基于H3C CAS的私有云計(jì)算平臺(tái)的方案設(shè)計(jì)

朱壯普

(山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030006)

基于H3C CAS的私有云計(jì)算平臺(tái)的方案設(shè)計(jì)

朱壯普

(山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030006)

云計(jì)算對(duì)人類社會(huì)信息化建設(shè)的推進(jìn)作用是革命性的。一方面極大地降低了信息化建設(shè)的成本，提高了資源的利用率；另一方面提高了服務(wù)的可用性和可靠性；再一方面加快了信息化建設(shè)的進(jìn)程。云計(jì)算為資源服務(wù)提供了可伸縮性的、可創(chuàng)造性的、智能化的操作模式，提供可定制或自定義的服務(wù)模式。云計(jì)算應(yīng)用已深入人心，遍布了人類社會(huì)的各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域，并且已成為世界各國信息化建設(shè)的重要戰(zhàn)略部署。

私有云；虛擬化；CAS

私有云是云計(jì)算應(yīng)用平臺(tái)的一個(gè)分類，通常部署在大型的企事業(yè)單位。私有云就是將分布式硬件資源通過虛擬化手段進(jìn)行整合，構(gòu)建出的只允許內(nèi)部人員使用的資源池，對(duì)外部用戶透明[1]。企業(yè)搭建私有云，可以大大降低信息化建設(shè)的成本，加快信息化建設(shè)進(jìn)度，提高系統(tǒng)資源的使用率。也便于各種應(yīng)用系統(tǒng)的快速部署實(shí)施，加快辦公效率。同時(shí)提高了企業(yè)數(shù)據(jù)的可靠性和安全性，以及核心業(yè)務(wù)的競爭能力。

1 私有云的特點(diǎn)

私有云的特點(diǎn)基于云計(jì)算，但在應(yīng)用角度上又具備了新的特點(diǎn)，主要有：

1) 安全性。一方面通過設(shè)置了較高的安全訪問權(quán)限，且限定訪問用戶為企業(yè)內(nèi)部人員。另一方面私有云平臺(tái)一般部署于企業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備(如防火墻)之后，通過自身的安全設(shè)置，也可以達(dá)到較高的安全性。

2) 服務(wù)質(zhì)量高。企業(yè)自建私有云存在於企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，通信范圍小，距離短，也不受外界網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和狀態(tài)的影響，能夠保證服務(wù)的快速響應(yīng)。

3) 管理方便。對(duì)于私有云的使用，企業(yè)信息中心可以自行制定符合企業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)安全運(yùn)營的相應(yīng)的管理流程和訪問策略。并且可以根據(jù)需要及時(shí)更換。

4) 提高資源利用率。私有云直接對(duì)應(yīng)硬件基礎(chǔ)設(shè)施，在部署過程中可根據(jù)實(shí)際條件構(gòu)建符合企業(yè)需要的云平臺(tái)環(huán)境，達(dá)到資源的最大化利用，同時(shí)也可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求，實(shí)施調(diào)整或擴(kuò)充硬件設(shè)施。

2 私有云的應(yīng)用

在企業(yè)內(nèi)部搭建私有云平臺(tái)，就是通過虛擬化技術(shù)將硬件設(shè)施進(jìn)行整合，形成資源池。以此提高資源的利用率，降低系統(tǒng)部署的成本，減少運(yùn)維成本。

傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)部署模式，通常是一對(duì)一的服務(wù)應(yīng)用，企業(yè)在信息化建設(shè)過程中需要購置昂貴的硬件設(shè)施來支撐業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行。在設(shè)備購置過程中必須按照應(yīng)用系統(tǒng)的峰值要求進(jìn)行硬件選配，而在實(shí)際工作中，資源的利用率往往很低，造成資源的浪費(fèi)。并且隨著服務(wù)器的增多，增加了管理人員運(yùn)維工作量。

