云計(jì)算背景下高校數(shù)據(jù)中心建設(shè)的探討

毛新光

摘? 要： 文章以閩江學(xué)院為例描述了數(shù)據(jù)中心建設(shè)的現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題，提出了云計(jì)算在數(shù)據(jù)中心建設(shè)中的優(yōu)勢(shì)和重要性，探討了在云計(jì)算背景下建設(shè)高校數(shù)據(jù)中心的技術(shù)架構(gòu)。經(jīng)閩江學(xué)院數(shù)據(jù)中心建設(shè)的實(shí)踐證明，云計(jì)算可以提高高校數(shù)據(jù)中心計(jì)算服務(wù)器的穩(wěn)定性和安全性，同時(shí)還可以提高運(yùn)維的工作效率。

關(guān)鍵詞： 云計(jì)算; 數(shù)據(jù)中心; 信息化; 云平臺(tái)

中圖分類號(hào)：G202? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ?文章編號(hào)：1006-8228（2021）09-125-04

Abstract： Taking Minjiang University as an example， this paper describes the current situation and existing problems of data center construction， puts forward the advantages and importance of cloud computing in data center construction， and discusses the technical architecture of building university data center in the background of cloud computing. The practice of the data center construction of Minjiang University has proved that cloud computing can improve the stability and security of the computing server of the university data center， and can also improve the work efficiency of operation and maintenance.

Key words： cloud computing; data center; information; cloud platform

0 引言

學(xué)校經(jīng)過(guò)了多年的信息化建設(shè)，已構(gòu)建了以統(tǒng)一信息門戶、統(tǒng)一身份認(rèn)證和統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)為核心的數(shù)字化校園基礎(chǔ)軟件平臺(tái)，建成了辦公自動(dòng)化、教務(wù)教學(xué)管理、檔案管理、招生就業(yè)管理和校園一卡通管理系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)等一大批應(yīng)用服務(wù)。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于應(yīng)用軟件對(duì)服務(wù)器硬件的需求差異大、病毒感染、硬件故障等時(shí)有發(fā)生，使數(shù)據(jù)中心管理壓力與日俱增[1-2]。為了更好的管理這些服務(wù)器和資源更好地利用，本文提出基于多云管理平臺(tái)，讓支持異構(gòu)存儲(chǔ)的技術(shù)架構(gòu)來(lái)建設(shè)高校的數(shù)據(jù)中心。

1 數(shù)據(jù)中心的現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)

1.1 高校數(shù)據(jù)中心的現(xiàn)狀

經(jīng)過(guò)了多年的信息化的建設(shè)，現(xiàn)已有IBM刀片服務(wù)器二臺(tái)共19片刀片服務(wù)器、20臺(tái)IBM柜式服務(wù)器、二臺(tái)H3C的UIS8000刀片服務(wù)器共16片、七臺(tái)HP柜式服務(wù)器、二臺(tái)DELL柜式服務(wù)器等，共計(jì)64臺(tái)物理服務(wù)器，承載了全校的應(yīng)用服務(wù)。二臺(tái)H3C UIS8000配有32個(gè)主機(jī)插槽，方便在每個(gè)插槽上擴(kuò)容UIS B390 G2刀片主機(jī)。其中在H3C UIS 8000服務(wù)器上有6片UIS B390 G2的刀片服務(wù)器上部署了H3C的CAS云計(jì)算平臺(tái)，8片刀片服務(wù)器上部署了Huawei Fusion Compute云計(jì)算平臺(tái)，這兩套虛擬化平臺(tái)組成了閩江學(xué)院的虛擬化計(jì)算結(jié)點(diǎn)。存放數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)有三套，其中兩套是IBM V7000和DS4700存儲(chǔ)，另一套是Huawei FusionCompute存儲(chǔ)。計(jì)算服務(wù)器與存儲(chǔ)通過(guò)兩臺(tái)華為2124光纖交換機(jī)互聯(lián)，IBM V7000存儲(chǔ)和DS4700存儲(chǔ)是同構(gòu)的，IBM V7000存儲(chǔ)管理系統(tǒng)可以納管IBM DS4700存儲(chǔ)，不同品牌之間進(jìn)行納管存在壁壘的問(wèn)題。

