朱正國

(安徽城市管理職業(yè)學(xué)院，安徽 合肥 231202)

0 引 言

隨著互聯(lián)網(wǎng)+時代的到來和云計算產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，以及各行業(yè)信息化建設(shè)的推動，隨之相關(guān)的業(yè)務(wù)數(shù)量呈爆發(fā)式增長.目前很多高職院校數(shù)據(jù)中心機房還都是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心建設(shè)方案，從硬件設(shè)施、數(shù)據(jù)中心負(fù)載、應(yīng)用部署管理、故障維護以及數(shù)據(jù)安全備份等都是通過人工靜態(tài)的方式來進行，整個IT架構(gòu)擴展性相對較差，各項業(yè)務(wù)系統(tǒng)無法交換和互通，形成信息孤島，面對不斷擴展的應(yīng)用，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心和管理方式面臨著諸多問題.

云計算和虛擬化技術(shù)的引入，能很好地用來改造和完善數(shù)據(jù)中心機房建設(shè)，來形成以云計算、虛擬化為主體的基礎(chǔ)支撐平臺，將數(shù)字化校園信息平臺、電子政務(wù)平臺、教務(wù)、學(xué)工管理等系統(tǒng)整體遷移至平臺中，加快新業(yè)務(wù)上線周期，形成靈活的自我修復(fù)、管理體系，達成敏捷響應(yīng)交付的能力，形成敏捷的資源體系.

1 高職院校數(shù)據(jù)中心現(xiàn)狀及不足的分析

目前很多高職院校數(shù)據(jù)中心機房都還是原來傳統(tǒng)的建設(shè)框架，從硬件設(shè)施、應(yīng)用部署、故障維護以及數(shù)據(jù)安全備份等方面都是通過人工靜態(tài)方式進行.機房設(shè)備大都采用雙機Cluster模式構(gòu)建，基本沒有設(shè)備冗余，且很多設(shè)備陳舊面臨更新?lián)Q代，新的業(yè)務(wù)系統(tǒng)又需要重走招標(biāo)采購流程，負(fù)責(zé)度高.整個IT架構(gòu)擴展性相對較差，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間相互脫節(jié)形成一個個信息孤島，無法與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換.面對用戶不斷提高的應(yīng)用需求，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心無論是系統(tǒng)建設(shè)還是運維管理都面臨著諸多問題.主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1.1 服務(wù)器資源利用率低，不均衡

學(xué)校業(yè)務(wù)系統(tǒng)繁多，如網(wǎng)站系統(tǒng)，辦公系統(tǒng)、教務(wù)系統(tǒng)，學(xué)工管理系統(tǒng)等幾十項業(yè)務(wù)系統(tǒng)，需要大量的服務(wù)器等基礎(chǔ)硬件設(shè)備.不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)耗掉的硬件資源卻不一樣，例如數(shù)據(jù)庫服務(wù)對磁盤要求比較高，F(xiàn)TP對容量要求比較高，計算型業(yè)務(wù)對CPU和內(nèi)存空間要求比較高，部署不好會致使各種數(shù)據(jù)資源使用不均衡[2].另外，由于各項業(yè)務(wù)系統(tǒng)面對的對象不同，使用頻率相差很大，諸如辦公系統(tǒng)，在工作時間常常滿負(fù)荷運行，下班后卻使用很少；到了招生季，網(wǎng)站系統(tǒng)會爆發(fā)大批量的訪問，如系統(tǒng)并發(fā)處理能力不夠，極易造成服務(wù)中斷，后果非常嚴(yán)重，甚至?xí)绊憣W(xué)校的生命線.很多業(yè)務(wù)系統(tǒng)都在相應(yīng)的周期內(nèi)存在訪問高峰，而其他很多時間卻常常在空閑的狀態(tài)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心很多服務(wù)器硬件資源使用率僅在15%～30%左右.

