耿貞偉,白　楓（.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司信息中心；.云南云電同方科技有限公司,昆明　6507）

電力企業(yè)私有云實(shí)踐研究和運(yùn)營模式探索

耿貞偉1,白楓2
（1.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司信息中心；2.云南云電同方科技有限公司,昆明650217）

摘要：云南電網(wǎng)公司作為南方電網(wǎng)云計(jì)算技術(shù)的試點(diǎn)企業(yè),于2012年開始基于基礎(chǔ)設(shè)施的企業(yè)私有云建設(shè),并通過虛擬化技術(shù)和自主研發(fā)的云資源管理平臺(tái),提高了各類IT設(shè)備的利用水平節(jié)省相關(guān)投資,探索出了一套適合電力企業(yè)特點(diǎn)私有云運(yùn)營管理方法和體系。

關(guān)鍵詞：私有云；云計(jì)算管理平臺(tái)；運(yùn)營模式

1　行業(yè)私有云現(xiàn)狀分析

隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)中數(shù)據(jù)和信息將呈現(xiàn)爆炸性地增長，這無疑為系統(tǒng)的運(yùn)行和大數(shù)據(jù)特征分析帶來巨大的挑戰(zhàn)。云計(jì)算具有分布式的計(jì)算和存儲(chǔ)特性，易擴(kuò)展和管理，特別適合解決智能電網(wǎng)技術(shù)帶來的一系列新問題，在智能電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域引入云計(jì)算，構(gòu)建行業(yè)特有的私有云模式的云計(jì)算平臺(tái)，對(duì)當(dāng)前系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資源和處理器資源進(jìn)行整合，大幅提高電網(wǎng)實(shí)時(shí)控制和高級(jí)分析的能力，為智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展提供有效的支持，無疑具有極其重要的研究價(jià)值和意義。

南方電網(wǎng)長期以來高度重視新技術(shù)的研究與應(yīng)用，自2008年以來，以創(chuàng)先為載體，圍繞科學(xué)發(fā)展上水平這個(gè)核心目標(biāo)，開展了“智能電網(wǎng)信息支持技術(shù)研究”、“智能電網(wǎng)的信息技術(shù)體系研究”、“智能電網(wǎng)與信息技術(shù)綜合研究”及“云計(jì)算在電力行業(yè)的高級(jí)應(yīng)用”等課題研究。

2　企業(yè)私有云設(shè)計(jì)

2.1整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

南網(wǎng)的電力企業(yè)私有云IaaS平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)可以將其分為物理支撐層、邏輯支撐層及資源管理系統(tǒng)三部分。其中物理支撐層在充分考慮資源利舊的前提下，新購部分設(shè)備對(duì)原有基礎(chǔ)平臺(tái)構(gòu)建和擴(kuò)展；邏輯支撐層為資源管理系統(tǒng)提供外部接口，通過虛擬化技術(shù)整合各類軟硬件設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)資源池集中管理和統(tǒng)一調(diào)度。整個(gè)系統(tǒng)主要包括以下三部分：

（1）物理支持層主要包括傳統(tǒng)的服務(wù)器、存儲(chǔ)、連接設(shè)備等，作為系統(tǒng)中的支持層，以設(shè)備的形式對(duì)外提供資源存儲(chǔ)、計(jì)算、通信等各類資源。為實(shí)現(xiàn)投資的效益最大化，將廣泛支持市場中主流的硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)異構(gòu)性與兼容性。

（2）邏輯支撐層整個(gè)系統(tǒng)建設(shè)的重點(diǎn)建設(shè)內(nèi)容，在從下至上在存儲(chǔ)層、網(wǎng)絡(luò)層、主機(jī)層、終端接入層引入虛擬化技術(shù)并進(jìn)行資源池建設(shè)。通過虛擬化技術(shù)將共享資源池抽象為虛擬化單元，包含存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器單元等。

（3）運(yùn)營管理層主要對(duì)云的資源和服務(wù)進(jìn)行管理，通過自主研發(fā)云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施集中管控平臺(tái)，系統(tǒng)以圖形化形式直觀方便的將虛擬資源池各級(jí)系統(tǒng)功能進(jìn)行展現(xiàn)，并根據(jù)電力信息系統(tǒng)運(yùn)維管理特定要求提供定制化的服務(wù)內(nèi)容和功能擴(kuò)展。

2.2采用技術(shù)

