超融合架構(gòu)技術(shù)在高校數(shù)據(jù)中心建設(shè)中的創(chuàng)新應(yīng)用

華俊

摘要：最近幾年，在大數(shù)據(jù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展和普及下，超融合數(shù)據(jù)中心應(yīng)運而生，為降低服務(wù)器數(shù)量、完善資源配置以及簡化管理流程發(fā)揮出了重要作用。為了實現(xiàn)高校教育事業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展，該文以超融合架構(gòu)技術(shù)應(yīng)用為例，針對高校數(shù)據(jù)中心建設(shè)現(xiàn)狀，重點研究了超融合架構(gòu)技術(shù)的具體應(yīng)用，并探討該技術(shù)在高校數(shù)據(jù)中心建設(shè)中的應(yīng)用案例。結(jié)果表明：超融合架構(gòu)技術(shù)提高了數(shù)據(jù)中心的自動化控制水平，降低了數(shù)據(jù)中心的建設(shè)成本，具有非常高的應(yīng)用價值和應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：超融合架構(gòu)技術(shù);高校;數(shù)據(jù)中心;建設(shè)

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）34-0030-02

隨著我國教育體制的不斷改革和虛擬化技術(shù)的不斷發(fā)展，超融合架構(gòu)技術(shù)憑借著自身高準(zhǔn)確性、強靈活性等特征，被廣泛地應(yīng)用于高校數(shù)據(jù)中心建設(shè)中。該技術(shù)的應(yīng)用不僅實現(xiàn)了高校數(shù)據(jù)的智能化管理，還為師生提供了更為優(yōu)質(zhì)的信息化服務(wù)，為進(jìn)一步提升高校教育水平發(fā)揮了重要作用。因此，為了進(jìn)一步提升高校數(shù)據(jù)中心各項性能，“如何將超融合架構(gòu)技術(shù)科學(xué)應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心建設(shè)？”成了高校必須思考和解決的問題。

1高校數(shù)據(jù)中心建設(shè)現(xiàn)狀

隨著信息時代的不斷發(fā)展，高校數(shù)據(jù)中心架構(gòu)主要經(jīng)歷了以下三個發(fā)展階段，分別是軟硬件關(guān)聯(lián)物理架構(gòu)、軟硬件虛擬化架構(gòu)和超融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。其中，軟硬件關(guān)聯(lián)物理架構(gòu)主要是指通過綜合運用服務(wù)器、小型機器等多樣化系統(tǒng)架構(gòu)，為硬件廠家提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)支持。但是，隨著虛擬化技術(shù)的不斷發(fā)展，這種架構(gòu)采購成本較高，硬件兼容性差，不利于數(shù)據(jù)中心運行效率的有效提升。因此，在高校數(shù)據(jù)中心建設(shè)中，軟硬件關(guān)聯(lián)物理架構(gòu)逐漸被淘汰。軟硬件虛擬化架構(gòu)主要是指將虛擬化管理軟件安裝在傳統(tǒng)的物理服務(wù)器上，利用該軟件，將服務(wù)器內(nèi)部的CPU、硬盤等資源提供給相應(yīng)的操作系統(tǒng)，一臺物理服務(wù)器上能夠運行和使用多個操作系統(tǒng)，從而有效地提高了資源分配的合理性和高效性。為提高數(shù)據(jù)中心管理效率和效果，進(jìn)一步減小運維成本，通過利用軟硬件虛擬化架構(gòu)，一個技術(shù)人員可以同時管理和維護(hù)成千上萬臺虛擬機，這為構(gòu)建智慧校園創(chuàng)造了良好的條件。超融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要是指利用一臺物理服務(wù)器，可以對網(wǎng)絡(luò)資源、存儲資源進(jìn)行集中管理和存儲，同時在軟件定義技術(shù)、數(shù)據(jù)去重技術(shù)和數(shù)據(jù)分級存儲技術(shù)的綜合運用下，可以借助網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對多臺物理服務(wù)器的統(tǒng)一化、集中化管理，為構(gòu)建彈性資源池發(fā)揮了重要作用。

