云数据中心构建研究

王亮

摘 要：随着信息化建设的深入特别是新一代数据中心及云计算技术的高速发展，对构建数据中心基础架构的网络系统提出了更高要求，使其向着统一交换架构和业务融合、更大容量和带宽、更高性能和扩展性、更精细的QoS保证、更高的可靠性和容错性能、智能化和易于管理、绿色节能等方向发展，满足不断涌现的各种新型业务和应用、改进用户体验，并持续降低单位带宽成本。本文就云数据中心的构建提出了解决思路。

关键词：云数据 容灾 网络架构

中图分类号：TP311.13 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）11（a）-00-02

1 “云”数据中心建设整体思想

云数据中心主要设备有各类小型机、刀片服务器、机架服务器、数据中心交换机、光纤交换机、安全设备、存储设备、虚拟化软件、数据中心管理平台等。实现云数据中心所有资源的池化，完全按照业务需求分配相应资源需要进行三步曲： IAAS、PASS、SAAS。下面是具体的阐述说明及如何做到。

1.1 构建云数据中心总体建设思路第一步——IAAS

随着未来信息化的建设，云数据中心承载的应用将是五花八门和需求不一的，并且应用的数量会在很短时间内将大大增长。这就要求云数据中心必须是能非常灵活、弹性的，并能适应各种各样的应用和保障其可用性，构建云计算系统的数据中心，采用虚拟化集中管理软件对服务器、网络、存储等资源进行动态调配和监控，保障全校关键性数据和应用的安全及可用性。

1.2 构建云数据中心总体建设思路第二步——PAAS

一些操作系统、中间件、统一身份认证、云安全如能在云平台内实现将提高设备使用效率与可靠性，同时数据的完整与可用性也将提高。

1.3 构建云数据中心总体建设思路第三步——SAAS

随着信息化业务的普及和深入，师生、管理层、合作单位自身的发展需求对现有软件即SAAS平台的信息化业务提出了更高的要求，主要体现在两个方面：丰富应用之间互相关联和整合实现信息和业务集成化；满足学校的差异化信息应用的需求。因此需要在云计算的平台内提供解决方案，最典型的有人力资源公共云，教育教学资源云。

2 “云”数据中心硬件设备集成

2.1 数据库服务器集群系统

考虑到数据库服务器需要满足高并发访问请求，所以在生产中心数据库服务器，使用高性能小型机做集群部署，作为数字化校园平台数据库服务器和新上系统的数据库服务器，通过FC口与存储连接，其他现有系统的数据库也可以迁移到主数据库服务器中来。同时在容灾机房配置两台同等配置小型机服务器做集群部署，为异地容灾所用。

2.2 中间件服务器集群系统

在数据中心和异地容灾机房分别采用中间件服务器集群配置双万兆网络，支持（FCOE/iSCS工）功能，该系统允许升级网络功能而无需其他硬件。

2.3 应用服务器集群系统

通过虚拟化服务器集群来实现将来大量虚拟机的运行。

2.4 统一硬件平台管理

统一平台管理硬件要求具有帮助数据中心提高效率和节省成本的系统管理部件。它可提供预集成的服务器和异构虚拟化（VMware，KVM.，Hyper-V等x86虚拟化技术以及PowerVM等架构的虚拟化技术）的管理环境，可以管理服务器，存储和网络，可从单一的管理界面管理全面的多机箱的配置，并提供面向资源的机箱级视角管理。

2.5 云数据中心存储系统高可用

生产环境中需要作为核心数据库服务器的数据共享，以及虚拟化服务器集群集中存储虚拟机，可以在相同的物理磁盘空间内存储多达五倍的数据。自动精简配置旨在将业务开销保持在极低的水平，它可以根据任何给定时间每个用户所需的最小空间量，以灵活的方式在多个用户之间分配磁盘存储空间，从而提高效率。

2.6 云数据中心备份机制

2.6.1 备份网络环境

备份网络环境采用基于SAN存储架构的LAN-Free进行备份。在应用服务器、存储设备、备份设备之间建立SAN存储区域網，通过光纤连接SAN网络中各节点，并由SAN交换机管理维护设备接口通讯，本地数据都通过光纤传输不会占用到业务系统所在的LAN带宽，使数据备份和恢复更加迅速高效。

2.6.2 备份系统架构

备份系统采用灵活的多层架构设计，包括备份服务器端、客户端、以及后端的分层存储库。在前端针对需要备份的不同的应用系统如数据库、邮件系统、Web中间件等，安装相应的客户端程序；后端数据存储介质管理采用存储池技术，提供重复数据删除、磁带重用等技术提高空间使用效率。

2.6.3 文件备份

备份系统支持对单个或多个文件备份策略。可以通过备份服务器统一管理，也可以由各客户端自行手工启动备份。备份系统同时支持文件自动副本存储池复制功能，同时进行备份复制，一份近线保管，另一份离线保管（所有管理均由备份软件完成）提高系统容灾能力。

2.6.4 操作系统备份

备份系统实现对Windows、Solaris、Linux等主流操作系统的自动化远程在线备份和裸机恢复，能够将系统恢复到最后一次备份时的状态，支持基于时间点恢复等。此外，能够将系统恢复到远程计算机环境或者虚拟机环境中。

2.6.5 数据库备份

对DB2.Oracle、SQL Serve等主流数据库平台在线数据备份，通过图形化备份策略配置和时间窗口设置数据库备份模式、备份周期、备份目标等。在备份时，对备份数据保存在不同的分层存储对象中，以满足客户容灾的要求，可以利用多线程的数据迁移、利用多个磁带驱动器同时读写提高其数据备份的效率。

2.6.6 虚拟机备份及数据恢复

虚拟化备份系统环境可基于SAN网络，采用LAN-Free方式进行虚机备份，由备份服务器调用Vmware提供的VADP标准备份接口，来实现对VM数据的备份保护，将镜像备份到后端的存储池（带库）上进行统一管理，支持VM的永久增量备份。

虚拟化备份管理软件能对VMware虚拟环境进行高级恢复机制，包括即时恢复、虚拟挂载、iscsi挂载等功能，可以将备份数据盘直接虚拟挂载Mount成虚拟机的本地硬盘，进行快速可恢复性验证，后台对访问数据块进行优先恢复。

2.7 异地容灾平台

在系统发生故障时，用户可以选择针对应用层或是针对全服务器的故障转移，以接管生产服务器。支持对Exchange、SQL Server?、SharePoint?等应用进行保护，支持对于vSphere和Hyper-V等虚拟化软件复制虚拟机，从而轻松实现生产中心和容灾中心之间的异地容灾。

2.8 虚拟化“云”平台

虚拟化软件产品的选型较为明朗，目前主流的虚拟化软件产品主要有VMware、Microsoft和Citrix。从管理运维的角度来看，又可以分为基础架构管理层、虚拟资源管理层和自动化服务管理层。

云数据中心作为面向应用的综合业务平台和云计算的核心基础架构，对网络设备的交换架构提出了更全面、更苛刻的要求，支持统一交换架构、大容量及高扩展性、转发性能、业务调度和精细化QoS、弹性等性能在今后将越来越重要。

参考文献

[1] 邱亮.关于分布式云数据中心架构及管理关键技术研究[J].电子技术与软件工程，2016（9）：90-101.

[2] 彭飞.陆斌.基于云技术的企业异地协同研发云数据中心设计与应用[J].机械工程与自动化，2018（3）：120-121.

[3] 麻亚妮.职业院校信息化运维体系中校园云数据中心的建设[J].科技传播，2017（10）：47-49.