（1）利用虛擬化技術(shù)對(duì)服務(wù)器資源進(jìn)行整合，建設(shè)X86服務(wù)器及小型機(jī)兩種不同架構(gòu)的計(jì)算資源池，并根據(jù)服務(wù)器性能對(duì)計(jì)算資源池中的資源進(jìn)行分組，實(shí)現(xiàn)了高、中、低不同性能計(jì)算資源的提供能力；

（2）構(gòu)建了存儲(chǔ)資源池，通過存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)及設(shè)備的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了異構(gòu)存儲(chǔ)的統(tǒng)一接入和使用，并實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)的瘦供給；

（3）通過自主服務(wù)流程按要求自動(dòng)創(chuàng)建服務(wù)器并配置好網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，并且網(wǎng)絡(luò)虛擬化分割并隔離網(wǎng)絡(luò)，以更靈活的虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)云架構(gòu)下的不同QoS和SLA要求；

（4）建設(shè)兩個(gè)供電局共計(jì)500個(gè)授權(quán)的桌面云，在供電局營業(yè)廳、變電站、呼叫中心、信息運(yùn)維中心和辦公室四個(gè)不同的場景完成設(shè)備部署及應(yīng)用；

（5）自主研發(fā)虛擬化層的各產(chǎn)品接口，根據(jù)企業(yè)自有模式定制管理流程，通過研發(fā)填補(bǔ)此方面的技術(shù)空白、提高科技創(chuàng)新能力，具有行業(yè)特色的云資源管理系統(tǒng)研發(fā)不會(huì)導(dǎo)致研發(fā)系統(tǒng)的版權(quán)所屬問題，能夠提供業(yè)界現(xiàn)有云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)層管理的功能。

2.3技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

（1）首次融合多種存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)：在存儲(chǔ)虛擬化層面首次引進(jìn)兩種產(chǎn)品對(duì)同一存儲(chǔ)陣列進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)真正意義上的計(jì)算層與存儲(chǔ)層的自動(dòng)化連接和管理，屏蔽單一存儲(chǔ)虛擬化產(chǎn)品帶來的節(jié)點(diǎn)故障隱患和性能瓶頸，也進(jìn)一步驗(yàn)證多種存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)存在的可行性，并通過存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)對(duì)3個(gè)廠商的不同架構(gòu)的存儲(chǔ)陣列統(tǒng)一管理，從技術(shù)層面驗(yàn)證存儲(chǔ)陣列與存儲(chǔ)虛擬化產(chǎn)品不屬于同一品牌的兼容性。

（2）異構(gòu)計(jì)算資源池的統(tǒng)一監(jiān)控技術(shù)：采取IBM小機(jī)和X86架構(gòu)兩種虛擬化技術(shù)并存，利用PowerVM實(shí)現(xiàn)小型機(jī)的動(dòng)態(tài)分區(qū)管理，利用VMware實(shí)現(xiàn)多個(gè)品牌機(jī)架式服務(wù)器的集群管理，并通過API接口開發(fā)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一監(jiān)控，形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)同步格式，向資源調(diào)度層和資源展現(xiàn)層傳遞運(yùn)行信息，可以監(jiān)控到資源動(dòng)態(tài)變化的實(shí)時(shí)信息。

（3）云計(jì)算的矩陣式集群技術(shù)：采用了跨機(jī)器、跨刀箱、跨機(jī)柜、跨數(shù)據(jù)中心的群集設(shè)計(jì)，避免實(shí)體服務(wù)器單點(diǎn)故障造成業(yè)務(wù)系統(tǒng)不可用的情況發(fā)生，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃性停機(jī)不會(huì)造成業(yè)務(wù)中斷，非計(jì)劃性停機(jī)業(yè)務(wù)中斷控制在5分鐘之內(nèi)，任何一個(gè)物理服務(wù)器（甚至刀箱或機(jī)柜整體突然停電）的單點(diǎn)故障都會(huì)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)自動(dòng)遷移到其他設(shè)備上運(yùn)行，在負(fù)載較高的時(shí)候啟動(dòng)動(dòng)態(tài)遷移，提高業(yè)務(wù)連續(xù)性。

（4）彈性供給技術(shù)：高伸縮性的彈性計(jì)算要求通過調(diào)整虛擬機(jī)CPU、內(nèi)存和I/O來達(dá)到動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，隨著負(fù)載的動(dòng)態(tài)變化，要求在保證服務(wù)質(zhì)量的情況下動(dòng)態(tài)添加和減少計(jì)算資源，在真正意義上做到計(jì)算資源的按需分配。存儲(chǔ)資源池通過瘦供給方式實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)按實(shí)際使用量進(jìn)行存儲(chǔ)空間預(yù)分配，使用彈性資源調(diào)配模式進(jìn)行存儲(chǔ)供給，存儲(chǔ)使用效率提高120%以上。

