够抵御各种安全威胁的防范措施；提高能源 利用率以减少能源消耗，履行企业在环保方面的职责。企业或机构对业务智能和业务流程集成提出了更高的要求，就需要增加处理能力和存储容量。因此，数据中心 的规模及复杂性都在快速增加。

由于越来越多的企业或机构希望能够随时通过网络24×7进行业务交易和提供服务。因此，CIO和数据中心¾­理们不希望服务器宕机而引起业务系统停止服务，因为数据中心的宕机会给企业或机构的收入及声誉带来严重的影响。为此，许多IT部门不惜花费巨资构建灾难恢复解决方案，甚至把数据中心迁移到能源和通信基础设施更加稳定与廉价的地方，甚至在新的地方建立容灾中心。

这就是为什么数据中心的成本在不断增长，但是企业或机构的IT资产却未必能得到充分利用，这也是员工的主要精力依然集中在“运营”而非在“创新”上的Ô­因。 如今，许多企业或机构正寻求虚拟化解决方案以解决资源利用率低下的问题。为了应对日益增加的运营和管理需求，而正在努力提高自动化水平。随着数据中心设备 的逐渐老化以及其他问题的不断涌现，例如供电、散热、机房空间、运营复杂性和缺少熟练员工等，已成为企业或机构实现可持续性发展的障°­。当许多机构寻求解决办法时，CIO与数据中心¾­理们开始对自己的数据中心总体规划与战略感到怀疑。数据中心的最佳数量应是多少？最佳位置应是在哪里？是对现有的数据中心进行改造还是构建新的数据中心，哪个更合适？

面对数据中心的挑战，CIO与数据中心¾­理们可能会产生一种捉襟见肘的感觉。一方面，需要为新IT计划提供支持，同时添加新的基础设施，以推动业务增长并降低成本。另一方面，又需要控制快速增长的IT成本，并消除数据中心受到的限制。同时，需要想方设法降低业务与IT的风险。如何在这两方面取得平衡呢？

为此，CIO与数据中心¾­理们需要制定明确的长期战略，以便过渡到新一代数据中心，提高效率，为业务创造更多价值。这个演变过程或许可从一些有针对性的计划着手，或许可从整体数据中心规划与改造着手，但最终目标是不变的。

CIO、数据中心¾­理和IT部门，做好Ó­接未来的准备了吗？

1.3.1　数据中心的业务价值

全球知名企业与机构通过咨询与探讨，发现数据中心的业务价值有三大关键业务衡量标准：降低成本、管理风险以及加速企业发展。这些标准反映了数据中心的长期发展趋势，即从与企业相分离的“信息技术”转变到技术推动企业发展的模式。IT管理的角色正在从提供技术基础架构服务，转向提供整体业务成效服务。

1．降低苛刻环境中的成本

当企业或机构的业务流程实现数字化和自动化后，业务对存储和计算能力的要求将不断增加，而且企业需要在线（Online）完成更多的关键应用和与服务。为满足这一需求，IT部门需要快速构建、扩展数据中心，并及时采用各种新技术，这样就增加了数据中心的复杂性，从而导致基础架构和管理成本的上涨。当数据中心添加了新的高能耗设备、设备利用率下降、能源价格涨价等，又会使能耗和散热成本大幅增加。

平均说来，数据中心的成本仅反映了IT预算的5%左右。其中只包括建筑物、设备管理与支持、供电与散热设备成本以及电力成本，还不包括网络、服务器和存储等IT基础架构相关成本。而且，新建一个新数据中心的费用大约需要1亿～5亿美元。因此，IT预算无法承担如此大的投资，常常需要¶­事会特别批准。因此，企业或机构需要为设备和员工、整合、数据中心运营自动化、虚拟化以及IT基础设施和设备的现代化等制定资源策略，从而获得更高的资产利用率、降低运营成本（能耗、散热、管理和空间利用）。事实证明，这些改造技术可以节省35%的企业成本，并提供更高的处理能力和存储容量。¾­济高效的新一代数据中心可以提高企业利润。

