数据中心云化改造分析

耿延军 阳宇 隋顺彬

摘 要：本文通过分析传统数据中心建设现状，结合云计算技术方法，分析了数据中心云化改造的目的与内容，并根据工程实际分别从系统建设、计算存储资源池、网络资源池、虚拟化平台、云桌面等方面分析改造需求，提出总体原则。

关键词：数据中心;云化;云计算

文献标识码：A

目前，一些传统数据中心业务支撑系统硬件是以X86服务器为主的多种设备构成，软件构架也多是紧耦合的傳统烟囱式。虽然此方式在建设初期投入上成本较低，但每年的开发、维护成本较高，且构架的冗余与陈旧导致的自身逻辑复杂往往使业务建设需求提出后必须等待冗长而缓慢的功能建设周期。

云计算技术可以概括为利用网络实现同类资源共享的新兴技术，云计算技术结合了网络技术、分布式运算技术及大规模资源管理技术等技术经验，是一种具有弹性服务能力、资源池化、可按需对外提供服务等特性的计算机与系统工程技术。

数据中心云化改造的目标就是建设可以按需提供可动态扩展的计算、存储、网络、安全、应用等服务，有效支撑机关办公、信息系统稳定运行、数据可靠存储、信息顺畅交互，催生业务模式创新，提升综合服务保障能力。通过动态完善、滚动发展，向更高层次、更高目标演进，力争成为联合信息共享环境。

1 数据中心云化改造内容

图1 数据中心云化改造内容

如图1所示，数据中心云化改造主要包括四个方面内容：

基础设施共享中心：云管理软件、云数据中心操作系统、运维管理软件、机房资产管理软件，并可以针对用户需求进行适应性改造和系统的融合集成;完成在用信息系统迁移上云，制定云服务目录，建立统一的云服务访问入口，实现统一运维管理。

计算、存储、网络资源池：调整优化各数据中心现有及新配发计算、存储设备部署，引进部署服务器虚拟化软件、分布式存储系统等相关软硬件，构建计算、存储资源池。升级优化骨干网络、扩容存储网络，保证数据中心网络层次清晰、分区合理、带宽充足、稳定可靠。

云数据中心灾备体系：采用多种容灾技术为信息系统提供保护，应用级灾备，满足核心信息系统业务运行连续性;数据级灾备，满足核心信息系统数据存储可靠性;能够实现P2P、P2V、V2P、V2V等多种形式的业务信息系统迁移上云。

云数据中心安全防护体系：部署万兆防火墙增强边界防护能力;部署虚拟化安全网关提供南北向的边界安全网关服务;部署虚拟化分布式防火墙，实现东西向虚拟机之间的安全防护。通过网络安全评估、安全配置核查等系统对云内提供安全服务和电磁防护。

2 数据中心云化改造需求分析

2.1 系统建设需求分析

在数据中心云化改造过程中，选择设备型号、配备板卡及端口时要充分考虑高性能、高可用性等实际冗余需求，在此基础上着重考虑未来的系统扩展需求。降低平台整体部署和维护难度，使用云计算、虚拟化等技术灵活调配各种主机、服务器、存储等资源。

本文所设计的一种数据中心云化改造方案设计中：网络设备自身高可用性，电源冗余、网口冗余，支持双机冗余模式;承担主要业务的服务器支持高可用性，电源冗余、网卡冗余;关键数据采用存储设备并作容灾备份设计和分布式设计;安全设备具备高并发，连接数参数要求;根据对业务分类，对计算资源有不同的需求。根据数据中心计算能力需求的大小，结合特性的不同，可将不同场景下的服务器应用分为如下几类（详见图2）：

图2 不同场景下服务器应用分类

如图2所示，普通应用具有应用并发请求数较小或处理简单，对资源需求量小等特点，针对此类场景下的服务器应用策略为：大量采用X86服务器，广泛使用虚拟化技术，纳入X86资源池统筹考虑，统一管理。

规模分析型应用具有并发请求数量大且相互独立，单个请求处理量小等特点，针对此类场景下的服务器应用策略为：采用X86服务器，进行合理改造，支持任务分发和负载均衡，纳入X86资源池统筹考虑，统一管理。

规模数据库应用为数据量规模较大的数据库系统服务器，具有数据处理复杂，资源需求量大等特点，针对此类场景下的服务器应用策略为：采用X86物理服务器，并根据特点进行优化。

云计算应用具有计算请求量大，对系统整体响应时间要求高等特点，针对此类场景下的服务器应用策略为：利旧X86服务器，采用分布式集群模式部署，多采用分布式文件存储系统等。

2.2 计算存储资源池需求分析

云平台需要支持根据业务应用的不同特点分配不同的计算资源，包括采用合理的物理服务器。能根据业务应用的特点对服务器或存储进行配置满足应用对计算和存储的需要（CPU、内存、网络I/O、存储I/O）。计算平台需要和管理平台联动实现对虚拟计算资源的部署和分配。

2.3 网络资源池需求分析

对网络需求主要体现在如下几个方面：支持云平台的数据中心网络需要具备快速收敛、高转发性能、易维护、易管理和节能环保等特性，这就需要简化网络架构，降低网络复杂度;数据中心网络需要具备高可靠性、高可用性。网络设计能有效的避免单点故障，在设备的选择和关键设备的互联时，应提供充分的关键设备冗余、重要业务模块冗余和链路冗余;数据中心网络架构和设备选型方面需要具备高扩展性，不仅满足当前需要，也能满足未来业务扩展需求;安全隔离的需求，实现各部门之间网络层面的隔离;网络虚拟化，减少设备节点，简化配置。

2.4 虚拟化平台需求分析

虚拟化云计算平台根据物理设备资源的利用情况，合理地进行虚拟资源的启用与休眠，在保证系统性能的同时，最大限度地降低整个系统的能耗。动态调整物理资源的使用率，使得管理员可以通过监控不同时期不同系统的负载情况，可以动态地进行资源的分配，确保所有的资源都得到最合理、最有效的利用。以服务为单位，通过监控服务负载状况，动态地进行资源调整：在整个服务处于高负载状况下，从弹性池中分配空闲的计算资源给对应的服务;在服务处于空闲状态时，回收相应的资源到资源池中，降低能耗。