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        高校私有云雙活數(shù)據(jù)中心建設(shè)模式研究

        2020-12-14 04:07:56周云霞盧清寇世宇
        科學(xué)與財(cái)富 2020年28期
        關(guān)鍵詞:私有云數(shù)據(jù)中心

        周云霞 盧清 寇世宇

        摘 要:為了滿(mǎn)足高校信息系統(tǒng)業(yè)務(wù)連續(xù)性需求,消除信息“孤島”問(wèn)題,保證數(shù)據(jù)的容災(zāi)備份,實(shí)現(xiàn)資源最大利用率。針對(duì)高校數(shù)據(jù)中心建設(shè)現(xiàn)狀,結(jié)合云計(jì)算、虛擬化、存儲(chǔ)雙活、數(shù)據(jù)庫(kù)集群等技術(shù),堅(jiān)持“六個(gè)統(tǒng)一”的原則,研究具有指導(dǎo)作用的 “雙活”數(shù)據(jù)中心建設(shè)模式。本文通過(guò)分析現(xiàn)有“雙活”數(shù)據(jù)中心關(guān)鍵技術(shù),從應(yīng)用雙活、網(wǎng)絡(luò)雙活及數(shù)據(jù)雙活三個(gè)方面實(shí)現(xiàn)高?!半p活”數(shù)據(jù)中心服務(wù)模式建設(shè)研究。

        關(guān)鍵詞:私有云;雙活;數(shù)據(jù)中心;

        一.概述

        被譽(yù)為第四次IT產(chǎn)業(yè)革命的云計(jì)算技術(shù)已經(jīng)為我們的工作方式和服務(wù)模式帶來(lái)了根本性的改變。教育行業(yè)也順勢(shì)而為,利用虛擬化、效應(yīng)計(jì)算、Saas、SOA等技術(shù)的不斷融合與發(fā)展,部署了高校私有云平臺(tái),并將各種軟件服務(wù)和系統(tǒng)應(yīng)用遷移到云環(huán)境中,通過(guò)虛擬化、自動(dòng)化、并行計(jì)算、安全策略以及能源管理等新技術(shù),實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)服務(wù)的敏捷響應(yīng)。

        “雙活”數(shù)據(jù)中心以云計(jì)算技術(shù)架構(gòu)為核心思想,使用“池”的概念,高度整合并充分利用高校信息資源。即區(qū)別于一個(gè)數(shù)據(jù)中心和一個(gè)災(zāi)備中心的模式,“雙活”在兩個(gè)數(shù)據(jù)中心之間無(wú)明確的主-備之分,兩個(gè)數(shù)據(jù)中心(同機(jī)房或校園內(nèi)不同機(jī)房間) 均為數(shù)據(jù)生產(chǎn)中心且互為備份,同時(shí)運(yùn)行為用戶(hù)提供業(yè)務(wù)服務(wù),包括主機(jī)和存儲(chǔ)均可分擔(dān)業(yè)務(wù)負(fù)載,因此稱(chēng)為“雙活”[1]。

        二.高校數(shù)據(jù)中心現(xiàn)狀分析

        (1) 管理層重視程度參差不齊。云數(shù)據(jù)中心建設(shè)作為教育行業(yè)信息化建設(shè)的重要組成部分,涉及到高校各級(jí)管理部門(mén),無(wú)論是建設(shè)初期還是后續(xù)數(shù)據(jù)更新,都必須得到高級(jí)管理者高度重視,并且對(duì)各級(jí)部門(mén)執(zhí)行情況嚴(yán)格把控。沒(méi)有高級(jí)管理層的統(tǒng)籌安排,就會(huì)因?yàn)楣芾碚叩闹匾暢潭炔蛔?,?dǎo)致行政命令在上傳下達(dá)的過(guò)程中執(zhí)行力有所減弱,最終影響數(shù)據(jù)中心的建設(shè)效果。

        (2) 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心管理復(fù)雜,自動(dòng)化程度低。按照傳統(tǒng)模式,所有業(yè)務(wù)系統(tǒng)均運(yùn)行于獨(dú)立的物理服務(wù)器,如果增加新的業(yè)務(wù)則必須要購(gòu)置新的物理服務(wù)器,則會(huì)出現(xiàn)機(jī)房空間短缺、服務(wù)器管理復(fù)雜及資費(fèi)成本增加等問(wèn)題。數(shù)據(jù)資源配置常需要人工方式,無(wú)法自動(dòng)部署,大量的人力物力浪費(fèi)在重復(fù)性的工作中。

