軟件定義重構(gòu)省級財政數(shù)據(jù)中心

施 麟

（江蘇省財政廳信息管理中心，江蘇 南京 210024）

1 需求現(xiàn)狀

1.1 應(yīng)用開發(fā)需求與服務(wù)器數(shù)量不匹配

從2006 年到2012 年，省級財政數(shù)據(jù)中心機(jī)房的各類設(shè)備激增，其中僅服務(wù)器就由最初的30 臺增長到160 臺，機(jī)房的電源和精密空調(diào)制冷接近設(shè)計負(fù)荷。然而，在財政數(shù)據(jù)大平臺和業(yè)務(wù)整合的趨勢下，如此多的服務(wù)器依然不能滿足各類應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)與測試的需要。

1.2 資源規(guī)劃和利用率之間不匹配

由于財政業(yè)務(wù)的周期性比較明顯，根據(jù)最大滿足用戶的原則，在通常情況下，硬件資源是根據(jù)月末、年末數(shù)據(jù)大并發(fā)量的壓力測試設(shè)計的。以財稅庫前置Weblogic 為例，在單服務(wù)器、單操作系統(tǒng)、單應(yīng)用系統(tǒng)的情況下，高峰期CPU 利用率為62%，平時利用率不足10%，而內(nèi)存平均不到26%。這給服務(wù)器資源造成了大量的浪費，增加了能源損耗。

1.3 業(yè)務(wù)軟件的時間性和硬件采購流程不匹配

由于省級財政的業(yè)務(wù)都需要先試點、先探索，時間緊、任務(wù)重。這對于信息管理中心的軟件開發(fā)和實施部署能力提出了非常高的要求，尤其是服務(wù)器資源的分配和使用，在一周甚至一天內(nèi)就需要準(zhǔn)備好運行環(huán)境。而按照政府采購的規(guī)定，相關(guān)采購流程至少需要15 天時間，無法及時滿足軟件應(yīng)用開發(fā)的需求。業(yè)務(wù)軟件時間性與硬件采購流程匹配圖如圖1 所示。

圖1 業(yè)務(wù)軟件時間性與硬件采購流程匹配圖

1.4 設(shè)備維護(hù)擴(kuò)展與業(yè)務(wù)的連續(xù)性不匹配

財政的核心業(yè)務(wù)屬于7*24 不間斷運行，雖然有HA、RAC 等安全機(jī)制，但面對硬件疲勞性損壞，也需要停機(jī)維護(hù)，服務(wù)器的調(diào)配、維護(hù)會導(dǎo)致部分軟件的應(yīng)用長時間處于單點故障隱患中。

2 解決方案

2.1 以業(yè)務(wù)為導(dǎo)向，軟件定義重構(gòu)財政數(shù)據(jù)中心

讓業(yè)務(wù)系統(tǒng)的所有應(yīng)用能夠運行在一個以資源服務(wù)為基礎(chǔ)、可預(yù)先定義資源運行、使用維護(hù)規(guī)則、具有適應(yīng)智能調(diào)整能力的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu)之上。確保業(yè)務(wù)系統(tǒng)在安全的基礎(chǔ)上，能夠靈活地、充分地使用數(shù)據(jù)中心的各種硬件資源。在高效響應(yīng)各類常規(guī)業(yè)務(wù)或突發(fā)需求的同時，減少業(yè)務(wù)快速發(fā)展對信息系統(tǒng)維護(hù)工作帶來的巨大壓力，避免硬件資源的閑置與浪費。

2.2 整合架構(gòu)，優(yōu)化資源

按照實現(xiàn)基礎(chǔ)架構(gòu)資源整合、實現(xiàn)軟件定義數(shù)據(jù)中心的建設(shè)思路，構(gòu)建現(xiàn)代財政數(shù)據(jù)中心，充分利用云計算平臺的數(shù)據(jù)中心資源整合優(yōu)勢，實現(xiàn)資源和數(shù)據(jù)處理的統(tǒng)一管理和集中配置，用基于虛擬化的云計算平臺技術(shù)把數(shù)據(jù)中心的所有計算資源、存儲資源和網(wǎng)絡(luò)資源（包括PC 服務(wù)器、共享存儲資源等）集中起來，構(gòu)建統(tǒng)一的抽象、虛擬資源池。現(xiàn)代財政數(shù)據(jù)中心流程如圖2 所示。

2.3 動態(tài)監(jiān)控，自動化調(diào)配

虛擬數(shù)據(jù)中心是一種新型邏輯容器，在數(shù)分鐘內(nèi)就要求提供所有必需的基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)，確保工作負(fù)載正常運行。這就需要將池化、抽象化和自動化的原則應(yīng)用到所有數(shù)據(jù)中心服務(wù)，盡可能簡化例如存儲、網(wǎng)絡(luò)連接、安全等服務(wù)的調(diào)配，同時又保證架構(gòu)的完整性，無需擔(dān)心物理硬件的配置。調(diào)配到這些彈性容器中的應(yīng)用會自動放置在最佳的集群內(nèi)，從而減少用于平衡服務(wù)器容量的開銷。

