国家云计算大庆数据中心建设方案.docx
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国家云计算大庆数据中心建设方案
国家云计算
大庆数据中心建设方案
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背景
云计算是一种将全球范畴、高度可扩展、灵活的服务通过互联网进行发布与消费，采取按需求和实际使用付费的商业模式。
2010年，全球云计算服务市场的销售额增长到了680.3亿美元，与2009年586亿美元的销售额相比，增长了16.6%。
到2014年全球云计算服务的销售额将实现爆炸式增长，达到1488亿美元。
国际数据公司（IDC）预测，2011年全球信息技术（IT）收入的15%将与云计算有关；公共云计算服务应用将增长30%；私有云计算部署也将获得长足发展。
企业正在进行投资并且要最充分地利用公共的和私有的云计算。
我国于2010年10月18日颁布的《国家发展改革委、工业和信息化部关于做好云计算服务创新发展试点示范工作的通知》指出，云计算创新发展试点示范工作要与现有数据中心相结合，推进云计算中心（平台）建设，为提升信息服务水平、培育战略性新兴产业、调整经济结构、转变发展方式提供有力支撑。
我国已把云计算列为国家重点发展的战略性新兴产业之一。
发展云计算是我市发展战略性新兴产业基础性项目之一，为大庆培育发展战略性新兴产业、打造高科技产业城、创建创新型经济领军城市提供了重大历史性机遇。
为了落实国家云计算发展战略，促进我市云计算快速发展，特制定《大庆市云计算中心发展规划暨国家云计算大庆数据中心建设方案》。
1现状与优势
云计算是并行计算、分布式计算和网格计算的发展，是这些计算机科学概念的商业实现。
云计算是虚拟化、公用计算、基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）、软件即服务（SaaS）等概念混合演进并跃升的结果。
提供资源的网络被称为“云”。
“云”中的资源在使用者看来是可以无限扩展的，并且可以随时获取，按需使用，随时扩展，按使用付费。
它意味着计算能力也可以作为一种商品进行流通，就像煤气、水电一样，取用方便，费用低廉，通过互联网进行传输。
它是一种革命性的举措，代表着信息技术的发展方向，有望成为下一个突破万亿元规模的新兴产业。
1.1目前形势
1.1.1国际形势
60年代，麦卡锡提出了把计算能力作为一种像水和电一样的公用事业提供给用户。
云计算的第一个里程碑是1999年S提出的通过一个网站向企业提供企业级应用的概念。
Amazon使用弹性计算云和简单存储服务为企业首次提供了计算和存储服务，收费的服务项目包括存储服务器、带宽、CPU资源以及月租费。
Amazon把云计算做成了一个大生意，不到两年时间Amazon上的注册开发人员达44万，还有为数众多的企业级用户。
云计算是Amazon增长最快的业务之一，云计算相关的业务收入已达1亿美元。
Google是最大的云计算的使用者。
Google搜索引擎建立在分布于200多个地点、超过100万台服务器的支撑之上。
Google地球、地图、Gmail、Docs等也同样使用了这些基础设施。
采用GoogleDocs之类的应用，用户数据会保存在互联网上的某个位置，通过任何一个与互联网相连的系统十分便利地访问这些数据。
目前，Google已经允许第三方在Google的云计算中通过GoogleAppEngine运行大型并行应用程序。
IBM在2007年11月推出了“改变游戏规则”的“蓝云”计算平台，为客户带来即买即用的云计算平台。
它包括一系列的自动化、自我管理和自我修复的虚拟化云计算软件，使来自全球的应用可以访问分布式的大型服务器池。
使得数据中心在类似于互联网的环境下运行计算。
IBM正在与17个欧洲组织合作开展云计算项目RESERVOIR，欧盟为此提供了1.7亿欧元作为开发资金，实现“无障碍的资源和服务虚拟化”。
