浅谈高校新数据中心机房的服务融合平台建设

张艳 赵野军

摘要:随着高校信息化程度的不断提高,业务系统对IT基础设施的依赖程度越来越高,业务系统的连续性和灾难保护的重要性也越来越突出,建设新数据中心机房的服务器融合云平台建设,是保证业务系统快速部署、动态分配、最大化利用硬件资源,保障服务器应用的水平不断提高。新数据中心机房的服务融合平台建设将对高校科研教学、综合服务、业务管理、信息共享等多项职能方面起到很大支撑作用。

关键词:云平台;数据中心;服务融合;虚拟存储;信息管理

中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2018)21-0021-04

Abstract:With the constant improvement of the degree of university informatization, business system of the reliance of the IT infrastructure is higher and higher, the continuity of the business system and the importance of disaster protection is becoming more and more outstanding, the construction of new data center computer room server fusion cloud platform construction, is to ensure that the business system rapid deployment, dynamic allocation, to maximize the utilization of hardware resources, improving continuously the security server applications. The construction of the service integration platform of the new data center computer room will greatly support the functions of scientific research and teaching, comprehensive service, business management and information sharing.

Key words:Cloud platform; Data center; Service integration; Virtual storage; Information management

1 引言

隨着云计算和虚拟化技术向构建新一代数据中心方向发展,关键以云计算为基础,实现管理以及业务的集中,对数据中心资源进行动态调整和分配,重点满足企业关键应用向X86系统迁移对于资源高性能、高可靠、安全性和高可适应性上的要求,同时提高基础架构的自动化管理水平,确保满足基础设施快速适应业务的商业敏捷诉求,同时进一步减少企业的IT整体投入。

随着信息技术的普及和全球信息化趋势的加强,作为信息系统的物理载体和核心资源,数据中心的作用愈发重要。通过校园云数据中心可以对校园信息化建设的硬件资源进行统一灵活管理,提供统一的系统平台建设、管理和运维,统一部署安全防护设施、备份策略等等.云数据中心的虚拟化环境还提供了资源动态调度、高可用性保证及故障检测等能力,有效地保证了信息化系统的稳定性、可扩展性和高可用性.在设计、使用合理的条件下,任何单机的硬件级、OS级故障基本都不会对应用业务系统造成致命性破坏。而数据中心机房作为数据中心运行的平台,提供着数据中心运行所需要的场所和环境保障。本文以北京服装学院为例来浅谈高校数据中心机房服务平台的建设。

2 现状

2.1业务应用方面

信息建设坚持高起点规划、高标准建设、高效能管理的原则。随着其业务和信息化建设的快速发展。目前现有的虚拟化平台的计算资源能力已经很有限,学院的业务应用系统新上的较多,各个业务系统也面临着需要更好的计算性能的提升,目前云平台服务器的已使用的虚拟机数量已达70%以上(已超过了虚拟机所允许的正常限额60%),无法满足学校对服务器的数量需求。

2.2原系统情况

目前的云平台为Vmware虚机系统,共由11台华为2288、2285H和HP,属于较低档次的低配置服务器。软件VMWAWRE 5.5.0,软硬件均使用多年,已到更新换代期限。

网络及安全根据放置在数据唯一出入的万兆光纤的WAFI和防火墙做网络流量纵向监控,采用VLAN隔离不同应用的安全级别经防火墙进行服务器间横向访问控制。

学院云平台承载学院各个业务应用系统的长期的运行和学校的各种新的系统应用的日益增加,现有的云平台系统硬件已超负荷运行,作为支撑全校各个应用系统的核心软硬件设施,现有云平台已无法满足学院的未来新上业务系统和已有业务系统的升级扩容的需求,亟需对自动化系统软硬件设备进行更新建设。

随着学校对数据中心机房的需求日益增大,云平台系统的承载能力必将面临新的挑战。数据中心要求更稳健安全可靠的系统云平台、更高处理能力的硬件条件,以满足数据中心的日常业务应用需求。

3 项目必要性

学院在2008年开始利用Vmware虚机系统搭建云平台,最初的服务器数量仅为6台;2015年增加了8台服务器以满足学院高速业务发展的需求,在保证稳定性和可用性的性的要求下目前的云平台资源及性能已经发挥到能够提供资源的极致。为此,通过分析学院业务增长趋势,2018年计划采购10台服务器用以满足日益增长的虚拟机资源需求保障学院数据中心运作畅通。

学院的虚拟化系统承载学院的各个业务应用,随着学院的业务系统的不断完善,信息化建设不断推进,新增的业务系统将越来越多,智慧课堂、网络教学、综合校情分析等智慧校园体系将逐步在校内搭建,应用管理平台、服务门户平台与教学平台也将随着学院发展不断完善,同时随时数据量的不断增加老旧的业务系统也需要增强计算能力来满足日益增长的数据量,因此对目前云平台的计算能力造成了极大的压力,现网的云平台的承载能力已经无法满足学院业务系统的新增及老旧业务的扩容。