此外，很多高校數(shù)據(jù)中心為了保證核心重要數(shù)據(jù)的安全，常常采用雙機熱備，這樣雖然保障了數(shù)據(jù)的安全可靠，卻造成備機資源的巨大浪費，硬件資源沒有得到完全利用，服務(wù)器硬件資源使用效率不高.

1.2 管理維護困難，兼容性沖突

網(wǎng)站、教務(wù)、學(xué)工、后勤管理等業(yè)務(wù)系統(tǒng)都存放在相互獨立的幾十臺硬件服務(wù)器上，只要任何一臺服務(wù)器有故障，存放在該服務(wù)器上的業(yè)務(wù)就會中斷，頻發(fā)的單點故障讓后期維護起來非常困難[3].另外重要的業(yè)務(wù)系統(tǒng)都安裝在一臺服務(wù)器上，各服務(wù)器相互之間都是獨立的，隨著數(shù)字化校園建設(shè)的需要，數(shù)據(jù)中心的硬件服務(wù)器越來越多，這又會造成服務(wù)器的資源碎片化分散，不能集中管理，后期的升級和維護的難度也非常大[4].出于硬件成本的考慮，數(shù)據(jù)中心管理者常常會將多個非核心應(yīng)用安裝在一臺硬件服務(wù)器上.因為業(yè)務(wù)性質(zhì)的不同，很多業(yè)務(wù)系統(tǒng)會由于品牌和軟件版本的不一樣，造成兼容性存在很多問題，使得業(yè)務(wù)系統(tǒng)不穩(wěn)定

表1 某高職院校的服務(wù)器及運行系統(tǒng)分布

1.3 硬件設(shè)備老化，硬件維護需中斷業(yè)務(wù)

由于高職院校前期投入不足等原因，服務(wù)器等硬件設(shè)備隨著使用年限的不斷增長老化嚴(yán)重，由于業(yè)務(wù)系統(tǒng)的不斷更新，很多服務(wù)器已不能很好地滿足學(xué)?，F(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)的正常運行，常常造成設(shè)備的宕機，業(yè)務(wù)中斷.由于是物理服務(wù)器的獨立運行，硬件設(shè)備的升級和維護都需要關(guān)閉該物理服務(wù)器，自然造成該業(yè)務(wù)的中斷.如果是在重要時間節(jié)點上，核心業(yè)務(wù)的硬件服務(wù)器的故障維護造成用戶訪問的中斷帶來的影響將是無法挽回的，諸如學(xué)校主網(wǎng)站，招生數(shù)據(jù)系統(tǒng)等.

1.4 新應(yīng)用部署周期長，臨時環(huán)境搭建耗時耗力

伴隨著學(xué)校信息化發(fā)展步伐的不斷加快，學(xué)校會增加很多新的業(yè)務(wù)系統(tǒng)諸如貧困生檔案管理、教學(xué)資源庫、專家資源庫等系統(tǒng)，而且這些業(yè)務(wù)系統(tǒng)的安裝調(diào)試往往時間非常緊，需要在有限的時間內(nèi)完成系統(tǒng)上線.而這些按照原來傳統(tǒng)的方式都需要部署新的硬件服務(wù)器，隨著省財政對硬件設(shè)備采購招標(biāo)的硬性要求，采購周期將會非常長，再加上業(yè)務(wù)軟件的安裝，整個業(yè)務(wù)系統(tǒng)完成時間將會非常長.

由于高職院校的自身特點和教師的一些個性化需求，需要搭建一些臨時應(yīng)用環(huán)境，如要搭建一教科研數(shù)據(jù)平臺，數(shù)據(jù)中心不但要給其提供相應(yīng)的硬件設(shè)備，還需要給其安裝好相應(yīng)的操作系統(tǒng)及軟件環(huán)境，除此之外，環(huán)境搭建好后，后續(xù)的維護管理也需要數(shù)據(jù)中心來承擔(dān)，將會耗費大量人力資源.

