事業(yè)單位云服務(wù)平臺(tái)搭建標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃研究

劉瀚宇 賈文勝 吳家欣

（中國特種設(shè)備檢測(cè)研究院）

0 引言

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，智慧監(jiān)管也成為一個(gè)熱門的話題。為了實(shí)現(xiàn)智慧監(jiān)管，需以云服務(wù)平臺(tái)為“抓手”，用以提高辦公效率，保障信息安全，提升政務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行中的可靠性和安全性。因此，中國特種設(shè)備檢測(cè)研究院（以下簡(jiǎn)稱：特檢院）需要打造一套完整且功能完備的云服務(wù)平臺(tái)，立足已有資源，滿足市場(chǎng)監(jiān)管總局以及行業(yè)的需求。

1 研究背景及意義

1.1 研究背景

在事業(yè)單位信息機(jī)房建設(shè)的過程當(dāng)中，為了科研和教學(xué)的需求得到滿足，物理服務(wù)器的數(shù)量與日增多，在管理的過程中管理員發(fā)現(xiàn)以下幾個(gè)問題。

（1）服務(wù)器的利用率很低。例如，一臺(tái)服務(wù)器只部署了一個(gè)網(wǎng)站，并且是一個(gè)只有幾個(gè)頁面的普通網(wǎng)站，利用率如此低下，造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。

（2）管理困難。實(shí)際需求的增加導(dǎo)致物理服務(wù)器數(shù)量的增加，管理員要清楚每個(gè)服務(wù)器上運(yùn)行的具體服務(wù)項(xiàng)目，需要進(jìn)行記錄，且不能集中操作簡(jiǎn)化工作，這就大大地增加了管理的難度。

（3）靈活性和安全性很難得到保障。假如某一個(gè)物理服務(wù)器的存儲(chǔ)設(shè)備損壞，那么這個(gè)物理服務(wù)器上的數(shù)據(jù)將會(huì)全部丟失，造成不可逆的嚴(yán)重后果。

1.2 研究意義

目前，一般中大型事業(yè)單位均設(shè)有兩個(gè)信息機(jī)房。假設(shè)分別設(shè)立信息機(jī)房A和信息機(jī)房B（以下簡(jiǎn)稱：A機(jī)房和B機(jī)房），兩個(gè)信息機(jī)房之間通過100 M點(diǎn)對(duì)點(diǎn)互聯(lián)網(wǎng)專線連接。A、B機(jī)房已經(jīng)部署虛擬化環(huán)境，服務(wù)器、存儲(chǔ)控制器、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)組成，通過Local的部署方式實(shí)現(xiàn)本站點(diǎn)內(nèi)的存儲(chǔ)保護(hù)機(jī)制。兩個(gè)機(jī)房各自都是主備模式，利用現(xiàn)有資源，搭建云服務(wù)平臺(tái)，以解決同城異地災(zāi)備問題，起到資源互聯(lián)互通的效果，支撐單位及行業(yè)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)智慧監(jiān)管的目的。

2 云服務(wù)平臺(tái)搭建研究

2.1 搭建原則

（1）技術(shù)原則

采用成熟先進(jìn)的IT資源整合技術(shù)和復(fù)制數(shù)據(jù)的技術(shù)，達(dá)到生產(chǎn)中心數(shù)據(jù)的資源整合，保證A機(jī)房與B機(jī)房數(shù)據(jù)的一致性和完整性。在云服務(wù)平臺(tái)搭建技術(shù)方案的選擇上遵循滿足先進(jìn)性、可靠性和可擴(kuò)展性的原則，先進(jìn)性以保障在不短的一段時(shí)間內(nèi)在技術(shù)上的更替及設(shè)備上的投入；同時(shí)通過高度的可靠性及靈活的可擴(kuò)展性，保障新的功能以及新的業(yè)務(wù)在原有的平臺(tái)系統(tǒng)上可以順利地增加、擴(kuò)展。

（2）等保原則

根據(jù)《重要信息系統(tǒng)災(zāi)難恢復(fù)指南》，災(zāi)難恢復(fù)有六個(gè)等級(jí)：基本支持備用場(chǎng)地支持、電子傳輸和部分設(shè)備支持、電子傳輸及完整設(shè)備支持、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸及完整設(shè)備支持、數(shù)據(jù)零丟失和遠(yuǎn)程集群支持。災(zāi)難恢復(fù)資源要素，對(duì)于不同的等級(jí)應(yīng)滿足的要求，在指南中有明確的描述。

