北京科技大學曾明：云計算助力數據中心綠色節能

    由中國數據中心產業聯盟主辦，中國IDC產業聯盟網承辦的的“2010中國IDC建設與運維論壇”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，中國信息協會領導1人、運營商代表15人，行業信息中心代表14人，民營IDC運營商、設備企業與相關機構代表60余人。

    以下為北京科技大學曾明老師演講：

    曾明：大家好！我是來自北京科技大學的曾明，我本人不是搞IDC行業的，但我是搞云計算的。云計算可以作為我們IDC行業將來建設綠色IDC的一個技術補充。在這里開這個會，也屬于班門弄斧的性質，給大家匯報一下我們在云計算里面的一些成果，跟各位領導學習一下。

    大概是這么幾個內容：一是簡單的理解，對于IDC的挑戰以及在云計算的理解和解決方案。我們認為云計算本身，我們現在在建數字化的時候，認為虛擬化是核心技術，沒有虛擬化就沒有云計算。但實際上，當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度，也就是運維方面的技術。

    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也做應用，在高校里面也網絡中心。這個時候我們看到機房本身設備的利用率非常低，一般在20-30%之間。在管理中也缺乏高效的管理模式，通常情況下設備的利用率很低，網管人員的利用率很高，人很辛苦，但是設備很閑，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機房里的一些網絡設備，一些存儲設備，一些服務器打成資源池。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，它實現的東西，往往我們在傳統來說，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、煤氣介質比較單一，水是比較標準，煤氣也是。

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

    這個是我們提供的支撐平臺的架構。左側是比如VMware、KVM、XEN，可能大家都比較熟悉。右側是在線服務器，云計算節點，然后組成云的結構。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，資源的調度，資源的分配，以及資源整合。

    我們在北京科技大學已經研發出了一套平臺，后面可以看一下我們的研發成果。

    這個是我們針對BOSS系統的事例，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。

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

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

    我們將物理資源進行整合，形成資源池，在上一端做架構的服務。

    這是一個示意圖，原來是比較零亂的狀況，現在通過整合，需要的物理設備大大降低了，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備，或者上萬臺設備這些設備平均使用率是比較低的，我們可以關掉一些。

    下面看看服務資源調度。在調度這部分有兩類：一個是資源分配策略。對于服務來說，是有時間預期性的。比如電子商務網站，在過節期間會是高潮，比如淘寶全場打5折的信息，結果很多網上銀行出現了停機的情況，包括廣大銀行也出現了終止服務的時候。往往一個業務高峰期的時候，我們無法及時的應對業務變化，這個時候我們在云計算的環境下，可以做資源的自定義。我們可以預先做好部署，通過虛擬化技術。

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

    對于任務的分配策略，我們提供了8種。整個團隊從事了十多年的網格計算，網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境下。包括一些填滿，盡可能的讓少的任務在機器上使用，讓每個被使用的服務器利用率最大化，減少資源碎片。當滿載的時候，開啟第二臺機器，可以保證機器滿負荷運載，最大好處就是節能。

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

    基于網絡拓撲的策略，盡量保證為應用程序分配的服務器資源之間的網絡路徑最小。

    基于關聯程度的，比如將ERP系統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，我們看很多的業務，包括關聯性的業務，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，通過虛擬機的技術實現HA，比傳統技術要更好一些，可以實現虛擬的漂移，動態的擴展都可以做。

    節能優化，通過傳感器判定，哪些當前環境，包括空調，或者UPS的指標信息，判斷當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，跟業務相關的。比如像云的系統管理員、應用經理等來實現資源的管理。

    這個是在“云”上面提供比較好的效果，在我們日常處理的過程。傳統情況下，當發生骨針的時候，如果沒有HA的情況下，會出現應用的解決。這也是虛擬化的標準解決方法。

    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上增加多云的管理，北京有一臺機房，天津也可以有，當北京的機房負載不夠的時候，可以從天津機房去借調資源，可以實現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，機柜是要服務于應用的，其實不必要使用很多的機柜，占用這么大的空間。

    節省投資方面，系統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，可以保持業務的可持續性。同時，可以提高系統運維效力，對系統應用，可以通過手工的部署，比如裝應用，現在可以通過模板的方式快速部署，可以在3秒之內或者2秒之內創造200臺服務器，可以直接發給客戶用，都可以在幾秒鐘之內搭建好。

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

    我的內容就是這樣，感謝大家能給我們這個機會參與這個論壇，跟大家學習很多東西，謝謝大家！

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