未來數(shù)據(jù)中心：基于分布式架構(gòu)的建設(shè)與發(fā)展

一、定義

分布式數(shù)據(jù)中心(Distributed Data Center)，簡稱DDC，是利用網(wǎng)絡(luò)把成千上萬臺存儲服務(wù)器連接、組合而成的一臺虛擬超級存儲服務(wù)器，用以完成單臺存儲服務(wù)器無法完成的超大規(guī)模問題求解。分布式數(shù)據(jù)中心除了虛擬超級存儲服務(wù)器外，還將由多個(gè)數(shù)據(jù)中心組網(wǎng)形成多中心服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。

二、誕生背景

數(shù)據(jù)中心助力生產(chǎn)，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心優(yōu)勢日益式微，分布式數(shù)據(jù)中心逐漸興起。隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的大規(guī)模發(fā)展與使用，數(shù)據(jù)中心成為了互聯(lián)網(wǎng)、金融、制造業(yè)等行業(yè)的建設(shè)重點(diǎn)，通過數(shù)據(jù)化的方式進(jìn)行企業(yè)核心業(yè)務(wù)的承載工作，賦能企業(yè)生產(chǎn)。而隨著新時(shí)代業(yè)務(wù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的集中式架構(gòu)數(shù)據(jù)中心已經(jīng)無法滿足其發(fā)展需求，此時(shí)，集成了分布式業(yè)務(wù)部署、計(jì)算、存儲的分布式數(shù)據(jù)中心應(yīng)運(yùn)而生。

云計(jì)算的發(fā)展與普及，改變了數(shù)據(jù)中心的IT基礎(chǔ)架構(gòu)，使得分布式數(shù)據(jù)中心成為流行。過去幾年，“互聯(lián)網(wǎng)+”作為熱詞，不斷在我們?nèi)粘Ｉ钪谐霈F(xiàn)，改變了商業(yè)模式的同時(shí)也逐漸改變了我們的生活習(xí)慣與思維方式，大數(shù)據(jù)的價(jià)值愈發(fā)凸顯，圍繞其誕生的企業(yè)，如云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析等層出不窮，數(shù)據(jù)成為了企業(yè)最寶貴的價(jià)值。而數(shù)據(jù)中心正是承載數(shù)據(jù)的核心容器。

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心通過硬件、軟件等設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)通信資源等對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、分析，并有效助力于企業(yè)業(yè)務(wù)覆蓋。但隨著業(yè)務(wù)的日益地發(fā)展，在大規(guī)模、高密度數(shù)據(jù)承載的需求下，傳統(tǒng)集中式數(shù)據(jù)中心因其設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)機(jī)構(gòu)因素，在存儲、處理、安全、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延等方面逐漸顯得力不從心。而云計(jì)算的出現(xiàn)，則解決了此類問題，使得集中式架構(gòu)得以向分布式架構(gòu)發(fā)展。分布式數(shù)據(jù)中心極大程度上突破了規(guī)模的限制，通過云連接與云組網(wǎng)，將多個(gè)數(shù)據(jù)中心聯(lián)合在一起，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、多中心運(yùn)營、業(yè)務(wù)高覆蓋，并極大程度上降低了運(yùn)維成本，同時(shí)實(shí)現(xiàn)災(zāi)備建設(shè)，減少業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn)。

三、建設(shè)模式

分布式架構(gòu)數(shù)據(jù)中心在技術(shù)層次上，可分為單數(shù)據(jù)中心分布式架構(gòu)與多數(shù)據(jù)中心分布式架構(gòu)這兩層。前者主要由分布式計(jì)算、存儲、安全網(wǎng)絡(luò)等多種分布式技術(shù)集成，后者主要指通過云計(jì)算，實(shí)現(xiàn)多數(shù)據(jù)中心的一體化，例如分布式云數(shù)據(jù)中心。

(1)單數(shù)據(jù)中心分布式架構(gòu)

1.分布式計(jì)算架構(gòu)

分布式計(jì)算架構(gòu)指的是以分布式計(jì)算技術(shù)為基礎(chǔ)，用于解決大規(guī)模問題的軟件架構(gòu)。分布式軟件架構(gòu)伸縮性較好，尤其在于處理大數(shù)據(jù)相關(guān)問題時(shí)，分布式架構(gòu)能顯著提高處理速度。常見的分布式軟件架構(gòu)有Hadoop、Spark等。

2.分布式存儲架構(gòu)

分布式存儲架構(gòu)具備高擴(kuò)展性，能有效解決海量數(shù)據(jù)存儲與處理問題。分布式存儲架構(gòu)由客戶端、元數(shù)據(jù)服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器三部分組成?？蛻舳素?fù)責(zé)發(fā)送請求，元數(shù)據(jù)服務(wù)器相應(yīng)請求并處理，數(shù)據(jù)服務(wù)器存儲處理后的數(shù)據(jù)，三部分協(xié)同完成存儲功能，且有效解決傳統(tǒng)存儲的彈性擴(kuò)展問題。

3.分布式安全網(wǎng)絡(luò)

