數據中心云化改造分析

耿延軍 陽宇 隋順彬

摘 要：本文通過分析傳統數據中心建設現狀，結合云計算技術方法，分析了數據中心云化改造的目的與內容，并根據工程實際分別從系統建設、計算存儲資源池、網絡資源池、虛擬化平臺、云桌面等方面分析改造需求，提出總體原則。

關鍵詞：數據中心;云化;云計算

文獻標識碼：A

目前，一些傳統數據中心業務支撐系統硬件是以X86服務器為主的多種設備構成，軟件構架也多是緊耦合的傳統煙囪式。雖然此方式在建設初期投入上成本較低，但每年的開發、維護成本較高，且構架的冗余與陳舊導致的自身邏輯復雜往往使業務建設需求提出后必須等待冗長而緩慢的功能建設周期。

云計算技術可以概括為利用網絡實現同類資源共享的新興技術，云計算技術結合了網絡技術、分布式運算技術及大規模資源管理技術等技術經驗，是一種具有彈性服務能力、資源池化、可按需對外提供服務等特性的計算機與系統工程技術。

數據中心云化改造的目標就是建設可以按需提供可動態擴展的計算、存儲、網絡、安全、應用等服務，有效支撐機關辦公、信息系統穩定運行、數據可靠存儲、信息順暢交互，催生業務模式創新，提升綜合服務保障能力。通過動態完善、滾動發展，向更高層次、更高目標演進，力爭成為聯合信息共享環境。

1 數據中心云化改造內容

圖1 數據中心云化改造內容

如圖1所示，數據中心云化改造主要包括四個方面內容：

基礎設施共享中心：云管理軟件、云數據中心操作系統、運維管理軟件、機房資產管理軟件，并可以針對用戶需求進行適應性改造和系統的融合集成;完成在用信息系統遷移上云，制定云服務目錄，建立統一的云服務訪問入口，實現統一運維管理。

計算、存儲、網絡資源池：調整優化各數據中心現有及新配發計算、存儲設備部署，引進部署服務器虛擬化軟件、分布式存儲系統等相關軟硬件，構建計算、存儲資源池。升級優化骨干網絡、擴容存儲網絡，保證數據中心網絡層次清晰、分區合理、帶寬充足、穩定可靠。

云數據中心災備體系：采用多種容災技術為信息系統提供保護，應用級災備，滿足核心信息系統業務運行連續性;數據級災備，滿足核心信息系統數據存儲可靠性;能夠實現P2P、P2V、V2P、V2V等多種形式的業務信息系統遷移上云。

云數據中心安全防護體系：部署萬兆防火墻增強邊界防護能力;部署虛擬化安全網關提供南北向的邊界安全網關服務;部署虛擬化分布式防火墻，實現東西向虛擬機之間的安全防護。通過網絡安全評估、安全配置核查等系統對云內提供安全服務和電磁防護。

2 數據中心云化改造需求分析

2.1 系統建設需求分析

在數據中心云化改造過程中，選擇設備型號、配備板卡及端口時要充分考慮高性能、高可用性等實際冗余需求，在此基礎上著重考慮未來的系統擴展需求。降低平臺整體部署和維護難度，使用云計算、虛擬化等技術靈活調配各種主機、服務器、存儲等資源。

本文所設計的一種數據中心云化改造方案設計中：網絡設備自身高可用性，電源冗余、網口冗余，支持雙機冗余模式;承擔主要業務的服務器支持高可用性，電源冗余、網卡冗余;關鍵數據采用存儲設備并作容災備份設計和分布式設計;安全設備具備高并發，連接數參數要求;根據對業務分類，對計算資源有不同的需求。根據數據中心計算能力需求的大小，結合特性的不同，可將不同場景下的服務器應用分為如下幾類（詳見圖2）：

圖2 不同場景下服務器應用分類

如圖2所示，普通應用具有應用并發請求數較小或處理簡單，對資源需求量小等特點，針對此類場景下的服務器應用策略為：大量采用X86服務器，廣泛使用虛擬化技術，納入X86資源池統籌考慮，統一管理。

規模分析型應用具有并發請求數量大且相互獨立，單個請求處理量小等特點，針對此類場景下的服務器應用策略為：采用X86服務器，進行合理改造，支持任務分發和負載均衡，納入X86資源池統籌考慮，統一管理。

規模數據庫應用為數據量規模較大的數據庫系統服務器，具有數據處理復雜，資源需求量大等特點，針對此類場景下的服務器應用策略為：采用X86物理服務器，并根據特點進行優化。

云計算應用具有計算請求量大，對系統整體響應時間要求高等特點，針對此類場景下的服務器應用策略為：利舊X86服務器，采用分布式集群模式部署，多采用分布式文件存儲系統等。

2.2 計算存儲資源池需求分析

云平臺需要支持根據業務應用的不同特點分配不同的計算資源，包括采用合理的物理服務器。能根據業務應用的特點對服務器或存儲進行配置滿足應用對計算和存儲的需要（CPU、內存、網絡I/O、存儲I/O）。計算平臺需要和管理平臺聯動實現對虛擬計算資源的部署和分配。

2.3 網絡資源池需求分析

對網絡需求主要體現在如下幾個方面：支持云平臺的數據中心網絡需要具備快速收斂、高轉發性能、易維護、易管理和節能環保等特性，這就需要簡化網絡架構，降低網絡復雜度;數據中心網絡需要具備高可靠性、高可用性。網絡設計能有效的避免單點故障，在設備的選擇和關鍵設備的互聯時，應提供充分的關鍵設備冗余、重要業務模塊冗余和鏈路冗余;數據中心網絡架構和設備選型方面需要具備高擴展性，不僅滿足當前需要，也能滿足未來業務擴展需求;安全隔離的需求，實現各部門之間網絡層面的隔離;網絡虛擬化，減少設備節點，簡化配置。

2.4 虛擬化平臺需求分析

虛擬化云計算平臺根據物理設備資源的利用情況，合理地進行虛擬資源的啟用與休眠，在保證系統性能的同時，最大限度地降低整個系統的能耗。動態調整物理資源的使用率，使得管理員可以通過監控不同時期不同系統的負載情況，可以動態地進行資源的分配，確保所有的資源都得到最合理、最有效的利用。以服務為單位，通過監控服務負載狀況，動態地進行資源調整：在整個服務處于高負載狀況下，從彈性池中分配空閑的計算資源給對應的服務;在服務處于空閑狀態時，回收相應的資源到資源池中，降低能耗。