趙 峰，石佳磊，李祉岐，孫 磊

ZHAO Feng, SHI Jia-lei, LI Zhi-qi, SUN Lei

（北京國(guó)電通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司創(chuàng)新技術(shù)中心，北京 100070）

0 引言

隨著IT技術(shù)及IT行業(yè)迅速發(fā)展，社會(huì)和企業(yè)的信息化程度不斷深入。企業(yè)信息化水平和企業(yè)經(jīng)營(yíng)業(yè)務(wù)之間的關(guān)系越來(lái)越緊密，企業(yè)業(yè)務(wù)對(duì)信息技術(shù)的依賴(lài)程度也越來(lái)越高。如何對(duì)IT系統(tǒng)實(shí)行有效管理成為實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息化的一個(gè)重要關(guān)鍵。良好的IT運(yùn)維管理方式作為提升企業(yè)IT管理水平的重點(diǎn)，已被越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)外企業(yè)接受、認(rèn)可和發(fā)展。在當(dāng)前云計(jì)算、大數(shù)據(jù)的技術(shù)浪潮下，企業(yè)的IT架構(gòu)出現(xiàn)了巨大的變化，而隨之而來(lái)的就是企業(yè)的IT管理變得越來(lái)越復(fù)雜。尤其是在市場(chǎng)環(huán)境變得更加復(fù)雜和多變，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)變得更加激烈，企業(yè)業(yè)務(wù)對(duì)于IT在及時(shí)性、穩(wěn)定性、高效率等方面的需要變得更加的嚴(yán)格，因此，云計(jì)算環(huán)境之下，IT運(yùn)維管理對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，其帶來(lái)的挑戰(zhàn)越來(lái)越大。企業(yè)需要一套行之有效的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于企業(yè)IT支撐服務(wù)的綜合管理，以此來(lái)更好地為企業(yè)生產(chǎn)、管理業(yè)務(wù)服務(wù)。

隨著國(guó)網(wǎng)信息化SG186工程建設(shè)的推進(jìn)，越來(lái)越多信息系統(tǒng)需要上線轉(zhuǎn)運(yùn)行，在國(guó)網(wǎng)信息化水平踏上新臺(tái)階的同時(shí)，對(duì)于信息運(yùn)維水平、標(biāo)準(zhǔn)化程度、規(guī)范性提出了更高的要求。為促進(jìn)ITIL國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)網(wǎng)信息運(yùn)維現(xiàn)狀相結(jié)合，早在2007年國(guó)網(wǎng)就啟動(dòng)了ITIL運(yùn)維咨詢(xún)項(xiàng)目，2008年啟動(dòng)了集ITIL運(yùn)維流程管理在內(nèi)的信息運(yùn)維綜合監(jiān)管系統(tǒng)。在總結(jié)咨詢(xún)成果和試點(diǎn)實(shí)施成果的基礎(chǔ)上，國(guó)網(wǎng)組織開(kāi)展了信息運(yùn)維流程標(biāo)準(zhǔn)的研究和系統(tǒng)改造工作。流程標(biāo)準(zhǔn)包括ITIL運(yùn)維服務(wù)支持的五大流程，即事件、問(wèn)題、配置、變更、發(fā)布管理流程。

隨著業(yè)務(wù)系統(tǒng)的不斷深化和完善，新功能模塊及外部應(yīng)用集成接口持續(xù)增加，并與現(xiàn)有運(yùn)維范圍內(nèi)的功能發(fā)生交互和影響，系統(tǒng)復(fù)雜度和運(yùn)維難度隨之提高，運(yùn)維工作量大大增加。運(yùn)維人員工作負(fù)荷已呈現(xiàn)逐步飽和狀態(tài)，出現(xiàn)高峰坐席全滿(mǎn)，客戶(hù)無(wú)法得到及時(shí)有效運(yùn)維的情況。信息運(yùn)維正呈現(xiàn)“點(diǎn)多面廣、復(fù)雜性增加、變更頻繁、要求提高、資源不足”的特點(diǎn)。