企業(yè)統(tǒng)一集中管理私有云平臺(tái)的資源池，使用動(dòng)態(tài)資源分配技術(shù)，為各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)分配計(jì)算資源，并通過容錯(cuò)技術(shù)，保證業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的安全性。私有云平臺(tái)通過彈性的資源分配策略，可以靈活地應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的調(diào)整和新增業(yè)務(wù)系統(tǒng)的部署，并且在此過程中也無需額外增加人手來參與系統(tǒng)的管理維護(hù)[2]。私有云平臺(tái)可以統(tǒng)一監(jiān)管各虛擬機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)服務(wù)器出現(xiàn)故障或服務(wù)響應(yīng)中斷，可以基于管理平臺(tái)軟件快速定位故障點(diǎn)，采用智能的備份或冗余策略加以快速修復(fù)解決。

私有云資源對(duì)內(nèi)部用戶提供自助服務(wù)，允許企業(yè)內(nèi)部員工因工作需要申請(qǐng)相應(yīng)的計(jì)算資源。平臺(tái)管理人員根據(jù)規(guī)章制度受理申請(qǐng)后，為用戶下放資源。并且資源可根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整。

3 H3C CAS云計(jì)算平臺(tái)

H3C CAS云計(jì)算平臺(tái)解決方案包含了建議的基礎(chǔ)設(shè)施資源(服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等)、虛擬化軟件和云平臺(tái)管理軟件?；贖3C CAS的云計(jì)算平臺(tái)的組織架構(gòu)，如圖1所示。

圖1 H3C CAS云計(jì)算平臺(tái)的組織架構(gòu)

3.1 云管理軟件平臺(tái)

H3C CAS云計(jì)算平臺(tái)軟件由三個(gè)功能組件構(gòu)成，軟件架構(gòu)如圖2所示。

1) CVK(Cloud Virtualization Kernel)，虛擬化內(nèi)核平臺(tái)

CVK運(yùn)行在上層用戶操作系統(tǒng)和底層基礎(chǔ)設(shè)施之間的虛擬化內(nèi)核軟件。用來協(xié)調(diào)上層對(duì)底層資源的訪問。CVK通過屏蔽底層硬件設(shè)施的異構(gòu)性，來消除上層對(duì)底層設(shè)備及驅(qū)動(dòng)的依賴性。同時(shí)加強(qiáng)了虛擬化環(huán)境運(yùn)行的可用性、穩(wěn)定性。

圖2 H3C CAS云計(jì)算平臺(tái)的軟件架構(gòu)

2) CVM(Cloud Virtualization Manager)，虛擬化管理系統(tǒng)

CVM主要對(duì)虛擬資源池中的資源進(jìn)行集中管理，為用戶提供動(dòng)態(tài)資源分配和豐富的擴(kuò)展功能。CVM提供基于B/S的良好的管理界面，云平臺(tái)管理員基于CVM靈活地管理硬件資源，制定符合企業(yè)需求的云平臺(tái)實(shí)施方案。

3) CIC(Cloud Intelligence Center)，云業(yè)務(wù)管理中心

CIC主要通過調(diào)用虛擬資源池資源為用戶實(shí)施分配和管理。CIC可以設(shè)置分級(jí)的管理機(jī)制，創(chuàng)建組織及用戶，系統(tǒng)管理員或組織管理員可以主動(dòng)下發(fā)資源，也可以由用戶自主申請(qǐng)，通過定制和自定義的資源獲取方式，實(shí)現(xiàn)靈活的資源分配和管理。并提供API接口，可以集成各種服務(wù)應(yīng)用[3]。

3.2 Flex基礎(chǔ)設(shè)施

Flex基礎(chǔ)設(shè)施是H3C公司基于H3C CAS云計(jì)算平臺(tái)，研發(fā)的配套硬件設(shè)施，包括云就緒網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算服務(wù)器、云計(jì)算存儲(chǔ)、vSwitch虛擬交換機(jī)和vSR虛擬路由器等。用戶在部署的時(shí)候可以選用，也可以基于其它廠家硬件設(shè)備實(shí)施。

