薛燕娜 楊文軍

摘要：為應(yīng)對(duì)各場(chǎng)景應(yīng)用中大量終端、服務(wù)器的使用需求，解決各場(chǎng)景中硬件的重復(fù)建設(shè)，造成計(jì)算、人力、投入等資源的浪費(fèi)和硬件資源的“孤島”問(wèn)題，提出了基于結(jié)合超融合技術(shù)+云桌面方案進(jìn)行融合底層的架構(gòu)方式，組成超大集群，將云桌面、超融合軟硬資產(chǎn)全部池化，從而實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)復(fù)用和共享。該架構(gòu)具有統(tǒng)一管理控制、卓越的并發(fā)I/O處理和資源協(xié)調(diào)能力，同時(shí)簡(jiǎn)化IT運(yùn)維管理、降低運(yùn)維成本、提高數(shù)據(jù)安全性和訪問(wèn)的靈活性。

關(guān)鍵詞： 超融合；云桌面; 終端; 集群；池化

中圖分類(lèi)號(hào)：TP308；TP333 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2024）11-0072-03

0 引言

高校中根據(jù)教學(xué)、實(shí)訓(xùn)、移動(dòng)辦公等應(yīng)用需求分別創(chuàng)建了超融合、云桌面兩大獨(dú)立平臺(tái)，但隨著時(shí)間的推移，用戶量、存儲(chǔ)和多種教學(xué)場(chǎng)景等數(shù)據(jù)量會(huì)逐漸增多，占用的硬件資源、存儲(chǔ)資源和I/O處理會(huì)明顯提高，需要對(duì)超融合、云桌面兩平臺(tái)分別進(jìn)行軟硬件資源的持續(xù)擴(kuò)容，因兩大平臺(tái)相互獨(dú)立，無(wú)法實(shí)現(xiàn)軟硬資源的相互共享，這樣就造成場(chǎng)景的重復(fù)建設(shè)，提高建設(shè)成本、降低運(yùn)維效率。所以本文結(jié)合兩大平臺(tái)使用情況及問(wèn)題，提出了將超融合、云桌面進(jìn)行底層融合的技術(shù)架構(gòu)，兩平臺(tái)用同一底座，組成超大集群，軟硬資源全部池化、相互共享、資產(chǎn)復(fù)用和統(tǒng)一集中管理等，實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源的合理分配，提高硬件資源利用率及管理效率。

1 超融合+云桌面相關(guān)技術(shù)

1.1 超融合架構(gòu)

超融合架構(gòu)[1]是集成計(jì)算資源和存儲(chǔ)設(shè)備的信息基礎(chǔ)架構(gòu)。在這樣的架構(gòu)環(huán)境中，同一套單元設(shè)備中不但具備了計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)和服務(wù)器虛擬化等資源和技術(shù)，而且多套單元設(shè)備可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)聚合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)模塊化的無(wú)縫橫向擴(kuò)展，形成統(tǒng)一的資源池。和傳統(tǒng)的三層架構(gòu)相比，超融合架構(gòu)可以為數(shù)據(jù)中心帶來(lái)高可靠、高可用、靈活擴(kuò)展、管理維護(hù)簡(jiǎn)單、綠色環(huán)保等優(yōu)勢(shì)。

超融合技術(shù)架構(gòu)[2]主要組件有三大部分：計(jì)算虛擬化+網(wǎng)絡(luò)虛擬化+存儲(chǔ)虛擬化，如圖1所示。超融合的特點(diǎn)之一就是，存儲(chǔ)虛擬化基于分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)，融合了分布式緩存、SSD讀寫(xiě)緩存加速、多副本機(jī)制等多種存儲(chǔ)技術(shù)，在功能上與獨(dú)立共享存儲(chǔ)完全一致。分布式存儲(chǔ)采用多副本機(jī)制，一份數(shù)據(jù)同時(shí)存儲(chǔ)在多個(gè)不同的物理服務(wù)器硬盤(pán)上，提升數(shù)據(jù)可靠性，保障關(guān)鍵業(yè)務(wù)安全穩(wěn)定運(yùn)行。也就是說(shuō)，超融合架構(gòu)會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)做備份。一份數(shù)據(jù)會(huì)復(fù)制2-3份，存儲(chǔ)在不同的服務(wù)器里。即使1臺(tái)服務(wù)器宕機(jī)，數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失，安全可靠。

