基于超融合技術(shù)構(gòu)建客戶云中心的實(shí)踐研究

高燕秋

摘 要：隨著虛擬化技術(shù)的不斷發(fā)展和經(jīng)濟(jì)成本的加劇，虛擬化技術(shù)進(jìn)入一個(gè)更加激烈的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，而目前很多單位業(yè)務(wù)系統(tǒng)環(huán)境的利用率和經(jīng)濟(jì)效益未發(fā)揮更好的作用，為此文章提出超融合構(gòu)建云中心的方案。文章研究了用戶的信息化痛點(diǎn)和需求以及超融合相關(guān)核心技術(shù)的演進(jìn)和成熟。超融合在近年來(lái)已經(jīng)成為IT基礎(chǔ)架構(gòu)領(lǐng)域最具顛覆性的架構(gòu)之一，它不僅深刻改變著用戶IT基礎(chǔ)設(shè)施的采購(gòu)和使用模式，更影響著整個(gè)IT基礎(chǔ)架構(gòu)市場(chǎng)的格局。

關(guān)鍵詞：超融合;云中心;IT基礎(chǔ)架構(gòu)

0 ? 引言

隨著企業(yè)業(yè)務(wù)規(guī)模的不斷擴(kuò)張，尤其是云計(jì)算大潮來(lái)臨，IT平臺(tái)的規(guī)模和復(fù)雜程度出現(xiàn)大幅度的提升，業(yè)務(wù)對(duì)IT基礎(chǔ)架構(gòu)的靈活性、可擴(kuò)展性以及快速上線的能力提出了更高的要求，傳統(tǒng)IT數(shù)據(jù)中心架構(gòu)的弊端也逐漸顯現(xiàn)。

這種建設(shè)模式導(dǎo)致設(shè)備供應(yīng)商和設(shè)備種類繁多，用戶需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力準(zhǔn)備大量復(fù)雜的基礎(chǔ)設(shè)施，各種設(shè)備的配置相互獨(dú)立，管理割裂，缺少統(tǒng)一的集中化IT構(gòu)建策略，無(wú)法對(duì)數(shù)據(jù)中心內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)控、管理、報(bào)告和遠(yuǎn)程訪問(wèn)，后期維護(hù)技術(shù)門檻高。

IT基礎(chǔ)設(shè)施由技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展決定，現(xiàn)在云計(jì)算以及虛擬化技術(shù)已經(jīng)深刻地改變了IT基礎(chǔ)架構(gòu)，企業(yè)必須能夠優(yōu)化計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)資源之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)真正的靈活部署以及彈性擴(kuò)展，才能支撐起IT瞬息變化的需求。從近些年IT基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展可以得出如下結(jié)論：硬件平臺(tái)單一化，越來(lái)越多的IT設(shè)備均由X86服務(wù)器承載;專用設(shè)備軟件化，即通過(guò)軟件定義技術(shù)實(shí)現(xiàn)靈活的業(yè)務(wù)部署[1]。

1 建設(shè)思路

項(xiàng)目建設(shè)方案在超融合基礎(chǔ)設(shè)施上部署虛擬化集群軟件，從業(yè)務(wù)系統(tǒng)可靠性、數(shù)據(jù)可靠性和單一設(shè)備可靠性3個(gè)方面來(lái)提升信息化整體可靠性。

模塊化設(shè)計(jì)能夠?qū)I(yè)務(wù)與IT基礎(chǔ)架構(gòu)解耦，從而使得業(yè)務(wù)與基礎(chǔ)架構(gòu)的擴(kuò)展更加簡(jiǎn)單，當(dāng)業(yè)務(wù)需要擴(kuò)展時(shí)，通過(guò)虛擬機(jī)資源擴(kuò)容或者其他部署模式進(jìn)行擴(kuò)展;當(dāng)硬件能力遇到瓶頸，通過(guò)添加X(jué)86服務(wù)器來(lái)獲得更多的基礎(chǔ)資源能力，整個(gè)擴(kuò)容過(guò)程對(duì)于業(yè)務(wù)是無(wú)感的[2]。

超融合是實(shí)現(xiàn)“軟件定義數(shù)據(jù)中心”的終極技術(shù)途徑。類似Google，F(xiàn)acebook等互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心的大規(guī)模基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模式，可以為數(shù)據(jù)中心帶來(lái)最優(yōu)的效率、靈活性、規(guī)模、成本和數(shù)據(jù)保護(hù)。計(jì)算存儲(chǔ)超融合的一體化平臺(tái)替代了傳統(tǒng)的服務(wù)器加集中存儲(chǔ)的架構(gòu)，使得整個(gè)架構(gòu)更清晰簡(jiǎn)單。