3　企業(yè)私有云的運(yùn)營

隨著資源池基礎(chǔ)平臺(tái)實(shí)體服務(wù)器計(jì)算資源池、桌面資源池搭建，同時(shí)需要根據(jù)企業(yè)相應(yīng)運(yùn)維規(guī)定進(jìn)行相應(yīng)系統(tǒng)、策略配置；并需要專門團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)資源進(jìn)行資源池整合相關(guān)集成工作，配合擴(kuò)容工作。同時(shí)負(fù)責(zé)監(jiān)控服務(wù)器計(jì)算資源池、桌面資源池、存儲(chǔ)資源池、網(wǎng)絡(luò)資源池等容量使用情況、資源調(diào)度等運(yùn)行狀態(tài)，提出資源池內(nèi)各種資源使用情況及相應(yīng)資源擴(kuò)容報(bào)告，定期上報(bào)上級(jí)主管部門；通過云資源管理系統(tǒng)審核用戶申請(qǐng)、變更等相應(yīng)資源需求是否合規(guī)，并將各種資源池變動(dòng)信息進(jìn)行跟蹤匯總，定期上報(bào)上級(jí)主管部門；利用監(jiān)控功能對(duì)資源池上各種虛擬資源使用情況實(shí)時(shí)監(jiān)測，主動(dòng)的協(xié)調(diào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)維部門，進(jìn)行資源調(diào)配；資源池維護(hù)人員負(fù)責(zé)快速響應(yīng)用戶計(jì)算、存儲(chǔ)、桌面等需求，配合工單流程進(jìn)行計(jì)算、存儲(chǔ)、桌面資源分配；負(fù)責(zé)監(jiān)控資源池用戶進(jìn)行授權(quán)行為，處理資源池各種警報(bào)、隱藏問題。在實(shí)踐中驗(yàn)證了資源池運(yùn)維是重要的和必須的一個(gè)層面，也通過云計(jì)算資源池的相應(yīng)運(yùn)維提煉出一套可以實(shí)際操作的管理制度。

4　研究結(jié)論

結(jié)合電力行業(yè)信息技術(shù)特點(diǎn)，利用云計(jì)算核心特性構(gòu)建企業(yè)私有云的IT服務(wù)模式，提高IT基礎(chǔ)設(shè)施共享能力、彈性供給能力、自動(dòng)化部署能力和安全穩(wěn)定能力，建設(shè)完整的存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算和桌面四層硬件資源池。自主研發(fā)虛擬化層接口技術(shù)，加強(qiáng)異構(gòu)設(shè)備的統(tǒng)一管控，提高資源利用效率，縮短業(yè)務(wù)系統(tǒng)上線部署周期。完善電力企業(yè)建設(shè)私有云的技術(shù)規(guī)范，構(gòu)建四層立體運(yùn)維服務(wù)模式，以主動(dòng)服務(wù)變革軟硬件資源需求和建設(shè)方式。

本次研究利用云計(jì)算核心技術(shù)，遵循和驗(yàn)證了云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施層的架構(gòu)設(shè)計(jì)，構(gòu)建了4層硬件資源池，進(jìn)行了電力行業(yè)企業(yè)私有云方面的有益嘗試和探索；在生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)用多種虛擬化技術(shù)集成實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化服務(wù)開通和彈性供給，設(shè)備利用率大幅提高；項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了40個(gè)省級(jí)系統(tǒng)、78個(gè)非省級(jí)系統(tǒng)運(yùn)行，完成了省級(jí)業(yè)務(wù)系統(tǒng)77.6%的云化工作，按照業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)資源占用進(jìn)行了云池組分級(jí)管理，提高了應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。項(xiàng)目結(jié)合了云計(jì)算特有的資源服務(wù)模式中的資源申請(qǐng)、創(chuàng)建、審批等流程，并結(jié)合IT服務(wù)管理流程，梳理了云計(jì)算資源池運(yùn)維管理流程，明確了運(yùn)維人員職責(zé)，為云計(jì)算平臺(tái)的運(yùn)維提供了提供的管理依據(jù)，確保了云計(jì)算平臺(tái)的穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：耿貞偉（1973），男，云南昆明人，工程師，碩士，主要從事電力信息系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)的建設(shè)和管理工作。