新一代港口云服务数据中心的研究与应用

秦一方

摘要：对于港口来说，云服务数据中心的研究和应用是港口大数据应用体系中基础支撑系统的重要部分，传统数据中心在系统架构、响应效率、运维方式、应用支撑、信息安全、节支降耗上均不能满足港口大数据应用体系的要求。本文通过介绍云服务数据中心的概念、技术架构和实现方法，引入云计算、虚拟化、信息安全等前沿技术，对港口在信息化规划中构思并建成适应于港口生产业务的云服务数据中心提出建议。

关键词：港口；云服务；虚拟化；数据中心

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）35-0255-02

1 前言

随着现代企业信息业务的蓬勃发展，互联网+的转型升级，对数据中心网络、服务器、存储、用电、物理空间、数据中心管理等方面的需求都在快速增长。

2 传统数据中心存在的问题

传统数据中心的资源配置以静态为主，随着数据和服务需求的不断增大，面临的问题也十分严峻。

1）业务上线慢：当一个新的业务需求下达时，往往从服务器、网络等设备的选型、采购下单、厂商配货、物流运输到最后设备上架安装，系统调试，整个流程平均需要30天，效率十分低下，严重影响项目进程。

2）资源利用率低：传统数据中心，单一服务器往往只安装一套操作系统，运行一个或少数几个应用， cpu、内存等硬件资源的利用率平均仅为20%左右，资源利用率普遍不高，造成投资浪费。

3）能耗高：传统数据中心，由于服务器应用单一，造成服务器数量非常庞大，直接导致机房的用电量、制冷量非常巨大，高能耗不仅带来高昂费用，还间接导致碳排放高，有悖绿色环保的发展潮流。

4）安全、管理能力弱：传统数据中心，由于服务器、网络、存储等硬件资源的相对独立分散，缺乏高效的管理手段，从上线部署、日常监管到后期维护不仅需要大量人力投入，而且管理的水平不高，收效甚微。系统稳定运行所需的硬件热备，线路冗余等安全能力也十分低下。

正是这种不断增长的业务需求和传统运维的局限性的矛盾不断激化，传统数据中心面临的压力不断增长，促使数据中心要向虚拟化发展，迈向资源配置以动态为主的云时代[1]。

3 云服务数据中心技术方案

1）系统总体架构

整个平台由网络资源池、计算资源池、存储资源池、管理中心四部分组成，网络出口分别与办公内网和广域网相连。

就连云港港口而言，核心交换机采用CISCO N3K-C3524P-10G数据中心级交换机，部署内部服务访问防火墙和服务器出口防火墙，实现业务的入侵防御和安全隔离防护，内部服务访问防火墙与局域网核心交换机相连，实现与集团各单位互通，服务器出口防火墙通过广域网互联交换机与三家运行商相连，实现对外网服务；接入交换机采用cisco 2960s设备，通过千兆链路和数据中心核心交换机相连。管理网交换机与服务器、存储设备的管理接口互联。IP SAN交换机采用IBM B24设备， IBM V5000存储通过10G链路和2套FLEX刀箱相连。

计算资源池采用IBM云计算操作系统软件，将2套IBM FLEX刀箱组建HA集群，提高资源利用率。

2）计算资源池

本次建设中，对港口自身的业务应用进行了重新梳理，根据服务重要程度和服务的不间断性对服务级别进行划分，重要的应用部署在硬件性能较好的资源池中，对那些级别比较低的应用，则被放在那些规模较大的公用资源池中[2]。

3）存储、网络及安全设计

存储采用IBM V5000，通过光通道交换机与计算资源池直连，保证了计算与存储互联的最佳性能。网络部分采用单独组网，用思科的N3K构建核心层，其他接入交换机采用思科2960s，用千兆链路直连核心，构成一个扁平化大二层网络。在安全设计方面，通过防火墙在保证应用的同时实现与办公网络和互联网的隔离，针对安全风险大的WEB应用，部署高性能WAF做实时检测，充分保障网络安全[3]。