2008年IBM投资约4亿美元用于其设在北卡罗来纳州和日本东京的云计算数据中心改造；2009年在10个国家投资3亿美元建立了13个云计算中心。
微软紧跟云计算步伐，于2008年推出了WindowsAzure操作系统。
Azure（“蓝天”）是继Windows取代DOS之后，微软的又一次颠覆性转型——通过在互联网架构上打造新云计算平台，让Windows真正由PC延伸到“蓝天”上。
微软拥有全世界数以亿计的Windows用户桌面和浏览器，可将它们连接到“蓝天”上。
Azure的底层是微软全球基础服务系统，由遍布全球的第四代数据中心构成。
云计算的新颖之处在于它几乎可以提供无限的廉价存储和计算能力。
纽约一家名为Animoto的创业企业已证明云计算的强大能力。
Animoto允许用户上传图片和音乐，自动生成基于网络的视频演讲稿，并且能够与好友分享。
该网站目前向注册用户提供免费服务。
2008年初，网站每天用户数约为5000人。
4月中旬，由于Facebook用户开始使用Animoto服务，该网站在三天内的用户数大幅上升至75万人。
Animoto联合创始人StevieClifton表示，为了满足用户需求的上升，该公司需要将服务器能力提高100倍，但是该网站既没有资金，也没有能力建立规模如此巨大的计算能力。
因此，该网站与云计算服务公司RightScale合作，设计能够在亚马逊的网云中使用的应用程序。
通过这一举措，该网站大大提高了计算能力，而费用只有每服务器每小时10美分。
这样的方式也加强创业企业的灵活性。
当需求下降时，Animoto只需减少所使用的服务器数量就可以降低服务器支出。
1.1.2国内形势
我国云计算发展也非常迅猛。
2008年，IBM在北京成立了中国的云计算中心——IBM大中华区云计算中心；同年，广东电子工业研究院在东莞松山湖投资2亿元建立了云计算平台；2009年，阿里巴巴集团旗下子公司阿里软件在南京建立了国内首个“电子商务云计算中心”，首期投资额上亿元人民币；世纪互联推出了CloudEx产品线，包括完整的互联网主机服务“CloudExComputingService”,基于在线存储虚拟化的“CloudExStorageService”，供个人及企业进行互联网云端备份的数据保全服务等系列互联网云计算服务；中国移动研究院已经完成了云计算中心试验，认为云计算和互联网的移动化是未来发展方向。
易度在线工作平台everydo.com在云计算领域发展也很快，旗下的多款云计算产品，包括文档、项目、工作管理等,致力于解决中小企业的软件领域问题。
我国企业创造的“云安全”概念，在国际云计算领域独树一帜。
云安全通过网状的大量客户端对网络中软件行为的异常监测，获取互联网中木马、恶意程序的最新信息，推送到服务端进行自动分析和处理，再把病毒和木马的解决方案分发到每一个客户端。
云安全的发展像一阵风，瑞星、趋势、卡巴斯基、MCAFEE、SYMANTEC、江民科技、PANDA、金山、360安全卫士、卡卡上网安全助手等都推出了云安全解决方案。
瑞星基于云安全策略开发的2009新品，每天拦截数百万次木马攻击。
趋势科技云安全已经在全球建立了5大数据中心，几万部在线服务器。
云安全可以支持平均每天55亿条点击查询，每天收集分析2.5亿个样本，资料库第一次命中率就可以达到99%。
借助云安全，趋势科技现在每天阻断的病毒感染最高达1000万次。
2008年11月25日，中国电子学会专门成立了云计算专家委员会，聘任中国工程院院士李德毅为主任委员，聘任IBM大中华区首席技术总裁叶天正、中国电子科技集团公司第十五研究所所长刘爱民、中国工程院院士张尧学、Google全球前副总裁/中国区前总裁李开复、中国工程院院士倪光南、中国移动通信研究院院长黄晓庆六位专家为副主任委员，聘任国内外30多位知名专家学者为专家委员会委员。
2009年5月22日，中国电子学会在北京中国大饭店隆重举办首届中国云计算大会，探讨了我国发展云计算的基本思路。
1.2大庆现状及优势