1.2 云桌面管理架構(gòu)

云桌面[3]是云計(jì)算和虛擬化技術(shù)，將用戶桌面環(huán)境從物理設(shè)備中解耦，實(shí)現(xiàn)中心化的管理。主要有兩種類(lèi)型為VDI、VOI，是通過(guò)數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器生成若干個(gè)虛擬機(jī)，這些虛擬機(jī)就是云桌面，如圖2所示。但是終端無(wú)法直接連接到虛擬機(jī)（云桌面），需要通過(guò)技術(shù)將虛擬機(jī)轉(zhuǎn)換為云桌面發(fā)放出來(lái)，發(fā)放后只需要客戶機(jī)（PC、手機(jī)）等連接到數(shù)據(jù)中心云桌面服務(wù)平臺(tái)，最終就可以得到桌面的使用。

隨著虛擬化技術(shù)的不斷成熟，利用虛擬技術(shù)對(duì)各個(gè)物理設(shè)備進(jìn)行虛擬化處理，從而使用資源的利用率有效提升，以此節(jié)約成本、提高應(yīng)用質(zhì)量。在虛擬化的技術(shù)下，軟硬件之間聯(lián)系會(huì)更加靈活，可擴(kuò)展性也便捷，在高校中多種不同的教學(xué)、機(jī)房、移動(dòng)辦公等場(chǎng)景得到普遍應(yīng)用。云桌面[4]與終端數(shù)據(jù)信息分離、后臺(tái)集中管理和存儲(chǔ)，用戶可以通過(guò)任意網(wǎng)絡(luò)接入云桌面，資源都集中到數(shù)據(jù)中心，能夠彈性分配資源，提高資源利用率。用戶可根據(jù)實(shí)際需求定制個(gè)性化設(shè)置，以滿足多元化的需要。

2 超融合+云桌面底層融合架構(gòu)的建設(shè)

2.1 超融合+云桌面底層融合架構(gòu)建設(shè)方案

在教學(xué)、實(shí)訓(xùn)、科研和辦公等不同場(chǎng)景中會(huì)有大量各種終端、通用虛擬服務(wù)器等，各場(chǎng)景資源重復(fù)建設(shè)，造成嚴(yán)重的資源（計(jì)算資源、人力資源、學(xué)校投資等）浪費(fèi)和硬件資源的“孤島”現(xiàn)象。將基于底層的超融合和云桌面架構(gòu)結(jié)合，形成“一基、一底、一硬、一軟、一平臺(tái)”的建設(shè)模式，同時(shí)具備云桌面、超融合虛擬化兩種不同的服務(wù)能力，通過(guò)融合，兩大技術(shù)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，可以滿足多種專(zhuān)業(yè)教學(xué)的多樣性需求。

基于云桌面應(yīng)用場(chǎng)景+超融合技術(shù)，組成超大集群，將學(xué)?，F(xiàn)有的硬件資源全部池化，實(shí)現(xiàn)資源的復(fù)用性和共享性。利用融合技術(shù)[5]在分布式存儲(chǔ)的基礎(chǔ)上，把數(shù)據(jù)分層，分層后對(duì)安全性要求高的數(shù)據(jù)，比如教學(xué)、辦公、科研、主鏡像、核心業(yè)務(wù)等數(shù)據(jù)，采用多副本、CDP或糾刪碼等方式做數(shù)據(jù)安全保障；同時(shí)對(duì)安全性要求較低的數(shù)據(jù)，為節(jié)約存儲(chǔ)空間的占用率，采用單副本保存的方式，解決常規(guī)存儲(chǔ)方式將原數(shù)據(jù)備份多次，磁盤(pán)占用率居高不下的問(wèn)題，同時(shí)降低了數(shù)據(jù)交換的網(wǎng)絡(luò)帶寬占用率，降低整體建設(shè)成本，提高性價(jià)比。