2超融合架構(gòu)技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1分布式存儲

分布式存儲作為超融合架構(gòu)技術(shù)的核心內(nèi)容，在具體的構(gòu)建中，主要利用無共享架構(gòu)方式，借助分布式算法的應(yīng)用優(yōu)勢，將數(shù)據(jù)以分散的形式存儲于各個物理服務(wù)器中，從而實現(xiàn)對軟件分布式存儲的構(gòu)建和應(yīng)用[1]，不僅有效地提高了數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性、可靠性和安全性，還能保證系統(tǒng)的運行性能。對于分布式存儲系統(tǒng)而言，主要由以下兩個模塊組成，分別是虛擬機控制器模塊、數(shù)據(jù)管理程序模塊，其中，前者主要安裝在虛擬機中，借助虛擬機平臺，對物理硬盤進(jìn)行直接訪問;后者主要安裝于虛擬化軟件中，從而提高虛擬機存儲空間，當(dāng)虛擬機獲得授權(quán)后，任何虛擬機都可以利用數(shù)據(jù)管理程序模塊[2]，對系統(tǒng)內(nèi)的空間進(jìn)行任意訪問。在利用虛擬機寫數(shù)據(jù)時，通過利用虛擬化平臺，可以向數(shù)據(jù)管理程序發(fā)出相應(yīng)的請求。為進(jìn)一步提高分布式存儲系統(tǒng)的運行性能，技術(shù)人員要將固態(tài)硬盤配置在所有的服務(wù)器上，從而滿足虛擬桌面的個性化應(yīng)用需求。分布式存儲方式的應(yīng)用，不僅有效地提高了存儲系統(tǒng)的運行性能，還簡化了存儲硬件設(shè)備的操作流程，為實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和通信，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院涂煽啃援a(chǎn)生了積極的影響。

2.2超融合網(wǎng)絡(luò)

在超融合架構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用背景下，服務(wù)器之間的流量不斷增加，為傳輸海量的信息數(shù)據(jù)創(chuàng)造了良好的條件。網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)中心的重要組成部分[3]，其網(wǎng)速大小直接影響了數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用效果，為此，技術(shù)人員要盡可能為網(wǎng)絡(luò)提供充足的帶寬，從而實現(xiàn)網(wǎng)速的最大化，超融合網(wǎng)絡(luò)在具體的運用中，主要用于對網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)控制的分離，網(wǎng)絡(luò)管理員借助網(wǎng)絡(luò)接口，可以實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一化管理。為了提高虛擬化結(jié)構(gòu)的構(gòu)建水平，技術(shù)人員需要將業(yè)務(wù)網(wǎng)、存儲網(wǎng)和管理網(wǎng)進(jìn)行有效地結(jié)合，使其結(jié)合為統(tǒng)一的整體，并部署在同一個網(wǎng)絡(luò)中，便于對數(shù)據(jù)中心的集中化控制和管理[4]。此外，在超融合網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用背景下，技術(shù)人員可以采用提高服務(wù)質(zhì)量的方式，實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的優(yōu)化和完善，從而提高超融合網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性、可靠性和安全性。采用軟件定義的方式，實現(xiàn)對所有流量的集中化、統(tǒng)一化管控，同時，還要借助交換機，將所有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效連接，然后，利用光纖鏈路，實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)流量、管理流量和存儲流量的安全傳輸。為進(jìn)一步提高各種流量傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性，技術(shù)人員還要為所有節(jié)點對應(yīng)的單端口配置至少10Gb的帶寬，通過雙端口聚合方式，將帶寬提升到20Gb，然后將兩個不同的端口進(jìn)行有效地連接[5]，從而獲得較高的帶寬網(wǎng)速，為有效地解決鏈路捆綁問題打下堅實基礎(chǔ)。由此可見，通過利用超融合網(wǎng)絡(luò)，不僅可以提升分布式存儲系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和安全性，還能更好地支持SAN網(wǎng)絡(luò)，通過設(shè)置網(wǎng)絡(luò)布線，可以將線纜數(shù)量降低65%，因此，超融合網(wǎng)絡(luò)具有很高的兼容性，不僅提高了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的靈活性，還簡化了網(wǎng)絡(luò)管理流程，為實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的有效拓展提供了有力的保障。

