一種大型應(yīng)用系統(tǒng)硬件選型辦法

［摘 要］ 由于市場上主流硬件品牌技術(shù)路線不一，各有所長，為大型應(yīng)用系統(tǒng)相關(guān)硬件的選型工作帶來了困難。本文提供一套工作思路，從大型應(yīng)用系統(tǒng)的特點入手，分析如何進(jìn)行有效的選型工作，從而采購高性價比的硬件設(shè)備。

［關(guān)鍵詞］ 應(yīng)用系統(tǒng)； 硬件選型

doi : 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2011 . 10 . 032

［中圖分類號］F270.7；TP315 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］A ［文章編號］1673 - 0194（2011）10- 0055- 03

０引言

大型應(yīng)用系統(tǒng)（以下簡稱應(yīng)用系統(tǒng)）硬件平臺是支撐應(yīng)用系統(tǒng)運行的核心基礎(chǔ)設(shè)施，主要包括高性能服務(wù)器、高容量存儲設(shè)備和其他相關(guān)軟硬件設(shè)備。其中，高性能服務(wù)器用于提供快速、可靠的計算，高容量存儲設(shè)備用于容納存儲相關(guān)數(shù)據(jù)。硬件平臺性能的好壞將直接影響到應(yīng)用系統(tǒng)的運行效果。

由于該類應(yīng)用系統(tǒng)通常采用數(shù)據(jù)集中的方式部署，通常在總部機房放置相關(guān)硬件設(shè)備。應(yīng)用系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)全部集中在總部，所屬企業(yè)通過網(wǎng)絡(luò)使用該系統(tǒng)，有利于總部增強對所屬企業(yè)的管控力度，及時掌握經(jīng)營狀況。隨著公司的發(fā)展，該系統(tǒng)將承載日益增大的負(fù)載和保存日益增多的數(shù)據(jù)，必須為該系統(tǒng)搭建性能優(yōu)良的硬件平臺，以保障該系統(tǒng)高效、穩(wěn)定和安全地運行。本文闡述在此前提下的相關(guān)選型工作。

應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)初期，需要將各類原始數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)，類似ＯＬＴＰ系統(tǒng)，此時要求硬件平臺有較強的事務(wù)處理能力；建設(shè)中后期，更多側(cè)重于數(shù)據(jù)挖掘和分析，類似于ＯＬＡＰ系統(tǒng)，此時要求硬件平臺有較快的數(shù)據(jù)分析能力，而業(yè)界建議５年更換新的硬件設(shè)備。故應(yīng)用系統(tǒng)的硬件平臺需要兼顧應(yīng)用系統(tǒng)的深入應(yīng)用情況，并滿足未來３～５年的需求。

１選型原則

由于應(yīng)用系統(tǒng)的復(fù)雜性和特殊性，對于其硬件平臺設(shè)計需要采用如下的原則：統(tǒng)一規(guī)劃、高可用性、高擴展性、高安全性、高可維護(hù)性和合適性價比。

統(tǒng)一規(guī)劃：明確應(yīng)用系統(tǒng)在規(guī)劃期內(nèi)的規(guī)模，對整個應(yīng)用系統(tǒng)的模塊、用戶、流程進(jìn)行分析，確定總體需求，從而定義出其硬件平臺對應(yīng)的架構(gòu)和配置。

高可用性：要求硬件平臺具有單點失效保護(hù)，能夠?qū)崿F(xiàn)故障預(yù)警、報警，具有良好的故障應(yīng)急處理能力。如在出現(xiàn)有限個數(shù)的服務(wù)器、磁盤、存儲設(shè)備或交換機故障等情況下，系統(tǒng)可以繼續(xù)運行，不影響業(yè)務(wù)處理。

高擴展性：由于應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)是一個長期持續(xù)的過程，日后隨著公司規(guī)模擴大和業(yè)務(wù)量的增長，用戶數(shù)可能會超出預(yù)期，當(dāng)硬件平臺的處理能力不夠時，要求可以在原有架構(gòu)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)靈活擴展。硬件平臺的擴展性主要分成兩類：縱向擴展和橫向擴展?？v向擴展是指通過增加硬件設(shè)備的ＣＰＵ、內(nèi)存、通道和板卡等資源來提高原有設(shè)備的處理能力；橫向擴展是指通過購買新的設(shè)備和原有設(shè)備并行工作，通過負(fù)載分擔(dān)來實現(xiàn)處理能力擴展。