部署步驟如圖3所示：1） 將云桌面、超融合底層系統(tǒng)版本升級(jí)到最新，可以相互管理；2） 通過(guò)10G網(wǎng)絡(luò)把多臺(tái)物理服務(wù)器進(jìn)行互聯(lián)，將管理通信口、數(shù)據(jù)通信口、業(yè)務(wù)通信口、存儲(chǔ)通信口、終端通信口測(cè)試調(diào)通；3） 利用超融合平臺(tái)接管云桌面[6]，將云桌面用戶虛擬熱遷移到超融合平臺(tái)中，依次遷移；4） 將云桌面物理服務(wù)器依次整合到資源池中，把所有硬件資源進(jìn)行虛擬化，形成超大資源共享池；5） 通過(guò)統(tǒng)一云管理平臺(tái)進(jìn)行對(duì)VDI、HCI進(jìn)行資源的智能分配與管理；6） 通過(guò)萬(wàn)兆網(wǎng)絡(luò)接入到云平臺(tái)；7） 用戶登錄云桌面在線辦公及訪問(wèn)其他通用業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

2.2 超融合+云桌面底層融合架構(gòu)建設(shè)的實(shí)施

結(jié)合學(xué)校實(shí)際需求和不同場(chǎng)景，將現(xiàn)有兩大平臺(tái)進(jìn)行本地相應(yīng)融合，總虛擬機(jī)[7]共370臺(tái)，云桌面虛擬150臺(tái)，業(yè)務(wù)虛擬機(jī)220，部署整合時(shí)，將所有X86物理主機(jī)依次加入集群中，形成超大集群資源池，進(jìn)行統(tǒng)一彈性調(diào)度、集中管理、HA動(dòng)態(tài)故障切換、數(shù)據(jù)容災(zāi)。超融合+云桌面融合架構(gòu)設(shè)備列表如表1所示。

2.3 超融合+云桌面底層融合架構(gòu)的應(yīng)用價(jià)值和成效

本文將超融合和云桌面底層融合起來(lái)協(xié)調(diào)工作可以提供更強(qiáng)大、靈活和高效的IT基礎(chǔ)架構(gòu)，為高校后期建設(shè)提供技術(shù)性支撐和應(yīng)用方面的優(yōu)勢(shì)。

1） 高效集成管理， 該底層融合架構(gòu)通過(guò)提供統(tǒng)一的管理界面或控制平面，管理員可以更輕松地統(tǒng)一VDI資源與通用集群，資源、應(yīng)用和運(yùn)維一體化管理模式，監(jiān)控、配置和維護(hù)整個(gè)系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了管理環(huán)境，提高了管理效率。

2） 彈性伸縮承載，該底層融合架構(gòu)在有需求的時(shí)候可以隨時(shí)增加或減少計(jì)算和存儲(chǔ)資源，例如增加新的硬件或服務(wù)，DRX/DRS動(dòng)態(tài)添加CPU或內(nèi)存資源和智能資源調(diào)度，可同時(shí)承載HCI、VDI多種虛擬機(jī)，資源靈活擴(kuò)展，自定義調(diào)度策略，提升桌面等業(yè)務(wù)體驗(yàn)。另外，可以根據(jù)用戶需求動(dòng)態(tài)地調(diào)整通用業(yè)務(wù)、云桌面業(yè)務(wù)的數(shù)量和性能，提供了靈活的運(yùn)行環(huán)境，這種靈活性和可擴(kuò)展性對(duì)于適應(yīng)業(yè)務(wù)的快速發(fā)展和變化至關(guān)重要。