1.2.1积极探索云计算，部分应用见成效
大庆市委、市政府抓住机遇抢得先机，发挥我市在石油石化、软件服务外包等产业优势，积极投入人力物力做云计算的研究与应用试点工作。
一是成立了由市长任组长的推进领导小组，在市工业和信息化委员会设立办公室，高新区服务外包园、软件园、石油石化企业、高校等参与，共同推进此项工作；二是制定了一系列支持云计算发展的政策，给予一定的政策支持；三是通过科技立项或专项资金投入，给予有关企业及研发机构一定的资金支持；四是投入资金用于云计算基础平台的建设。
为了加快高科技现代化城市建设步伐，市委、市政府提出了建设“数字大庆”的奋斗目标，成立了大庆市信息化工作领导小组，把信息化工作从部门行为上升到政府行为，并多次召开会议研究信息化工作，把信息化建设确定为大庆市可持续发展战略的重要内容，同时加大政策扶持和资金投入，从2001年至今，市财政每年列专款1000万元用于信息化建设，有效地推动了信息化工作的开展。
“数字大庆”逻辑框架模型抽象为五个体系与一个信息门户。
网络通信基础设施体系主要包括构成信息高速公路的各种基础设施，如网络与通信平台、各种硬件设施；数据体系是“数字大庆”的核心，该体系将包括各种应用系统中涉及到的各种数据，这些数据是集成的、统一的、共享的；应用体系是由“数字大庆”提供的各种应用服务所构成，如满足政府需要的各种服务、为企业提供的各种服务、为社区及个人提供的各种服务等；信息安全与认证体系是整个“数字大庆”信息平台运行安全保障；政策法规、技术规范及标准等体系是保证平台规范运行的政策与技术保障，其中包括管理人员、系统运行与维护人员、开发人员以及信息专家组成员等；信息门户为各类用户提供了一个统一的访问“数字大庆”信息平台的入口，用户可以通过各种信息终端访问“数字大庆”信息平台。
“数字大庆”项目的实施为云计算做了前期性实践，在政府私有云构建和应用方面积累了大量经验。
在大庆石油有限责任公司完成了“基于云计算模式的应用系统集中管理技术开发与应用”项目的开发。
采用先进、适用、标准化技术和产品，进行最优系统集成设计，建立虚拟化、标准化、动态可扩展的公共存储池、服务器池、应用软件池和桌面系统池，支持各类硬件、软件的集中部署，最终以按需提供的方式，为各类管理和专业人员提供集成、安全、便捷、经济的信息和软件远程到桌面服务。
大庆石化公司数据中心建设成了国内领先的硬件环境和优秀管理模式“一体化”云计算数据中心。
将传统计算机房得到提升，保障大庆石化公司所有应用系统不间断运行，避免传统管理上的停机、避免关键应用数据的丢失。
数据中心采用集中化、智能化的管理方法，有统一的设计规划，良好的物理环境。
可以将机关处室及各二级单位的服务器集中管理，这样可减少各二级单位机房投入力度及维修费用，符合集团公司的专业化、集中化的管理原则，避免机房的重复建设。
它取得的优势不只是所直接带来的经济效益和社会效益，而是优化资源配置、减少后期投资的信息化发展战略。
1.2.2独特的地域条件，给力国家云计算中心建设
1、大庆地质环境稳定，极适宜建设国家云计算中心。
大庆位于松嫩平原中部，地质构造属小兴安岭松嫩中断陷带之本部断阶区，块体内部完整，新构造活动及全新活动断裂活动微弱，地震烈度小于
度，属于地壳运动较稳定区。
大庆地处中温带大陆性季风气候区，年降水量441.3mm，年均蒸发量为1589mm，且境内无江无河，不易引发洪涝灾害。
2、大庆地理位置及战略地位特殊，便于建设国家云计算中心。
大庆地处中国东北三省一区的中心区域，建设国家云计算数据中心将辐射整个东北地区。
大庆与俄罗斯实现了石油管道的贯通，标志着可以借助陆路与欧洲实现网络通讯，大庆通过建设直通北京光纤线路借助已有国际专线实现与国际数据业务的连通。
同时，大庆是我国最大的石油生产基地，国家一类防空城市、一级经济防护目标，在安全方面具有极大的保障。
3、大庆气候凉爽，可显著降低国家云计算中心运行成本。
数据中心制冷耗电占整个运行费用的70%左右。
大庆年平均气温3.5℃，具有充足的冷能资源。