高安全性：能夠?qū)崿F(xiàn)良好的信息安全能力，能夠應(yīng)用靈活的安全策略，如對不同用途的服務(wù)器進(jìn)行安全分區(qū)以實現(xiàn)不同程度的隔離等。

高可維護(hù)性：維護(hù)便捷簡單，盡量減少宕機時間，特別是減少進(jìn)行故障修復(fù)、系統(tǒng)擴展和變更時的宕機時間，能夠提供友好、全面的監(jiān)控工具。

合適性價比：在滿足需求并符合上述原則的前提下，良好的性價比是關(guān)鍵。各家硬件各有所長，關(guān)鍵是需要關(guān)注滿足應(yīng)用系統(tǒng)需求的技術(shù)，而不是一味追求先進(jìn)技術(shù)，只要能解決主要問題，滿足需求和原則，有合適的價格，就可以著重考慮。

２應(yīng)用系統(tǒng)硬件平臺主要構(gòu)成

應(yīng)用系統(tǒng)硬件平臺分為：服務(wù)器、存儲和網(wǎng)絡(luò)。

服務(wù)器：主要包括應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和管理服務(wù)器。應(yīng)用服務(wù)器一般為小型機或者ＰＣ Ｓｅｒｖｅｒ，用于運行應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)用程序，這些程序至少冗余部署在兩臺機器上；數(shù)據(jù)庫服務(wù)器一般為小型機，通常以ＲＡＣ或其他集群方式運行數(shù)據(jù)庫程序，也建議至少冗余部署在兩臺機器上；其他管理服務(wù)器一般為ＰＣ Sｅｒｖｅｒ，用來運行輔助系統(tǒng)（如備份管理系統(tǒng)、監(jiān)控運維系統(tǒng)、ＥＴＬ系統(tǒng)）等。為簡單起見，這里不討論管理服務(wù)器。

存儲：是指磁盤陣列和帶庫，通常與服務(wù)器分開部署，通過ＳＡＮ或其他方式將存儲資源在不同的服務(wù)器和應(yīng)用之間共享，通常還需配置備份和存儲管理軟件，對存儲資源進(jìn)行統(tǒng)一管理，以提高存儲使用效果。

網(wǎng)絡(luò)：負(fù)責(zé)將應(yīng)用系統(tǒng)中的服務(wù)器和存儲進(jìn)行互聯(lián)，一般通過交叉互聯(lián)、安全分區(qū)和共享技術(shù)等實現(xiàn)安全的高可用網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)方式應(yīng)用很普遍，而且具有很好的性價比。

３主流架構(gòu)介紹

實際應(yīng)用中，應(yīng)用系統(tǒng)將部署４套系統(tǒng)：生產(chǎn)系統(tǒng)、開發(fā)系統(tǒng)、測試系統(tǒng)和培訓(xùn)系統(tǒng)。

應(yīng)用系統(tǒng)硬件平臺主流的架構(gòu)主要有兩種：集中式架構(gòu)和分布式架構(gòu)。

兩種架構(gòu)的差別主要在于生產(chǎn)系統(tǒng)中應(yīng)用系統(tǒng)的部署方式不同。集中式架構(gòu)是指將生產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器通過分區(qū)技術(shù)部署在同一臺物理主機上；而分布式架構(gòu)是指將生產(chǎn)系統(tǒng)中應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器部署在兩臺物理主機上。其他設(shè)備的部署方式在兩種架構(gòu)中均一致。

下面通過拓?fù)鋱D來詳細(xì)介紹這兩種架構(gòu)。

３．１集中式架構(gòu)

將生產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器通過分區(qū)技術(shù)部署在同一臺物理主機上。同時，為實現(xiàn)單點故障可用性保護(hù)，為生產(chǎn)系統(tǒng)中部署至少兩臺服務(wù)器，每臺做兩個分區(qū)，分別作為應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。如圖１所示。

