云计算与开放数据中心 - Intel...云计算使下一代技术的设计、开发和部署转型成为可能，这些技术将启用灵活的即付即用业务模型，进而改变从移动平台和设备到数据中心的计算服务的

Intel® Technology Journal | Volume 16, Issue 4, 2012

云计算与开放数据中心

作者

苗凯翔

英特尔云基础架构事业部

何京翔

英特尔软件与服务事业部

云计算作为 IT 行业的新兴模式，承诺伴随数据中心需求的指数级增长大幅提高效率和灵活性。

随着云计算的工具、构建模块、解决方案和最佳实践的不断演进，该行业存在大量挑战，亟需

开发完善的云解决方案以满足不同最终用户的需求。英特尔在云环境中呈现的技术和行业领军

地位在广度和深度方面超乎人们的想象。英特尔的开放云平台愿景的核心在于，云计算具有联合、

自动化和客户端自适应特性。实现这一行业承诺将需要专注于三大云计算行业支柱（即有效性、

简化性和安全性），并积极开发开放、多厂商、客户端自适应的互操作解决方案。多样化应用

程序和服务的本质要求采用多样化的云架构和实例。本文还解决了在开放平台愿景基础上构建

基于云的分布式环境需要应对的各种挑战。

简介

云计算是一项伟大的演进，我们将采用灵活的即付即用型业务模式，通过 Internet 或内部网络以

自助服务模式提供 IT 消费和交付服务，这就需要采用高效的可伸缩式架构。在云计算架构中，

服务器和数据位于动态可伸缩的共享资源池中，往往采用虚拟化模式。这些服务和数据可通过

Internet 或内部网络经由任何认证设备进行访问。促使云计算从传统计算中脱颖而出的关键特性

包括：

• 计算和存储功能被抽象为服务并以服务形式提供。

• 服务建立在大规模可伸缩式基础架构之上。

• 通过配置灵活的动态资源按需提供服务。

• 轻松通过消费购买服务并进行计费。

• 在多个用户（多租户）之间共享资源。

• 任何设备均可通过 Internet 或内部网络访问服务

云计算不是一场革命，而是一个重要的过渡，是 IT 交付模式的转变，它将会产生广泛的影响并

会带来各种有待思考的重大挑战。云计算使下一代技术的设计、开发和部署转型成为可能，这

些技术将启用灵活的即付即用业务模型，进而改变从移动平台和设备到数据中心的计算服务的

未来。

云计算背后的发展动力是对接近容量和资源上限的数据中心的日益增长的各种需求。这些需求

包括不断增长的业务发展管理和 IT 灵活性提升需求。为应对这些挑战，云计算将以公有云（通

过互联网公司、电信公司、托管服务提供商及其他机构进行部署）及私有云或企业云（通过防

火墙支持企业进行部署，供企业内部使用）形式不断向前发展。

随着 Internet 的成熟和基于 Internet 的服务数量激增，公有云因受到 Internet 数据和流量迅

速增长的推动而不断发展。到 2015 年，将有超过 30 亿用户通过超过 150 亿台设备访问

Internet[1]— 超越当今需求的两倍。伴随数据中心的建立应运而生的用于满足这些持续增长需要

的相关稳定需求，只能通过提升云架构的有效性、性能和灵活性来满足。

私有云则受到企业 IT 部门不断扩展的业务需求的推动。越来越多的数据中心发现自身面临各种

实际限制，无论是因为支持不力、空间匮乏、服务器容量不足还是网络带宽不够。扩展传统基

础架构应对这些挑战的过程中，迅速揭示了多种固有的僵化本质。

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云计算远不止数据中心虚拟化技术。最初，虚拟化技术可使数据中心整合服务器基础架构以节