2.3數(shù)據(jù)去重、分層存儲

通常情況下，超融合分布式存儲主要是指通過采用多副本存儲方式，對相關(guān)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行安全存儲，以實現(xiàn)對各個數(shù)據(jù)屬性的有效統(tǒng)一，避免對原始數(shù)據(jù)與校驗數(shù)據(jù)的識別和區(qū)分，從而降低了數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)程度，一旦硬件設(shè)備出現(xiàn)異常問題，技術(shù)人員只需要更換指針的指向即可解決問題。此外，數(shù)據(jù)在恢復(fù)期間[6]，需要對服務(wù)器內(nèi)存儲的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)制和整理，降低了數(shù)據(jù)的處理量，極大地提高了數(shù)據(jù)的處理效率和效果。在傳統(tǒng)校驗方式下，為保障數(shù)據(jù)安全，需要采用副本方式，通常硬盤利用率為30%～50%，這無疑降低了數(shù)據(jù)中心硬件的使用率。為解決這一問題，技術(shù)人員可以利用數(shù)據(jù)去重技術(shù)，將那些重復(fù)冗余的數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除處理，以達(dá)到精簡數(shù)據(jù)的目的。此外，還要根據(jù)數(shù)據(jù)特點，將數(shù)據(jù)中心內(nèi)部存儲的大量數(shù)據(jù)劃分為小數(shù)據(jù)塊，然后，將這些小數(shù)據(jù)塊存儲于數(shù)據(jù)中心內(nèi)，一旦發(fā)現(xiàn)有重復(fù)的數(shù)據(jù)，技術(shù)人員要刪除這些重復(fù)的數(shù)據(jù)，以達(dá)到節(jié)省存儲空間的目的、在此基礎(chǔ)上，利用數(shù)據(jù)指紋識別算法，采用建立數(shù)據(jù)索引的方式，對頻繁使用的數(shù)據(jù)進(jìn)行排序處理，然后借助內(nèi)存資源，實現(xiàn)對重復(fù)數(shù)據(jù)的集中化刪除和處理，同時，借助數(shù)據(jù)中心的去重壓縮功能，對首次寫入系統(tǒng)內(nèi)的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，從而實現(xiàn)對海量信息數(shù)據(jù)的高效去重。由此可見，在數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)和重復(fù)數(shù)據(jù)刪除技術(shù)的綜合運用下，極大地提高了存儲系統(tǒng)內(nèi)部存儲空間的利用率，在保證系統(tǒng)性能良好的前提下，降低了硬件設(shè)備的投入成本。此外，為進(jìn)一步提高存儲系統(tǒng)的讀取性能，技術(shù)人員還要將機械硬盤整合到多層次存儲系統(tǒng)中，在快速刪除重復(fù)數(shù)據(jù)的同時，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分層存儲，以確保存儲系統(tǒng)能夠可靠、穩(wěn)定、安全地運行。

