高靜

摘 要：隨著信息化建設的快速發(fā)展，互聯(lián)網技術逐漸廣泛應用于社會生活的各個領域，高校信息化建設更是發(fā)展迅速，云計算已經受到信息化行業(yè)的高度重視。針對高校數(shù)字化信息資源分配不均，以及硬件設備重復投入建設帶來資源浪費的現(xiàn)狀，本文分析了高校虛擬化云平臺的具體需求，設計了整體框架，并總結了方案優(yōu)勢，對于高校信息化建設和發(fā)展有一定的借鑒意義。

關鍵詞：信息化 虛擬化 云平臺

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）01（b）-0051-03

隨著高校信息化建設的深入，特別是在新信息技術迅猛發(fā)展的當前，IT技術進入一個新的發(fā)展通道，也對IT帶來更大的自助式需求，怎樣實現(xiàn)易擴展、良好的管理，應用成熟的技術領先的模式，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心面臨更大的挑戰(zhàn)。因此，需要建立基本的虛擬化平臺，IT資源、數(shù)據(jù)、應用作為服務通過網絡提供的用戶，自動實現(xiàn)每個院系，計算快速，應用的存儲資源，提高業(yè)務敏捷性，使專業(yè)水平和業(yè)務管理的數(shù)據(jù)中心得到了極大的改善[1，2]。

1 使用需求

日益增長的集中業(yè)務越來越要求IT部門提供更加完善的應對方案，因此，數(shù)據(jù)中心需要更快地提供所需的功能。但是如果我們購買新的服務器，它將增加采購成本和操作成本，帶來更多的資源附加成本。此外，服務器沒有被充分利用。通常，服務器的生產負荷僅為5%，導致浪費大量的硬件、空間和電力。與此同時，由于應用程序兼容性的問題，IT人員只能隔離應用程序運行在不同的服務器在不同的地方，這也將導致服務器數(shù)量的增長。購買新的服務器是一個長期的過程，它需要幾天甚至幾個月來考慮和操作大量的人力，這使得IT部門更加難以應付業(yè)務的快速增長和變化的需求。例如：供給和需求的新業(yè)務系統(tǒng)平臺的拆除通常需要大量的有價值的資源和時間。

對于IT管理員來說，基礎設施的快速增長是推動虛擬化技術發(fā)展的主要動力，硬件部署模式進一步加劇了基礎設施的復雜性。隨著應用程序越來越復雜，管理、更新和維護變得越來越困難，用戶希望與各種桌面設備、筆記本電腦、家用PC和移動設備協(xié)同工作，服務器價格急劇下降，服務器動蕩依然存在。隨著圖形和多媒體技術的發(fā)展，數(shù)據(jù)越來越豐富，文件的平均尺寸不斷增加，需要不間斷地聯(lián)機存儲。在整個數(shù)據(jù)中心，技術不斷增加，分布也越來越廣泛。此外，行業(yè)和法律法規(guī)不斷要求企業(yè)加強IT管理控制。在這種環(huán)境下，虛擬化技術體現(xiàn)了集成的優(yōu)勢，應用于不同級別的IT，從邏輯層抽象物理層意味著邏輯組件的管理更加一致。

從安全監(jiān)管的角度出發(fā)，促進了X86服務器虛擬化技術的可靠性、可用性，從基礎設施層面獲得了原有單機系統(tǒng)無法想象的功能，大大提高了業(yè)務連續(xù)性水平，降低了故障率，減少了系統(tǒng)中斷時間。

服務器硬件層面，虛擬化技術使每個設備能夠托管多個操作系統(tǒng)，最大限度地利用和減少服務器的數(shù)量。

存儲硬件層面，虛擬化技術可以網絡化、集成磁盤設備，并允許多臺服務器共享磁盤設備，最終增加利用率。

上層應用層面，應用虛擬化技術將計算從用戶設備中分離出來，并在數(shù)據(jù)中心和相關數(shù)據(jù)的應用集成，最終通過集中技術來提高管理和系統(tǒng)的安全性。

綜上所述，為了經濟效益和管理安全，基礎設施虛擬化集成亟需實施[3]。

2 云平臺設計

2.1 云平臺設計原則

（1）“零瓶頸”思路。針對高校的瓶頸、設備和應用現(xiàn)狀，如何采用先進、可靠、低投入的云計算解決方案，優(yōu)化整體資源，提高整個云平臺的執(zhí)行效率。

（2）存儲架構規(guī)劃。要針對該院存儲系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障、瓶頸，乃至后續(xù)的容災等問題，提供存儲架構解決方案。

（3）安全優(yōu)化方案。根據(jù)云平臺建設和發(fā)展情況，提供數(shù)據(jù)安全和信息安全解決方案，以及降低安全策略對資源消耗的解決方案。

（4）數(shù)據(jù)（系統(tǒng)）遷移方案。新的云平臺搭建起來之后，要將上述應用系統(tǒng)全部遷移至新的平臺上。因此，需要提供完善、可靠的數(shù)據(jù)遷移方案，以及應急預案。

（5）實施方案。要針對云平臺搭建，提供項目具體實施策略。解決方案架構設計要具備規(guī)?；芰Γ浞挚紤]到南京理工大學未來發(fā)展的需求，直到實現(xiàn)本地和云計算數(shù)據(jù)中心的雙重保護，最大程度的保護投資。