分布式安全網(wǎng)絡(luò)通過部署安全管理軟件或系統(tǒng)，對整個(gè)數(shù)據(jù)中心的安全進(jìn)行防護(hù)。其通常由集中管理平臺和分布式安全管理軟件組成。集中管理平臺安裝在指定的硬件服務(wù)器上，負(fù)責(zé)對安全策略進(jìn)行集中管理，并對安全策略的遷移功能提供支持。同時(shí)接收虛擬化安全設(shè)備的日志以及統(tǒng)計(jì)信息，并對整個(gè)數(shù)據(jù)中心的安全態(tài)勢進(jìn)行分析。安全軟件則更貼近虛擬機(jī)，利用引流或重定向機(jī)制，獲取所有虛擬機(jī)的流量，實(shí)現(xiàn)分布式的安全防護(hù)。

(2)多數(shù)據(jù)中心分布式架構(gòu)

1.分布式云數(shù)據(jù)中心

分布式云數(shù)據(jù)中心通過云計(jì)算技術(shù)、廣域網(wǎng)二層網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)(大二層)技術(shù)等技術(shù)，將多個(gè)數(shù)據(jù)中心組建成一個(gè)以融合計(jì)算、存儲、網(wǎng)絡(luò)等的分布式“虛擬資源池”，該資源池可將各地?cái)?shù)據(jù)中心統(tǒng)一整合，通過多數(shù)據(jù)中心融合實(shí)現(xiàn)去地域化和自動化，提升企業(yè)效率。相比于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心下的“同城主備/雙活數(shù)據(jù)中心”或“兩地三中心”，分布式云數(shù)據(jù)中心的部署方案實(shí)現(xiàn)了所有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一調(diào)配與管理，災(zāi)備遷移與業(yè)務(wù)處理效率將得到有效提升。

四、建設(shè)挑戰(zhàn)

同時(shí)，分布式數(shù)據(jù)中心在建設(shè)過程中同樣也面臨一些挑戰(zhàn)，主要包括網(wǎng)絡(luò)、存儲、計(jì)算和安全四個(gè)方面：

(1)網(wǎng)絡(luò)方面

在網(wǎng)絡(luò)方面，多個(gè)分布式數(shù)據(jù)中心間的通信是首要問題。建設(shè)時(shí)需考慮多區(qū)域間如何實(shí)現(xiàn)靈活組網(wǎng)與入云連接。目前主流的技術(shù)方案是基于大二層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)建多數(shù)據(jù)中心間組網(wǎng)，形成統(tǒng)一的邏輯網(wǎng)絡(luò)。但目前各個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供應(yīng)商間的大二層網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議并未統(tǒng)一，故在設(shè)備的兼容性上可能存在一定問題。

(2)存儲方面

在存儲方面，如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)協(xié)同是一大難題。隨著業(yè)務(wù)高覆蓋，各地?cái)?shù)據(jù)中心協(xié)同的重要性日益提高。分布在各地的數(shù)據(jù)中心通常由運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)帶寬、傳輸專線等實(shí)現(xiàn)協(xié)同，但囿于距離與規(guī)模，各地?cái)?shù)據(jù)中心間網(wǎng)絡(luò)寬帶無法保證數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步，目前各地?cái)?shù)據(jù)中心協(xié)同只能采用異步傳輸，這對數(shù)據(jù)的一致性與完整性、業(yè)務(wù)的連續(xù)性造成一定影響。

(3)計(jì)算方面

在計(jì)算方面，對計(jì)算資源的管理是重大挑戰(zhàn)。例如分布式數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)遷移和災(zāi)備建設(shè)，如何在應(yīng)用或業(yè)務(wù)突發(fā)性中斷時(shí)，快速實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遷移與重啟，這要求數(shù)據(jù)中心日常進(jìn)行計(jì)算資源管理時(shí)，不僅要做好常規(guī)故障排查，也需做好數(shù)據(jù)資源的遷移規(guī)劃和安排工作。

(4)安全方面

在安全方面，如何保證數(shù)據(jù)中心安全性是嚴(yán)峻考驗(yàn)。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心普遍采取星型組網(wǎng)方式，即所有分支機(jī)構(gòu)點(diǎn)對點(diǎn)直連總部數(shù)據(jù)中心，此時(shí)盡管分支缺乏靈活性，但位于總部的安全網(wǎng)關(guān)足夠保證傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)存儲、處理安全。而當(dāng)基于云計(jì)算的分布式數(shù)據(jù)中心引入后，總部與分支通過云網(wǎng)進(jìn)行融合，此時(shí)安全問題便成為重大挑戰(zhàn)。據(jù)此，安全廠商得到了迅猛發(fā)展，以防火墻和安全網(wǎng)關(guān)為代表的安全解決方案層出不窮，但目前仍未形成完整統(tǒng)一的安全產(chǎn)品解決方案。

五、總結(jié)

隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展與數(shù)據(jù)量的增長，在存儲、計(jì)算、安全等方面占據(jù)優(yōu)勢的分布式架構(gòu)數(shù)據(jù)中心必將成為數(shù)據(jù)中心發(fā)展的未來趨勢。與此同時(shí)，分布式數(shù)據(jù)中心帶來的建設(shè)挑戰(zhàn)也為數(shù)據(jù)中心可持續(xù)發(fā)展指明方向。未來的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)發(fā)展必將精彩紛呈。

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