通过利用自然冷风换热，既可节能节电，又将极大地降低成本。
4、大庆经济实力雄厚，可承担国家云计算中心的建设任务。
大庆开发建设40多年来，已逐步形成石油、石化、电子信息、农牧产品加工、纺织和皮革、新材料等支柱产业，信息服务、金融等第三产业发展迅猛，已占全市GDP的11.2%。
2009年，实现地区生产总值2120亿元。
城镇居民人均可支配收入达到18181元，高于全省平均水平5000多元。
上缴财政占省本级财政收入的70%，经济总量占全省26%。
市排名中，大庆位居第36位。
具有较强的经济实力和雄厚的产业基础。
1.2.3资源丰富，保障云计算中心发展
大庆电力供应充足，可保证国家云计算数据中心安全平稳运行。
作为重要能源基地，国家对大庆的电力供应和安全保障极为重视。
目前，电网在辐射状单回线电网结构的基础上，形成了以500KV大庆变以及220KV先锋、让胡路、庆北、火炬、红旗、丰乐、中本、春蕾变电所为支撑点，环绕大庆的220KV双环网架，拥有35KV及以上输配电线路5036千米，拥有220KV及以下变电所37座，使大庆电网总供应能力312万KW，用电最高负荷154万KW，电力富余50%。
而且相对发达地区而言，大庆市用电价格较低，适合于发展数据中心产业。
大庆地区土地资源丰富，建筑成本低廉。
大庆市位于黑松嫩平原中部，总面积2.1万平方公里，人口262.2万人，其中市区面积5107平方公里，土地资源储备充裕，用地限制少，多为盐碱地、废弃地，非基本农田；征地矛盾小，大多是国有土地、油田用地。
用地价格低，土地“物超所值”。
在大庆地区建设国家云计算数据中心主要建筑费用约为2048元／平方米，是发达省份的三至五分之一。
主要由以下几部分构成：
第一部分是房屋建筑成本，约为1800元／平方米。
其中，材料费接近72％，机械费和人工费等大约占28％。
第二部分是建设系统收取的费用，约为45元／平方米。
包括劳保统筹费约30元／平方米，消防费4元／平方米，墙改专项基金9元／平方米，工程质量监督费约3.4元／平方米，定额测定费约1.4元／平方米（总造价的0.0935％），散装水泥专项基金1元／平方米。
第三部分是土地成本，约为175元／平方米。
第四部分是土地税，约为28元／平方米。
1.2.4云计算应用需求高，为云计算中心提供活力
经过初步调研，目前大庆地区有云计算应用需求的用户包括：
网游企业、门户网站企业、行业网站、手机游戏企业等，详见表1所示。
未来将邮政、银行、保险、证券、政府、油田企业等作为重要目标客户群体。
预计第一年不少于1万台服务器投用，第二年累积不少于2万台服务器投用；第三年达到3万台以上服务器投用。
1.2.5充足的专业技术人才，为云计算中心提供人力保障
大庆作为黑龙江西部高等教育相对集中的城市，拥有大学、科研院所、职业教育机构近300家，其中大专院校7所，在校生8万人，每年毕业学生2万人，其中信息技术相关专业毕业生2000多人。
全市现有电子信息专业技术人员1万多人。
另外，与大庆相邻的哈尔滨市、齐齐哈尔市还有大量的专业技术人员常年在为大庆服务，是大庆技术人才的有效补充。
2建设目标与原则
2.1目标
国家云计算大庆数据中心立足大庆，面向东北及全国，吸取国际、国内云计算中心建设、运营的经验，为全国提供一流的公有云、私有云和超级计算服务；为各个行业领域、政务信息化和民生改善提供一流的数据存储与信息服务。
初步实现“一个园区、二种运营模式、三大云计算服务、四大骨干运营机构”的“1234”战略目标。
一个园区是在高新区建成一个2平方公里的云计算园区；
二种运营模式是建立以政府运营为主导和企业独立运营的二种运营模式。
以政府运营为主导建立的云计算中心服务于国家和地方政府的云计算和数据备份需求，企业独立运营的云计算中心服务于国内外企业及社会对云计算或数据备份需求。
三大云计算服务是建设基础设施、平台及软件三大云计算服务。
以数据灾备、信息存储、处理能力等为主建设基础设施服务，以应用开发、信息管理、超级计算等为主建设平台服务，以石油石化行业计算、在线游戏、计算能力外包等为主建设软件服务。