相比分離式的計(jì)算存儲(chǔ)虛擬化，超融合在提供存儲(chǔ)的同時(shí)，也提供計(jì)算能力，這不但大量減少了硬件投入和電力成本，也將計(jì)算放在離存儲(chǔ)更近的地方，達(dá)到最優(yōu)的性能。超融合架構(gòu)通常采用了全分布式的組件，橫向可擴(kuò)展，不存在單點(diǎn)失效，數(shù)據(jù)能夠自動(dòng)恢復(fù)和備份，性能優(yōu)勢(shì)非常明顯，是目前國(guó)際上主流科技公司普遍采用的IT基礎(chǔ)架構(gòu)，也是未來(lái)IT基礎(chǔ)架構(gòu)的方向。

2 建設(shè)目標(biāo)

構(gòu)建基于超融合的云計(jì)算平臺(tái)，打造下一代數(shù)據(jù)中心。虛擬化技術(shù)提升基礎(chǔ)架構(gòu)資源利用率。統(tǒng)一運(yùn)維管理平臺(tái)，釋放人力物力，進(jìn)一步聚焦關(guān)注信息化和業(yè)務(wù)結(jié)合的創(chuàng)新。平臺(tái)承載邊防客戶關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)，并提供穩(wěn)定、可靠和安全的運(yùn)行保障，為客戶業(yè)務(wù)快速發(fā)展保駕護(hù)航。

2.1 構(gòu)建高效、統(tǒng)一的運(yùn)維管理平臺(tái)

構(gòu)建統(tǒng)一的運(yùn)維管理平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)中心的所有業(yè)務(wù)、虛擬機(jī)、服務(wù)器和其他設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)中心自動(dòng)管控。一方面，統(tǒng)一的運(yùn)維管理平臺(tái)能夠提高運(yùn)維效率、快速發(fā)現(xiàn)并響應(yīng)緊急問(wèn)題、降低人工成本，將業(yè)務(wù)中斷風(fēng)險(xiǎn)降到最低;另一方面，釋放出來(lái)的人力能夠聚焦更多業(yè)務(wù)創(chuàng)新，讓IT架構(gòu)更好地支撐業(yè)務(wù)發(fā)展，從而讓IT更簡(jiǎn)單、更安全、更有價(jià)值[3]。

2.2 構(gòu)建可以動(dòng)態(tài)調(diào)整的硬件資源池

遵循標(biāo)準(zhǔn)化擴(kuò)容、模塊化部署的原則，構(gòu)建可以隨需擴(kuò)容的硬件資源池，為業(yè)務(wù)的持續(xù)發(fā)展提供彈性的硬件資源保護(hù)。平臺(tái)建設(shè)采用標(biāo)準(zhǔn)的X86架構(gòu)服務(wù)器，集成計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)和安全虛擬化，后續(xù)基礎(chǔ)架構(gòu)擴(kuò)容只用簡(jiǎn)單的添加X(jué)86服務(wù)器即可。虛擬機(jī)可以根據(jù)業(yè)務(wù)情況自動(dòng)/手動(dòng)進(jìn)行擴(kuò)容，整個(gè)擴(kuò)容時(shí)間短且業(yè)務(wù)無(wú)感知，充分體現(xiàn)了云計(jì)算“彈性”的特征。

2.3 構(gòu)建高可靠、高性能、穩(wěn)定、安全的云基礎(chǔ)平臺(tái)

云中心承載公司的核心業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)，必須建設(shè)可靠性高、性能好、能穩(wěn)定運(yùn)行、安全的基礎(chǔ)IT架構(gòu)，為公司業(yè)務(wù)的發(fā)展保駕護(hù)航。通過(guò)分布式架構(gòu)，構(gòu)建一個(gè)高可靠平臺(tái)，存儲(chǔ)通過(guò)自研的分布式存儲(chǔ)架構(gòu)，采用分層和條帶化等技術(shù)，提供高性能的讀寫(xiě)體驗(yàn)，通過(guò)多維度的業(yè)務(wù)保護(hù)和數(shù)據(jù)保護(hù)為業(yè)務(wù)穩(wěn)定不間斷運(yùn)行提供保障，自帶的安全基因提供多層級(jí)的安全防護(hù)，打造一個(gè)放心、滿意的云基礎(chǔ)平臺(tái)。

3 系統(tǒng)建設(shè)

建設(shè)目標(biāo)主要包含以下幾方面：超融合建設(shè)設(shè)計(jì)需要以高可靠性、高安全性、擴(kuò)展性、先進(jìn)性、適用性和綠色節(jié)能為基本出發(fā)點(diǎn)，從計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)和安全4個(gè)方面進(jìn)行設(shè)備選擇。