（3）經(jīng)濟(jì)原則

云服務(wù)平臺(tái)建設(shè)應(yīng)考慮云服務(wù)平臺(tái)設(shè)備的性能價(jià)格比和云服務(wù)平臺(tái)的運(yùn)營成本。充分發(fā)揮原有資產(chǎn)的價(jià)值，本著低成本、高效率的建設(shè)原則，最大限度地降低云服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)成本。

2.2 搭建技術(shù)

通過調(diào)研了解，目前主要的主流云計(jì)算平臺(tái)技術(shù) 有 Google App Engine、Amazon EC2、VMCD、Eucalyptus filecoin Apache VCL、Open Stack、Mfi Amazon EC2。其中 Google App Engine、VMCD 屬于商業(yè)云平臺(tái)，并且Amazon EC2 和 Google App Engine專屬于亞馬遜和谷歌公司，用戶只能通過租用服務(wù)器的方式來運(yùn)行自己的應(yīng)用，VMCD則可以用來搭建企業(yè)、學(xué)?；驒C(jī)關(guān)單位等內(nèi)部的云平臺(tái)。目前開源的云平臺(tái)技術(shù)有Eucalyptus filecoin Apache VCL、Open Stack，Open Stack 在業(yè)界最受歡迎也是運(yùn)用最多，Eucalyptus filecoin Apache VCL 只能提供 laas 服務(wù)。所以，本著可行性和沿用原有配置的原則，最終選擇VMCD。

用戶可以使用VMCD將基礎(chǔ)性資源架構(gòu)整合成虛擬數(shù)據(jù)資源池，并讓用戶可以按需使用這些資源，從而構(gòu)建安全的私有云。特檢院用VMCD搭建的云服務(wù)平臺(tái)架構(gòu)見圖1。

圖1 VMCD搭建的云服務(wù)平臺(tái)架構(gòu)

（1）V.C Director 數(shù)據(jù)庫和 V.C 數(shù)據(jù)庫用來 VMCD管理和 V.C Server 管理，現(xiàn)在可以使用 VMCD 的數(shù)據(jù)庫有微軟的 SOL.Server 和甲骨文公司的 Oracle。

（2）提供防火墻保護(hù)的是VM vShield、流量分析及外圍的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)用于保護(hù) vCenter Server 基礎(chǔ)虛擬架構(gòu)。V.S Manager 是vShield 的集中管理組件，使用 V.S Manager用來監(jiān)視并集中配置 V.S App、V.S Endpoint 和 V.S Edge。

圖1中的節(jié)點(diǎn)表示虛擬主機(jī)，節(jié)點(diǎn)與ESXi 相連表示計(jì)算機(jī)分配給這個(gè)虛擬機(jī)所使用到的資源 (例如內(nèi)存、硬盤、CPU等)為這個(gè) ESXi 所在計(jì)算機(jī)上的資源（例如：內(nèi)存、硬盤、CPU等）。用戶通過web 門戶來訪問 vCloud 上的資源，VMCD 服務(wù)器通過vCloud Director 數(shù)據(jù)庫來保存它所管理的 vCenter服務(wù)器的信息（IP 地址、內(nèi)存等信息）、VMCD 用戶的信息（用戶名、密碼和權(quán)限等信息）以及自身的一些信息（IP地址、域名等）。每臺(tái) vCloud Director 服務(wù)器可以管理多臺(tái) V.C 服務(wù)器，通過 V.S Manager 來保障 vCenter 服務(wù)器單元的安全可靠性，ESXi的信息以及 vCenter用戶的信息通過 vCenter 數(shù)據(jù)庫來保存。每一臺(tái)vCenter 服務(wù)器可以用于管理多個(gè)ESXi，這些被管理的ESXi共享使用同一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備，這臺(tái) ESXi 的計(jì)算資源為每一臺(tái)ESXi上的虛擬機(jī)所使用的計(jì)算資源所分配，與這臺(tái) ESXi相鏈接的存儲(chǔ)設(shè)備提供存儲(chǔ)資源。每當(dāng)在ESXi上新建一臺(tái)虛擬機(jī)時(shí)，就會(huì)自動(dòng)給新建的這臺(tái)虛擬機(jī)分配所適用的計(jì)算和存儲(chǔ)資源，這些計(jì)算和存儲(chǔ)資源分別用于與這臺(tái)ESXi相鏈接的存儲(chǔ)設(shè)備。

