软件定义促进金融数据中心运营转型

在数据中心领域，传统的企业数据中心(Enterprise Data Center，EDC)运营是以安全运行为目标，以软硬件运行维护为主要交付内容。2011年8月，华尔街日报发表了一篇《为什么软件正在吞噬整个世界》的文章称，应用软件无所不在并且正在吞噬整个世界，这是一次伟大的机会。近些年，软件确实渗透了人们生活的每个角落，也包括数据中心，软件定义数据中心(SDDC)正在引领传统数据中心的升级换代。

　　 SDDC概念是2012年提出的，直观的定义是把数据中心内传统的、物理的、硬件的资源进行虚拟化和软件化，数据中心在计算、网络、存储、管理、安全等方面都可以被软件定义，实现灵活配置的动态架构，并通过丰富的应用编程接口(API)调用对外提供服务。SDDC的核心技术包括虚拟化资源、自动化部署、动态调整、自服务运营等。SDDC是云计算技术在数据中心的具体应用，是传统数据中心向云数据中心(云DC)转型的技术方向。

　　 SDDC被提出以后，迅速成为业界研究和应用的热点，它不仅推动了数据中心的技术发展，而且推动了数据中心的全面变革，包括技术架构、设备、标准以及运营管理。本文将着重讨论SDDC对运营管理的影响。

一、云数据中心的技术架构

　　 图1是传统EDC技术架构，多层次水平分工、各层次之间使用标准化、规范化接口等特点降低了架构的整体复杂度。但是，当前金融行业信息化已发展成为大规模分布式应用，部署一个应用涉及服务器、网络、存储等各方面基础设施资源的协同配合，集成交付难度越来越大，这就阻碍了传统EDC的进一步发展。EDC最重要的IT资源是计算、网络、存储，这些物理资源虚拟化、软件化后，对IT资源可以进行任意切片分隔和组合，大大提高了资源利用率和配置灵活性。

图1 传统EDC的IT架构

　　 图2是云DC的IT架构，包括物理资源层、逻辑层和服务层三个层次。其最显著的特点是通过对硬件的抽象，将计算能力与硬件分离，将存储的控制面与数据面分离，网络的控制面与转发面分离，通过软件定义管理虚拟资源和调度流程。传统EDC的管理对象和内容是软硬件实体资源，而云DC将业务服务、虚拟资源、物理资源结合起来，实现统一管理。物理资源层是被管理的设备，如计算机主机、计算集群、数据存储集群、网络架构等，它们既可以位于一个实体数据中心内，也可以位于通过广域网互联的不同实体数据中心。在物理资源之上是逻辑层，包括虚拟资源层、资源管理层和资源提供层。虚拟资源层由服务器虚拟化、网络虚拟化、存储虚拟化三部分组成，它对硬件资源进行虚拟化，为上层提供虚拟资源。资源管理层提供了虚拟资源的接入适配、策略、流程控制、调度、镜像、编排等管理功能。资源提供层根据用户需求，将网络池、计算池、存储池组成“虚拟基础设施容器”，以一定的交付策略呈现给客户。“虚拟基础设施容器”是能够实例化，部署和启动客户应用的部署环境，是完整的基础设施即服务(IaaS)。服务层是向用户提供IT服务的各种接口，如应用服务、数据服务、桌面服务。逻辑层和服务层构成了软件化的数据中心操作系统，它一方面对物理资源进行分割、重组和再分配，提高了资源利用灵活性和利用率，另一方面集成了数据中心内各种资源，屏蔽了技术细节，为用户提供开放、友好的API，让用户通过这些API使用云DC功能。

图2 云DC的IT架构

二、软件定义促进数据中心的运营转型

　　软件定义使得数据中心的运营重心由软硬件运维转向以用户为中心的云架构运营。例如，在软件定义网络技术中，控制器(Controller)实现的集中式控制取代了传统的分布式控制，虚拟交换机或路由器只负责转发面，不再负责控制面，减轻了虚拟网络设备的运行维护量。另外，传统小型机服务器、SAN存储的高可用性是建立在严格的设备部件冗余基础上的，而X86服务器的稳定性不如小型机服务器。建设IaaS资源池时，一个重要的观念是承认设备自身的不稳定性，高可用性是通过系统架构、应用架构，以及热迁移等高可用措施保障的，而非通过硬件解决。这两个例子说明，SDDC将会改变数据中心的运营观念。