1.2 高校數(shù)據(jù)中心的挑戰(zhàn)

經(jīng)過(guò)多年的信息化建設(shè)，閩江學(xué)院數(shù)據(jù)中心共有64臺(tái)物理服務(wù)器、二套虛擬化平臺(tái)、三套存儲(chǔ)，管理如此龐大的服務(wù)器群，遇到眾多問(wèn)題，給數(shù)據(jù)中心的管理工作帶來(lái)了極大挑戰(zhàn)。以閩江學(xué)院的數(shù)據(jù)中心為例，當(dāng)前的數(shù)據(jù)中心在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，主要存在的挑戰(zhàn)如下。

1.2.1 計(jì)算資源不足的問(wèn)題

IBM、HP等不在集群里的服務(wù)器，隨著應(yīng)用服務(wù)軟件不斷集成更新，以及組件或功能不斷完善，需要的計(jì)算資源不斷的增加[3]，而原先配置的服務(wù)器硬件不能滿足應(yīng)用的需求，往往需要重新購(gòu)置新的硬件服務(wù)器，才能滿足軟件對(duì)硬件的需求，這往往造成了數(shù)據(jù)中心硬件資源的重復(fù)建設(shè)，造成了資源的浪費(fèi)。

1.2.2 存儲(chǔ)資源管理效率的問(wèn)題

數(shù)據(jù)中心現(xiàn)有IBM的DS 4700和V7000、Huawei Fusion Compute三套存儲(chǔ)來(lái)承載信息中心數(shù)據(jù)存放的所有業(yè)務(wù)。IBM V7000存儲(chǔ)的磁盤分為兩個(gè)池，一個(gè)SAS池有10.56T的空間，一個(gè)SATA池有16.37T的空間，同時(shí)還接管了同構(gòu)的8.7T的DS4700外部存儲(chǔ)。而異構(gòu)的Huawei Fusion Compute是另外一套存儲(chǔ)資源，作為不同品牌的存儲(chǔ)，在集中納管上，往往存在壁壘和兼容性的問(wèn)題，這些弊端無(wú)形中增加了運(yùn)維的成本和管理的難度。

1.2.3 數(shù)據(jù)安全問(wèn)題

經(jīng)過(guò)了多年的信息化建設(shè)，數(shù)據(jù)中心共有64臺(tái)物理服務(wù)器，隨著使用年限的增加，硬盤使用壽命的問(wèn)題成為數(shù)據(jù)安全的重要風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，因此不時(shí)的要對(duì)盤陣上的數(shù)據(jù)進(jìn)行遷移，遷移到更安全的服務(wù)器上。這就需要時(shí)刻關(guān)注服務(wù)器的硬件運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，及時(shí)更換硬件，使服務(wù)器正常運(yùn)行，于是增加了服務(wù)器運(yùn)維成本[4]。

1.2.4 系統(tǒng)擴(kuò)展性問(wèn)題

隨著學(xué)校的快速發(fā)展，規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)服務(wù)器的計(jì)算資源和存儲(chǔ)資源的需求也越來(lái)越大，而服務(wù)器不能動(dòng)態(tài)的增加應(yīng)用所需的硬件資源。例如高校數(shù)據(jù)中心經(jīng)常使用的學(xué)生選課系統(tǒng)，當(dāng)進(jìn)行選課時(shí)，并發(fā)的數(shù)據(jù)量很大，所需要的硬件資源就要相應(yīng)的增加，而服務(wù)器不能根據(jù)負(fù)載動(dòng)態(tài)地提高服務(wù)器的硬件配置，這樣在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，就會(huì)影響服務(wù)器的性能和應(yīng)用的體驗(yàn)。