2．管理24×7连续性运营中的风险

很久以来，IT都在为企业内部业务流程提供出色支持，但如今的IT还要支持企业外部流程，包括企业互联网站、企业对用户、企业对企业，甚至用户对用户等 工作流程的支持。这就意味着一旦数据中心出现故障，就会严重影响用户满意度和企业声誉。另一个挑战是业务集成的需求，它推动企业必须进行更强大的应用和基 础设施集成，和采用模块化的面向服务的体系结构架构，以简化企业“核心”服务的部署、集成及重用。但这种拓展方式也带来了一些意想不到的大量应用相依性的 负面影响。因此，企业希望IT部门能够预测这些变更结果，并通过为高度集成的企业流程或应用提供可靠的服务，以及制定适用的业务连续性策略，帮助企业提高客户满意度和忠诚度。数据中心学会已¾­发觉了这些挑战，并预测在未来5年内将有1/4的数据中心因业务中断而影响业务连续性的能力。

更加 安全、可靠的数据中心可以大幅提高关键业务流程的可用性和中断。通过改造，从为每个应用或业务流程构建其安全性、可用性和业务连续性的模式转变为整体数据 中心考虑的业务连续性模式。事实证明，这种方法及适应性资源策略可以提高业务连续性的覆盖范围，以及用户与员工的满意度，同时降低企业成本。

3．加速企业发展

如今，大约95%的企业流程需要依靠IT服务才能完成。显然，出色的IT服务可以带来出色的业务成效。最近，哈佛大学商学院和麻省理工大学斯隆管理学院进行了一次调查。结果显示，IT使用范围越广泛的企业，其市场份额的增长也越快。在过去10年中，数据中心物理服务器数量·­了两番。因此，公正地说，数据中心在提高企业收入和缩短产品面市时间上，起到了关键作用。但是事实上，很多已有15年或更久历史的数据中心因为或是其选址并不理想，或是以传统基础设施设计，或是电力和空间已不够用，或是在活动地板下有数吨重的布线等问题，而阻°­数据中心扩展和企业发展。因此，数据中心¾­理们常为无法支持企业的未来发展而忧虑重重。数据中心机构预测，到2010年，至少有半数以上的数据中心将要部署新的设施，或将一些应用外包。

利用模块化结构概念的数据中心，通过“按发展投资”的长期策略，以确保数据中心能够始终具有强大的竞争优势始终是CIO与数据中心¾­理们的愿望。为此，一个被模块化结构设计推动的“永葆青春”的技术更新策略就成为必然的选择。此外，还需要构建环保和“绿色”数据中心，以满足标准要求（如EPA、WEEE、LEED等），保护企业形象，并轻松获得可持续性发展。否则，企业将受到严重影响，正如数据中心学会预测的那样：“未来5年，电源故障和限制将导致90%以上企业与机构的数据中心中断运营”。而且，50%以上的AFCOM成 员在过去两年中增加了电力容量需求。因此，很容易理解为什么必须尽快解决能源与散热的消费与效率问题，并且越快越好。然而，并非所有企业都拥有解决这些问 题所需的资源和专业知识。作为整体策略的一部分，考察数据中心技术资源作为备选方案就变得至关重要。数据中心致力于开创与业务目标Э同的创新策略，将确保企业可始终获得强大的竞争优势。

1.3.2　数据中心改造

数据中心¾­理要考虑诸多事宜。扩展数据中心意味着：更多的数据和计算能力、管理更多资产、备份更多数据、消耗更多电力和空间、更高复杂性、更多网络流量，更多的技术升级、迁移和安装工作。数据中心改造将面向建设和管理新一代数据中心，旨在加快当前重要的IT计划的开展速度，如整合、提高能源和空间效率、自动化以及加强业务连续性和高可用性等。如图1-14所示，它将涉及4方面的内容：提高能源与空间效率；获得“始终”可用性；整合并虚拟化数据中心和IT基础设施；利用最佳技术资源选择，实现以服务为中心的自动化数据中心运营。