圖2 現(xiàn)代財政數(shù)據(jù)中心流程圖

2.4 智能響應(yīng)，提高業(yè)務(wù)的可用性和可靠性

通過集群系統(tǒng)將資源池類的機(jī)器從一個物理服務(wù)器平滑遷移到另一臺物理服務(wù)器。通過虛擬化的DRS 技術(shù)實現(xiàn)應(yīng)用自動負(fù)載遷移，即基于預(yù)先設(shè)定的規(guī)則，當(dāng)其中某臺物理服務(wù)器上的資源不夠用時，可以動態(tài)、智能地分配硬件資源來滿足各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的不同需求。通過此技術(shù)，可基于業(yè)務(wù)優(yōu)先級分配IT 資源，很容易擴(kuò)展物理服務(wù)器實現(xiàn)應(yīng)用負(fù)載均衡，并簡化運行管理，大幅度提高系統(tǒng)管理員的生產(chǎn)率。通過設(shè)置HA 集群，實現(xiàn)當(dāng)任何一臺物理服務(wù)器發(fā)生故障，所有虛擬機(jī)在另一臺HA 物理服務(wù)器上重新啟用，而不需要完全一致的重復(fù)硬件，提高了系統(tǒng)的可用性和可靠性。

2.5 實時遷移，提高業(yè)務(wù)連續(xù)性

計劃內(nèi)停機(jī)包括硬件維護(hù)、服務(wù)器遷移、固件更新、軟件升級和系統(tǒng)配置等等，通常占數(shù)據(jù)中心停機(jī)時間的80%以上。通過Vmotion 功能，我們將工作負(fù)載動態(tài)移動到其他物理服務(wù)器上，無需停機(jī)或中斷服務(wù)就能隨時在物理服務(wù)器上執(zhí)行維護(hù)，大幅減少了計劃內(nèi)停機(jī)，提高了業(yè)務(wù)的連續(xù)性。

3 實施效果

省級財政在以軟件定義數(shù)據(jù)中心的理念下，在理順財政業(yè)務(wù)內(nèi)部脈絡(luò)的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮虛擬化、云計算的優(yōu)勢，取得了良好的效果。

3.1 提高硬件資源的利用率

省財政原有服務(wù)器一直處在滿負(fù)荷運載狀態(tài)，采用虛擬化技術(shù)后，能夠充分地利用每一臺PC 服務(wù)器的資源，將CPU、內(nèi)存、磁盤的利用率提升到較高程度，在保障原有業(yè)務(wù)服務(wù)效果的基礎(chǔ)上，共清理出物理服務(wù)器36 臺，形成了硬件資源調(diào)配的良性循環(huán)。

3.2 快速部署，提升工作效率

利用虛擬化技術(shù)實現(xiàn)了服務(wù)器的快速部署，只要系統(tǒng)資源整體空閑，用模板或服務(wù)器復(fù)制方式快速建立一臺新的虛擬化服務(wù)器，耗時不超過20 分鐘，與傳統(tǒng)方式相比，極大地提高了江蘇省財政應(yīng)對新應(yīng)用需求的能力，節(jié)約了工作時間，提升了工作效率。

3.3 提高整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和容災(zāi)能力

Vmotion 動態(tài)遷移功能使服務(wù)器的穩(wěn)定性不再受單臺物理服務(wù)器硬件狀況的影響，因此業(yè)務(wù)的穩(wěn)定性得到大幅度提高。Vmotion 動態(tài)遷移功能圖如圖3 所示。

圖3 Vmotion 動態(tài)遷移功能圖

3.4 降低IT 運維成本

利用虛擬化、云計算技術(shù)還可以降低信息系統(tǒng)的運維費用，提高服務(wù)器利用率和可用性。按江蘇省財政的實際部署環(huán)境粗略估算：虛擬化服務(wù)器集群5 臺花費46 萬元，共享存儲及交換機(jī)42 萬元，虛擬化軟件20 萬元，共計108 萬元。在此平臺上可虛擬出典型應(yīng)用服務(wù)器約60 臺，按每臺3 萬元計算，共計180 萬元，即可一次性節(jié)省投資72 萬元。同時，還可以節(jié)約機(jī)房空間，節(jié)省電力消耗、UPS 損耗、空調(diào)制冷等費用。

由于硬件資源利用率的大幅度提高，最終實現(xiàn)了“節(jié)能環(huán)保”的綠色理念，為建立綠色I(xiàn)T 中心奠定了堅實基礎(chǔ)。

［1］楊梅云，楊繼翔，張紅萍.財政綜合決策分析數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構(gòu)建研究［J］.軟件導(dǎo)刊，2012（7）：70-73.

［2］金小鹿.以軟件定義基礎(chǔ)設(shè)施重構(gòu)數(shù)據(jù)中心［N］.中國計算機(jī)報，2013-12-02.