雙活存儲技術在智慧校園建設中的實踐及應用
——以江蘇財經職業(yè)技術學院為例

徐建軍，韋 娟

（江蘇財經職業(yè)技術學院 現(xiàn)代教育技術中心，江蘇 淮安 223001）

一、引言

隨著物聯(lián)網、云計算等新技術和新概念的出現(xiàn)，建設“智慧校園”成為推進各高校教育改革的重要抓手。智慧校園的實質是依托已有的網絡、信息化環(huán)境，利用虛擬化、物聯(lián)網、云計算等前沿技術，進一步深化“服務”理念，為廣大師生提供多元化的信息服務。

江蘇財經職業(yè)技術學院（以下簡稱學院）經過多年信息化建設，網絡基礎設施逐步完善，實現(xiàn)了校園網絡全覆蓋，業(yè)務應用系統(tǒng)建設成效顯著，數(shù)字化教學系統(tǒng)功能日趨完善，為學校的教學、科研、管理等工作提供信息保障。目前已啟動以課程資源和自主學習資源為主的智慧教室建設，力爭到2020年實現(xiàn)校園智慧教室全覆蓋，實現(xiàn)校園的網絡虛擬漫游，整合優(yōu)化應用系統(tǒng)，推進智慧校園建設。

基于虛擬化的云計算技術能夠讓學院的IT資源實現(xiàn)降本增效，無論是數(shù)據中心還是桌面云，都能有效降低信息化投入和成本，方便管理，讓IT系統(tǒng)發(fā)揮更大價值。學院目前已經實現(xiàn)了服務器、網絡、存儲的虛擬化，并利用宏杉的對稱雙活存儲 （Symmetrical Dual Active Storage，SDAS）技術實現(xiàn)了雙活部署，建設了可視化數(shù)據中心，保障了學院信息系統(tǒng)的安全、連續(xù)、穩(wěn)定運行，存儲虛擬化部署提升了設備資源的利用率。

二、業(yè)務需求分析與選型

智慧校園是在物聯(lián)網發(fā)展的基礎上加以拓展的，承載著各種應用的服務系統(tǒng)。而這些服務系統(tǒng)往往涉及許多其他方面基礎設施的應用服務，因而智慧校園在安全性與可靠性的要求更為嚴格。[1]

學院需要通過服務器虛擬機提供業(yè)務的可靠與連續(xù)，通過存儲提供存儲資源。對存儲系統(tǒng)在性能、可擴展性和可管理性方面都有很高要求，需要采用SAS等高速磁盤、RAID5保障性能要求；通過自動擴容軟件、虛擬化功能實現(xiàn)按需分配，存儲系統(tǒng)需具備高擴展性，采用IP SAN和FC SAN混合組網；通過向管理平臺開放標準的存儲管理接口實現(xiàn)可管理性，存儲系統(tǒng)需具備高易用性。

（1）基于虛擬化架構的雙活技術。之前業(yè)界普遍的解決辦法是通過增加額外的虛擬化設備，并且配置兩臺存儲，當一臺存儲出現(xiàn)故障時，通過虛擬化設備來切換故障存儲。業(yè)界比較流行的是IBM SVC、EMC的Vplex，其拓撲圖如圖1所示。

圖1 基于虛擬化結構的雙活技術

（2）對稱雙活技術，在不增加虛擬化設備的情況下做到存儲雙活。在這種方法下，整個鏈路可看成兩條數(shù)據通道：數(shù)據路徑A及數(shù)據路徑B，服務器所讀寫數(shù)據通過多路徑的ALUA特性保證均衡；兩臺存儲之間通過直連10GE鏈路做數(shù)據鏡像通道。同時加載設備心跳檢測通道，如果檢測到設備故障，通過ALUA特性進行通道切換，切換時間控制在5毫秒之內。其拓撲圖如圖2所示。