3超融合架構(gòu)技術(shù)在高校數(shù)據(jù)中心建設(shè)中的應(yīng)用案例

為了有效地驗證超融合架構(gòu)技術(shù)的可靠性和有效性，現(xiàn)以泰州學(xué)院數(shù)據(jù)中心建設(shè)為例，在結(jié)合相關(guān)建設(shè)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，針對泰州學(xué)院數(shù)據(jù)中心建設(shè)需求，設(shè)計如圖1所示的超融合數(shù)據(jù)中心拓?fù)洹Ｕ麄€數(shù)據(jù)中心在具體的建設(shè)中，主要以交換機使用為主，通過利用服務(wù)器，將網(wǎng)卡和交換機進(jìn)行有效地連接，同時完成對RAID卡和硬盤的配置，從而提高信息數(shù)據(jù)的存儲效率和效果。此外，還要科學(xué)配置SSD硬盤，并將該硬盤與SAS硬盤進(jìn)行有效地結(jié)合，為整個數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)提供大容量的存儲功能[7]。在數(shù)據(jù)中心建設(shè)中，借助超融合架構(gòu)技術(shù)，完成對虛擬化軟件系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用，確保該系統(tǒng)直接在多個硬件平臺上正常運行，省去了對服務(wù)器操作系統(tǒng)的安裝，極大地提高了軟件系統(tǒng)的運行性能。在整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具體的設(shè)計中，主要采用雙鏈路設(shè)計方式，通過至少兩臺萬兆以太網(wǎng)交換機進(jìn)行組網(wǎng)，將單點故障概率降到最低，從而實現(xiàn)了整個技術(shù)架構(gòu)中各環(huán)節(jié)，全冗余平臺的環(huán)境搭建。

超融合數(shù)據(jù)中心主要設(shè)備配置及參數(shù)如表1所示，從表中的數(shù)據(jù)可以看出，數(shù)據(jù)中心主要由以下三個部分組成，分別是超融合主機、超融合軟件和交換機。超融合數(shù)據(jù)中心功能穩(wěn)定，運行性能良好，被廣泛地應(yīng)用于高校數(shù)據(jù)處理中，不僅有效地提升了高校海量數(shù)據(jù)處理能力，更為師生帶來了良好的信息化服務(wù)體驗。

4 結(jié)束語

綜上所述，為了有效提升高校數(shù)據(jù)中心的穩(wěn)定性、可靠性和安全性，降低數(shù)據(jù)中心的維護(hù)成本，技術(shù)人員要借助超融合架構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，擴展數(shù)據(jù)中心資源，以促進(jìn)高校向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化方向不斷發(fā)展，最終實現(xiàn)為智慧校園構(gòu)建提供重要技術(shù)保障。此外，技術(shù)人員要與時俱進(jìn)，不斷學(xué)習(xí)超融合相關(guān)新知識和新技術(shù)，從而全面了解和掌握超融合架構(gòu)技術(shù)相關(guān)概念特征以及用途，完成對數(shù)據(jù)中心整體架構(gòu)的優(yōu)化和完善，促進(jìn)數(shù)據(jù)中心創(chuàng)新、長遠(yuǎn)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳霄，韋冠名.云化轉(zhuǎn)型趨勢下基于超融合技術(shù)的分行數(shù)據(jù)中心建設(shè)探索[J].金融科技時代，2020，28（12）：51-54.

[2]吳海明.超融合架構(gòu)在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代信息科技，2020，4（17）：114-116.

[3]王家兵，王成彥.超融合架構(gòu)圖書館數(shù)據(jù)中心構(gòu)建探索[J].中國教育信息化，2019（19）：90-92.

[4] 劉家樂，陳貽品.基于超融合技術(shù)的高職院校數(shù)據(jù)中心建設(shè)研究[J].信息技術(shù)與信息化，2019（08）：106-107.

[5] 牛永正，肖辰，馬永新.超融合架構(gòu)在高校數(shù)據(jù)中心中的應(yīng)用——以天津商業(yè)大學(xué)數(shù)據(jù)中心建設(shè)為例[J].信息系統(tǒng)工程，2018（09）：116.

[6] 方昕.超融合架構(gòu)技術(shù)在高校數(shù)據(jù)中心中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017（14）：169.

[7] 江雍，陳培毅.高校數(shù)據(jù)中心的建設(shè)研究[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用，2020（11）：67-69+79.

【通聯(lián)編輯：唐一東】