綜上所述，當(dāng)前，如何提高服務(wù)器硬件資源的均衡性、兼容性、業(yè)務(wù)連續(xù)性、可擴展性資源使用效率，是各高校數(shù)據(jù)中心建設(shè)中面臨的一個重大課題，而服務(wù)器虛擬化技術(shù)的出現(xiàn)，正是解決這個問題的重要途徑.

2 服務(wù)器虛擬化在數(shù)據(jù)中心上的優(yōu)勢分析

2.1 數(shù)據(jù)中心更規(guī)范、更敏捷

服務(wù)器虛擬化技術(shù)能重構(gòu)機房基礎(chǔ)環(huán)境，重新規(guī)劃了網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器環(huán)境，改變原有雜亂無序的局面，使數(shù)據(jù)中心管理更加規(guī)范[5].綜合現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)的現(xiàn)狀及信息化發(fā)展的需求，采用虛擬化架構(gòu)建設(shè)，形成以資源形式對外提供服務(wù)，加快業(yè)務(wù)部署上線，使得各項業(yè)務(wù)更敏捷.這也符合安徽省高等院校信息化建設(shè)和發(fā)展的整體需求，能很好地為高校智慧校園建設(shè)打下良好的硬件基礎(chǔ).

2.2 業(yè)務(wù)更連續(xù)、更可靠，數(shù)據(jù)更安全

通過基礎(chǔ)平臺虛擬化、高可用、負(fù)載均衡、動態(tài)資源調(diào)度、故障自動重啟、USB資源池化等技術(shù)手段，能很好地解決軟硬件問題，實現(xiàn)學(xué)校各項業(yè)務(wù)應(yīng)用更連續(xù)、更可靠.通過雙活共享存儲模式，改變原有數(shù)據(jù)單機存儲的局限，既實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲，方便了管理，還能對核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行備份，使得數(shù)據(jù)更安全.

2.3 構(gòu)建了統(tǒng)一的運維、監(jiān)控管理平臺

通過虛擬化的運維、監(jiān)控模塊，填補了學(xué)院數(shù)據(jù)中心目前沒有的監(jiān)控管理，實現(xiàn)整體監(jiān)控、提前預(yù)警、提前防護.同時利用虛擬化資源管理，從宏觀維度統(tǒng)一管理整體數(shù)據(jù)中心，從硬件平臺(服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲)、軟件平臺(應(yīng)用)多維度實現(xiàn)資源的統(tǒng)計、管理、分析.

2.4 合理利舊、降低投資、提高資源利用率

通過虛擬化能有效地整合諸如CPU和內(nèi)存等物理硬件資源，提高硬件資源使用效率，有效地減少服務(wù)器等硬件設(shè)備的采購[6]，并且從數(shù)據(jù)中心空間成本、電力成本、管理人員成本、集成服務(wù)等多個方面整體降低了中心的運營成本，也降低了投資.另外從學(xué)校長期投入規(guī)劃來看，采用了利舊服務(wù)器存儲的方式構(gòu)建虛擬化平臺以后，能合理保護原有投資，降低辦學(xué)成本.

3 虛擬化在數(shù)據(jù)中心機房的應(yīng)用

3.1 重構(gòu)機房基礎(chǔ)設(shè)施、構(gòu)建虛擬化平臺

全面整改原有業(yè)務(wù)平臺的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，實現(xiàn)內(nèi)外網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)分開隔離擺放，網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器、存儲區(qū)域隔離擺放，解決機房原有問題.正如上面所分析的，虛擬化的優(yōu)勢就是可以通過整合有限數(shù)量的服務(wù)器，來達到既可降低投入，更能方便后期的管理維護[7].以安徽合肥一高職院校安徽城市管理職業(yè)學(xué)院為例，由于學(xué)校前期信息化建設(shè)經(jīng)費投入有限，數(shù)據(jù)中心的硬件資源不足，需要擴容原有4臺兩路曙光R620服務(wù)器來構(gòu)建虛擬化平臺，實現(xiàn)資源的二次邏輯整合，達到各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的按需分配、高可用，能實現(xiàn)資源的動態(tài)平衡.經(jīng)過擴容改造以后資源仍然存在缺口，因此我們建議再擴容2臺4路服務(wù)器作為計算資源來使用，滿足未來2年的應(yīng)用擴容需求(見圖1).