约成本。后来，各种灵活的资源管理技术对这项功能进行了提升，以便更加动态地分配数据中

心资源。这进一步降低了成本，同时也提高了数据中心的灵活性和性能，迎来了全新的技术开

发和部署时代。软件供应商已经开始基于虚拟化技术，着手设计针对企业云和公有云的强大的

管理功能和技术优化功能。硬件供应商扩展了自身的管理工具和可靠性功能，从而提升灵活性。

我们可以将云计算时代视为下一个自然步骤，届时将能够实现卓越的自动化和可伸缩性。云计

算为优化资源使用和快速部署、提高运营效率及大幅节约成本提供了一种有效途径。我们深信，

云计算基础架构能够通过多个高效、简便和安全的系统，提供具有显著竞争优势的 IT 敏捷性、

灵活性和适应性。

如今，员工越来越倾向于采用多种设备（包括智能手机、平板电脑和 PC）访问信息。他们在个

人生活中积极使用新型应用程序和设备，并希望上述功能也能应用于工作。然而时至今日，绝

大部分这些设备只能独立运行，这就需要用户尽力应对多个独立设备。此外，谈到访问、显示、

操作或安全数据，显然一些设备要优于另一些设备。然而如今，绝大部分 Internet 服务十分“低

能”，它们或许能够识别屏幕大小或显示，但能力有限，无法充分利用更加强大的设备上的增

强型安全功能或性能。

尽管云计算可以被视作一个演进的阶段，但也是一项根本性转变，并且面临大量值得人们认真

思考的挑战：

• 在向云环境过渡的过程中，保持任务关键应用程序的稳定性至关重要。

• 知识产权保护、数据安全性和隐私性都需要额外关注，另外，如果在公有云中分享资源，还

可能需要使用许多新型工具。

• 在云计算工具持续演进的同时，资源池自动化和灵活性可能不够完善。

• 必须选择能够实现这种灵活性和互操作性的解决方案。

• 基于云的应用程序必须能够提高（而不是影响）用户的工作效率，无论用户采用何种设备进

行连接都需要做到这一点。



英特尔的开放云平台愿景

云计算技术快速演进，许多云服务和供应商纷纷涌入市场为企业 IT 部门开发私有云产品。一些

公有云提供商也不断扩展自身服务，以便为各种规模的企业（包括大中小型企业）提供支持。

经过与供应商、分析师和客户开展大量沟通，英特尔发现了客户希望从云计算基础架构和解决

方案中实现的关键优势。在未来的五年中，英特尔的云计算愿景集中于以下三大主题，从而帮

助克服各种主要挑战及充分发挥云计算的潜力和价值：联合性、自动化和客户端自适应，如图 1

所示。[2]