目前使用的数据中心云平台管理系统VMWAWRE 5.5.0,随着数据中心业务量的增加,运行效率低下,该系统已无法满足现有需求,严重影响到了数据中心的业务运转。

作为硬件系统物理节点的2288服务器自投入使用以来,已经不间断运行了很多年,其配置了2个E5-2620处理器、128G内存、4块300G硬盘,硬件性能已经跟不上学校数据中心业务的发展。且随着应用的增多、补丁的升级、程序缓冲的堆积、以及服务器365天不间断的运行,服务器硬件损耗老化加快,处理性能不断降低,现有的老旧服务器在访问高峰期会出现业务系统访问速度急剧下降、访问不稳定、死机掉线等现象,需要更换性能更强大的服务器。

随着云计算和虚拟化技术向构建新一代数据中心方向发展,关键以云计算为基础,实现管理以及业务的集中,对数据中心资源进行动态调整和分配,重点满足关键应用向X86系统迁移对于资源高性能、高可靠、安全性和高可适应性上的要求,同时提高基础架构的自动化管理水平,确保满足基础设施快速适应业务的商业敏捷诉求,同时进一步减少企业的IT整体投入。

总之,根据每年对服务器的发展和需求趋势,预计每年至少平均需求量约5台。其中包括每年有因过期无法使用需要报废淘汰更新2~3台每年还会有信息系统应用的新的系统或升级需要2~3台新的服务器。其二,由于缺乏对投资新机房的建设,仅完成了机房的基础环境。目前机房内只有利旧的服务器,最早的都是10年前服务器使用年限,存在着故障率高、更换备件难找且费用高;第三、许多新上的业务系统需要利用云平台来更好地分配和使用计算机资源,以获得节能高效。

4 需求分析

4.1业务需求

北京服装学院现有数据中心机房,管理着各种全局性应用。由于近几年信息化要求不断提高以及信息化建设投入不断增加,北京服装学院对各种信息化系统的依赖不断加强,各项工作的紧迫性和连续性较高,因此任何情况下,北京服装学院数据中心的运行都必须保持畅通、不间断。

服务器硬件故障造成的业务系统停运时间过长。维修或购买设备都需要时间,在短时间很难恢复业务系统的正常运行。对于一些实时的数据库业务,特别是涉及全校的对外服务的业务会造成比较大的影响。所以,数据中心更需要一个安全,可靠的云平台环境

4.2功能需求

传统的信息化管理方式使服务器资源没有得到充分利用,性价比较低。一方面是一台或几台物理服务器只运行一个业务系统,而大部分业务系统的访问量比较少,势必造成服务器资源闲置或浪费。另一方面新的信息化建设需求,又需要购买新的服务器,造成资源的浪费和系统部署周期的增长。机房内大部分服务器已出质保期,部分服务器服役超过五年,需进行更换。

如上图,仍有多台2008年的旧服务器在用,需要更新。

4.3数据需求

由上图中看到,有些物理机的虚机使用率最高的已经100%(24/24), 注即(虚机CPU/物理机实际CPU核数)之比。急需新增云平台的虚拟容量。为了保证提升故障恢复速度,降低业务中断时间、保障业务的连续性,需要预留HA资源,当前系统总体容量已经超过了虚机的适宜使用比例60%。

4.4性能需求

1)數据中心机房的融合平台服务器

4路4U机架式服务器,配置Intel Xeon E7-4820处理器;

内存扩展能力:≥48个插槽,支持1.5倍高大尺寸内存;

内置硬盘类型:≥8块热插拔2.5英寸SAS/SATA/SSD硬盘;

配置独立硬件Raid卡,支持RAID0,1,1E,10等。

2)数据中心机房的融合平台虚拟化软件

实现对虚拟化环境和物理环境的集中管理;

实现对操作系统、中间件、数据库、计算、存储及网络设备的综合监控管理;

实现对虚拟化环境的资源部署管理;

需要实现如下流程和功能:服务台、事件管理(服务请求管理)、问题管理、配置管理、变更管理(发布管理)、服务级别管理;

需要建立报表系统,实现对服务管理平台中各种信息的分析和呈现;

在融合平台基础上建设智慧课堂、网络教学、综合校情分析构建智慧校园体系。

5 建设目标

5.1业务目标

通过此次数据中心机房的服务融合平台的建设及硬件设备采购,满足数据中心建设的迫切需求,在一定程度上数据中心的业务能力水平,提高数据中心运维管理效率,争取实现数据中心融合一体化管理。

5.2技术目标

高效:性能业界领先,大容量大集群资源池,自动化管理,弹性伸缩等;