        (3) 資源利用率低。在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心中,許多數(shù)據(jù)中心資源利用率都非常低。相關(guān)調(diào)查顯示,我國(guó)很多學(xué)校的數(shù)據(jù)服務(wù)器利用率低于15%。關(guān)鍵業(yè)務(wù)都設(shè)置了雙機(jī)熱備和雙存儲(chǔ)冗余,即只有一臺(tái)服務(wù)器和存儲(chǔ)在工作,而另一臺(tái)服務(wù)器和存儲(chǔ)一直在備用中,使得資源嚴(yán)重浪費(fèi)。

        (4) 信息“孤島”嚴(yán)重。沒(méi)有統(tǒng)一有效,安全穩(wěn)定的數(shù)據(jù)中心做支撐,系統(tǒng)整體架構(gòu)就會(huì)形成信息“孤島”,導(dǎo)致業(yè)務(wù)系統(tǒng)不能橫向擴(kuò)展。所有業(yè)務(wù)系統(tǒng)在物理上被隔離,在邏輯上也缺乏關(guān)聯(lián),導(dǎo)致業(yè)務(wù)系統(tǒng)間缺乏信息互通。

        (5) 數(shù)據(jù)安全級(jí)別低,容災(zāi)能力弱。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心大多采用集中布置方法,這種方法對(duì)于管理有一定益處,但是一旦發(fā)生災(zāi)害會(huì)使得整個(gè)中心數(shù)據(jù)無(wú)法使用。在發(fā)生災(zāi)害之后,由于許多數(shù)據(jù)中心沒(méi)有容災(zāi)備份機(jī)制,很可能會(huì)使得數(shù)據(jù)永久性損失,帶來(lái)極其嚴(yán)重后的果。

        三.數(shù)據(jù)中心建設(shè)原則

        基于以上分析,高校在進(jìn)行數(shù)據(jù)中心建設(shè)的過(guò)程中,必須滿(mǎn)足“六個(gè)統(tǒng)一原則”:即統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一投資、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一平臺(tái)、統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一管理。統(tǒng)一規(guī)劃可以避免重復(fù)建設(shè);統(tǒng)一投資可以實(shí)現(xiàn)資金利用率;統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)能避免因技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不同帶來(lái)的擴(kuò)展困難;統(tǒng)一管理使同一崗位的技術(shù)人員技術(shù)儲(chǔ)備可以更專(zhuān)一,效率可以最大化。

        以“六個(gè)統(tǒng)一原則”為前提,部署高校私有云中的雙活數(shù)據(jù)中心,確保一個(gè)數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)故障,另外一個(gè)數(shù)據(jù)中心還能夠?qū)ν馓峁┓?wù),此時(shí)業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)切換對(duì)用戶(hù)而言是無(wú)感知,業(yè)務(wù)幾乎不受任何影響。除此之外,兩個(gè)數(shù)據(jù)中心同時(shí)對(duì)外提供業(yè)務(wù)生產(chǎn)和災(zāi)備服務(wù),運(yùn)行在“active-active”狀態(tài),其服務(wù)能力是雙倍的,所有的資源都得到了有效利用,也在一定程度上節(jié)省了資金。

        四.“雙活”數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模式建設(shè)研究

        “雙活”數(shù)據(jù)中心的建設(shè)首先要滿(mǎn)足三個(gè)條件,第一個(gè)是應(yīng)用雙活,也就是說(shuō)數(shù)據(jù)庫(kù)一定要實(shí)現(xiàn)雙活,第二個(gè)是網(wǎng)絡(luò)要雙活,業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)要保證能夠同時(shí)聯(lián)通兩個(gè)數(shù)據(jù)中心,第三個(gè)是數(shù)據(jù)要雙活,兩邊的數(shù)據(jù)要能夠?qū)崿F(xiàn)被獨(dú)立使用[2]。

        “雙活”數(shù)據(jù)中心以其更高的可靠性、服務(wù)能力和資源利用率,成為目前高校私有云數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)下的最理想運(yùn)行方式。實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用在兩個(gè)數(shù)據(jù)中心的“雙活”,在網(wǎng)絡(luò)層面,前端網(wǎng)絡(luò)對(duì)業(yè)務(wù)的感知能力和對(duì)應(yīng)用流量的牽引是技術(shù)重點(diǎn)。要實(shí)現(xiàn)應(yīng)用在兩個(gè)數(shù)據(jù)中心的“雙活”,應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)外的IP地址或DNS域名必須唯一?;诮】德酚勺⑷耄≧HI)的IP雙活模型和基于智能DNS 的全局負(fù)載均衡(GSLB)模型是最主要的兩種雙活模型[3]。