“联合性”是指通信、数据和服务能够轻松地在云计算基础架构内部和之间进行迁移。为创建

真正的联合系统，必须在多个平台和解决方案之间实现真正流畅的互操作性。如今，这个行业

才刚刚起步，只能在自身的数据中心之间移动或迁移工作负载。数据中心运营商还不能超越这

些界限，在必要时跨越公有云和私有云无缝安全地扩展数据和服务。英特尔的云愿景要求实现

从一个服务提供商到另一个服务提供商的工作负载和数据迁移；当需要额外容量时突破内部私

有云和公有云提供商之间的界限进行实现；并能够跨越供应商、合作伙伴或客户端提供安全可

靠的数据流。上文提到的第一个要素（与“联合”云平台相关的要素）或许最难开发，但这项

任务也是开发数据中心联盟 [3] 的主要关注领域，开发数据中心联盟将为创建公有云和 / 或私有云

最终制定必要标准，以便它们不受安全性和 / 或功能性的影响轻松实现相互连通。另外，让各种

实体共享宝贵的计算资源也是一项艰巨任务，这一点在与直接竞争对手进行比较时尤为突出。

“自动化”是指只需通过极少甚至零人工交互即可指定、定位及安全配置云计算服务和资源。

如今，该行业在自动化操作方面还面临很多差距。据 2009 IDC 数据中心调查显示，虚拟化技术

迄今仍未能降低复杂度。对非虚拟化服务器和虚拟化服务器进行比较后发现，平均每位系统管

理员可以管理的服务器实例数量仅从 37% 上升至 41%。此外，虚拟机通常采用静态配置，而无

法对用户需求做出动态响应。现今的数据中心管理仍然手工程度严重，服务器修补未能实现可

靠扩展。英特尔的云计算愿景要求自动化技术能够动态分配资源，以达到一致的服务水平并优

化数据中心，从而尽量提高资源利用率和电源效率。其中包括自动配置、资源监控、倒付消费

报告和工作负载平衡。

“客户端自适应”是指基于云的应用程序能够动态自适应和充分利用终端设备的各项功能，从

而以安全的方式优化应用程序交付，同时改善最终用户的体验。如今，某些框架已经实现某种

程度的数据中心智能化，能够扩展支持即将提供服务的客户端，但它们无法保证一致和普遍的

应用。即使用户通过功能更强的设备（如 PC）访问服务，当今的许多 Internet 服务仍然默认支

持最低配置的设备。相反，其他服务则很难在手持设备上使用，因为它们都针对 PC 编写。英特

图 1：英特尔的开放云平台愿景（资料来源：英特尔公司，2011 年 [2]）



尔的云计算愿景要求数据中心和服务提供商，通过云进行自适应和动态调整以充分利用客户端

设备的属性和功能，跨越范围广泛的各种设备实现安全访问和最佳体验。这些属性多种多样，

如设备的剩余电池使用时间、策略和连接状态。与此同时，客户端设备功能还可能会影响云解

决方案的整体性能：充分利用客户端设备的本地性能可改善最终用户体验，而充分利用客户端

的安全功能则可确保将安全策略有效应用至设备。

实现英特尔开放云平台愿景的支柱

建立开放的互操作式解决方案并运用随基础架构不断演进的标准释放云计算的全部潜力并非易

事。需要整个 IT 环境中的大量供应商和客户的合作开发和特别关注。我们相信，为实现这一云

计算愿景，各机构和 IT 行业必须齐心合力，共同致力于实现以下三大关键领域的目标：

• 高效性：在对跨越不同行业计算的需求成倍上升的同时，资源却相当有限。这里所指的资

源包括空间、电力、空调、合格 IT 专业人员、基础架构资金和运营资金。为利用现有或可

用资源满足不断增长的计算需求，就必须同时提升计算基础架构和流程的效率。

• 简单性：一般而言，系统扩大自然而然会增加复杂度，IT 基础架构的复杂度当然也会随之上

升。多架构将导致管理复杂化。服务器利用率提高还会增加网络带宽需求。同时，不同供

应商提供的系统通常会导致集成复杂困难。云计算环境要实现自身的承诺，就必须对云架

构及相关操作进行简化。

• 安全性：业务风险与合规要求将数据安全性提上日程。云计算为存在大量传统安全隐患的环

境带来了全新的挑战，因为它将以新型方式移动数据，并且往往需要超越传统物理边界的