2 云平臺(tái)管理服務(wù)器的重要性

針對(duì)閩江學(xué)院數(shù)據(jù)中心的現(xiàn)狀，提出了多云平臺(tái)可以對(duì)數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器計(jì)算機(jī)結(jié)點(diǎn)、H3C的CAS和Huawei的Fusion Compute集群、存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一管理，同時(shí)有助于將來(lái)對(duì)租賃的公有云進(jìn)行有效的管理。

2.1 動(dòng)態(tài)的資源管理

云平臺(tái)可以將要管理的服務(wù)器、H3C的CAS和Huawei的Fusion Compute的集群、存儲(chǔ)進(jìn)行池化。對(duì)于數(shù)據(jù)中心任一臺(tái)服務(wù)器加入到集群的池中，作為云平臺(tái)的一個(gè)結(jié)點(diǎn)。加入到該集群的服務(wù)器可以統(tǒng)一的進(jìn)行管理，對(duì)于該集群的服務(wù)器當(dāng)存儲(chǔ)資源不足時(shí)，可以動(dòng)態(tài)的分配存儲(chǔ)資源。對(duì)于該結(jié)點(diǎn)上新建的虛擬機(jī)服務(wù)器可以隨業(yè)務(wù)的負(fù)載，動(dòng)態(tài)的調(diào)整虛擬服務(wù)器的計(jì)算資源，來(lái)提高服務(wù)器的性能。

2.2 服務(wù)器的高可用性

采用云平臺(tái)管理數(shù)據(jù)中心的所有服務(wù)器后，當(dāng)池中任何一個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，不會(huì)造成數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)的宕機(jī)。宕機(jī)上的虛擬機(jī)，在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，自動(dòng)發(fā)生遷移;同時(shí)云平臺(tái)支持實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)群集內(nèi)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的負(fù)載狀態(tài)，根據(jù)靈活的調(diào)度算法，動(dòng)態(tài)遷移云主機(jī)以均衡群集負(fù)載，優(yōu)化業(yè)務(wù)運(yùn)行性能，提高應(yīng)用服務(wù)器的穩(wěn)定性。

2.3 服務(wù)器的高安全性

云平臺(tái)可以對(duì)服務(wù)器設(shè)置定時(shí)的備份和快照功能，當(dāng)服務(wù)器出現(xiàn)意外情況，如受到病毒和木馬入侵后，可以選擇還原上一個(gè)備份點(diǎn)或快照，快速的清除掉病毒，保證了服務(wù)器數(shù)據(jù)的安全。當(dāng)數(shù)據(jù)中心有多個(gè)管理員時(shí)，需要根據(jù)各管理員的角色的不同，需要分配不同的權(quán)限。管理員根據(jù)自己的權(quán)限，來(lái)管理本級(jí)的資源。

2.4 制定不同的告警策略

高校數(shù)據(jù)中心可以根據(jù)需要監(jiān)控的物理資源、虛擬資源，可以自定義告警模板、策略、規(guī)則，提供對(duì)所納管的集群的物理節(jié)點(diǎn)、虛擬機(jī)、物理交換機(jī)、分布式存儲(chǔ)等對(duì)象配置監(jiān)控策略[5]。策略可按告警模板、告警聯(lián)系人、監(jiān)控對(duì)象，制定不同的策略，不同的告警策略應(yīng)用于不同的對(duì)象，通知不同的對(duì)象。這樣根據(jù)不同的告警分發(fā)不同的對(duì)象，有利于了解告警頒發(fā)的根源，提高運(yùn)維的效率。

3 數(shù)據(jù)中心建設(shè)的技術(shù)架構(gòu)

3.1 存儲(chǔ)的技術(shù)架構(gòu)