圖2 對稱雙活技術

基于虛擬化結構的雙活技術，可以異構第三方存儲，在有大量老舊存儲設備的情況下使用存儲虛擬化設備，可大大提升存儲的利用率。但是隨之而來的問題也出現(xiàn)了，情況如下：①存儲性能受損：新增加的虛擬化設備，即使采用最新的處理芯片，鏈路中額外增加的一層設備，也會造成數(shù)據傳輸?shù)难訒r。②業(yè)務連續(xù)性：如果使用一臺虛擬化設備，其出現(xiàn)故障后損失異常嚴重，后端存儲將不能被服務器識別。使用冗余虛擬化設備，當其中一臺虛擬化設備出現(xiàn)故障時需要將業(yè)務切換到冗余設備，其過程也會造成業(yè)務等待。對于關鍵業(yè)務，這個等待時間將造成較大的延時。③投資加大：增加存儲虛擬化設備，會增加投資。

對稱雙活存儲技術具有以下技術特點：①利用率高：兩臺存儲同時可以作為生產存儲，并且兩臺存儲可以同時加載不同的應用，而且互為鏡像；例如，存儲引擎A上面有數(shù)據庫業(yè)務，其在存儲引擎B上有鏡像；存儲引擎B上有OA系統(tǒng)，其在存儲引擎A上有鏡像。如果在讀數(shù)據的情況下，可大大增加讀取數(shù)據的效率。②管理方便：兩臺鏡像存儲之間使用光纖鏈路連接，采用直連的方式，不占用光纖交換機端口，有故障時也能做到快速排查。心跳鏈路采用普通的GE口連接，使用普通網線即可，成本低。存儲底層實現(xiàn)的雙活功能，對管理人員是無感知的，不需要手動干預存儲的切換，提高管理人員維護效率。③降低成本：無需第三方軟硬件，通過存儲對稱雙活存儲功能模塊即可實現(xiàn)，在存儲底層進行實施，無需在服務器層面進行操作，降低使用成本。

三、組網描述

雙活存儲方案作為學院的核心基礎架構，其架構的選擇決定了整個系統(tǒng)是否可靠高可用、安全可信賴、彈性可擴展。基于上述需求，學院采用對稱雙活存儲解決方案來構建高可用、高性能、可擴展的容災方案。雙活存儲方案存儲采用宏杉存儲MS3000系列產品，實現(xiàn)存儲雙活架構，為兩個數(shù)據中心存儲同時提供讀寫服務，且整個存儲系統(tǒng)架構全冗余，任意數(shù)據中心故障時，另外一個數(shù)據中心有一份存儲設備和相同數(shù)據可用，最大化提高了業(yè)務連續(xù)性。兩個數(shù)據中心分別部署多臺虛擬機服務器，以及宏杉MS3100磁盤陣列等設備。整個雙活存儲系統(tǒng)分為存儲層、前端網絡層與應用層與管理層。

在存儲層，在數(shù)據中心A和數(shù)據中心B各部署兩臺MS31000，組成一個雙活存儲系統(tǒng)，為兩個數(shù)據中心主機業(yè)務同時提供讀寫服務，實現(xiàn)兩個數(shù)據中心存儲數(shù)據實時鏡像，互為冗余。任意數(shù)據中心故障，數(shù)據零丟失。在網絡層，數(shù)據中心之間集群IP心跳和FC數(shù)據傳輸網絡都采用裸光纖直連，傳遞控制信息、配置信息和數(shù)據同步，滿足雙活存儲數(shù)據中心網絡時延要求。在應用層，兩個數(shù)據中心的虛擬機服務器構成一個集群，提供跨數(shù)據中心的虛擬化業(yè)務連續(xù)性和移動性。為了實現(xiàn)雙活存儲數(shù)據中心存儲設備的統(tǒng)一管理，通過宏杉ODSP平臺實現(xiàn)雙活存儲數(shù)據中心的可視化管理，并通過管理軟件直觀的展示雙活存儲業(yè)務的物理拓撲。