对促进大庆信息技术发展，提升本地区的科技竞争力起到举足轻重的作用。
四大骨干运营机构是
国家云计算大庆数据中心总建筑面积达到450万平方米，总投资达到600亿元。
其中：
一期规划占地面积26万平方米，建筑面积32万平方米，投资达到80亿元。
2.2原则
2.2.1统一规划、建设和应用并重
整合资源，制定云计算、存储、服务、应用收费等标准，统一设计云计算建设和资源应用总体框架；整合用户信息服务需求，达到公有云和私有云协同发展，提高整体系统效率，避免重复建设。
2.2.2示范引导、分步实施
针对我市的优势产业以及云计算应用需求最迫切的领域或区域，开展云计算应用试点示范，由点到面，逐步扩展应用的领域和区域。
2.2.3面向应用、模式创新
以应用为先导，研究探索云计算在各领域的应用和运行模式，以政府为先导，市场驱动，鼓励和支持云服务运营模式创新。
2.2.4政府主导、市场运作
积极抢抓云计算发展的机遇，主动顺应云计算发展的客观规律和要求，充分发挥政府在推动云计算发展进程中的主导作用，面向市场需求，通过政府引导、企业主体、市场配置，促进企业成为市场参与主体，进一步激发企业主体创新创业的动力和活力。
3功能定位与技术方案
3.1功能定位
国家云计算大庆数据中心是我市信息技术基础设施，承担国家核心数据的异地灾难备份、国家级公有云节点、超级计算服务、面向大庆及东北地区的私有云服务、面向全国用户的数据存储和异地灾难备份服务、数字大庆基础设施保障等任务。
作为各种行业和机构的信息系统运行中心、测试中心和灾备中心，具有核心业务运营、信息资源服务、关键业务计算、数据存储和备份、确保业务连续性等功能。
1、建设国家级异地灾备数据中心，满足国家核心数据安全存储的基本需要。
随着国家社会、经济、国防等方面信息化程度提升，产生涉及国家核心技术、核心机密方面的数据急剧增加，对这些数据存储的需求越来越强烈。
建设国家云计算大庆数据中心，实现国家核心数据的异地容灾备份，保障涉及国家经济、社会发展所需要的核心数据的安全。
2、建设国家级公有云和超级计算大庆节点，进一步提升国家信息处理能力。
建设纳入国家统一规划的公有云，提升国家层面的云计算能力，实现国家级计算需求的安全性。
超级计算发展水平已成为衡量一个国家综合国力和国际竞争力的重要指标，建设实现超级计算的大型或巨型计算机群，提升我国的超级计算能力。
超级计算应用于科研、信息服务、金融、国防、天气预报和气候、物流服务、地球物理勘探、半导体、生命科学等众多领域，对国家创新能力起到关键作用，是推动科技创新、经济发展、社会进步、国防安全的重要工具，在国家战略中占有特殊地位。
3、建设面向地方和企业的云计算中心，是提升东北老工业基地的客观要求。
国家云计算大庆数据中心将建设面向地方政府、企业和社会的公有和私有云、数据管理、备份服务等，为东北地区在石油、机械、汽车、冶金、医药、高科技研发、公共服务与管理、金融和商务等众多领域服务，开展大规模科学和工程计算、海量数据处理和信息服务等应用活动，替代传统的实验测试，极大地缩短研发周期，节约研发成本。
例如：
汽车被动安全虚拟设计、高通量药物筛选（百万化合物量级）、石油天然气勘探数据分析等多个领域，国家云计算大庆数据中心都将发挥积极作用，为振兴东北老工业基地提供有力支持。
4、建设国家云计算大庆数据中心，是实现智慧大庆的需要。
针对大庆市政府、大中小企业和个人等不同用户需求，研究推进SaaS、PaaS和IaaS等服务模式创新发展。
选择若干信息服务骨干企业作为试点企业，建设云计算中心，为智慧大庆实现强有力地支持。
国家云计算大庆数据中心主要承载如下功能：
大庆政务信息化和业务协同平台；承担包括研究开发、科学计算、科普教育等功能的计算中心；融合城市应急指挥、平安社区以及信息发布的市政信息化统一办公体系平台的数据存储和处理中心；为各行业用户提供计算资源和存储资源服务的服务中心。
3.2技术方案