4 H3C CAS私有云方案設(shè)計(jì)

基于H3C CAS云計(jì)算平臺(tái)，用戶可以搭建私有云、公有云及混合云，本文主要針對(duì)覆蓋和應(yīng)用范圍較小的私有云進(jìn)行論述。在私有云的規(guī)劃上主要介紹云資源的規(guī)劃和云服務(wù)的規(guī)劃。

4.1 云資源規(guī)劃

4.1.1 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

1) 服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃主要涉及到管理地址、業(yè)務(wù)地址和存儲(chǔ)地址的規(guī)劃。在具體規(guī)劃的時(shí)候，要充分了解現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和IP地址規(guī)劃情況，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的有序?qū)印?/p>

H3C CAS云計(jì)算平臺(tái)的虛擬機(jī)通過系統(tǒng)內(nèi)部的虛擬交換機(jī)為其提供虛擬網(wǎng)卡與外部網(wǎng)絡(luò)通訊。云平臺(tái)管理員可以登錄到CAS系統(tǒng)的WEB管理界面，對(duì)用于連接業(yè)務(wù)和存儲(chǔ)的網(wǎng)卡進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的設(shè)置。

2) 存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

H3C CAS云計(jì)算平臺(tái)系統(tǒng)支持對(duì)接FC SAN和IP SAN存儲(chǔ)設(shè)備，在使用IP存儲(chǔ)時(shí)，需要規(guī)劃好存儲(chǔ)設(shè)備的地址，以供平臺(tái)訪問。

4.1.2 存儲(chǔ)規(guī)劃

1) 使用本地磁盤

如果云平臺(tái)采用服務(wù)器本地磁盤作為存儲(chǔ)，建議根據(jù)磁盤的數(shù)量設(shè)置相應(yīng)的磁盤陣列，以提高數(shù)據(jù)的存取速率及安全性。通常建議兩塊磁盤進(jìn)行RAID1+0或 RAID1操作，兩塊以上磁盤進(jìn)行RAID5操作。

2) 使用外接存儲(chǔ)

H3C CAS云計(jì)算平臺(tái)系統(tǒng)支持FC SAN和IP SAN的存儲(chǔ)設(shè)備，采用外界存儲(chǔ)時(shí)，建議對(duì)存儲(chǔ)磁盤進(jìn)行RAID5或RAID6操作。

CAS云計(jì)算平臺(tái)系統(tǒng)的虛擬機(jī)通常通過共享文件系統(tǒng)的方式直接掛載外接存儲(chǔ)上創(chuàng)建的存儲(chǔ)卷來使用存儲(chǔ)資源。基于兩種外接存儲(chǔ)方式，系統(tǒng)提供兩種類型的共享文件系統(tǒng)，分別為“FC共享文件系統(tǒng)”和“iSCSI共享文件系統(tǒng)”，云平臺(tái)管理員在創(chuàng)建共享文件系統(tǒng)的時(shí)候應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行區(qū)分。

4.1.3 主機(jī)池、集群、主機(jī)和共享文件系統(tǒng)規(guī)劃

1) 主機(jī)池規(guī)劃

CAS云計(jì)算平臺(tái)系統(tǒng)的主機(jī)池以交換網(wǎng)絡(luò)為邊界，也就是說一個(gè)主機(jī)池下的服務(wù)器屬于同一個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)。CAS系統(tǒng)同時(shí)支持創(chuàng)建多個(gè)主機(jī)池，可以分別對(duì)應(yīng)屬于不同交換網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器主機(jī)。