四、方案測試

學院首次將設備安裝后，為保障正常使用，在正式上線之前，學院對雙活存儲系統(tǒng)進行了雙活災難演練。在測試環(huán)境中有兩臺存儲設備A和B，前端應用正在使用過程中，工程師通過人為關閉一臺存儲設備A的電源來模擬設備A故障，這時存儲設備B自動接管業(yè)務，在整個接管過程中，前端業(yè)務沒有中斷，數(shù)據沒有丟失。接著，工程師啟動已關閉電源設備A來模擬設備恢復，兩臺存儲設備自動進行數(shù)據校驗同步。同步完成后，工程師關閉存儲設備B電源來模擬設備B故障，這時設備A自動接管業(yè)務，前端業(yè)務沒有中斷，數(shù)據無丟失。工程師繼續(xù)啟動已關閉電源設備B來模擬設備恢復，兩臺存儲設備自動進行數(shù)據校驗同步，兩臺存儲設備數(shù)據完全一致。通過演練，驗證了通過對稱雙活存儲技術在生產環(huán)境中，當任意一臺存儲設備發(fā)生故障時，無需人工干預，可保障前端業(yè)務不中斷，數(shù)據不丟失。

學院經過多年建設，信息化網絡基礎設施逐步完善，啟動了以課程資源和自主學習資源為主的智慧教室建設，實現(xiàn)了校園網絡全覆蓋；業(yè)務應用系統(tǒng)建設成效顯著，已經建成教材信息化管理系統(tǒng)、教務系統(tǒng)、學生管理系統(tǒng)、科研管理系統(tǒng)、后勤服務系統(tǒng)等多個應用系統(tǒng)，數(shù)字化教學系統(tǒng)功能日趨完善，為學校的教學、科研、管理等工作提供了信息保障。學院利用現(xiàn)代信息技術，以大學城空間建設為抓手，通過微課、慕課等進行翻轉課堂教學改革……總之，通過加快智慧校園建設，全面提升了學校教學、科研、管理、服務信息化水平。通過多年信息化建設，通過服務器、網絡、存儲虛擬化，以及存儲數(shù)據雙活部署，提高了設備源利用率，保障了學院信息系統(tǒng)安全、連續(xù)、穩(wěn)定運行。

五、業(yè)務價值

根據學院《“十三五”事業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，學院將加快推動數(shù)字化校園建設，爭取到2020年，教室、實訓室、圖書館等重要教學、辦公場所實現(xiàn)桌面千兆、核心萬兆的網絡速度；有線、無線網絡覆蓋到學校的每個教學、生活和辦公場所，保證師生能隨時、隨地、安全、高速、便捷接入互聯(lián)網，實現(xiàn)校園免費無線網全覆蓋。實施智慧教室建設，力爭實現(xiàn)校園智慧教室全覆蓋，推動數(shù)字化圖書館建設。同時，學院也將不斷提升信息化建設水平。實施智慧校園建設，實現(xiàn)校園的網絡虛擬漫游，為各院（系、部）仿真實驗實訓室和各文化場館提供網絡支持和技術保障。優(yōu)化整合各類教學、科研、管理、學習、研究、生活等應用系統(tǒng)，構建課堂教學、教師教研、學生學習、教學管理和評價、家校溝通、學校安全管理一體化、智能化的校園環(huán)境。為方便教師教研和學生學習，建設5～30個學習、生活類移動應用程序。完成全校183個多媒體教室的升級改造，全部實現(xiàn)有線聯(lián)網。建立常態(tài)化錄播系統(tǒng)、精品錄播及演播廳等設施，全面開展校內精品課程、微課等優(yōu)質視頻教學資源的建設工作。[2]

學院的下一步規(guī)劃將考慮采取宏杉CloudSAN解決方案，將云架構和SAN存儲技術融合為一體，從而滿足從單一應用到多應用，小規(guī)模到大規(guī)模，存儲資源池化的存儲需求，在保留了傳統(tǒng)SAN存儲高可用性優(yōu)勢的同時，實現(xiàn)存儲資源統(tǒng)一調度，資源橫向彈性擴展。

智慧校園將要從“系統(tǒng)為綱”轉換為“數(shù)據為王”；要基于信息化，高于信息化；面向服務，以用戶為服務對象；從重系統(tǒng)建設到建設、運維并重。[3]利用對稱雙活存儲技術保障業(yè)務連續(xù)性，為學院目前的信息化建設提供了有力保障，將為學院探索未來智慧校園建設提供有力支持。