界限。云计算的成功实施势必需要采用全新的安全模型，以应对各种新挑战。

除上述三大支柱外，为实现这一愿景，交付符合行业标准的开放的具有互操作性的解决方案也

极为重要。当多个（解决方案、硬件、软件、集成和流程）供应商独立运作时，自然会导致互

操作性差且缺乏灵活性，这与云计算的主要承诺背道而驰。云计算的发展需要采用符合标准的

开放的、具有互操作性的解决方案。

开放数据中心联盟

英特尔目前正在推行开放数据中心计划。在英特尔 ® 开放数据中心计划中，英特尔将与生态系统

合作伙伴和最终客户开展全面协作，以帮助加速技术交付，从而提供更加安全、有效且简单的

云数据中心，维持 IT 灵活性和选择性。英特尔与全球领先的 IT 企业和服务提供商直接开展协作，

并将担任开放数据中心联盟的顾问。该联盟将负责制定云计算和新一代数据中心优先使用模型

的发展蓝图，并设计符合标准的多供应商具有互操作性的解决方案需要满足的各项要求。英特

尔将为这些使用模型及通过我们的最终用户服务确定的其他模型提供支持，以交付满足这些使

用模型需求的各种产品和技术。随后，我们将携手并团结各领先系统和解决方案提供商，通过

英特尔 ® 云构建计划 [4] 参考架构和最佳实践交付产品和解决方案并展开部署。英特尔云构建计

划将联合各领先系统和软件解决方案供应商，基于英特尔架构提供有关云基础架构部署、维护

和优化的最佳实践和实际指导。总之，英特尔云构建计划将依据开放数据中心联盟及其他 IT 最

终用户定义的 IT 需求为该行业提供云创新核心。英特尔云构建计划发布了详细的参考架构、成

功案例和最佳实践，以便您立即用来部署云计算及增强云功能。通过以此为指导及与领先的云

计算提供商开展交互，IT 管理人员将能够着手利用可靠的解决方案提高云安全性和高效性，同

时简化数据中心管理和操作。

开放数据中心联盟是一家独立机构，全球领先的 IT 管理人员将在此齐聚一堂反映他们的集体心

声，为现在和未来建立业界最有效的数据中心要求，从而实现灵活性和选择性。他们的任务在

于确立新一代数据中心和云计算要求，以应对 IT 行业当前和未来面临的挑战，并以符合行业标

准的多供应商开放形式推行这些要求。英特尔将作为该机构的技术顾问。开放数据中心联盟是



一个由 300 多家全球领先企业组成的大联盟，年度 IT 总投资金额超过 1000 亿美元 (USD)，正在

开展云计算研究或项目。联盟指导委员会成员包括宝马汽车、中国人寿、德意志银行、摩根大通、

洛克希德马丁公司、万豪国际集团、澳洲国民银行、壳牌公司、Terremark 牌和瑞士联合银行。

该联盟将负责制定未来的软硬件要求，提供开放性和互操作程度更高的云计算和数据中心解决

方案。英特尔是联盟内的唯一顾问，联盟的初期成员主要集中于最终用户公司而非技术提供商。

英特尔云构建计划

英特尔云构建计划的目标在于设法实现 2015 年的云愿景。英特尔宣布大规模拓展这项计划，汇

聚领先的系统和软件解决方案合作伙伴，就如何部署、维护和优化云基础架构提供可靠的云构

建方案和实际指导。

虽然该联盟负责确立云基础架构的未来需求，但英特尔云构建计划将帮助这些要求在整体解决方

案中发挥最佳效益。该计划现共包含 90 个云参考架构和解决方案，同时还不断涌现更多的云参

考架构和解决方案。它代表了最关键的云技术提供商社区，其中包括 Canonical、Cisco、Citrix、

Dell、EMC、Huawei、Enomaly、Eucalyptus Systems、Neusoft、Gproxy、HP、IBM、Joyent、

Microsoft、NetApp、NetSuite、Novell、Parallels、Red Hat 和 VMware。

Cloud 2.0：针对可伸缩云服务的平衡云架构

许多人认为云计算的发展是一个神话：云计算意味着所有复杂的计算任务都将在云中的服务器

端集中完成，而设备端只需要安装一个带有浏览器的简单终端，这就是过去 15 年中展现的典型

瘦客户端发展历程。同时这也促使人们回想起大型机时代，当时所有计算均通过“大型主机”