CAS云計(jì)算平臺(tái)的共享文件系統(tǒng)在主機(jī)池上創(chuàng)建，并且主機(jī)池是共享文件系統(tǒng)的訪問邊界。一個(gè)主機(jī)池下可以存在多個(gè)共享文件系統(tǒng)，但一個(gè)共享文件系統(tǒng)只能供一個(gè)主機(jī)池使用，如果兩個(gè)主機(jī)池共同使用同一個(gè)共享文件系統(tǒng)，將導(dǎo)致嚴(yán)重的系統(tǒng)錯(cuò)誤。

2) 集群規(guī)劃

集群在主機(jī)池下創(chuàng)建，一個(gè)主機(jī)池下可以創(chuàng)建多個(gè)集群。一個(gè)集群下最多可以容納8臺(tái)服務(wù)器主機(jī)或者100臺(tái)虛擬機(jī)。出于業(yè)務(wù)系統(tǒng)部署或其它需要，可以將主機(jī)池下的服務(wù)器主機(jī)劃分到不同的集群。

CAS云計(jì)算平臺(tái)的高可用性HA和動(dòng)態(tài)資源調(diào)整DRS功能都是在集群下開啟的，所以建議服務(wù)器主機(jī)應(yīng)添加到集群下，而不是直接添加到主機(jī)池下。

3) 主機(jī)規(guī)劃

服務(wù)器主機(jī)規(guī)劃主要指主機(jī)名稱規(guī)劃以及密碼的設(shè)定。主機(jī)名稱要全局統(tǒng)一規(guī)劃，體現(xiàn)出隸屬性、功能性和有序性。密碼設(shè)定要復(fù)雜，保證安全性。

4) 共享文件系統(tǒng)規(guī)劃

H3C CAS云計(jì)算平臺(tái)系統(tǒng)支持本地磁盤存儲(chǔ)和外接存儲(chǔ)方式(FC SAN和IP SAN)。為實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)資源的共享性，通常使用共享文件系統(tǒng)來掛載存儲(chǔ)卷實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)資源的使用。共享文件系統(tǒng)以主機(jī)池作為訪問邊界，容量不能超過16T，沒有特殊要求建議容量不超過2T，且使用主機(jī)不能超過32臺(tái)。這些都將作為共享文件系統(tǒng)規(guī)劃的首要考慮。

4.1.4 虛擬機(jī)規(guī)劃

根據(jù)企業(yè)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)部署的需求，配置虛擬機(jī)的硬件資源(CPU個(gè)數(shù)、內(nèi)存大小及磁盤空間等)。

1) 虛擬機(jī)計(jì)算資源規(guī)劃

H3C CAS系統(tǒng)虛擬機(jī)資源調(diào)度的優(yōu)先級(jí)是通過資源限額方式來體現(xiàn)的。虛擬機(jī)在創(chuàng)建的時(shí)候，可以根據(jù)其重要性指定不同的優(yōu)先級(jí)別。CAS系統(tǒng)提供三個(gè)層次(高、中、低)的優(yōu)先級(jí)，對(duì)應(yīng)三種限額分配方式的調(diào)度優(yōu)先級(jí)權(quán)重依次為4∶2∶1，配置優(yōu)先級(jí)的目的是當(dāng)CAS云平臺(tái)資源出現(xiàn)搶占情況時(shí)，優(yōu)先保證高級(jí)別的虛擬機(jī)獲得資源。

2) 虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)資源規(guī)劃

H3C CAS云平臺(tái)系統(tǒng)支持“Virtio網(wǎng)卡”和“普通網(wǎng)卡”兩種類型的網(wǎng)卡。默認(rèn)情況下，虛擬機(jī)的網(wǎng)絡(luò)類型為“普通”，建議在虛擬機(jī)部署時(shí)修改為“Virtio”網(wǎng)卡。“Virtio”網(wǎng)卡能匹配物理網(wǎng)卡的傳輸速率，提高網(wǎng)絡(luò)的通信效率。