在主機(jī)虛擬化、存儲(chǔ)分布式、同城災(zāi)備等云化技術(shù)的大量應(yīng)用下，原有傳統(tǒng)的信息運(yùn)維服務(wù)模式、能力有待進(jìn)一步的優(yōu)化提升，本文力圖著力于研究基于云化技術(shù)應(yīng)用下，電力行業(yè)信息運(yùn)維服務(wù)能力提升，從基于OpenStack的云平臺(tái)入手，建立基于云的電力信息網(wǎng)運(yùn)維服務(wù)平臺(tái)，開(kāi)展信息運(yùn)維服務(wù)體系的系統(tǒng)性?xún)?yōu)化研究。

1 基于OpenStack的云平臺(tái)設(shè)計(jì)

1.1 云平臺(tái)應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計(jì)

本次研究采用基于OpenStack社區(qū)版的企業(yè)級(jí)發(fā)行版，其底層以O(shè)penStack穩(wěn)定的社區(qū)版本為核心，同時(shí)增強(qiáng)企業(yè)級(jí)功能。如增加服務(wù)器HA（高可用）技術(shù)以增強(qiáng)KVM虛擬機(jī)的高可靠性。在應(yīng)用層，應(yīng)以管理需求為中心，增加復(fù)雜系統(tǒng)的易用性，如云主機(jī)的快速部署和回收，對(duì)物理、虛擬資源監(jiān)控，以及多租戶(hù)管理和自服務(wù)等功能。在對(duì)外服務(wù)層，除了增強(qiáng)訪問(wèn)服務(wù)的易操作性，還應(yīng)考慮與其他環(huán)境對(duì)接，如與現(xiàn)有的AD集成、與運(yùn)維軟件集成、與備份軟件集成等。

應(yīng)用架構(gòu)如圖1所示。

云基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)：包括虛擬服務(wù)器部署和計(jì)算模塊NOVA，實(shí)現(xiàn)對(duì)KVM或者VMWare虛擬機(jī)的管理，對(duì)Docker容器的管理，對(duì)Power小型機(jī)的管理；包括網(wǎng)絡(luò)管理模塊Neutron，提供云計(jì)算環(huán)境下的虛擬網(wǎng)絡(luò)功能，可同時(shí)支持多種物理網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型，支持防火墻服務(wù)、節(jié)點(diǎn)間VPN服務(wù)等；包括統(tǒng)一存儲(chǔ)管理模塊Cinder，支持Server SAN、IPSAN、FC SAN等各種架構(gòu)，支持文件存儲(chǔ)、對(duì)象存儲(chǔ)和塊存儲(chǔ)等各種存儲(chǔ)服務(wù)模式。

云管理服務(wù)：包括虛擬機(jī)管理、網(wǎng)絡(luò)管理、存儲(chǔ)管理、鏡像管理、策略管理和硬件管理，企業(yè)級(jí)使用應(yīng)該在OpenStack社區(qū)版的基礎(chǔ)上對(duì)虛擬機(jī)管理、網(wǎng)絡(luò)管理、存儲(chǔ)管理了增強(qiáng)，使之更符合企業(yè)客戶(hù)高可靠和易用性的要求。

監(jiān)控/計(jì)量：企業(yè)級(jí)使用應(yīng)包括硬件監(jiān)控、虛擬監(jiān)控、存儲(chǔ)監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、服務(wù)監(jiān)控和資源計(jì)量的功能，其中大部分是OpenStack社區(qū)版不具備的，需要增強(qiáng)。

表1 系統(tǒng)功能模塊總結(jié)

自服務(wù)：企業(yè)級(jí)使用應(yīng)提供網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾?、安裝管理、升級(jí)管理、日志管理、通知管理和事件管理功能，大部分是OpenStack社區(qū)版不具備，需要增強(qiáng)。

云訪問(wèn)服務(wù)：提供Dashboard和C L I 兩種訪問(wèn)模式，應(yīng)該在Dashboard上做了增強(qiáng)和改進(jìn)，使之更符合中國(guó)人的習(xí)慣。