云计算是一种能够降低信息技术复杂性的新方法，它将按需提供的自助管理虚拟基础架构汇集成高效池，以服务的形式提供计算。
国家云计算大庆数据中心包括私有云、公有云、数据异地备份、数据存储管理、超级计算服务等建设内容，如图1所示。
图1国家云计算大庆数据中心组成结构
3.2.1私有云计算和公有云计算
1、私有云计算
通过充分利用资源和自动化，实现虚拟化驱动的云计算基础架构，达到经济性、弹性、安全性和遵从性要求。
通过将信息技术硬件抽象为按需分配的资源池和部署私有云，可以实现资源利用率和效率，以及更好地支持业务增长所需的敏捷性。
为用户快速交付已定义服务级别的现有应用程序和服务，将重点从维护旧式系统转为交付创新。
通过与大型技术合作伙伴、标准制定机构以及云计算服务提供商合作，能够在弥合内部云和公共云提供商之间的差距的同时，保持中心需要的控制力、安全性和治理能力。
（1）创建数据中心资源池。
私有云会将资源管理方法由分散的硬件更改为虚拟化的共享资源池，共享资源包括服务器、存储和网络。
通过虚拟化所有IT资源，可以提高资源利用率和针对高优先级应用程序进行动态资源分配。
这些共享资源池可以抽象为逻辑构造块，包含存储、网络和服务器单元等，从而有效创建虚拟数据中心。
根据业务需求，这些资源容器经过构造可提供特定的服务级别或满足特定的业务需求，也可以按照逻辑业务单元或功能（例如，销售、金融和研发）细分这些资源容器。
通过标准化一组设计合理的产品，您可以向着策略驱动的计算方法发展。
可以将资源池动态分配给应用程序，如MSExchange、Sharepoint、Oracle（应用程序、中间件和数据库）、SAP和其他应用程序，每个应用程序与一个vApp（虚拟化应用程序堆栈）捆绑，而且vApp配有应用程序需要的应用服务器、数据库和服务器操作系统配置。
定义后，可将业务规则应用于策略和自动化说明，以确保用户真正拥有尽可能好的体验。
（2）私有云中的自动化。
将所有硬件资源集中到虚拟构造块中和定义了关联应用程序的服务级别后，根据业务规则和应用程序需求部署自动化计划。
自动化可提高IT的最终效率，从而将计划和策略映射到业务并在私有云的服务交付机制（根据服务级别交付的应用程序和服务）中定义映射。
定义服务，包括完整的虚拟应用程序堆栈（vApp）以及单台服务器（应用程序、Web服务器、数据库服务器）和介质（操作系统、软件、数据库、应用服务器等）。
设置服务级别：
可用性（正常运行时间）保证、资源访问、存储速度、网络带宽、计算资源份额、存储IO保证、备份频率和灾难恢复要求。
设置自动实现负载平衡和优化资源的规则，使应用程序从动态资源调度、正常运行时间保证和灾难恢复故障切换规则中受益。
根据应用程序和业务优先级对服务级别分层，并制定用于自助式访问应用程序和资源的策略，从而允许用户在私有云中进行无缝管理。
创建这些服务的类别，可允许以自助方式访问和概括用于访问、创建和修改这些服务的策略和权限（用户权限），包括预构建、直接部署虚拟机、vApp、介质和软件。
确定这些服务的价格和计费方式。
通过利用API（如vSphereManagementAPI（VIM）和vCloudDeveloperAPI）进行脚本编写，可自动执行管理任务。
将这些自动化规则应用于云计算基础架构，可以高效地实现零接触式基础架构，其中IT可以作为服务提供（ITaaS）。
IT将能够使用可保持企业所需安全性、控制力和遵从性的云计算方法更好地管理风险。
2、公有云计算
通过允许客户自由选择应用程序的开放标准和互操作性，为希望扩展IT容量或将应用程序迁移到公共云的组织提供最佳选择。
通用管理和基础架构平台可确保资源池的可见性和提供应用程序最高服务级别的弹性。
从按需、按服务付费的基础架构一直到企业级、可用于生产环境的服务。
3.2.2云计算环境的三层服务模式
典型的云计算环境通常具有如下图所示的三层服务模式：
图2云计算的三层
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