閩江學(xué)院數(shù)據(jù)中心經(jīng)過(guò)多年的建設(shè)，已經(jīng)建立起了8.7T的IBM DS4700、27T的IBM V7000和109.5T的Huawei 5500V5的三套存儲(chǔ)服務(wù)器，承載著存儲(chǔ)閩江學(xué)院數(shù)據(jù)中心產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。作為異構(gòu)存儲(chǔ)，帶來(lái)運(yùn)維和管理的難度。為了解決這個(gè)問(wèn)題，閩江學(xué)院采用了Huawei OceanStor 5500的設(shè)備進(jìn)行接管，主要的技術(shù)架構(gòu)如圖1所示。

新增的Huawei OceanStor 5500存儲(chǔ)用FC端口通過(guò)兩臺(tái)華為2124光纖交換機(jī)分別與IBM V7000和DS4700的存儲(chǔ)相連，通過(guò)異構(gòu)接管功能實(shí)現(xiàn)對(duì)IBM V7000和DS4700的管理。通過(guò)這樣的技術(shù)架構(gòu)，就可以通過(guò)HuaweiOceanStor 5500的存儲(chǔ)管理系統(tǒng)，管理整個(gè)數(shù)據(jù)中心的存儲(chǔ)，提高了運(yùn)維的效率。同時(shí)實(shí)現(xiàn)Huawei OceanStor 5500存儲(chǔ)陣列上的LUN和異構(gòu)接管LUN組成鏡像LUN，將鏡像LUN映射給主機(jī)讀寫，通過(guò)數(shù)據(jù)冗余，提高了異構(gòu)接管LUN的可靠性，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)雙寫，保證業(yè)務(wù)運(yùn)行的可靠性。

3.2 云平臺(tái)管理系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)

通過(guò)多云管理系統(tǒng)，可以對(duì)VMware、H3C的CAS、Huawei的Fusion Computer等云平臺(tái)、物理服務(wù)器資源、公有云等進(jìn)行集中管理。該平臺(tái)的技術(shù)架構(gòu)如圖2所示。

通過(guò)多云管理平臺(tái)的異構(gòu)引擎，提供了對(duì)現(xiàn)有私有云、公有云、物理服務(wù)器統(tǒng)一的管理與資源抽象能力，屏蔽異構(gòu)虛擬化云環(huán)境的差異。通過(guò)多云平臺(tái)，將分散的VMware、Huawei的Fusion Compute、H3C的CAS平臺(tái)通過(guò)多云管理平臺(tái)容器進(jìn)行統(tǒng)一集中管理，享受容器的快速部署、高性能、安全性等諸多優(yōu)勢(shì);同時(shí)平臺(tái)本身采用全冗余、高可用的技術(shù)架構(gòu)，在實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境中當(dāng)服務(wù)器的硬件、網(wǎng)絡(luò)鏈路斷開、服務(wù)或系統(tǒng)停止響應(yīng)時(shí)，可以持續(xù)保持對(duì)外服務(wù)，提高數(shù)據(jù)中心的穩(wěn)定性和可用性。

4 結(jié)束語(yǔ)

在云計(jì)算迅猛發(fā)展的時(shí)代背景下，高校的數(shù)據(jù)中心應(yīng)采用多云計(jì)算環(huán)境來(lái)建設(shè)高校的數(shù)據(jù)中心。云計(jì)算平臺(tái)能根據(jù)服務(wù)器的負(fù)載，動(dòng)態(tài)的利用資源池中的資源動(dòng)態(tài)的為服務(wù)器分配資源，同時(shí)云計(jì)算平臺(tái)還具有高安全性、高可用性、根據(jù)不同的任務(wù)來(lái)制定不同的策略等優(yōu)點(diǎn)，這些都為高校數(shù)據(jù)中心在運(yùn)維服務(wù)器的過(guò)程中減輕了運(yùn)維管理人員的工作量，極大地提高了工作的效率。

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