其中，生產(chǎn)系統(tǒng)區(qū)中包含應(yīng)用系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)的生產(chǎn)環(huán)境，部署兩臺（或多臺）服務(wù)器，每臺做兩個分區(qū)，分別作為應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，兩臺服務(wù)器之間做到負(fù)載均衡和單點失效恢復(fù)；輔助系統(tǒng)也是部署兩臺（或多臺）服務(wù)器。

開發(fā)、測試、培訓(xùn)系統(tǒng)中也包含應(yīng)用系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)，建議3個系統(tǒng)部署一套服務(wù)器，以節(jié)約成本，有條件的情況下可以和生產(chǎn)環(huán)境部署一樣。

其他系統(tǒng)服務(wù)器區(qū)部署備份管理系統(tǒng)、監(jiān)控和維護(hù)系統(tǒng)、ＥＴＬ系統(tǒng)等。

存儲區(qū)中包括一個存儲陣列和一個帶庫。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括：兩臺（或多臺）負(fù)載均衡設(shè)備和兩臺（或多臺）光纖交換機。

３．２分布式架構(gòu)

將生產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器分別部署在不同物理主機上。同時，為實現(xiàn)單點故障可用性保護(hù)，在生產(chǎn)系統(tǒng)中部署至少4臺服務(wù)器，兩臺作為應(yīng)用服務(wù)器，另兩臺作為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。如圖２所示。

其中，生產(chǎn)系統(tǒng)區(qū)中包含生產(chǎn)系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)。在生產(chǎn)系統(tǒng)中部署4臺服務(wù)器，兩臺作為應(yīng)用服務(wù)器，另兩臺作為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器兩臺服務(wù)器之間、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器兩臺服務(wù)器之間實現(xiàn)負(fù)載均衡和單點失效保護(hù)。

其他配置與集中式部署一樣。

４兩種主流架構(gòu)對比

４．１優(yōu)缺點分析

兩種架構(gòu)的差別在于生產(chǎn)系統(tǒng)的部署方式不同。

４．１．１集中式架構(gòu)

生產(chǎn)系統(tǒng)部署兩臺高性能服務(wù)器，每臺服務(wù)器均通過分區(qū)技術(shù)分別部署應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，然后實現(xiàn)兩臺服務(wù)器間的單點失效保護(hù)。

（１） 集中式架構(gòu)優(yōu)點

架構(gòu)簡單，易于部署：在不同分區(qū)之間共享、靈活分配硬件資源，實現(xiàn)統(tǒng)一管理，節(jié)約物理空間。

服務(wù)器數(shù)量少，易于維護(hù)：生產(chǎn)系統(tǒng)只有兩臺服務(wù)器，通常有專門的工具輔助管理。

縱向擴容能力強：服務(wù)器通常為中高端高性能機器，通?？梢詽M足需求。

（２） 集中式架構(gòu)缺點

低宕機可用性：理論上宕機可用性僅為 ５０％；當(dāng)一臺機器發(fā)生整機故障時，應(yīng)用將只能得到５０％的處理能力。如果故障由影響整機容錯能力的關(guān)鍵設(shè)備（如系統(tǒng)板、獨立的ＩＯ通道等）引起，可能引起整機故障。同時，分區(qū)的方式增加了設(shè)備資源的耦合度，容易引發(fā)整機或者多分區(qū)故障。

擴展能力有限：可以通過增加ＣＰＵ、內(nèi)存等縱向擴展的方式增強機器的處理能力，但若機器已經(jīng)滿配，通常需要購買對等配置的機器，成本較高。同時，服務(wù)器更新?lián)Q代很快，日后可能購買不到同樣型號的ＣＰＵ或其他配件，故擴展能力有限。

安全性有限：不能將充當(dāng)應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的各分區(qū)通過網(wǎng)絡(luò)物理隔離開來，若黑客攻擊到物理服務(wù)器，則會對所有分區(qū)形成威脅，進(jìn)而對核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)安全形成威脅。