云中心架構(gòu)由兩部分組成：一是超融合基礎(chǔ)設(shè)施，二是云計(jì)算管理平臺(tái)。在企業(yè)級(jí)云架構(gòu)之上，用戶基于自身需求構(gòu)建業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

3.1 軟件系統(tǒng)作用

超融合產(chǎn)品解決了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心IT建設(shè)的關(guān)鍵困境：管理孤島。計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、安全、運(yùn)維監(jiān)控、云業(yè)務(wù)交付流程六大軟件能力的融合管理，使其將IT管理員從繁重的配置、調(diào)優(yōu)和問(wèn)題定位協(xié)調(diào)中解放出來(lái)，將更多的精力投入到為企業(yè)創(chuàng)造價(jià)值的虛擬化業(yè)務(wù)上。同時(shí)，超融合消除了專用存儲(chǔ)設(shè)備和專用存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，減輕了存儲(chǔ)陣列與網(wǎng)絡(luò)維護(hù)方面所需投入的人力與物力，降低了IT管理員對(duì)存儲(chǔ)專業(yè)知識(shí)方面的需求。

3.2? 服務(wù)器虛擬化

計(jì)算資源池是通過(guò)X86服務(wù)器虛擬化軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，目前虛擬化平臺(tái)采用裸金屬架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)中心內(nèi)的計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)等硬件資源的虛擬化管理，對(duì)上層應(yīng)用提供自動(dòng)化服務(wù)。其業(yè)務(wù)范圍包括：虛擬計(jì)算、虛擬網(wǎng)絡(luò)、虛擬存儲(chǔ)、高可用性（HA）、動(dòng)態(tài)資源調(diào)度（DRS）、虛擬機(jī)容災(zāi)與備份、虛擬機(jī)模板管理、集群文件系統(tǒng)、虛擬網(wǎng)絡(luò)策略管理等。虛擬化Hypervisor層形成計(jì)算資源池，為業(yè)務(wù)系統(tǒng)的虛擬機(jī)提供不同的服務(wù)質(zhì)量和能力。

3.3? 存儲(chǔ)虛擬化

目前分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)通過(guò)領(lǐng)先的分布式架構(gòu)、極易維護(hù)的管理平臺(tái)、全自動(dòng)化的運(yùn)維能力，實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)性能的線性擴(kuò)展，大大提高了可靠性，降低了用戶的使用門檻。系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)維，可實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)系統(tǒng)的管理維護(hù)，簡(jiǎn)單易用、可靠性高。此外，超融合存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)可部署于標(biāo)準(zhǔn)X86服務(wù)器，對(duì)硬件無(wú)特殊要求，真正實(shí)現(xiàn)軟件定義存儲(chǔ)。

3.4 網(wǎng)絡(luò)虛擬化

網(wǎng)絡(luò)虛擬化，即全新的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)方式解決了傳統(tǒng)硬件網(wǎng)絡(luò)的眾多管理和運(yùn)維難題，并且?guī)椭鷶?shù)據(jù)中心操作員將敏捷性和經(jīng)濟(jì)性提高若干數(shù)量級(jí)。

超融合網(wǎng)絡(luò)虛擬化，在虛擬機(jī)和物理網(wǎng)絡(luò)之間，提供了一整套完整的邏輯網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、連接和服務(wù)，同時(shí)可集成NVF網(wǎng)絡(luò)虛擬設(shè)備，在X86服務(wù)器內(nèi)部署vFW，vLB，vSR，實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)流量互訪安全防護(hù)，面向業(yè)務(wù)安全資源池按需部署。

4 系統(tǒng)備份及運(yùn)維管理

4.1? 業(yè)務(wù)備份設(shè)計(jì)

虛擬機(jī)備份是將虛擬機(jī)備份到其他存儲(chǔ)，作為容災(zāi)的一種手段，當(dāng)集群環(huán)境中主機(jī)或存儲(chǔ)故障時(shí)，可以從其他存儲(chǔ)中將虛擬機(jī)恢復(fù)，以繼續(xù)運(yùn)行。平臺(tái)支持快速恢復(fù)功能，可以通過(guò)三副本的方式容忍最多兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)出現(xiàn)故障，并且出現(xiàn)硬件故障時(shí)數(shù)據(jù)重建速度快，性能幾乎不受影響，通過(guò)快速拉起全新的虛擬機(jī)，可以快速驗(yàn)證備份的有效性，并保護(hù)此備份。

4.2? 運(yùn)維管理設(shè)計(jì)