　　首先，软件定义提供了“以用户为中心”的运营能力。云DC的运营目标是实现IT即服务(ITaaS)，即满足用户对IT功能和性能的需求，以及IT服务可靠性和可管理性需求。云DC的运营是分层的架构(如图3所示)，是从高层到低层，从业务到IT资源，从逻辑资源到物理资源的管理模式，分为业务和用户管理、服务管理、逻辑资源管理、基础架构管理四个层次，每一个层次都围绕一个管理主题展开。业务和用户管理是最高的一层，主要是围绕企业战略理解用户的业务需求，并将其转换为对IT服务的需求向下传递，同时向用户提供服务交互接口，提供可定制化的IT服务。服务管理层主要是围绕服务战略，通过服务到IT资源的映射，将DC的管理能力转化为服务能力，实现DC即服务(DCaaS)的目标。服务交付的内容包括服务目录、服务质量、服务成本等。逻辑资源管理层围绕虚拟资源管理，对资源架构、计算能力、可用性、交付成本等进行管理，对虚拟机的生命周期进行管理。基础设施管理层围绕物理资源的架构、可用性、容量等进行部署、置备和运行维护。通过分层运营，云DC获得软件定义的服务，实现服务的灵活配置与敏捷投产。

图3 云DC运营结构

　　其次，软件定义提高了数据中心动态管理能力和精细化管理水平。云数据中心在运营架构的每个层次上都围绕着生命周期进行动态管理。用户的生命周期包括考察期、形成期、稳定期、退化期四个阶段；服务的生命周期包括服务设计、服务转换、服务运营、服务改进四个阶段；虚拟机的生命周期包括申请、预留、运行、迁移、注销、回收等；物理资源的生命周期包括上架、接入、离线、下架等。SDDC关键技术有逻辑资源调度管理、动态能耗管理，网络路由计算、全局自动负载均衡和智能调度、服务器存储区域网络(Server SAN)架构等。SDDC使得生命周期、人工智能等理论在数据中心管理领域得到应用，机器设备和运营管理具备了自我完善能力，形成了一个自学习的系统，推动云数据中心在服务质量、业务敏捷性和成本效益方面的改进。

　　再次，软件定义改变了数据中心的能力构成。数据中心的运营要素包括人员、过程、技术、资源，四者之间相互协调适应(如图4所示)，构成了数据中心的服务能力。在技术方面，软件定义网络、软件定义存储、软件定义计算、编排技术、运筹学技术、管能人工技术成为SDDC的核心技术。核心技术的应用依托于逻辑资源管理工具、过程自动化工具、用户和管理员门户平台等基础平台软件。SDDC也改变了数据中心原有的比较成熟的流程体系(如ITIL和ISO20000)。云DC有七个过程领域，以实现“治、管、监、控、营以及安全、审计”。治即治理，包括架构管控、生命周期管理等；管即管理，包括容量管理、可用性管理、问题管理、变更管理、事件管理、配置管理、SLA／OLA管理等；监即监控，包括业务影响性分析、IT运维管理、基础设施管理、报表等；控即控制，包括应用部署、资源配置、资源控制、模板管理等流程；营即运营，包括服务目录、产品管理、用户管理、订单管理、计费管理、成本管理等；安全域包括制度、架构安全、资源安全、操作安全等；审计域包括风险与合规审计、服务和计费审计、技术与架构审计、运维与操作审计等。在数据中心岗位设置和人员知识技能方面，用户管理、云服务开发、云服务架构管理、云基础设施管理、云集成和自动化运营开发是运营SDDC必备知识和能力要求。

图4 云DC运营要素

三、结束语

　　在云DC，软件定义引发的运营变革，将会使传统的软硬件运行维护人员减少，取而代之的是云架构管理、自动化平台开发维护和用户服务等运营人员。运营人员使用由数据中心应用软件、流程引擎和监控操作平台等支撑的统一管理工具。这些工具将繁杂的工作流程化、自动化，减少了人工操作出错的概率，提高了操作效率和管理效率。用户通过自助服务工具消费数据中心的服务。软件定义必将成为数据中心的关键能力，使数据中心服务变得更加可靠、灵活和易于消费。

（文章来源：《金融电子化》杂志）

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