安全:端到端安全加固,多种灾备方案,虚拟化防病毒,TPM可信计算等;

融合:云和非云资源统一管理,多数据中心管理,支持私有云、公有云和混合云的一站式解决方案等;

开放:Openstack开放架构,广泛的软硬件兼容性认证和产业链合作,提供标准开放API和eSDK扩展。

6 建设方案

6.1建设原则

1) 稳定性和可靠性原则

系统设备硬件均采用高可靠性的工控级产品,在运行环境温湿度范围、抗电磁干扰、噪声震动、空气含尘量等方面具有高于被监控网络的良好适应性。

2)安全性原则

安全体系是一个复杂的系统工程,涉及人、技术、操作等要素,单靠技术或单靠管理都不可能实现。因此,必须将各种安全技术与运行管理机制、人员思想教育与技术培训、安全规章制度建设相结合。

3)实用性和先进性原则

结合数据中心新实际环境,最大限度利用现有设备,保证实用性和适用性的同时,采用主流新的技术,并有一定的创新性和先进性。

6.2设计依据

安全监控项目遵循或参照:

国家标准:

国家标准《计算站场地技术要求》(GB2887-89)

国家标准《计算站场地安全技术》(GB9361-88)

国家标准《低压配电设计规范》(GB50054-95)

国家标准《供配电系统设计规范》(GB50052-95)

国家标准《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》(GB50169-92)

国家标准《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》GB 50150-91

国家标准《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB 50236-98

6.3总体建设任务与分期建设内容

1)数据中心云平台自动化系统建设

提升数据处理性能,提高系统资源的利用率,实现跨平台恢复数据库,方便日常维护管理。

2)自动化系统服务器

对数据库系统目前在运行的服务器硬件进行更换。新的服务器配置兼顾数据中心现有和未来升级需求,对数据库版本和操作系统版本具有良好的兼容性。

3)自动化运维监控系统

有效监控物理服务器,虚拟服务器的健康状态及负载信息,自动化报警。

以上所有项目本期完成。

7 总体框架

7.1硬件框架

7.2系统平台框架

8 设备选型原则及关键技术指标

8.1 数据中心云平台自动化系统硬件

稳定可靠:支持53项RAS特性,包括內存镜像、内存备用、链路自动恢复等特性,支持故障预告警等功能;

性能卓越:E7 v4系列处理器最高支持24个计算核心,整体性能大幅提升;

扩展灵活:最高支持23个2.5英寸本地硬盘,适用于大数据分析等应用场景;

绿色节能:支持DEMT动态节能、功率封顶、高压直流供电等节能技术。

8.2数据中心云平台自动化系统平台

具有合理的内存调度机制,能够实现内存的过量使用(如共享页面技术等),保障内存资源的充分利用。

可以在不停机的状态下,手工或自动地实现虚拟机在集群之内的不同物理机之间迁移(迁移并发量6台及以上),保障业务连续性。

由一个存储池迁移至另一个存储池,在不同存储底层迁移。在线手工或自动地实现虚拟机存储磁盘在集群之内不同存储资源上的迁移,保障业务连续性以及可靠性。

实现虚拟机的网络调度,支持标准式以及分布式交换,同一物理机上虚拟机之间的网络隔离(支持VLAN)。

实现虚拟机存储的超分,虚拟机仅占用已使用的磁盘空间,而虚拟机看到的为完整逻辑空间。

支持虚拟机快照功能,能对虚拟机进行快速备份,在操作系统维护、应用以及数据库升级变更操作前,执行快照,提高系统可靠性。

统一管理集群、主机和虚拟机,并能监控主机、虚拟机的状态、性能等。

9 总结

本次数据中心机房的融合平台服务器选用 4 路服务器采用 Xeon E7处理器,配置 512G 内存 6*300G SAS 硬盘以满足日益增加的业务需求。数据中心机房的融合平台虚拟化软件实现对虚拟化环境和物理环境的集中管理,对操作系统、中间件、数据库、计算、存储及网络设备的综合监控管理,实现对服务管理平台中各种信息的分析和呈现。利用虚拟化技术可将多种应用进行整合,”按需规划”数据中心的虚拟化环境,不仅可以提高服务器的使用效率,降低运行成本,而且可以简化服务器管理模式,提高数据中心的管理与服务保障水平。

参考文献:

[1] 周俐军,林泽东.基于VMware的高校数据中心虚拟化管理探究[J].中国管理信息化,2009,12 (16) :65-66.

[2] 李先毅,高山,刘柱,等.高校信息化运维体系中的校园网云数据中心建设[J].华东师范大学学报:自然科学版,2015(s1):262-265.

【通联编辑:王力】

《浅谈高校新数据中心机房的服务融合平台建设》转载自《电脑知识与技术》学术期刊,2018年21期 ,作者:张艳,赵野军。

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