圖1 某高職院校虛擬化架構(gòu)數(shù)據(jù)中心物理架構(gòu)圖

3.2 新增安全保障體系

利用虛擬化內(nèi)自帶的動態(tài)資源調(diào)整，將應(yīng)用與底層硬件資源平臺解綁，實現(xiàn)應(yīng)用的按需分配，提高應(yīng)用的穩(wěn)定性.利用虛擬化內(nèi)自帶的高可用、負(fù)載均衡等功能，強化應(yīng)用的自我修復(fù)能力、高并發(fā)情況下的業(yè)務(wù)自我處理能力，不僅僅提高了應(yīng)用的安全性，同時也提高了對外服務(wù)能力.

將門戶網(wǎng)站、電子政務(wù)OA、教務(wù)系統(tǒng)等統(tǒng)一遷移至虛擬化平臺，解決原有單機故障的風(fēng)險，提高了應(yīng)用的連續(xù)性和安全性.

3.3 建立統(tǒng)一運維監(jiān)管平臺

利用虛擬化自帶的管理平臺，提供B/S、C/S兩種訪問架構(gòu)，無需進入機房即可實現(xiàn)所有虛擬化平臺的管理工作；利用虛擬化自帶的監(jiān)控、運維、管理模塊，實現(xiàn)虛擬化平臺的統(tǒng)一監(jiān)管、預(yù)警服務(wù)，強化監(jiān)控管理；利用虛擬化自帶的資產(chǎn)統(tǒng)計平臺，有效管理平臺內(nèi)所有服務(wù)器、存儲、虛擬機、應(yīng)用，簡化機房運維管理工作，提高運維效率.(見圖2)

圖2 統(tǒng)一運維監(jiān)管平臺截圖(Vsphere client)

3.4 構(gòu)建數(shù)據(jù)備份體系

利用虛擬化的快照、克隆、管理平臺自動化備份等功能，強化平臺安全性.

新增備份一體機，實現(xiàn)整個平臺內(nèi)包含：業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、虛擬化系統(tǒng)、虛擬化平臺、業(yè)務(wù)平臺、存儲平臺的所有數(shù)據(jù)備份，同時為將來做異地數(shù)據(jù)備份打下基礎(chǔ)

4 下一步規(guī)劃和研究方向

隨著高職院校的不斷擴招和新時期信息化建設(shè)的發(fā)展需要，現(xiàn)有的雙活數(shù)據(jù)中心弊端也越發(fā)突出，面對不斷變化的應(yīng)用環(huán)境和日益增長的業(yè)務(wù)需求，為了保證學(xué)校各重要業(yè)務(wù)系統(tǒng)的持續(xù)性，后期需要建立多個異地數(shù)據(jù)中心來實現(xiàn)業(yè)務(wù)的容災(zāi)[8].所以“兩地三中心”是我們將要努力的方向，就是結(jié)合學(xué)?，F(xiàn)有主機房數(shù)據(jù)中心，再新建一個異地機房，在這樣工作模式下，既可以為為主數(shù)據(jù)中心提供熱備和數(shù)據(jù)遷移，還可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的相互托管服務(wù)，更有讓業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)同時在兩個數(shù)據(jù)中心運營，不會因一個數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)出問題，而影響各項業(yè)務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用.既不會造成資源閑置浪費，同時通過資源整合，數(shù)據(jù)中心的處理能力得到了極大的增強.

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