4）云服务设计

云业务工作流作为一个公共基础系统贯穿了云平台业务过程，最终实现IT服务的对业务部门的自助式交付。VMware 云服务解决方案提供了完整的端到端云业务工作流程管理。

用户访问自助门户完成身份认证和权鉴；服务目录根据用户身份（所属部门）组织对应的服务目录，并推送到用户自助门户；用户在自己对应的服务目录中选择申请所需的云服务，从而启动工作流；管理员审批用户的服务自助申请。

4 效益分析

4.1 经济效益分析

1）提高资源利用率，减少信息化基础设施投资，节约成本，降低能耗

云服务数据中心，就是云计算与虚拟化相结合。当港口的信息化环境中使用了越多的虚拟化服务器，而且云数据中心可以最大限度实现共享，这就大幅度减少了信息化基础设施的投资。此外，原来物理服务器模式报废周期短，当服务器计算、存储等性能达不到使用要求时，就要被更新淘汰。而现在的云服务数据中心是一个大的虚拟资源池，当资源不够用时，可以继续扩充即可，很大程度上避免了设备过早淘汰引起的浪费。

截止2016年6月数据中心服务器累计情况：

按照港口当前业务发展速度，每年平均新增50台虚拟服务器，每年可节约投资及能耗300万以上。

2）提高信息系统上线效率

服务器部署时间由原来〉30天（选型、采购流程、上架安装、系统调试等），缩短到现在不到1天。由此一项估算在软件开发中提高系统上线效率5%，相关软件项目总额按照保守1000万/年计算，则每年产生经济效益50万元。

3）节约运维人力成本

强大的云平台管理方式，降低服务器管理复杂度，有效减少运维人员。按照一名运维人员可以管理50台物理服务器或者100台虚拟主机计算，一名运维人员企业的人力成本在10万/年左右，目前的服务器规模，每年人力成本已节约20万。

4） 虚拟主机和空间租赁

云数据中心目前已提供10台虚拟主机给其他公司使用，按照1万/台/年，每年可增加业务收入10万元。

综上所述，云服务数据中心产生的持续的经济效益每年可达380万元以上。

4.2 社会效益分析

1）能够实现大数据的存储、提取和分析，通过辅助决策促使港口生产业务发展、企业管理高效，市场竞争力获得大幅度提高

2）云數据中心促进信息化整合，助力智慧港口的建设实现

港口信息化建设建立基于“paas（Platform-as-a-Service），平台即服务”的信息系统整合平台，实现各异构系统间的互联互通。在提高港口内部信息共享能力的同时，大幅度提升港口公共信息平台的整体服务能力[4]。

3）符合绿色环保发展趋势

通过采用像“干净的”云计算技术，能源支出可大大减少，符合绿色环保的发展趋势。

5 结束语

连云港港口信息化发展至今，已在商务业务、生产调度、设备物资等方面已经形成了多个应用系统，积累了大量的生产数据。云数据中心提供的云计算模式，其重要特征就是资源整合，具有提供更强大的应用支撑能力，进一步推动港口信息化建设，并为口岸相关社会和经济更快更好地发展提供有力保障。云数据中心建设能够支撑更大规模的应用，处理更大规模的数据，并且能够对数据进行深度挖掘，从而为企业决策、港口发展、公众服务提供更好的平台。

参考文献：

[1] 仵晓蕗. 大型企业集团数据中心建设的困境与研究[J].中国新通信，2014（22）：12-13.

[2] 孙鑫. 面向云环境数据中心的高效资源调度机制研究[D].北京邮电大学，2012.

[3] 钱翀. 企业数据中心网络架构研究和设计[D].上海交通大学，2013.

[4] 王瑾. 基于云计算的交通运输数据中心实现与应用[J].中国交通信息化，2015（3）：76