电力统一云管理平台技术研究

张磊，刘军，杨勰，宋凯，胡楠，刘赛

（1.南瑞集团有限公司（国网电力科学研究院有限公司），南京210003；2.南京南瑞信息通信科技有限公司，南京210003）

0 引言

为带动电力公司IT 和数据资源建设、应用及运维向企业级转变，实现平台架构坚强、支撑有力、响应敏捷，资源全局调度、灵活共享、高效应用，亟需通过国网云规划与建设，构建公司新一代信息基础平台[1-2]。建设全公司内网和外网各一朵云，形成“IT 资源服务中心”和“数据服务中心”，实现运营“两级协同”，满足公司业务发展需求[3-4]。电力云平台确定了多Region 架构方案，结合“一朵云”的建设，实现公司IT 资源统一管理、灵活调度，推进平台组件版本统一、同步更新，应用统一分发，漏洞补丁统一修复，安全策略统一下发等[5-6]。依托于集中的云管，推进云平台统一技术支持中心的构建，形成两级协同的运维体系，可实现对本区域节点云平台的所有管理和运维工作[7-8]。

1 统一云管平台功能架构

统一云平台架构包括多云适配层、统一云管门户、用户中心、监控系统，它提供灰色发布、一键式部署、负载平衡、弹性伸缩、故障自我修复、界面服务、对象存储以及业务应用程序的完整链接。统一云管理平台的功能架构如图1 所示。

图1 统一云管平台

2 统一云管理平台设计

2.1 多云适配层

多云适配层实现异构云平台集中管理的有效解决方案，提供对异构云计算环境的API 接口执行方法，协助进行云计算应用的开发，对于主流的虚拟化、私有云、容器云和公有云等企业IT 基础设施提供开箱即用的支持。平台通过多云适配层，实现各个云平台的统一管理，并提供适配器的接入功能，能够在运行时实时接入适配器从而管理新的异构云平台。多云适配器角色功能包括目标对象：各适配器模块均需实现云管平台所需接口；适配器：用于生产具体实现的适配对象；适配者：各异构云计算平台实现接口，单例对象；适配工厂：协助对一组适配器生产具体执行；全局资源：所有适配器需要的参数与返回值；

接口转换功能包括：隔离既有云计算平台和云管理平台，改造后的新接口解耦了客户应用程序对既有系统的依赖。适配器模式在未对现有类和接口启动改造的前提下，从外部增加新对象完成从旧接口到新接口的转换处理。调用各既有系统的既有类型，依照客户程序的要求实现新接口。

接口封装：针对不同类型的API 采取不同的封装方式，如原生封装、数据转换、注解方式。

2.2 多云调度

多云纳管可以使用同一dashboard 来统一管理单一或多云平台的云资源以及IDC 资源，如国网云、阿里云、腾讯云、华为云等。不需要在不同的云管理平台中反复切换，实现管理各种云环境中运行的资源。功能要求如下：

异构资源管理：支持对虚拟化软件的集中统一管理，既可以管理WinCenter、OpenStack、PowerVC 资源池，也可以对物理服务器进行管理；

多数据中心管理：支持对多个位于不同地理位置的数据中心的多个异构资源池进行统一管理；

多级虚拟数据中心管理：支持软件定义数据中心，将资源虚拟化成虚拟数据中心VDC，VDC 管理员只需要关心多少资源可用（CPU、内存、存储），不关心应用使用的资源具体部署，实现按应用分配资源，保证应用资源使用不冲突；

多种虚拟化管理：支持多种主流的虚拟化技术，vSphere、PowerVM、KVM、XenServer、WinServer 都可以通过一套云管理平台实现对各种异构虚拟化资源进行统一管控；

多租户虚拟私有云管理：支持软件定义虚拟私有云VPC，VPC 可帮助用户轻松构建隔离的虚拟网络环境。用户可以完全掌控VPC 虚拟网络环境，包括选择配置自由的IP 地址范围、创建网络，以及配置安全策略。

多云调度统一云管平台支持多种云平台资源调度，根据计算、存储等资源的性能监控情况，进行动态资源调度。功能要求如下：

多用户分级调度：支持多用户分级调度功能，包括用户分级策略管理、用户分级策略匹配、用户分级变更统计、用户分级调度统计；

资源分级调度：支持资源分级调度功能，包括资源分级策略管理、资源分级策略匹配、资源分级变更统计、资源分级调度统计；

资源预分配：支持资源预分配功能，包括用户需求评估、用户资源设定、资源配额初始化设定、资源使用详情等。

2.3 功能边界

云服务中心专注于应用程序/微应用程序开发之后的存储，部署，监视和分析。存储应用程序/微型应用程序介质（例如应用程序包等）；调用云操作系统进行自动部署；合并监控数据以形成全链接监控；分析监控数据以实现弹性缩放；组合分布式服务总线以获得服务动态列表和运行性能状态信息等。

基于微型应用程序的统一工作台专注于各种业务场景域的场景组装，同时提供场景的主动推送和被动关注功能。微应用程序工作台获取在云服务中心发布的应用程序/微应用程序配置信息（URL 地址、版本等），结合业务含义，并结合应用程序/微应用程序，形成具有特定需求的业务场景。权限和角色，并将其提供给最终用户使用。云服务中心与统一工作台之间的交互如图2 所示。

图2 云服务中心与统一工作台之间的交互

云服务中心应用程序控制台仅提供用于云服务中心本身功能的用户界面，不提供云基础架构，云平台组件和其他组件的界面集成；

统一工作台是State Grid 云平台和其他组件的唯一用户门户，云服务中心和其他组件提供的功能操作界面根据操作权限定制为不同的角色。

云服务中心应用程序控制台与统一工作台集成在一起。

部署微应用程序后，云服务中心会将配置信息（例如微应用程序的URL）发送到统一工作台，以组装业务应用程序操作界面。

3 实验验证

在总部建立公司统一的云管理平台，实现对全网云节点的统一管理，具有统一的权限控制，资源分配和统一的计量功能[9-10]。

3.1 部署架构

省级企业数据中心的云节点部署统一的管理和控制服务，实现与统一的企业管理云云管理平台的对接。省级公司使用本地云节点云管理来实现本地云节点的权限控制，资源分配和计量管理。云管理平台的部署架构如图3 所示。

图3 云管理平台的部署架构

云服务中心和分布式云操作系统在三个方面具有应用程序集成关系：获取物理机/虚拟机，获取存储资源和容器管理。集成方案设计如下：云服务中心调用云操作系统接口获取物理机和虚拟机；云服务中心调用云操作系统接口获取存储资源。容器的物理存储地址在云基础架构中，而容器的集群管理，环境配置，问题调试和参数配置在云服务中心中。

3.2 CS服务检修

云操作系统负责为标准的物理和虚拟机资源提供预安装的容器引擎，云服务中心根据业务应用程序需求构建应用程序容器集群，发布应用程序容器映像，并实现传统应用程序和微服务/微应用程序运行的快速部署和效率。容器管理的边界根据表1 进行划分。

表1 容器管理的边界原则

4 结语

统一的云管理平台是云计算管理的核心。根据电力云计算平台的技术要求，设计了电力统一云管理平台的技术架构，并阐述了云平台管理平台的功能特点。结合国家电网公司的云平台组件，验证了该实验的可行性和有效性。下一步将与云业务系统结合，以进一步验证云管理平台的工程应用价值。