企業(yè)級(jí)私有云的構(gòu)建是VMCD基于V.M vSphere和V.M vShield。其搭建的虛擬數(shù)據(jù)中心為企業(yè)內(nèi)部和員工提供服務(wù)。用戶如果需要定制資源可通過VMCD提供的web界面來請(qǐng)求，這些可定制的資源包括存儲(chǔ)空間、操作系統(tǒng)以及計(jì)算資源。當(dāng)用戶請(qǐng)求的定制資源生成后，定制產(chǎn)品會(huì)以虛擬主機(jī)的形式提供給用戶使用。

2.3 搭建規(guī)劃方案

（1）第一階段——對(duì)A機(jī)房進(jìn)行改造升級(jí)

隨著應(yīng)用及業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)量不斷地增加，業(yè)務(wù)流量不斷地增長(zhǎng)，面對(duì)不斷增長(zhǎng)的存儲(chǔ)和吞吐需求，部分事業(yè)單位8G的SAN網(wǎng)絡(luò)已無法滿足現(xiàn)有生產(chǎn)業(yè)務(wù)的支撐，為保障業(yè)務(wù)指標(biāo)以及未來不斷增長(zhǎng)的高性能要求。本次實(shí)施SAN網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)擴(kuò)容及存儲(chǔ)控制器升級(jí)換代，將原有的2臺(tái)8G的光纖交換機(jī)替換為2臺(tái)16G的光纖交換機(jī)，將原有的ESXi主機(jī)8G HBA卡替換為16G HBA卡。

（2）第二階段——對(duì)B機(jī)房進(jìn)行災(zāi)備建設(shè)

對(duì)B機(jī)房部署一套新的虛擬化環(huán)境，其中計(jì)算部分由7臺(tái)服務(wù)器組成，存儲(chǔ)部分由2臺(tái)48路光纖交換機(jī)、2臺(tái)網(wǎng)絡(luò)雙活（Active-Active）存儲(chǔ)組成，消除存儲(chǔ)系統(tǒng)單點(diǎn)故障，保障數(shù)據(jù)可靠性。

（3）第三階段——建立同城數(shù)據(jù)級(jí)異步復(fù)制災(zāi)備系統(tǒng)

目前信息機(jī)房的基礎(chǔ)設(shè)施及網(wǎng)絡(luò)資源均已部署到位，兩個(gè)信息機(jī)房的存儲(chǔ)設(shè)備均已實(shí)現(xiàn)雙活（Active-Active），且生產(chǎn)中心在存儲(chǔ)雙活（Active-Active）保障的同時(shí)還利用備份軟件做了定期策略備份。為了保障業(yè)務(wù)中斷時(shí)間降到最低，為了在災(zāi)難發(fā)生后能夠以最快速度恢復(fù)數(shù)據(jù)服務(wù)，快速拉起業(yè)務(wù)，第二階段采用Veeam Backup & Replication CDP（連續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)）功能，建立A機(jī)房B機(jī)房容災(zāi)中心的連續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)。

3 結(jié)語

事業(yè)單位云服務(wù)平臺(tái)是結(jié)合單位自身的需求條件進(jìn)行規(guī)劃搭建的，是目前云計(jì)算的應(yīng)用模式的一種資源管理系統(tǒng)，規(guī)劃中主要涵蓋了對(duì)于云服務(wù)的發(fā)布、維護(hù)和應(yīng)用的管理等。云平臺(tái)的思想核心，是統(tǒng)一管理云服務(wù)所需的計(jì)算資源組成的資源池，然后根據(jù)用戶的實(shí)際需求提供計(jì)算資源。通過云平臺(tái)，用戶可以在web上訪問云平臺(tái)所提供的應(yīng)用和服務(wù)，以滿足用戶的需求；與此同時(shí)，研發(fā)人員也可以將應(yīng)用軟件靈活安裝到云管理平臺(tái)上，由云平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)一的管理。通過云平臺(tái)，可以充分滿足網(wǎng)絡(luò)云服務(wù)的快速響應(yīng)和實(shí)時(shí)處理的需求，并且云平臺(tái)可以統(tǒng)一地對(duì)資源調(diào)度進(jìn)行管理，提升云平臺(tái)的資源利用率，減少云服務(wù)的開發(fā)和維護(hù)成本。