性價比低：中高端高性能服務(wù)器的價格昂貴。

４．１．２分布式架構(gòu)

生產(chǎn)系統(tǒng)部署4臺服務(wù)器，將應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器分離部署，各自部署兩臺，兩兩互為備份。

（１） 分布式架構(gòu)優(yōu)點

極高的單點失效恢復(fù)能力：4臺服務(wù)器任何一臺機器發(fā)生故障，另3臺機器可以正常工作，系統(tǒng)的宕機可用性為７５％，系統(tǒng)還可以得到７５％的處理能力。

高擴展性：可以根據(jù)不同情況有針對性地增強處理能力。當(dāng)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器壓力增大的時候，可以僅針對數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進(jìn)行縱向或者橫向擴展。輕松滿足系統(tǒng)由ＯＬＴＰ向ＯＬＡＰ轉(zhuǎn)換。

高安全性：可以通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)安全分區(qū)，將應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器隔離開來，即使黑客可以攻擊到應(yīng)用服務(wù)器，也無法對核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)安全形成直接威脅，除非繼續(xù)攻破下一道安全屏障，到達(dá)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器區(qū)域。

高性價比：該架構(gòu)的服務(wù)器相對集中式架構(gòu)的配置可以低一個檔次，在保證同樣處理能力的前提下，總體價格也要低。

（２） 分布式架構(gòu)缺點

架構(gòu)相對復(fù)雜：由于實現(xiàn)了服務(wù)器分離，需要增加一些管理服務(wù)器。生產(chǎn)系統(tǒng)至少有4臺服務(wù)器，系統(tǒng)剛開始運行時，對管理員的要求相對稍高一些。

４．２價格分析

分布式架構(gòu)下的服務(wù)器數(shù)目比集中式架構(gòu)下的多兩臺。因為分布式架構(gòu)將生產(chǎn)系統(tǒng)的處理能力分散到4臺服務(wù)器中，而集中式架構(gòu)將生產(chǎn)系統(tǒng)的處理能力分散到兩臺服務(wù)器中。故在考慮選型時，分布式架構(gòu)的服務(wù)器型號可以比集中式架構(gòu)的服務(wù)器的型號或配置低一些。

根據(jù)市場上各家主流廠商的報價情況，分布式架構(gòu)方式的成本普遍比集中式架構(gòu)方式低廉。

４．３綜合分析

綜上所述，兩種架構(gòu)優(yōu)缺點對比如表１所示。

相對而言，在集中式架構(gòu)中，可用性、擴展性、安全性和性價比低，而維護(hù)性高。其中該架構(gòu)中的服務(wù)器通常配置專門的維護(hù)工具，故易于維護(hù)，但從整個架構(gòu)上來看，其維護(hù)性并未有顯著提高，只是降低了對管理員操作水平的初始要求。而在分布式架構(gòu)中，可用性、擴展性、安全性、性價比均相對較高。而維護(hù)性由于架構(gòu)的相對復(fù)雜而略有下降，如果在系統(tǒng)上線初期，配備了具有一定操作水平的管理員或者有實施公司良好的技術(shù)支持，這個缺點是容易克服的。

綜合而言，分布式架構(gòu)的綜合優(yōu)勢強于集中式架構(gòu)。而且，分布式架構(gòu)是業(yè)界的主流，在各類企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。推薦盡量采用分布式架構(gòu)來搭建系統(tǒng)硬件平臺。當(dāng)然，具體采用何種架構(gòu)需要綜合考慮應(yīng)用系統(tǒng)的技術(shù)、業(yè)務(wù)特征、硬件基礎(chǔ)設(shè)施和人員素質(zhì)等因素。

５確定關(guān)鍵指標(biāo)

由于各硬件的技術(shù)特征不盡相同，需要結(jié)合應(yīng)用系統(tǒng)的具體需求，考察和對比各家硬件設(shè)備。然后反復(fù)權(quán)衡各家的技術(shù)特點，仔細(xì)推敲各類設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，以求能夠以高性價比采購到滿足需求的各類硬件，搭建性能優(yōu)良的應(yīng)用系統(tǒng)硬件平臺。