沈陽(yáng)航空航天大學(xué) 鄭晨溪 史曉卓

存儲(chǔ)災(zāi)備私有云數(shù)據(jù)中心建設(shè)

沈陽(yáng)航空航天大學(xué) 鄭晨溪 史曉卓

本文結(jié)合高校信息化發(fā)展，針對(duì)學(xué)校業(yè)務(wù)特點(diǎn)以及存儲(chǔ)體系的發(fā)展，闡述校園網(wǎng)數(shù)據(jù)中心建設(shè)，提出高校數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器、存儲(chǔ)系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)和建設(shè)思路。

數(shù)據(jù)中心；存儲(chǔ)；私有云

數(shù)字化校園信息化建設(shè)，首先要做的就是建立功能完善的校園數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心將校園中分散的數(shù)據(jù)資源集中存放，提高了數(shù)據(jù)的共享性，加強(qiáng)了數(shù)據(jù)的安全性，為教育教學(xué)、學(xué)生課余活動(dòng)、教師科研、運(yùn)維管理、計(jì)費(fèi)等提供更加敏捷與無(wú)間斷的優(yōu)質(zhì)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)多用戶、多平臺(tái)以及異構(gòu)平臺(tái)間的數(shù)據(jù)共享和管理。

存儲(chǔ)災(zāi)備私有云數(shù)據(jù)中心核心在于服務(wù)器、虛擬化、存儲(chǔ)系統(tǒng)與基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)建設(shè)，部署數(shù)據(jù)中心交換機(jī)、虛擬化服務(wù)器搭建，建立數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)施，在統(tǒng)一的信息存儲(chǔ)平臺(tái)上為校園信息化系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)提供可靠、安全的存儲(chǔ)空間，同時(shí)要充分考慮存儲(chǔ)安全、備份和恢復(fù)功能。校園存儲(chǔ)數(shù)據(jù)中心采用VMware虛擬化軟件、DELL機(jī)架服務(wù)器、EMC VNX、FCOE萬(wàn)兆數(shù)據(jù)中心交換機(jī)統(tǒng)一存儲(chǔ)搭建學(xué)校私有云數(shù)據(jù)中心。

以往校園數(shù)據(jù)中心服務(wù)器數(shù)量有限，有多個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)安裝在一臺(tái)物理服務(wù)器中，為了避免多種應(yīng)用安裝于同一系統(tǒng)中容易產(chǎn)生兼容性等問(wèn)題，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)長(zhǎng)期觀察記錄，整體業(yè)務(wù)系統(tǒng)CPU及內(nèi)存的利用率并不高，平均低于5%的利用率，造成了硬件資源的浪費(fèi)。采用VMware虛擬化技術(shù)，將每個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)都部署在一臺(tái)獨(dú)立的虛擬服務(wù)器中。減少對(duì)空間，電能，制冷，機(jī)柜，網(wǎng)絡(luò)等的占用，避免計(jì)算資源空閑浪費(fèi)。整個(gè)虛擬化平臺(tái)通過(guò)VMware HA技術(shù)保障了應(yīng)用系統(tǒng)的高可用，通過(guò)DRS動(dòng)態(tài)資源調(diào)配技術(shù)實(shí)現(xiàn)了硬件資源的動(dòng)態(tài)分配，不會(huì)在因?yàn)橛布收?，造成某個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的宕機(jī)。

提高服務(wù)器虛擬化應(yīng)用中資源分配與負(fù)載遷移中的智能化、自動(dòng)化水平，確保服務(wù)器虛擬化平臺(tái)與其它虛擬平臺(tái)的兼容性，通過(guò)提升底層硬件資源的利用率而降低云服務(wù)器虛擬化管理與應(yīng)用成本。