来完成，用户经由专用线路通过 IBM T3270 终端进行连接。随着云数据中心规模的不断扩大，

云计算的概念也得到进一步加强：云计算相当于建立大型数据中心，将计算任务集中在数据中

心进行处理，瘦客户端将成为云计算时代未来的首选客户端计算模型。这是否是云计算的真正

含义？云计算是否会引领我们重新回到瘦客户端模型时代？很显然，答案是“否定”的。云服

务不会回到大型机时代。用户喜欢引人注目的多样化服务，需要不同类型的服务内容、交付方

法和个性化服务体验。

为进一步认识这场辩论，让我们回顾一下瘦客户端与胖客户端及集中式计算模型与分布式计算

模型的哲学讨论历史，如图 2 所示。围绕不同计算模型的辩论可以追溯到计算机科学的发展初期。

在早期时代，大型机非常昂贵，数量也极其稀少。终端无法实现智能化，所有终端只能完成简

单的文本字符串显示和传输。此类终端的代表是 IBM T3270。这是集中式计算模型的一个极端

案例，当时所有计算任务均在大型机端完成，而各终端确实相当吃顿。随着上世纪八十年代 PC

的出现，PC 端建立了越来越多的计算支持，但在 PC 发展早期，却无法实现连接。这是分布式计

算的一个极端案例，其中所有应用程序均分布在 PC 上，但它们均独立运行。随着网络技术（特

别是以太网和 TCP/ 基于 IP 的 Internet）的进步，PC 实现相互连接并能够连接到服务器和大型机。

这就是客户端 - 服务器模型的开端，所有数据均存储在服务器端，以便确保数据完整性及实施管

理。另外，伴随小型计算机和 X-86 服务器的发展，它们逐渐取代了大型机。服务器不再是一些

位于中央位置的大型机，而是分布于各级部门，包括总公司、分支机构，甚至是小型企业。绝

大部分服务器均分布于客户端 / 服务器计算高度。PC 是主要的客户端形式，绝大部分个人数据

处理均在 PC 端完成，而服务器则与客户端协调配合为连接这些服务器的大量 PC 提供服务。

Internet 日益流行，特别是当服务器端服务超越 PC 限制，开始在手机、平板电脑及其他连接

设备上使用。这些新型设备提供了更加广泛的服务，并进一步改善了用户体验。随着 Apple

iPhone* 和 iPad* 越来越受欢迎，以用户体验为中心的计算模式呼声开始成为主流。因此，当思

考实施适当的云架构时，我们应当撇开集中式计算模型与分布式计算模型及瘦客户端与胖客户

端的比较，而是应当集中关注用户体验，我们应当实现最佳用户体验所需的适当平衡。

图 2：计算模型：集中式与分布式计算模型



那么，我们应当在云计算时代支持哪些用户体验呢？云计算的承诺是随时随地在任何设备上提

供无缝计算体验。根据定义，用户的需求随个人喜好、背景和地点不同而有所差异。不可能存

在满足所有需求的通用设备。因而必须采用多种设备，无论是 PC、电视、智能手机、平板电脑，

乃至汽车、船舶和智能建筑中的嵌入式设备都是如此。此外，还存在大量网络连接，一些设备

需要宽带连接，一些设备需要 3G 无线连接，而另一些设备则可能根本不需要一致连接。云计算

必须能够在不同的连接环境中为所有类型的设备和不同的人群提供服务。迄今已有超过 30 亿台

PC 联网。随着越来越多的智能手机、平板电脑和嵌入式设备连接到 Internet，将有超过 150 亿

台设备通过云服务进行连接。云实施架构必须始终以最经济高效的方式提供均衡的计算体验以

便最有效地为用户服务，我们将之称作 Cloud 2.0 的精髓。新一代智能云服务体系架构构建于分

布式和均衡式计算系统架构基础之上，以便为广大用户（数十亿用户）提供可扩展的个性化服务，

并针对给定设备和网络环境实现最佳用户体验。

图 3 展示了 Cloud 2.0 的高级架构图。推动 Cloud 1.0 发展的大型集中化数据中心仍将发挥重要作

用。同时它也是托管和管理绝大部分云服务端的位置。不过，Cloud 1.0 只侧重于计算、存储和

数据中心网络资源。它假定广域网不具备太多智能或服务功能。Cloud 1.0 假设广域网的带宽充裕，

并且能够进行扩展以满足客户需求。这是错误的，特别是在大量用户通过不同的设备和各种网

络条件进行访问时尤为明显。事实上，如今该行业存在大量误解，如表 1 中所示。如果网络带