API服務(wù)：提供基礎(chǔ)架構(gòu)管理API、監(jiān)控API、遠(yuǎn)程管理API、安裝部署API，使云計(jì)算平臺(tái)可以與其他系統(tǒng)對(duì)接。

安全：提供認(rèn)證、權(quán)限、審計(jì)功能，并與AD對(duì)接。

圖2 自動(dòng)化運(yùn)維平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)

1.2 云平臺(tái)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

云平臺(tái)具備基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）的核心管理能力，涵蓋從云服務(wù)定義、云服務(wù)申請(qǐng)、云服務(wù)供應(yīng)、云服務(wù)變更、云服務(wù)回收等面向服務(wù)的生命周期管理能力。

2 自動(dòng)化運(yùn)維平臺(tái)規(guī)劃

2.1 總體技術(shù)路線

1）采用全開(kāi)源軟件作為基礎(chǔ)，完全做到自主可控、安全；

2）云計(jì)算平臺(tái)采用OpenStack；自動(dòng)化巡檢采用Nagios、zabbix；軟件發(fā)布管理采用Puppet、weblogic發(fā)布系統(tǒng)；

3）多層體系結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格按大規(guī)模分布式系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)Linux python開(kāi)發(fā)規(guī)范進(jìn)行開(kāi)發(fā)；

4）提供靈活的界面展示；

5）系統(tǒng)功能強(qiáng)大、技術(shù)先進(jìn)，同時(shí)提供高并發(fā)處理能力，對(duì)外開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)的RESTFul協(xié)議接口；

6）系統(tǒng)界面簡(jiǎn)潔規(guī)范，美觀大方，操作方便；具備人性化、簡(jiǎn)單的人機(jī)交互方式。

表2 總體技術(shù)路線

2.2 平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)

系統(tǒng)采用分層分模塊設(shè)計(jì)，總體上分為管理可視層、業(yè)務(wù)核心層、云平臺(tái)層；同時(shí)整個(gè)平臺(tái)采用統(tǒng)一的權(quán)限認(rèn)證管理系統(tǒng)，簡(jiǎn)化整個(gè)平臺(tái)的權(quán)限控制。

管理可視層：作為整個(gè)平臺(tái)的管理界面和信息展示區(qū)域，包括云平臺(tái)管理、流程資源管理、自動(dòng)化巡檢信息展示、應(yīng)用軟件發(fā)布管理四個(gè)功能區(qū)域。信息可視層包括各種管理界面UI，同時(shí)對(duì)巡檢信息進(jìn)行自動(dòng)化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和宏觀趨勢(shì)分析，提供對(duì)事件監(jiān)測(cè)上報(bào)事件、流量信息進(jìn)行綜合的模型分析，并提供宏觀的展示和豐富的報(bào)表功能。

業(yè)務(wù)核心層：包括日常巡檢自動(dòng)化，發(fā)布部署自動(dòng)化，配置管理自動(dòng)化、資源管理自動(dòng)化、檢修管理自動(dòng)化、實(shí)時(shí)事件監(jiān)測(cè)、預(yù)警響應(yīng)自動(dòng)化等能力。該層結(jié)合第三方成熟產(chǎn)品，對(duì)云平臺(tái)上的巡檢、軟件部署管理等進(jìn)行自動(dòng)化管理，包括云平臺(tái)的每個(gè)虛擬機(jī)、云存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)資源、物理機(jī)資源、第三方應(yīng)用軟件服務(wù)產(chǎn)品等。

云平臺(tái)層：基于開(kāi)源OpenStack進(jìn)行開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)資源的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一分配。

統(tǒng)一權(quán)限認(rèn)證管理系統(tǒng)：可以統(tǒng)一管理各個(gè)操作系統(tǒng)平臺(tái)的用戶(hù)，集中管理，大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大導(dǎo)致的權(quán)限管理的難度；同時(shí)可以支持使用廣泛、成熟穩(wěn)定的LDAP協(xié)議，對(duì)支持LDAP的服務(wù)、終端設(shè)備等，都可以進(jìn)行統(tǒng)一的權(quán)限管理。統(tǒng)一權(quán)限管理還可以按照不同的業(yè)務(wù)分組進(jìn)行控制，方便業(yè)務(wù)劃分。