超融合管理平臺(tái)軟件主要實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)等硬件資源的軟件虛擬化管理，對(duì)上層應(yīng)用提供資源配置服務(wù)。其業(yè)務(wù)范圍包括：物理與虛擬資源融合管理、虛擬化計(jì)算與存儲(chǔ)資源自動(dòng)調(diào)度管理、分布式存儲(chǔ)配置與監(jiān)控管理、虛擬化網(wǎng)絡(luò)策略管理、虛擬化安全管理、GPU（Graphics Processing Unit，圖形處理單元）外設(shè)資源池管理、一鍵式運(yùn)維操作管理、自助式云業(yè)務(wù)流程與交付管理等。同時(shí)，超融合管理平臺(tái)提供開(kāi)放的北向REST服務(wù)接口和兼容OpenStack的插件接口，分別實(shí)現(xiàn)與第三方云管理平臺(tái)和標(biāo)準(zhǔn)的OpenStack云平臺(tái)（包括Havana，Juno，Kilo，Liberty，Mitaka，Pike等版本）的對(duì)接，屏蔽底層復(fù)雜和異構(gòu)的虛擬化基礎(chǔ)架構(gòu)，為客戶提供專業(yè)級(jí)的云管理平臺(tái)對(duì)接服務(wù)。

5 安全實(shí)施方案

貫徹實(shí)施工作管理規(guī)范和制度，保證實(shí)施進(jìn)度和質(zhì)量。結(jié)合本項(xiàng)目的特點(diǎn)和實(shí)際情況，制定項(xiàng)目實(shí)施方案，包括就實(shí)施工作內(nèi)容、進(jìn)度計(jì)劃、項(xiàng)目組織結(jié)構(gòu)、人力資源計(jì)劃、工程界面等關(guān)鍵領(lǐng)域提出具體項(xiàng)目實(shí)施方案。

項(xiàng)目實(shí)施工作嚴(yán)格執(zhí)行ISO9001的質(zhì)量要求，遵守公司《系統(tǒng)集成項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程》管理規(guī)范。

項(xiàng)目實(shí)施成功是項(xiàng)目相關(guān)各方共同努力的結(jié)果，尤其離不開(kāi)用戶方的支持與配合。項(xiàng)目的工程實(shí)施工作涉及設(shè)備采購(gòu)、到貨驗(yàn)收、安裝調(diào)試、聯(lián)調(diào)優(yōu)化、項(xiàng)目驗(yàn)收等多個(gè)步驟和環(huán)節(jié)，各步驟環(huán)節(jié)形成有機(jī)聯(lián)系的整體，因此根據(jù)項(xiàng)目范圍合理劃分實(shí)施階段，并明確定義各階段的實(shí)施工作內(nèi)容和分工是項(xiàng)目成功的關(guān)鍵。

6 系統(tǒng)應(yīng)用

超融合云通過(guò)服務(wù)器虛擬化技術(shù)（aSV）、存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)（aSAN）和網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)（aNET）將硬件資源形成一個(gè)統(tǒng)一的資源池，使得一臺(tái)主機(jī)可以部署多個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，提高資源的利用率。在新建和部署虛擬機(jī)時(shí)，可以使用克隆技術(shù)，提升虛擬機(jī)部署的效率;相同的操作系統(tǒng)部署不同的應(yīng)用時(shí)，建議在虛擬機(jī)安裝操作系統(tǒng)后進(jìn)行克隆，然后分別部署不同的應(yīng)用。

7 結(jié)語(yǔ)

7.1? 極簡(jiǎn)

超融合基礎(chǔ)架構(gòu)只有X86服務(wù)器和交換機(jī)兩種設(shè)備，使得云數(shù)據(jù)中心的初始建設(shè)成本大幅下降。基于分布式架構(gòu)，三臺(tái)一體機(jī)就能構(gòu)建資源池，后續(xù)資源按需擴(kuò)容，通過(guò)各種容錯(cuò)機(jī)制使得系統(tǒng)可靠性得到有效保障。而基于模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的資源池，使建設(shè)過(guò)程變得非常簡(jiǎn)單。

超融合云擴(kuò)展也非常簡(jiǎn)單，無(wú)須像過(guò)去傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心建設(shè)需要準(zhǔn)確預(yù)估未來(lái)的業(yè)務(wù)容量和性能需求，并提前購(gòu)置大容量和高性能的設(shè)備。基于超融合云構(gòu)建的數(shù)據(jù)中心，通過(guò)增加X(jué)86服務(wù)器即可實(shí)現(xiàn)輕松擴(kuò)容，擴(kuò)容過(guò)程簡(jiǎn)單便捷。

7.2? 穩(wěn)定

基于超融合構(gòu)建的超融合可以穩(wěn)定、高效承載各單位核心業(yè)務(wù)，比如Oracle RAC，SQL Server集群等。根據(jù)相關(guān)單位反映，使用的核心業(yè)務(wù)和超融合基礎(chǔ)架構(gòu)深度結(jié)合，同時(shí)系統(tǒng)高效穩(wěn)定運(yùn)行。

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（編輯 王永超）