基于超融合技術(shù)構(gòu)建客戶云中心的實踐研究

高燕秋

摘 要：隨著虛擬化技術(shù)的不斷發(fā)展和經(jīng)濟成本的加劇，虛擬化技術(shù)進入一個更加激烈的競爭環(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和需求以及超融合相關(guān)核心技術(shù)的演進和成熟。超融合在近年來已經(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)施的采購和使用模式，更影響著整個IT基礎(chǔ)架構(gòu)市場的格局。

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)模的不斷擴張，尤其是云計算大潮來臨，IT平臺的規(guī)模和復(fù)雜程度出現(xiàn)大幅度的提升，業(yè)務(wù)對IT基礎(chǔ)架構(gòu)的靈活性、可擴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，用戶需要花費大量的時間和精力準備大量復(fù)雜的基礎(chǔ)設(shè)施，各種設(shè)備的配置相互獨立，管理割裂，缺少統(tǒng)一的集中化IT構(gòu)建策略，無法對數(shù)據(jù)中心內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施進行統(tǒng)一的監(jiān)控、管理、報告和遠程訪問，后期維護技術(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)化計算、網(wǎng)絡(luò)和存儲資源之間的關(guān)系，實現(xiàn)真正的靈活部署以及彈性擴展，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：硬件平臺單一化，越來越多的IT設(shè)備均由X86服務(wù)器承載;專用設(shè)備軟件化，即通過軟件定義技術(shù)實現(xiàn)靈活的業(yè)務(wù)部署[1]。

1 建設(shè)思路

項目建設(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個方面來提升信息化整體可靠性。

模塊化設(shè)計能夠?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)的擴展更加簡單，當(dāng)業(yè)務(wù)需要擴展時，通過虛擬機資源擴容或者其他部署模式進行擴展;當(dāng)硬件能力遇到瓶頸，通過添加X86服務(wù)器來獲得更多的基礎(chǔ)資源能力，整個擴容過程對于業(yè)務(wù)是無感的[2]。

超融合是實現(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)?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)模式，可以為數(shù)據(jù)中心帶來最優(yōu)的效率、靈活性、規(guī)模、成本和數(shù)據(jù)保護。計算存儲超融合的一體化平臺替代了傳統(tǒng)的服務(wù)器加集中存儲的架構(gòu)，使得整個架構(gòu)更清晰簡單。

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

2 建設(shè)目標

構(gòu)建基于超融合的云計算平臺，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)一運維管理平臺，釋放人力物力，進一步聚焦關(guān)注信息化和業(yè)務(wù)結(jié)合的創(chuàng)新。平臺承載邊防客戶關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)，并提供穩(wěn)定、可靠和安全的運行保障，為客戶業(yè)務(wù)快速發(fā)展保駕護航。

2.1 構(gòu)建高效、統(tǒng)一的運維管理平臺

構(gòu)建統(tǒng)一的運維管理平臺對數(shù)據(jù)中心的所有業(yè)務(wù)、虛擬機、服務(wù)器和其他設(shè)備進行監(jiān)控，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)中心自動管控。一方面，統(tǒng)一的運維管理平臺能夠提高運維效率、快速發(fā)現(xiàn)并響應(yīng)緊急問題、降低人工成本，將業(yè)務(wù)中斷風(fēng)險降到最低;另一方面，釋放出來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更簡單、更安全、更有價值[3]。

2.2 構(gòu)建可以動態(tài)調(diào)整的硬件資源池

遵循標準化擴容、模塊化部署的原則，構(gòu)建可以隨需擴容的硬件資源池，為業(yè)務(wù)的持續(xù)發(fā)展提供彈性的硬件資源保護。平臺建設(shè)采用標準的X86架構(gòu)服務(wù)器，集成計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)和安全虛擬化，后續(xù)基礎(chǔ)架構(gòu)擴容只用簡單的添加X86服務(wù)器即可。虛擬機可以根據(jù)業(yè)務(wù)情況自動/手動進行擴容，整個擴容時間短且業(yè)務(wù)無感知，充分體現(xiàn)了云計算“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

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)展保駕護航。通過分布式架構(gòu)，構(gòu)建一個高可靠平臺，存儲通過自研的分布式存儲架構(gòu)，采用分層和條帶化等技術(shù)，提供高性能的讀寫體驗，通過多維度的業(yè)務(wù)保護和數(shù)據(jù)保護為業(yè)務(wù)穩(wěn)定不間斷運行提供保障，自帶的安全基因提供多層級的安全防護，打造一個放心、滿意的云基礎(chǔ)平臺。

3 系統(tǒng)建設(shè)

建設(shè)目標主要包含以下幾方面：超融合建設(shè)設(shè)計需要以高可靠性、高安全性、擴展性、先進性、適用性和綠色節(jié)能為基本出發(fā)點，從計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)和安全4個方面進行設(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，二是云計算管理平臺。在企業(yè)級云架構(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。計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)、安全、運維監(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)和問題定位協(xié)調(diào)中解放出來，將更多的精力投入到為企業(yè)創(chuàng)造價值的虛擬化業(yè)務(wù)上。同時，超融合消除了專用存儲設(shè)備和專用存儲網(wǎng)絡(luò)，減輕了存儲陣列與網(wǎng)絡(luò)維護方面所需投入的人力與物力，降低了IT管理員對存儲專業(yè)知識方面的需求。