1．节能和节省空间

位于大型城市内或其周围的数据中心所消耗的电量将占据城市总电量的巨大部分。据估计，服务器消耗的电量约占全球消耗电量的1.2%，占美国消耗电量的1.5%。根据EPA预测，到2011年，美国服务器和数据中心的能耗电量可能会再·­一番，达到1 000亿千瓦时以上，年电力成本将高达74亿美元。电力成本不断上升，因此数据中心需要有效管理能耗和散热问题。数据中心学会2006年研究显示，数据中心约60%的重大问题是由电力和散热相关问题（电力不足、热量过高）引起的，而且1/5以上的企业都在为日益紧张的机房空间不足而头痛不已。

改造范围包括：

●  散热评估，对资产、机架和数据中心级的智能/水冷却散热处理；

●  数据中心评估；

●  基础设施现代化、性能调整、资源和工作负荷管理和虚拟化；

●  模块化的数据中心设计，包括站点规划、优化机架和占地空间整合；

●  数据中心绿色化，包括遵Ñ­环保规定、改善回收和处置流程、减少有害材料污染。

2．业务连续性与高可用

持续可用性对于不断增长的业务而言至关重要。数据中心改造的主要目标之一是为整个数据中心提供端到端可用性，并且实现无缝的灾难恢复能力，而不仅仅是为个别应用。IT部门应着眼于主动策略，以便在整个中心体系结构中构建不同层次的安全性、可用性和持续性解决方案，而不是仅仅为每个应用提供更多的被动解决方案。数据中心需要根据不同的成本效益比，提供一系列连续性和恢复的基础解决方案。其他改造技术可涉及使用虚拟化、实施更高的逻¼­安全性、减少容易产生人为错误的事件，例如限制物理访问数据中心的次数和时间（在无人值守时），以及其他自适应技术为确保计算和存储资源提供安全可靠的业务恢复保证。

改造范围包括：

●  业务连续性规划、业务影响分析、业务风险分析；

●  数据中心容灾解决方案/服务设计与实施；

●  业务恢复服务，如任务外包或资源服务；

●  安全治理、托管的基础设施；

●  电子保险箱数据保存技术；

●  业务连续性演练；

●  数据复制和连续性；

●  信息生命周期管理。

3．整合与虚拟化

设 备越少越易于管理，这是个非常简单的道理。数据中心改造的一个主要内容就是数据中心整合，而对于每个数据中心需要尽可能多地整合基础设施。在整合环境中， 将充分利用虚拟化技术或池化技术，以获得更高的企业满意度，简化管理，提高资源利用率，并进行动态容量分配。最有效的方法是制定数据中心的全球化策略，确 定数据中心部署所需的数量、级别、层次和最佳位置。“全球化”并不意味着只在一个国家/地区部署目标数据中心，也不是只有跨国企业才可实施此类解决方案。它也意指企业应该将数据中心的现在和未来，以及数据中心的形式（大型或小型，例如计算机房）全部纳入考虑范围。

改造范围包括：

●  数据中心策略制定与总体规划；

●  数据中心与基础设施整合；

●  数据中心的重新布置与迁移；

●  数据、基础设施及应用程序迁移；

●  广域网/局域网/城域网网络设计与改造，广域网通信加速技术；

●  数据与语音融合，统一通信；

●  基础设施虚拟化；

●  数据中心评估和资产、工作负荷与应用的详细记载/发现。

4．数据中心自动化

越来越多的企业将IT（包括数据中心）作为企业的一项服务。某著名咨询顾问公司的一份调查报告显示，在北美收入超过10亿美元的企业中，80%的企业正在部署或已¾­将共享服务模式作为其数据中心的IT功能之一。¾­过改造，数据中心可以提供清晰的服务目录，并能按使用付费的方式提供服务。如果技术和¾­济条件许可，还可以外包一些IT功能。数据中心的服务设计不仅需要遵守面向服务的体系结构工作Ô­理，而且还要满足功能兼容、互为补充，能进行快速组合，支持更大项目的目标。IT部门将基于ITIL（IT基础架构库）的最佳实践，针对数据中心服务交付提供自动地端对端的服务管理，实现基于标准的ITIL流程的“无人值守”运营管理。一旦，面向服务的数据中心准备就绪并且操作流程被标准化，那么就可以更加简单、¾­济地提升这些服务及其支持流程的自动化水平。