3) 虛擬機(jī)存儲(chǔ)資源規(guī)劃

H3C CAS云平臺(tái)系統(tǒng)支持“USB 硬盤”、“SCSI 硬盤”、“IDE 硬盤”和“Virtio硬盤”四種硬盤類型?！癠SB 硬盤”的磁盤利用率低、“SCSI 硬盤”驅(qū)動(dòng)程序需要購買、“IDE硬盤”為默認(rèn)硬盤類型，性能一般。“Virtio 硬盤”提供近三倍于“IDE硬盤”的磁盤I/O性能。CAS云平臺(tái)系統(tǒng)建議虛擬機(jī)在部署時(shí)硬盤設(shè)置為“Virtio硬盤”類型。

4.2 云服務(wù)規(guī)劃

H3C CAS云計(jì)算平臺(tái)集成了一個(gè)自助服務(wù)系統(tǒng)，提供基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(LaaS)的自助式云服務(wù)。用戶在使用云服務(wù)時(shí)，首先要根據(jù)企業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)部署情況規(guī)劃用戶的組織，并未組織創(chuàng)建組織管理員和用戶。之后用戶可以通過自助服務(wù)系統(tǒng)申請(qǐng)所需的資源。

自助服務(wù)工作過程涉及用戶對(duì)資源的申請(qǐng)、管理員的審批、資源的發(fā)布、資源的使用以及資源的回收等過程。也包括系統(tǒng)管理員或組織管理員為組織或個(gè)人主動(dòng)下發(fā)資源的過程。

CAS云平臺(tái)設(shè)定系統(tǒng)管理員對(duì)云平臺(tái)資源有最高操作權(quán)限，負(fù)責(zé)對(duì)資源的統(tǒng)一管理和分配，系統(tǒng)管理員可以為各個(gè)組織或部門創(chuàng)建組織管理員，并設(shè)定組織管理員一定的操作權(quán)限，負(fù)責(zé)對(duì)本組織內(nèi)部資源的分配。

5 結(jié)束語

云計(jì)算作為一種新型的商業(yè)計(jì)算模式，逐步在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用起來。云計(jì)算以虛擬化技術(shù)為核心將物理資源進(jìn)行整合，為用戶提供資源服務(wù)。其強(qiáng)大的功能特性和易用的交付模式提升了資源利用率，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和安全性，對(duì)企事業(yè)單位信息化建設(shè)，起到了極大的推進(jìn)作用。云計(jì)算已被產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界廣泛認(rèn)可，成為未來IT行業(yè)發(fā)展的新的趨勢(shì)。

[1] 劉宇.企業(yè)私有云平臺(tái)構(gòu)建技術(shù)研究[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代，2011，25(6)：31-34.

[2] 姜毅.基于開源軟件的私有云計(jì)算平臺(tái)構(gòu)建[J].電信科學(xué)，2013，16(1)：12-15.

[3] 蘇命峰.云計(jì)算環(huán)境下高校數(shù)據(jù)中心的虛擬化研究與實(shí)現(xiàn)[D].湖南：湖南大學(xué)，2014.

Scheme Design of Private Cloud Computing Platform Based on H3C CAS

Zhu Zhuangpu

(ShanxiVocationalandTechnicalCollege,TaiyuanShanxi030006,China)

Cloud computing plays a revolutionary role in promoting the information construction of human society. On one hand, it greatly reduces the cost of information construction, improves the utilization rate of resources; on the other hand it improves the availability and reliability of the service; and in another aspect, it speed up the process of the informatization construction. Cloud computing provides the scalability, creative and intelligent operation mode for resource service, also provides customizable or custom service mode. The application of cloud computing has been popular throughout the human society in various fields and industries, and has become an important strategic deployment of informatization construction all over the world.

private cloud; virtualization; CAS

2016-11-17

朱壯普(1981- )，男，山西大同縣人，講師，碩士，主要研究方向：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

1674- 4578(2017)01- 0068- 04

TP393.09

A