超融合基础架构在云应用平台产品中的研究与应用

李晨 陈志军 张振京

摘要：基于RDP的云应用平台可以为用户提供与本地体验类似的远程应用服务，但对于有多节点需求的用户，在平台横向扩展的过程中会消耗大量人力资源来进行部署和运维。在本文中，我们对比了云平台硬件架构，并利用超融合基础结构，设计并实现了“针对云应用平台的超融合一体机”，并利用OpenStack框架，解决产品在扩展和资源调度中遇到的难题，研究成果可以简化平台横向扩展、部署和运维流程，降低人力资源消耗，保障用户的云端体验，提高推广效率。

关键词：云应用、超融合架构、超融合一体机、产品化

1.云平台硬件架构

目前，市面主流的云计算架构为“传统IT架构”和“超融合基础架构”。

传统IT架构是单个功能单元的组合，即网络、备份工具、存储和应用服务器。这些单独的单元相互连接，构成完成的云计算服务。传统基础架构内的每个功能单元都需要运维人员单独配置，且架构的横向扩展能力较差，需要投入大量人力来进行架构变更和配置。

超融合基础架构是指在同一套单元设备中不仅具备计算、网络、存储和服务器虚拟化等资源和技术，还包括备份软件、快照技术、重复数据删除、在线数据压缩等元素，而多套单元设备可以通过网络聚合起来，实现模块化的无缝横向扩展，形成统一的资源池。此种设备成为超融合一体机，可以为数据中心带来最优的效率、灵活性、规模、成本和数据保护.

2.云应用平台在超融合基础架构上的应用

RDP（远程桌面协议）是云应用平台客户端的核心技术，是一个多通道的协议[1]，包括客户端视音传输、文件传输和通讯端口转向等功能，通过压缩处理的数据网络传输也是相当快。在Windows操作系统中集成了Mstsc.exe，同时在.net中也以COM组件的形式提供了Microsoft RDP Client Control控件供自行开发调用。在RDP的基础之上，Windows还提供了RemoteApp协议。用户可以摆脱云桌面模式，通过在RDCB服务器内发布应用的方式，达到远程应用与本地应用具备相同体验的效果。因此，通过RemoteApp协议可以衍生出基于远程应用的云平台产品。

在此类云平台产品的部署过程中会面临如下两个常见问题：

1）当用户增多时，如何扩展平台的承载能力。

2）当有运行环境更复杂的应用发布时，如何提高平台的承载能力。

对于问题一，超融合基础架构以其自身的特性，可以解决以上两个问题。将云应用平台打造为以超融合一体机为基础的产品后，开发者可以根据用户的需求，和自身的产品策略，为用户提供的开箱即用，一体机化的交付方式。超融合一体机在可扩展性、可用性和可靠性等方面优势会更加凸显：

在采用传统基础架构部署云应用平台时，开发者往往需要采购不同功能的硬件设备，并消耗较长的安装调试时间，来保证业务的上线。在采用超融合基础架构后，开发者在前期可以只采购一台设备即可完成测试，并可以在部署阶段，通过简单的横向扩展实现云应用平台的扩容。

同时，超融合一体机也可以降低运维难度和成本。相对于多台设备组成的IT系统，超融合一体机的采购价格更低的售价的同时，需要的运维人员也更少。这也直接导致超融合一体机更有利于云应用产品的市场化推广。产品可以结合不同客户的需求，快速形成部署方案，简化开发人员的工作流程，降低系统的运维难度，使云应用平台更具市场竞争力。

对于问题二，可以通过在超融合一体机中部署OpenStack平台调用底层资源来解决。OpenStack是目前业内最主流的开源云平台管理框架，用于集中管理大量计算、存储、网络资源的云操作系统，其旨在为共有云和私有云的建设与管理提供软件开源项目，其主要特点是易实施、大规模弹性扩展和丰富的功能。

3.云应用平台架构及产品化

如图-2所示，可以将超融合一体机的系统模型分为三个部分，即实机层，OpenStack管理层和虚拟机层，它们的基本功能如下。

实机层，又称裸机层，即云平台中提供具体资源的基础设施，由诸多服务器构成，服务器中包含各种需要通过OpenStack进行分配的资源，如GPU显卡，内存，大容量硬盘，多核心CPU等实际物理资源。

OpenStack管理层，即OpenStack云平台，它将裸机层提供的资源分门别类地汇集到一个一个的“资源池”当中，之后根据用户要求对相应的虚拟机分配所需的资源，如用户指定2vCPU核心，4GB内存，100GB存储空间等。

虚拟机层，是云平台用户实际面对和操作的内容，是每个用户在向云平台进行申请后，由OpenStack按需求分配的虚拟资源，构成的面向用户的虚拟终端，多用于测试以及一些小型服务的搭建。

根据以上架构，我们可以罗列出针对云应用平台的超融合一体机配置表，用于云应用平台的产品化推广。

4.结论与展望

目前，本论文研究的“针对云应用平台的超融合一体机”已经投产，并在中国铁路设计集团有限公司上線部署并成功应用，充分证明了该项研究的正确性，研究成果可大幅云应用平台的部署效率，节约人力资源，提高工作效率。在今后的持续研发中，可以对超融合一体机的智能部署，资源分配领域进行研究，进一步提高一体机的可用性和部署的便利性。

参考文献：

[1]MSDN.Understanding the Remote Desktop Protocol（RDP） [K]. https：//docs.microsoft.com/en-us/troubleshoot/windows- server/remote/ understanding-remote-dsktop-protocl

[2]MSDN.Windows Management Instrumentation [K].https：//docs.microsoft.com/en-us/windows/win32/wmisdk/wmi-start-page

[3]OpenStack.The Most Widely Deployed Open Source Cloud Software in the World [K].https：//www.openstack.org/

[4]冷迪.企业数据中心超融合架构的特点和发展趋势研究[J].科技创新与应用，2015（35）：37-38.

[5]黄金洲，胡哲琨，代征.超融合技术的发展对抗恶劣环境数据中心技术的影响[A].中国造船工程学会电子技术学术委员会.中国造船工程学会电子技术学术委员会2017年装备技术发展论坛论文集[C].中国造船工程学会电子技术学术委员会：中国造船工程学会，2017：7.

作者简介：

李晨，1992年11月，男，汉，天津市，硕士，工程师，云计算方向。

陈志军，1979年5月，男，学士，中国铁路设计集团有限公司信息化院，高级工程师。

张振京，1986年8月，男，博士，中国铁路设计集团有限公司信息化院，高级工程师。