        基于智能DNS 的全局負(fù)載均衡(GSLB)模型具有管理便捷、負(fù)載調(diào)度靈活、客戶(hù)端體驗(yàn)效果佳、部署規(guī)模大、收斂時(shí)間設(shè)定方便等優(yōu)勢(shì)。采用智能DNS的GSLB方案,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒕W(wǎng)絡(luò)路由、IP地址基本不需要改造。要求應(yīng)用環(huán)境基于域名發(fā)布業(yè)務(wù),同一應(yīng)用可使用不同IP地址。

        在基礎(chǔ)設(shè)施層,利用虛擬機(jī)監(jiān)視器或虛擬化平臺(tái)對(duì)服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等硬件資源進(jìn)行虛擬化,屏蔽各個(gè)網(wǎng)省公司和直屬單位千差萬(wàn)別的硬件資源,以虛擬機(jī)為單位進(jìn)行統(tǒng)一的自動(dòng)化管理[4],包括資源抽象、資源監(jiān)控、資源部署、負(fù)載管理與安全管理等,一方面可以提高資源利用率,另一方面使管理維護(hù)人員擺脫對(duì)服務(wù)器等硬件資源、操作系統(tǒng)與中間件的繁重管理工作,專(zhuān)注于虛擬機(jī)與業(yè)務(wù)系統(tǒng)的維護(hù),從而簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)中心的管理與維護(hù)工作。

        在云計(jì)算平臺(tái)層,以虛擬機(jī)為單位構(gòu)建web服務(wù)器集群、應(yīng)用服務(wù)器集群與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器集群,作為數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行環(huán)境[5]。采用云計(jì)算的分布式文件系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)與數(shù)據(jù)分析工具實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)海量數(shù)據(jù)的大規(guī)模存儲(chǔ),為數(shù)據(jù)挖掘與輔助決策等高級(jí)應(yīng)用提供高性能的分布式計(jì)算環(huán)境[4]。利用現(xiàn)有的企業(yè)服務(wù)總線實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)、營(yíng)銷(xiāo)管理、空間地理、狀態(tài)監(jiān)測(cè)以及新能源等智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享與應(yīng)用集成。

        五.結(jié)束語(yǔ)

        利用高校私有云環(huán)境構(gòu)建“雙活”數(shù)據(jù)中心,充分運(yùn)用云計(jì)算、服務(wù)器虛擬化、存儲(chǔ)雙活及數(shù)據(jù)庫(kù)云平臺(tái)等技術(shù)和方法,在滿(mǎn)足業(yè)務(wù)連續(xù)性需求的前提下,最大限度地實(shí)現(xiàn)了資源的充分利用,保障了各應(yīng)用系統(tǒng)在雙活環(huán)境中無(wú)感知切換,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的統(tǒng)一,業(yè)務(wù)系統(tǒng)的高可用性。隨著信息技術(shù)的不斷成熟以及用戶(hù)對(duì)信息安全的高度重視,未來(lái)“雙活”數(shù)據(jù)中心將會(huì)在各個(gè)行業(yè)發(fā)揮更大的作用。

        參考文獻(xiàn):

        [1]涂暢,王海濱,鄭寶銘,師威.基于多活中心模式的存儲(chǔ)虛擬化和文件系統(tǒng)高可用平臺(tái)研究及建設(shè)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2018(03):189-190+192.

        [2]李鐵.云計(jì)算環(huán)境下企業(yè)私有云平臺(tái)安全架構(gòu)的機(jī)理和實(shí)現(xiàn)[J].電子技術(shù)與軟件工程,2017,(2):232-233.

        [3]程?hào)|亮.基于GSLB的數(shù)據(jù)中心多活技術(shù)在銀行業(yè)的應(yīng)用研究[J].互聯(lián)網(wǎng)天地,2018(02):26-30.

        [4]張學(xué)亮,等.基于VMware 軟件的虛擬環(huán)境及虛擬網(wǎng)絡(luò)[J].計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò),2014, 3.

        [5]何錫點(diǎn),馬桂勤.基于云平臺(tái)的數(shù)據(jù)中心改造架構(gòu)設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用,2018(12):73-75.

        作者簡(jiǎn)介:

        周云霞(1979-)女,漢,黑龍江省,助理研究員,碩士,研究方向:數(shù)據(jù)挖掘,信息安全,圖像識(shí)別,學(xué)情分析

        資助項(xiàng)目:黑龍江省省屬本科高校東北石油大學(xué)引導(dǎo)性創(chuàng)新基金(2020YDL-21);黑龍江省教育科學(xué)規(guī)劃重點(diǎn)課題(GJB1320041);黑龍江省教育科學(xué)規(guī)劃2019年度校級(jí)規(guī)劃課題;黑龍江省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(202010220113)

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