2.2 云平臺設計思路

首先采用虛擬化技術對服務器、存儲系統(tǒng)、網絡資源、安全設備進行集成，安全可靠地托管Web集群，實現(xiàn)虛擬機的熱傳遞、災難規(guī)劃和設計數(shù)據(jù)。采用統(tǒng)一的管理界面，集中管理本項目的計算池、網絡池、存儲池、安全性和優(yōu)化池。采用存儲虛擬化技術，SAN存儲網絡體系結構，為虛擬化系統(tǒng)的部署提供統(tǒng)一的存儲空間，將新的服務器和存儲設備的采購整合為數(shù)據(jù)存儲網絡的集成形式。

3 整體框架

3.1 云平臺詳細拓撲

如圖1所示，云平臺主要分為計算資源池、存儲資源池、網絡資源池、容災備份資源池，采用統(tǒng)一的云管理平臺進行管理，并通過云安全平臺進行安全管控，通過云資源監(jiān)控平臺對運資源進行實時監(jiān)控、報警。

3.2 云平臺建設拓撲

如圖2所示，云平臺可采用3臺高端服務器作為云平臺的計算資源（4顆10核心Intel Xeon處理器；512GB內存；2×300G硬盤；兩塊8Gb HBA卡；4端口千兆網卡；2端口萬兆網卡；DVD，冗余電源及風扇），采用3臺的配置可以在服務器出現(xiàn)故障時有足夠的資源進行接管，同時保留一定處理能力應對突發(fā)業(yè)務高峰。

采用商業(yè)服務器虛擬化軟件（Vmware）和開源服務器虛擬化軟件（KVM）結合的方式部署云平臺的計算資源，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性及兼容性的同時，保證系統(tǒng)的開放性，不被廠商綁定。

由于現(xiàn)有的數(shù)據(jù)存儲多為EMC品牌，推薦采用EMC Vplex作為存儲虛擬化平臺，保證系統(tǒng)良好的兼容性，同時EMC Vplex存儲虛擬化平臺還可以平滑的擴展為雙活數(shù)據(jù)中心，為今后的數(shù)據(jù)中心容災打下基礎。

部署統(tǒng)一的云管理平臺，對資源進行統(tǒng)一的調配和部署，實現(xiàn)簡單的流程自動化處理。

部署統(tǒng)一的云安全平臺（防毒、防火墻），保證整個云平臺不被入侵。

4 優(yōu)勢分析

4.1 服務器虛擬化優(yōu)勢

4.1.1 降低總體成本，提高投資回報

通過服務器集成，控制和減少物理服務器數(shù)量，極大地提高了每個物理服務器和CPU的資源利用率，最終降低了硬件成本。減少操作和維護費用，包括數(shù)據(jù)中心空間、機柜、網、耗電量、空調和人力成本。

4.1.2 提高運作效率

加快部署新服務器和應用程序，大大減少服務器重建和應用程序加載時間。預先計劃資源增長，使應用程序需要快速響應，而不需要像以前那樣長時間的采購過程，然后嘗試。硬件維護需要幾天/周的變更管理準備和1～3h維護窗口，現(xiàn)在可以快速維護和升級。

4.1.3 確保安全

采用先進的虛擬化技術特點，使業(yè)務系統(tǒng)從單一物理硬件的約束下，能夠達到更高層次的業(yè)務連續(xù)性要求，提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。采用虛擬化技術，減少了物理硬件的故障影響，降低了硬件的安全性。通過虛擬化的集成，可以減少設備數(shù)量，更有效地控制安全預防措施的范圍

4.1.4 提高服務質量

幫助建立業(yè)務和IT資源之間的關系，并將其與業(yè)務優(yōu)先級相一致。所有服務器都被管理為統(tǒng)一資源池，根據(jù)實際情況動態(tài)分配資源，以快速響應業(yè)務部門提出的實際需求。

4.1.5 過時的硬件及系統(tǒng)的投資保護

虛擬化平臺具有更廣泛的操作系統(tǒng)（OS）兼容性，不再擔心無法使用舊系統(tǒng)，可以通過自動更新，最終解決維護和升級等一系列問題。

4.1.6 可實現(xiàn)網絡集中存儲

對于成本或其他原因沒有接入到存儲網絡的各類硬件服務器，整合后的物理服務器數(shù)量減少，可以考慮進入集中網絡，從而充分利用網絡存儲特長，擴展數(shù)據(jù)備份的集中管理，為服務器未來的災難和應用奠定基礎。并且結合虛擬機和網絡存儲的獨特功能，可以進一步使得應用更加可用化、更加移動化、更加靈活化。

4.1.7 基礎性環(huán)境

云計算的基礎是虛擬化。通過虛擬化，可以為未來的云計算轉型提供一個穩(wěn)定、可靠、易于擴展的基礎平臺。虛擬化是一個基本的并且非?！坝押谩钡钠脚_，可容納第三方產品，并結合VMware和KVM。而虛擬化的核心是構建，可擁有完整的云計算數(shù)據(jù)中心。

4.2 Vplex方案優(yōu)勢

（1）真正雙活數(shù)據(jù)中心。支持Oracle RAC及Vmware的雙活架構，RPO&RTO;→0.通過Vplex可實現(xiàn)兩邊數(shù)據(jù)中心的實