存儲(chǔ)規(guī)劃中推薦選擇統(tǒng)一存儲(chǔ)，能夠同時(shí)提供FC SAN接口、I-SCSI接口、NAS功能及融合接口FCoE，能無(wú)縫的與VMware虛擬化架構(gòu)進(jìn)行完美結(jié)合，將一卡通數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)字化校園數(shù)據(jù)庫(kù)等數(shù)據(jù)遷移至統(tǒng)一存儲(chǔ)中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)集群部署，如oracle RAC、MSCS等。利用“智能存儲(chǔ)分層”以及“緩存動(dòng)態(tài)擴(kuò)展功能”將如閃盤、FC盤、SAS盤與SATA盤進(jìn)行有效結(jié)合，根據(jù)應(yīng)用程序以及I/O的比重自動(dòng)調(diào)配磁盤的IO資源，并與應(yīng)用程序進(jìn)行良好的結(jié)合，從而提升前端應(yīng)用性能。部署統(tǒng)一存儲(chǔ)后，將會(huì)大幅度提升VMware虛擬化的部署速度和業(yè)務(wù)承載能力、能夠提供虛擬主機(jī)到存儲(chǔ)間多鏈路訪問(wèn)以及通信鏈路的負(fù)載均衡能力。同時(shí)根據(jù)應(yīng)用業(yè)務(wù)的需求，將物理磁盤空間轉(zhuǎn)換為存儲(chǔ)系統(tǒng)cahe緩存使用。當(dāng)開學(xué)初或期末的時(shí)候訪問(wèn)量急劇增長(zhǎng)的時(shí)候，通過(guò)提高緩存的辦法，來(lái)增強(qiáng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)性能。而不至于因性能的下降去更換整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)安全與業(yè)務(wù)連續(xù)性方面，支持如快照和克隆和CDP；在遠(yuǎn)端容災(zāi)功能方面，支持存儲(chǔ)鏡像，文件級(jí)數(shù)據(jù)同步，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)斷點(diǎn)保護(hù)功能等；支持兩臺(tái)以上的統(tǒng)一存儲(chǔ)虛擬化，無(wú)論任何一臺(tái)存儲(chǔ)發(fā)生故障都不會(huì)影響前端應(yīng)用以及數(shù)據(jù)丟失，保證數(shù)據(jù)安全。應(yīng)加強(qiáng)云數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)無(wú)縫擴(kuò)展能力，降低數(shù)據(jù)和管理策略在不同中心系統(tǒng)中的操作風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)云業(yè)務(wù)量、重要性、相應(yīng)級(jí)別、恢復(fù)宕機(jī)時(shí)限等要求執(zhí)行相應(yīng)的安全管理級(jí)別。磁盤選擇SSD、SAS、NS-SAS三種類型磁盤混合使用，配合自動(dòng)存儲(chǔ)分層功能將周期性高iops的請(qǐng)求交由SSD磁盤處理，較低一級(jí)的交由SAS高性能磁盤處理，活動(dòng)率較低的iops請(qǐng)求交由大容量NL-SAS磁盤處理，從而達(dá)到良好的磁盤自調(diào)節(jié)處理能力。SSD磁盤（Solid State Disk）泛指使用NAND Flash組成的固態(tài)硬盤，沒(méi)有機(jī)械結(jié)構(gòu)，利用傳統(tǒng)的NAND Flash特性，以區(qū)塊寫入和抹除的方式作讀寫的功能，因此在讀寫的效率上，非常依賴讀寫技術(shù)上的設(shè)計(jì)，與目前的傳統(tǒng)硬盤相較，具有低耗電、耐震、穩(wěn)定性高、耐低溫等優(yōu)點(diǎn)，SSD磁盤比傳統(tǒng)的硬盤速度提高在50~800倍左右。

服務(wù)器選擇傳統(tǒng)機(jī)架式服務(wù)器，機(jī)架式服務(wù)器有更多用于網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)適配器的擴(kuò)展槽?？梢栽谔摂M機(jī)里有更多數(shù)量的NIC和存儲(chǔ)控制器用于負(fù)載均衡，同時(shí)連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)，大型機(jī)架服務(wù)器（大于5U）有高達(dá)7個(gè)的I/O擴(kuò)展槽，刀片服務(wù)器則在擴(kuò)展方面局限。機(jī)架服務(wù)器有更多內(nèi)部容量用于本地磁盤存儲(chǔ)，可在本地存儲(chǔ)上運(yùn)行大量虛擬機(jī)，對(duì)于內(nèi)部磁盤有更多分段，而刀片服務(wù)器的數(shù)量有限（0到四個(gè)驅(qū)動(dòng)）。此外刀片服務(wù)器一般能支持四個(gè)處理器插座，而機(jī)架式服務(wù)器能支持8個(gè)或更多CPU插座。機(jī)架式服務(wù)器不需要使用任何額外的架構(gòu)組件進(jìn)行安裝，而刀片則需要再購(gòu)買機(jī)架。

在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)計(jì)上采用FCOE萬(wàn)兆數(shù)據(jù)中心交換機(jī)。虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備主要以云數(shù)據(jù)中心各種物理網(wǎng)卡虛擬化和虛擬網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)為主，可根據(jù)用戶需求在主機(jī)內(nèi)部虛擬多個(gè)網(wǎng)卡和交換鏈路.并分配獨(dú)立的MAC地址、IP地址.根據(jù)云服務(wù)需求在虛擬網(wǎng)卡之間實(shí)現(xiàn)用戶問(wèn)的流量調(diào)度管理策略。FCOE萬(wàn)兆數(shù)據(jù)中心交換機(jī)具有融合多種接口類型、高處理能力、高安全性，提供網(wǎng)絡(luò)多協(xié)議融合接口FCOE，可以將服務(wù)器、存儲(chǔ)等產(chǎn)品通過(guò)FCOE萬(wàn)兆接口卡進(jìn)行連接，提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包交換性能及網(wǎng)絡(luò)帶寬，簡(jiǎn)化線纜連接架構(gòu)，便于維護(hù)與故障排查。通過(guò)以太網(wǎng)增強(qiáng)協(xié)議，確保存儲(chǔ)協(xié)議在以太網(wǎng)上更加穩(wěn)定，避免產(chǎn)生丟包現(xiàn)象，進(jìn)而保障了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴Ｍ瑫r(shí)為擴(kuò)展異地?cái)?shù)據(jù)備份及容災(zāi)提供前提保障。提高云中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)通信端口與線路數(shù)據(jù)傳輸能力，通過(guò)自動(dòng)精簡(jiǎn)配置為快速增長(zhǎng)的虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)增加存儲(chǔ)容量，及時(shí)回收虛擬資源并為新的云應(yīng)運(yùn)及時(shí)再分配，可以減少因“虛擬機(jī)蔓延”而造成的資源浪費(fèi)。

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鄭晨溪（1977—），女，碩士研究生，工程師，現(xiàn)供職于沈陽(yáng)航空航天大學(xué)，研究方向：計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用。