宽不稳定或者无法扩展至数以百万计的用户，云计算的宏伟愿景将无法实现。Cloud 2.0 的附加

组件旨在通过分布式智能服务强化网络通道，并且这些分布式智能服务是数据中心云服务的延

伸。这可能是传统的数据缓存服务，也可能是一种全新服务，从而以智能方式路由数据以便充

分利用给定的带宽，以及在网络内部或网络边缘运行应用程序服务。采用这种方式，通过从数

据中心在整个网络内部署智能云服务即可大大改善用户体验。

因此，用户体验非常出色！我们将设计支持多种设备的云架构，还将设计用户自适应、设备自

适应和上下文自适应的云服务。

• 用户自适应：云服务需要了解哪些人有权访问服务，以及特定用户是否具备适当的权限。

云服务需要在提供服务之前验证用户的身份。

• 设备自适应：云服务需要了解哪台设备正在使用服务：该设备具有哪些功能、在该设备上

执行服务是否安全、服务是否能够定制提供最佳体验等等。

• 上下文自适应：云服务需要了解服务点的连接状况、该位置是否允许进行服务交付、附近

是否有其他服务提供商（缓存服务器）能够提供更好的服务。

图 3：Cloud 2.0 架构组件



此外，云服务还必须考虑以下几个基本的架构注意事项：

• 设计模式易于管理：云服务应当能够通过足够的接口进行管理，以便显示独立管理系统的

信息，从而确保服务管理井井有条，尽管这些服务可能由多个不同开发商在不同时间从多

个不同位置开发而来。应当对服务和应用程序发布实施清晰的版本控制和变更管理。应当

跟踪和记录服务使用情况。

• 为可伸缩性而设计：云服务意味着可伸缩性。它们应当能够适应服务消费者根据需求定义

的任意目标数量的不同服务消费者。从架构上而言，服务应当能够利用最新的多线程编程

技术，并对服务边界（功能和接口）进行明确定义。此外，必须部署管理设施以评估服务

质量和运行状况。自动拓展服务能力以确保服务质量。

• 为联合解决方案而设计：云服务可跨越各种典型边界，如网络管理边界、组织和运营边界，

以及时间和空间边界。各服务将能够跨越企业或传统边界，并需要高度的内置安全性、信

任性和内部身份，以便与符合管理系统既定策略的其他服务进行协商并建立联合服务关系。

• 显然，在基于服务网络标准的各项服务之间实现连贯性对于服务联合必不可少。

• 在联合环境中，技术可以走在法律法规限制的前面。例如，尽管可以加密和打包数据集，

以便在其他国家 / 地区以任何期望的防篡改强度远程执行，来源国家 / 地区的法律可能会规

定移动数据是非法的。在这种情况下，任何法规条例均胜过技术选项。服务定向灵活性还

允许将服务外包给允许此类操作的国家 / 地区。

平衡云架构的主要架构租户：

• 服务环境发现

• 云数据同步和联合

• 端到端安全性

• 能源效率

• 从数据中心到设备的可管理性

• 在靠近用户的位置进行服务分发

表 1：云计算的误解



总结

总之，我们肯定英特尔具有一些绝佳的大型云计算未来计划，但发展道路却并非一帆风顺。英

特尔将不遗余力地实现英特尔开放云平台愿景。

参考资料

[1] Cisco：到 2015 年 Internet 流量翻两番。

http://news.cnet.com/8301-1023_3-20067979-93.html

[2] 2012 英特尔云平台愿景：http://www.intel.com/content/www/us/en/cloud-computing/

cloud-computing-intel-cloud-2015-vision.html

[3] 开放数据中心联盟：www.opendatacenteralliance.org

[4] 英特尔云构建计划：www.intel.com/cloudbuilder

作者简历

苗凯翔，博士，英特尔（中国）有限公司首席工程师，在过去的 14 年中，在英特尔担任过多个

技术和管理职务。苗凯翔获得了辛辛那提大学电气工程硕士和博士学位及中国北方（北京）交

通大学的通信学士学位。

何京翔，博士，英特尔亚太研发中心总经理。他已经在英特尔工作了 17 年，领导了许多技术

推广工作。过去几年里，何博士一直在美国和中国致力于推动云技术的创新。

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