3.2? 服務(wù)器虛擬化

計算資源池是通過X86服務(wù)器虛擬化軟件來實現(xiàn)的，目前虛擬化平臺采用裸金屬架構(gòu)，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)中心內(nèi)的計算、網(wǎng)絡(luò)和存儲等硬件資源的虛擬化管理，對上層應(yīng)用提供自動化服務(wù)。其業(yè)務(wù)范圍包括：虛擬計算、虛擬網(wǎng)絡(luò)、虛擬存儲、高可用性（HA）、動態(tài)資源調(diào)度（DRS）、虛擬機容災(zāi)與備份、虛擬機模板管理、集群文件系統(tǒng)、虛擬網(wǎng)絡(luò)策略管理等。虛擬化Hypervisor層形成計算資源池，為業(yè)務(wù)系統(tǒng)的虛擬機提供不同的服務(wù)質(zhì)量和能力。

3.3? 存儲虛擬化

目前分布式存儲系統(tǒng)通過領(lǐng)先的分布式架構(gòu)、極易維護的管理平臺、全自動化的運維能力，實現(xiàn)了存儲性能的線性擴展，大大提高了可靠性，降低了用戶的使用門檻。系統(tǒng)自動化運維，可實現(xiàn)存儲系統(tǒng)的管理維護，簡單易用、可靠性高。此外，超融合存儲虛擬化技術(shù)可部署于標準X86服務(wù)器，對硬件無特殊要求，真正實現(xiàn)軟件定義存儲。

3.4 網(wǎng)絡(luò)虛擬化

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

超融合網(wǎng)絡(luò)虛擬化，在虛擬機和物理網(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，實現(xiàn)虛擬機流量互訪安全防護，面向業(yè)務(wù)安全資源池按需部署。

4 系統(tǒng)備份及運維管理

4.1? 業(yè)務(wù)備份設(shè)計

虛擬機備份是將虛擬機備份到其他存儲，作為容災(zāi)的一種手段，當(dāng)集群環(huán)境中主機或存儲故障時，可以從其他存儲中將虛擬機恢復(fù)，以繼續(xù)運行。平臺支持快速恢復(fù)功能，可以通過三副本的方式容忍最多兩個節(jié)點同時出現(xiàn)故障，并且出現(xiàn)硬件故障時數(shù)據(jù)重建速度快，性能幾乎不受影響，通過快速拉起全新的虛擬機，可以快速驗證備份的有效性，并保護此備份。

4.2? 運維管理設(shè)計

超融合管理平臺軟件主要實現(xiàn)對計算、網(wǎng)絡(luò)和存儲等硬件資源的軟件虛擬化管理，對上層應(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、虛擬化計算與存儲資源自動調(diào)度管理、分布式存儲配置與監(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、一鍵式運維操作管理、自助式云業(yè)務(wù)流程與交付管理等。同時，超融合管理平臺提供開放的北向REST服務(wù)接口和兼容OpenStack的插件接口，分別實現(xiàn)與第三方云管理平臺和標準的OpenStack云平臺（包括Havana，Juno，Kilo，Liberty，Mitaka，Pike等版本）的對接，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)級的云管理平臺對接服務(wù)。

5 安全實施方案

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

項目實施工作嚴格執(zhí)行ISO9001的質(zhì)量要求，遵守公司《系統(tǒng)集成項目實施過程》管理規(guī)范。

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

6 系統(tǒng)應(yīng)用

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

7 結(jié)語

7.1? 極簡

超融合基礎(chǔ)架構(gòu)只有X86服務(wù)器和交換機兩種設(shè)備，使得云數(shù)據(jù)中心的初始建設(shè)成本大幅下降?；诜植际郊軜?gòu)，三臺一體機就能構(gòu)建資源池，后續(xù)資源按需擴容，通過各種容錯機制使得系統(tǒng)可靠性得到有效保障。而基于模塊化、標準化的資源池，使建設(shè)過程變得非常簡單。

超融合云擴展也非常簡單，無須像過去傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心建設(shè)需要準確預(yù)估未來的業(yè)務(wù)容量和性能需求，并提前購置大容量和高性能的設(shè)備?；诔诤显茦?gòu)建的數(shù)據(jù)中心，通過增加X86服務(wù)器即可實現(xiàn)輕松擴容，擴容過程簡單便捷。

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，同時系統(tǒng)高效穩(wěn)定運行。

[參考文獻]

[1]百度文庫.企業(yè)級云標準解決方案-深信服[EB/OL].（2019-02-21）[2020-02-20].https：//wenku.baidu.com/view/69660b8cfbd6195f312b3169a45177232e60e470.html.

[2]田甜.企業(yè)數(shù)據(jù)中心云化轉(zhuǎn)型的初步探索[J].信息通信，2020（7）：147-148.

[3]安彪，王來鎖.超融合技術(shù)在內(nèi)蒙古廣電網(wǎng)絡(luò)新BOSS域系統(tǒng)建設(shè)中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古廣播與電視技術(shù)，2019（7）：49-54.

（編輯 王永超）