云數據中心構建研究

王亮

摘 要：隨著信息化建設的深入特別是新一代數據中心及云計算技術的高速發展，對構建數據中心基礎架構的網絡系統提出了更高要求，使其向著統一交換架構和業務融合、更大容量和帶寬、更高性能和擴展性、更精細的QoS保證、更高的可靠性和容錯性能、智能化和易于管理、綠色節能等方向發展，滿足不斷涌現的各種新型業務和應用、改進用戶體驗，并持續降低單位帶寬成本。本文就云數據中心的構建提出了解決思路。

關鍵詞：云數據 容災 網絡架構

中圖分類號：TP311.13 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）11（a）-00-02

1 “云”數據中心建設整體思想

云數據中心主要設備有各類小型機、刀片服務器、機架服務器、數據中心交換機、光纖交換機、安全設備、存儲設備、虛擬化軟件、數據中心管理平臺等。實現云數據中心所有資源的池化，完全按照業務需求分配相應資源需要進行三步曲： IAAS、PASS、SAAS。下面是具體的闡述說明及如何做到。

1.1 構建云數據中心總體建設思路第一步——IAAS

隨著未來信息化的建設，云數據中心承載的應用將是五花八門和需求不一的，并且應用的數量會在很短時間內將大大增長。這就要求云數據中心必須是能非常靈活、彈性的，并能適應各種各樣的應用和保障其可用性，構建云計算系統的數據中心，采用虛擬化集中管理軟件對服務器、網絡、存儲等資源進行動態調配和監控，保障全校關鍵性數據和應用的安全及可用性。

1.2 構建云數據中心總體建設思路第二步——PAAS

一些操作系統、中間件、統一身份認證、云安全如能在云平臺內實現將提高設備使用效率與可靠性，同時數據的完整與可用性也將提高。

1.3 構建云數據中心總體建設思路第三步——SAAS

隨著信息化業務的普及和深入，師生、管理層、合作單位自身的發展需求對現有軟件即SAAS平臺的信息化業務提出了更高的要求，主要體現在兩個方面：豐富應用之間互相關聯和整合實現信息和業務集成化；滿足學校的差異化信息應用的需求。因此需要在云計算的平臺內提供解決方案，最典型的有人力資源公共云，教育教學資源云。

2 “云”數據中心硬件設備集成

2.1 數據庫服務器集群系統

考慮到數據庫服務器需要滿足高并發訪問請求，所以在生產中心數據庫服務器，使用高性能小型機做集群部署，作為數字化校園平臺數據庫服務器和新上系統的數據庫服務器，通過FC口與存儲連接，其他現有系統的數據庫也可以遷移到主數據庫服務器中來。同時在容災機房配置兩臺同等配置小型機服務器做集群部署，為異地容災所用。

2.2 中間件服務器集群系統

在數據中心和異地容災機房分別采用中間件服務器集群配置雙萬兆網絡，支持（FCOE/iSCS工）功能，該系統允許升級網絡功能而無需其他硬件。

2.3 應用服務器集群系統

通過虛擬化服務器集群來實現將來大量虛擬機的運行。

2.4 統一硬件平臺管理

統一平臺管理硬件要求具有幫助數據中心提高效率和節省成本的系統管理部件。它可提供預集成的服務器和異構虛擬化（VMware，KVM.，Hyper-V等x86虛擬化技術以及PowerVM等架構的虛擬化技術）的管理環境，可以管理服務器，存儲和網絡，可從單一的管理界面管理全面的多機箱的配置，并提供面向資源的機箱級視角管理。

2.5 云數據中心存儲系統高可用

生產環境中需要作為核心數據庫服務器的數據共享，以及虛擬化服務器集群集中存儲虛擬機，可以在相同的物理磁盤空間內存儲多達五倍的數據。自動精簡配置旨在將業務開銷保持在極低的水平，它可以根據任何給定時間每個用戶所需的最小空間量，以靈活的方式在多個用戶之間分配磁盤存儲空間，從而提高效率。

2.6 云數據中心備份機制

2.6.1 備份網絡環境

備份網絡環境采用基于SAN存儲架構的LAN-Free進行備份。在應用服務器、存儲設備、備份設備之間建立SAN存儲區域網，通過光纖連接SAN網絡中各節點，并由SAN交換機管理維護設備接口通訊，本地數據都通過光纖傳輸不會占用到業務系統所在的LAN帶寬，使數據備份和恢復更加迅速高效。

2.6.2 備份系統架構

備份系統采用靈活的多層架構設計，包括備份服務器端、客戶端、以及后端的分層存儲庫。在前端針對需要備份的不同的應用系統如數據庫、郵件系統、Web中間件等，安裝相應的客戶端程序；后端數據存儲介質管理采用存儲池技術，提供重復數據刪除、磁帶重用等技術提高空間使用效率。

2.6.3 文件備份

備份系統支持對單個或多個文件備份策略。可以通過備份服務器統一管理，也可以由各客戶端自行手工啟動備份。備份系統同時支持文件自動副本存儲池復制功能，同時進行備份復制，一份近線保管，另一份離線保管（所有管理均由備份軟件完成）提高系統容災能力。

2.6.4 操作系統備份

備份系統實現對Windows、Solaris、Linux等主流操作系統的自動化遠程在線備份和裸機恢復，能夠將系統恢復到最后一次備份時的狀態，支持基于時間點恢復等。此外，能夠將系統恢復到遠程計算機環境或者虛擬機環境中。

2.6.5 數據庫備份

對DB2.Oracle、SQL Serve等主流數據庫平臺在線數據備份，通過圖形化備份策略配置和時間窗口設置數據庫備份模式、備份周期、備份目標等。在備份時，對備份數據保存在不同的分層存儲對象中，以滿足客戶容災的要求，可以利用多線程的數據遷移、利用多個磁帶驅動器同時讀寫提高其數據備份的效率。

2.6.6 虛擬機備份及數據恢復

虛擬化備份系統環境可基于SAN網絡，采用LAN-Free方式進行虛機備份，由備份服務器調用Vmware提供的VADP標準備份接口，來實現對VM數據的備份保護，將鏡像備份到后端的存儲池（帶庫）上進行統一管理，支持VM的永久增量備份。

虛擬化備份管理軟件能對VMware虛擬環境進行高級恢復機制，包括即時恢復、虛擬掛載、iscsi掛載等功能，可以將備份數據盤直接虛擬掛載Mount成虛擬機的本地硬盤，進行快速可恢復性驗證，后臺對訪問數據塊進行優先恢復。

2.7 異地容災平臺

在系統發生故障時，用戶可以選擇針對應用層或是針對全服務器的故障轉移，以接管生產服務器。支持對Exchange、SQL Server?、SharePoint?等應用進行保護，支持對于vSphere和Hyper-V等虛擬化軟件復制虛擬機，從而輕松實現生產中心和容災中心之間的異地容災。

2.8 虛擬化“云”平臺

虛擬化軟件產品的選型較為明朗，目前主流的虛擬化軟件產品主要有VMware、Microsoft和Citrix。從管理運維的角度來看，又可以分為基礎架構管理層、虛擬資源管理層和自動化服務管理層。

云數據中心作為面向應用的綜合業務平臺和云計算的核心基礎架構，對網絡設備的交換架構提出了更全面、更苛刻的要求，支持統一交換架構、大容量及高擴展性、轉發性能、業務調度和精細化QoS、彈性等性能在今后將越來越重要。

參考文獻

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