云數據中心在智慧景區的應用

◆張皓瑜 王 梅

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云數據中心在智慧景區的應用

◆張皓瑜 王 梅

（四川旅游學院 四川 610100）

數據中心建設是打造智慧景區的重要組成部分,基于服務器虛擬化技術的云數據中心將是實現智慧景區的重要技術。在分析傳統數據中心建設情況的基礎上,論述了云數據中心的優勢，提出了基于虛擬化技術建設智慧景區基礎設施——數據中心。對川藏線旅游景區打造智慧旅游進行了有益的探索。

虛擬化；智慧景區；云數據中心

0 引言

在信息化技術高速發展的今天，利用信息化手段打造智慧景區也顯得越來越重要。智慧景區的建設離不開數據中心的支撐。傳統模式下，數據中心服務器資源配置的最優選擇是“一個物理服務器搭載一套應用系統”，一方面對數據中心服務器的性能與數量提出了極高的要求，另一方面應用系統服務器之間沒有關聯性，成為“服務器孤島”，如圖1所示。

圖1 服務器孤島示意圖

然而數據中心的“服務器孤島”問題存在弊端。首先是對單個物理服務器的利用率非常低，常常造成服務器硬件資源的浪費；其次是一旦服務器系統或服務器硬件設備出現故障或異常，將對應用系統的穩定性與連續性產生較大影響；再次是整個服務器架構非常不靈活，如需對應用進行運維管理會占用管理人員大量的時間和精力。

因此，針對以上問題，通過虛擬化手段構建云數據中心成為智慧景區建設的重點。

1 數據中心和虛擬化

1.1 數據中心

數據中心（Data Center），通常又被稱為計算機中心（Computer Center）或服務器農場（Server Farm），主要指用于安放部署后的計算機系統及其相關設施設備的場所。通常情況下它包含網絡通信設備（如路由器、交換機等）、服務器與數據存儲設備、冗余、備用電源系統（如UPS）、環境控制設備（如空調、滅火器等）、安全保障設備等。在計算機發展歷史上，早期的計算機由于體積十分龐大，需要占用非常大的物理空間才能安置，再加上日常操作維護非常復雜，這就需要一個專用的機房來進行各項操作。這一專用機房就是后來數據中心的雛形。20世紀80年代開始，伴隨計算機產業規模的進一步增大，由于大量的計算機部署零散，使IT運維管理變得越來越復雜，IT管理人員開始把大量的服務器安置在一間特殊的機房內，并開始命名為數據中心。景區數據中心和企業數據中心一樣，目標相對較統一，追求利潤最大化，期望以最低的成本獲得最多的物質回報，所以適合使用服務器虛擬化技術進行改造。

1.2 基于虛擬化技術的云服務器及優劣點

云計算的數據中心主要有IaaS、PaaS、SaaS三種技術。無論是使用哪種技術，都不可或缺地需要基礎計算平臺。而這個基礎計算平臺通常依靠服務器虛擬化技術來實現，因此云計算的重要技術支撐就是虛擬化。

由于虛擬化技術部署架構方面的差異，通常將虛擬化技術主要分為兩種類型：第一種為原生架構的虛擬化，第二種為寄宿架構的虛擬化。

作為目前建設云數據中心的基礎技術，總的來講，虛擬化技術有以下幾點優勢：

（1）提高了服務器物理資源的利用效率，極大地解決了服務器硬件資源利用效率低下的問題。

（2）整合了服務器物理資源，提升了服務器運維管理效率。

（3）減少了數據中心的能源消耗，降低了運營成本。

（4）降低了部署應用的復雜度，增強了服務器的擴展性。

（5）增強了服務器資源的可用性與穩定性。

當然，服務器虛擬化技術也存在一些不可避免的弊端，主要有以下兩點：

（1）建設初期軟硬件成本投入較大。

（2）物理服務器性能損耗較大。

1.3 云數據中心架構

在業內，首款云操作系統由VMWare推出，其使用虛擬化技術將數據中心轉換為云基礎架構。VMWare將服務器硬件定義為公共資源池（云），允許不同物理服務器的硬件資源依靠虛擬化技術統一調配。如圖2所示。

圖2 數據中心架構圖

2 智慧景區云數據中心總體架構

基于VMWare的虛擬化技術，智慧景區云數據中心的總體部署框架雛形已現。實施虛擬化后，物理結構上的“信息孤島”被打破，硬件資源被納入邏輯資源池，使得資源可以被動態調配。智慧景區云數據中心框架如圖3所示。

3 智慧景區云數據中心部署方法

在部署的流程上，全新建設的數據中心部署關鍵步驟主要有兩點。第一，服務器虛擬化，這個步驟需要將vSphere系統安裝在物理服務器裸機中，同時創建虛擬服務器。需要注意的是，創建虛擬服務器是需要根據服務器的性能狀況按照適合的虛擬化比例建立虛擬化硬件“資源池”。避免出現服務器資源長期空閑性能浪費，更要避免服務器資源長期超負荷運行。第二，網絡虛擬化，通過配置主機IP將其加入內網，并在云系統內部創建虛擬交換機，VMware vSphere虛擬化平臺提供兩種不同模式的虛擬交換，第一種是標準交換機（又被稱為虛擬交換機），vSwitch的運行模式幾乎與真實的物理交換機一模一樣。當vSwitch檢測到與其連接的虛擬機時，把該虛擬機產生的流量通過可使用的ESXI物理網卡（又被稱為上行鏈路適配器）轉發至物理網絡，以實現虛擬機網絡的聯通。第二種是分布式交換機，這種模式下vSwitch作為虛擬數據中心中的單一交換機存在，使虛擬服務器能夠在多個ESXI物理服務器之間進行跨主機遷移時保持網絡信息以及網絡配置的一致性。當然，如果是基于之前的傳統數據中心進行改造，則需要考慮到原有業務應用的P2V遷移問題。P2V過程中在遷移原有應用系統至虛擬服務器時，可以采用VMware vSphere提供的VMWare Converter軟件實現。

圖3 云服務器框架示意圖

4 云服務器安全問題及對策

云服務器相較于傳統物理服務器有著諸多優勢，但也存在一些安全問題。就網絡安全而言，主要有外網攻擊與內網攻擊兩類。針對外網攻擊，無論是物理服務器還是云服務器往往都是依靠企業出口防火墻設備進行抵御。而針對內網攻擊則不同，傳統的服務器安全管理通常使用網絡設備的ACL功能，而云服務器更多地通過虛擬化的方式實現基礎架構，其虛擬交換機等設備不能夠像物理交換機一樣到如過濾數據包等控制功能，所以常常有著一些安全隱患。做好云服務器的內網安全工作，通常可以采用虛擬局域網技術。使用VLAN對內部網絡結構進行精確劃分，將內網的廣播域限制在一個利于管控與排查的小范圍，這樣一來數據鏈路幀基于VLAN Tag進行傳輸，不同的VLAN之間不能直接通信，從而達到防止一定程度內網攻擊的作用。

5 結束語

云服務器能夠將數據中心物理服務器進行整合，使物理服務器硬件資源能夠共享使用，服務器虛擬化平臺的建立打破了服務器物理壁壘，消除“服務器孤島”，整合數據中心服務器資源使之成為了一個資源池。本文改變傳統模式下服務器與應用系統部署關系，使得數據中心服務器資源更高效更充分地被利用。

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本文系四川旅游學院校級質量工程項目（川旅院〔2017〕78號）的研究成果。