改造范围包括：

●  选择性改造数据中心资产（固定资产开销）、运营和管理（运营开销），如资源互补、任务和资源外包；

●  优化数据中心和IT服务资源（选择性或整体）；

●  设计并实施远程管理和支持；

●  实施、使用并不断改进基于ITIL的IT流程和最佳实践；

●  针对数据中心服务实施端对端的服务管理；

●  自动化数据中心的服务和流程；

●  实施支持RFID的资产和磁带管理；

●  实施配置管理；

●  实施数据中心和IT共享服务；

●  改造成为以服务为中心的、共享服务的机构。

在新一代数据中心浪潮推动下，国内外许多数据中心都已¾­或者即将启动整合计划，力图降低复杂性、增加IT灵活性，为建设更加绿色节能和节省空间、更加自动化、更加安全、连续服务时间更长的新一代数据中心而不断努力。

1.3.3　数据中心发展

下一浪潮将是“一切皆服务”，惠普公司的首席策略与技术官的这句名言概括了IT的趋势与数据中心的发展。我们认为此言极为精辟，无论是传统世界的企业数据中心，还是另一个新的通过互联网访问的外部计算能力与服务的供应，“云”（Cloud）都离不开以“服务”（Service） 作为基础的技术解决方案。因此，世界将一分为二：企业数据中心专有服务与新的“云服务”。内含服务器、存储与网络的企业数据中心是企业或机构的主干，它既 可为特定的业务应用和任务使用，又可提供“云服务”，它的资源是共享的、跨多用户任务，并能随需求的增加而增加。未来，任何企业或机构将运营在混和模式 中，某些应用运行来自于企业数据中心专有服务，某些应用将来自于“云”。

如今，技术行业正处于重要变革的初期阶段。该阶段将彻底改变我们访问信息、共享内容及相互通信的方式。这一新浪潮将受一种全新计算模式驱动：不再需要在计算机中安装套装应用软件，个人和企业将可使用Web浏览器通过Internet访问按需提供的、广泛的“云服务”。随着变革步伐的加快，IT行业将借此推进用户体验实现质的飞跃。

“云服务”非常智能，以至于可根据您的位置、时间段和偏好等实时信息，预测您的需求。在下一阶段，您不必自己动手，便可轻松实现信息搜索。您也将通过您手头拥有的各种设备来获得各种按需服务的无缝、一致的亲身体验。

“云服务”所需要素：一套新型核心构建模块

针对“云计算”承诺的目标，技术行业尚需付出艰苦不懈的努力。虽然“云”本身是一个海量数据处理的基础设施，代表了关键性部件基础，但它本身却并不能提供给使用者及企业以所需的丰富体验。

为了弄清楚这一新模式的潜力，技术行业需要将“云”看作为平台，并以此创建我们梦寐以求的新服务和新体验。这就要求一套新型核心构建模块，用于提供这一新的服务范畴。特别是，我们需要更加智能的设备和网络。软件将会成为支持这些新型服务及决定用户体验品质的关键组件。

软件即服务：仅仅是冰山一角

如今，很多企业将目光转 向“软件即服务”，它是一种已被验证的、通过互联网按需提供软件应用的模式。但是，“软件即服务”模式仅仅是冰山一角。未来发展趋势是：无论工作生活、娱 乐，还是不同社区，一切事物均以“服务”形式交付。技术行业将这种模式称之为“一切皆服务”，我们相信，这将成为引领世界科技发展的前沿模式。个人和企业 将能完全定制其计算环境，并实现期望的使用体验。因此，个人消费者可以根据自己的生活方式，寻求各类个性化的云服务。而且，大型跨国企业也将逐渐转向动态 的、基于云的服务，以满足其更苛刻的计算需求。