3） 高可用性和容錯(cuò)性， 該底層融合架構(gòu)通過(guò)協(xié)同工作，系統(tǒng)可以更好地應(yīng)對(duì)硬件故障或其他異常情況，從而提高系統(tǒng)的可用性和穩(wěn)定性。分布式存儲(chǔ)采用UIO、Cache加速提升存儲(chǔ)系統(tǒng)性能，采用冗余策略、三網(wǎng)鏈路聚合等技術(shù)保證系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的高可靠。分層算法智能識(shí)別熱數(shù)據(jù)存放于SSD分層中，提高讀性能；數(shù)據(jù)寫(xiě)入SSD中分層空間寫(xiě)入一次即可用，無(wú)需再寫(xiě)入到讀緩存中，提高寫(xiě)性能。支持節(jié)點(diǎn)、硬盤(pán)和Cache盤(pán)獨(dú)立按需擴(kuò)展，節(jié)點(diǎn)和硬盤(pán)擴(kuò)展之后，數(shù)據(jù)會(huì)在后臺(tái)自動(dòng)按需負(fù)載均衡。同時(shí)兼容業(yè)界主流的X86和ARM 服務(wù)器，無(wú)須擔(dān)心廠商鎖定，輕松構(gòu)建開(kāi)放平臺(tái)。

4） 數(shù)據(jù)安全，融合平臺(tái)從存儲(chǔ)層完美隔離各類(lèi)安全風(fēng)險(xiǎn)，有效保障用戶數(shù)據(jù)安全，容災(zāi)和備份功能有效地做到多層級(jí)防護(hù)，避免了磁盤(pán)的邏輯故障、或人為的大型硬件故障，實(shí)現(xiàn)有效的雙重保護(hù)。虛擬化作為核心平臺(tái)，內(nèi)部可啟用虛擬機(jī)磁盤(pán)加密功能，用戶可單獨(dú)指定某個(gè)磁盤(pán)進(jìn)行加密，并有多種加密算法可供選擇，有效加固存儲(chǔ)信息安全，外部可基于用戶身份驗(yàn)證、訪問(wèn)控制策略方式，全方位保護(hù)用戶數(shù)據(jù)安全。

5） 成本效益，超融合通常能夠更高效地利用硬件資源，而云桌面則可以減少終端設(shè)備的成本。通過(guò)融合這兩者不同基礎(chǔ)設(shè)施組件，不同的組件可以更緊密地協(xié)調(diào)運(yùn)作，避免冗余的操作和通信，提高整體系統(tǒng)的響應(yīng)速度和吞吐量，可以最大限度地提高資源利用率，減少總體IT成本。簡(jiǎn)化的管理過(guò)程以及更好的性能，降低運(yùn)營(yíng)和維護(hù)的成本。

3 結(jié)束語(yǔ)

為配合創(chuàng)建數(shù)字化、信息化校園，本文進(jìn)行了超融合+云桌面底層融合技術(shù)方案的建設(shè)改造，通過(guò)兩大平臺(tái)優(yōu)勢(shì)及一系列前沿技術(shù)提升存儲(chǔ)系統(tǒng)性能，能滿足虛擬化、容器化和云桌面資源池等場(chǎng)景的應(yīng)用需求。在實(shí)施過(guò)程中，根據(jù)特定的業(yè)務(wù)需求和環(huán)境進(jìn)行定制化配置和調(diào)整，最終形成“一基、一底、一硬、一軟、一平臺(tái)”的架構(gòu)模式，數(shù)據(jù)分層備份，平臺(tái)靈活、高效、安全、穩(wěn)定，為高校后期數(shù)字化建設(shè)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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【通聯(lián)編輯：光文玲】