2.3 功能模塊設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)云平臺(tái)用來(lái)管理控制基礎(chǔ)的物理資源，包括計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)。上層包括運(yùn)維自動(dòng)化所需的各個(gè)功能模塊，以及展示交互UI。部分模塊說(shuō)明如下：

知識(shí)庫(kù)模塊：根據(jù)現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)，把常見(jiàn)的故障現(xiàn)象及處理方法，總結(jié)形成知識(shí)點(diǎn)，保存到知識(shí)庫(kù)；同時(shí)，處理方法要形成可執(zhí)行的腳本或者其它可自動(dòng)化執(zhí)行的方法，方便自動(dòng)調(diào)用。知識(shí)庫(kù)還應(yīng)該具備自我學(xué)習(xí)能力，對(duì)一些新問(wèn)題，應(yīng)該要能夠根據(jù)處理結(jié)果自動(dòng)形成知識(shí)點(diǎn)并保存。

自動(dòng)處理模塊：能夠根據(jù)知識(shí)庫(kù)的定義要求，自動(dòng)調(diào)度指定處理腳本，并進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)果處理和通知、保存。

圖3 平臺(tái)功能架構(gòu)示意圖

2.4 典型流程示意圖

圖4 資源申請(qǐng)及分配工作流程

流程描述：

用戶(hù)通過(guò)ITIL發(fā)起請(qǐng)求；

云平臺(tái)通過(guò)RestFul協(xié)議接受到請(qǐng)求；

云平臺(tái)判斷請(qǐng)求所需資源是否滿(mǎn)足要求；

如果滿(mǎn)足，創(chuàng)建分配資源；

云平臺(tái)通過(guò)RestFul協(xié)議返回請(qǐng)求結(jié)果。

圖5 資源自動(dòng)伸縮工作流程

流程描述：

平臺(tái)監(jiān)控不停采集監(jiān)控Weblogic負(fù)載數(shù)據(jù)；

如發(fā)現(xiàn)負(fù)載過(guò)高，創(chuàng)建新節(jié)點(diǎn)或者實(shí)例，加入集群；

如發(fā)現(xiàn)負(fù)載過(guò)低，從集群中刪除節(jié)點(diǎn)或者實(shí)例。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文研究的基于OpenStack的自動(dòng)化運(yùn)維平臺(tái)，全部采用開(kāi)源技術(shù)，具有良好的開(kāi)放性和擴(kuò)展性。平臺(tái)提供標(biāo)準(zhǔn)化的接口，可方便的與電力企業(yè)中各類(lèi)其他平臺(tái)無(wú)縫對(duì)接，為今后與SOC（安全運(yùn)維中心）等集成提供了便利條件。平臺(tái)支持跨地域、分層部署，各模塊間可拆、可合，各模塊可縮、可擴(kuò)，滿(mǎn)足電力企業(yè)的特殊應(yīng)用需求。同時(shí)，平臺(tái)具備良好的二次開(kāi)發(fā)能力，提供靈活的數(shù)據(jù)配置及流程設(shè)計(jì)功能，用戶(hù)通過(guò)配置和簡(jiǎn)單的界面操作即可實(shí)現(xiàn)各種流程及功能定制

通過(guò)自動(dòng)化運(yùn)維平臺(tái)對(duì)日常運(yùn)維操作進(jìn)行規(guī)范化、流程化、電子化管理，不僅實(shí)現(xiàn)了基于ITIL規(guī)范的事件、問(wèn)題、變更、配置、知識(shí)庫(kù)等流程管理，還將與運(yùn)維緊密相關(guān)的需求受理、產(chǎn)品質(zhì)量等都通過(guò)流程規(guī)范管理，確保各項(xiàng)運(yùn)維工作合規(guī)、有序進(jìn)行，大幅度減少運(yùn)維人員工作量，提升企業(yè)運(yùn)維效率。

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