当您与您的设备，如智能电话、笔记本电脑、电视以及网络不断地进行交互之时，“云计算”的真实能力将得以展现，并且所有这些设备都将为您所用。举个简单的例子：现在是下午2点，您将在下午6点乘飞机前往多伦多。此时，您的智能设备将会为您预测并提前收集此次行程所需的信息，如多伦多地区天气预报、您所乘坐航班的最新情况、基于最新路况推荐的机场行驶路线等。这个例子说明“云服务”的本质就是广泛、主动、高度个性化的，这是一个巨大的进步。

后来者居上：脱离静态页面时代

很多人可能早在20世纪90年代的Internet泡Ä­时代，就曾听过这样的说法。但不同的是，那个时代，Internet速度极慢。不管宣传如何，它只能利用Internet作为平台做仅限于静态页面的操作。而今天，全球进入了宽带Internet访问和移动时代，这为我们提供了适当时机，实现从访问静态网页向动态Web服务的转变。但只有当IT行业努力解决了所有难题之后，这一转变才能彻底实现。这就要求我们的设备、网络及软件具备更高的智能级别。

“云计算”会大幅度地降低信息技术成本，但我们深知这一特殊转变的意义远不止于成本节省。未来几年的主要突破将是大幅提升有意义的用户体验。如果成功实现这一点，这将为技术行业创造新一轮的增长。

值得关注的五大趋势

当我们从桌面计算模式转向“云计算”模式，并且一切皆可作为服务交付时，有五大趋势值得关注。

1．数字世界将与物理世界实现融合：追溯到1995年，那时的口号是“一切皆虚拟，与地理无关”。但从现在开始，物理位置意义深远。“云服务”将愈加感知您所在的上下文关系，准确到如时间、天气、目的地，以及附近的朋友或同事等详细信息。

2． 以设备为中心的计算时代已落下帷幕，取而代之的是以连接性为中心的计算方式：人们通常会问，“我什么时候才能获得一款可满足我一切需求的设备？”其实，您 真正想要的是能够使用任何数量的设备，而且均可轻松为您提供所需的服务和内容。毫无疑问，设备将继续扮演重要角色，但在下一个阶段，它们将可互换，并 且，“云服务”将成为真正的焦点。

3．出版业将实现大众化。现在，全球12亿互联网用户拥有制作从书刊到音乐视频等的一切工具，这对传统出版模式带来了巨大的冲击。不久之后，人们将能够按需印刷任何已出版的书籍，“断版”概念将成为历史。同样，出版业也将不再需要物理存货的仓库。

4．族群资源正成为主流并将永久改变游戏规则：财富50强公司将通过互联网在全球范围内会见顶尖熟练人才。获得从会计师、广告专家、律师以及工程师等不同职业的专业性服务，将为企业节省数百万美元。著名度系统将通过曝光不良人员而避免风险。

5．企业将使用截然不同的工具，制定关键业务决策，包括能精确预测未来的系统。如今，助力业务智能的结构化数据与Web上的非结构化数据之间正发生融合，这种复合体现了一种可提高业务智能技术发展水平的更高境界。同时，基于市场且能够精确预测未来的系统将会在企业中得到普遍应用。

当“一切皆服务”发展之 时，我们可借此之机重振计算机行业。更重要的是，要创造更多动态服务，丰富我们的日常生活，并改善我们的业务运营方式。为弄清楚这一新模式的潜能，技术行 业就必须不断创新，构建智能级别更高的下一代设备、网络和软件。当我们能够成功提供卓越的最佳用户体验之时，我们便将为新一轮的增长作好准备。

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