政務(wù)網(wǎng)基于私有云平臺的應(yīng)用

何 偉，張 靜

（中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司南京市分公司，南京 210000）

1 云計算發(fā)展的背景及私有云定義

1.1 云計算發(fā)展的背景

近年來，隨著Ipv6技術(shù)的普及，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，用戶數(shù)據(jù)爆發(fā)式增長以及手機、PAD 等移動網(wǎng)絡(luò)終端的對網(wǎng)絡(luò)帶寬上、智能操作上要求更高，越來越多的可貼標簽、可聯(lián)網(wǎng)的物品進入互聯(lián)網(wǎng)，這意味著與移動、數(shù)據(jù)終端相關(guān)的IT 系統(tǒng)會承受更多的負載，對相關(guān)提供數(shù)據(jù)服務(wù)的行業(yè)、機構(gòu)、企業(yè)來講，所應(yīng)用的系統(tǒng)需處理的業(yè)務(wù)種類、業(yè)務(wù)數(shù)量大幅上升。由于原有機房在空間、動力等物理資源的有限性，直接導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心的成本上升，這就面臨著如何有效地、更少地利用資源解決更多的問題。同時，隨著高速網(wǎng)絡(luò)連接的衍生，芯片和磁盤驅(qū)動器產(chǎn)品在功能增強的同時，成本也大幅度的得到了降低，擁有大量計算服務(wù)器的數(shù)據(jù)中心，也具備了快速為大量用戶處理復(fù)雜問題的能力。技術(shù)上，密集波分及分組傳送、分布式計算的日益成熟和應(yīng)用，計算機網(wǎng)絡(luò)及大數(shù)據(jù)中心的發(fā)展以互聯(lián)網(wǎng)為載體把原本分散各處的軟硬件、信息、驅(qū)動資源連接成為一個規(guī)模龐大的整體，讓每個人、每個企業(yè)、機構(gòu)都能夠便捷的從這個連接整體獲取大量可用資源，完成高質(zhì)量的數(shù)據(jù)處理和運算。數(shù)據(jù)存儲的快速增長產(chǎn)生了以NAS，SAN為代表的高性能存儲技術(shù)。服務(wù)器整合需求的不斷升溫，推動了xen 等虛擬化技術(shù)的進步，還有Web3.0的實現(xiàn)、SaaS、PaaS 觀念的快速普及、多核技術(shù)的廣泛應(yīng)用等，所有這些技術(shù)為產(chǎn)生更強大的計算能力和個性化服務(wù)提供了可能。

1.2 什么是私有云

私有云，顧名思義就是某一個企業(yè)或機構(gòu)自己專用的云，這是一個只供自己企業(yè)或行業(yè)、機構(gòu)內(nèi)部使用的服務(wù)應(yīng)用，該應(yīng)用可以擴展到其分支部門或子公司，一般非內(nèi)部人員不可以使用，比如有眾多子公司的集團性企業(yè)或有多個分支機構(gòu)的政府和行業(yè)管理機構(gòu)就特別適合于應(yīng)用部署私有云。在部署時關(guān)鍵點是建立大型數(shù)據(jù)中心，將企業(yè)、行業(yè)或政務(wù)數(shù)據(jù)集中化，私有云也將成為這些機構(gòu)、企業(yè)部署IT 系統(tǒng)的主流模式。私有云是上述單位在云計算時代演進的一個重要過程，在企事業(yè)單位中通過建立基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)的私有云計算平臺實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施層面的“IT 即服務(wù)”。

2 私有云的優(yōu)勢

（1）有效的控制數(shù)據(jù)采集、處理及其安全性

私有云的部署非常靈活，既可以部署在主機托管地點，也可以部署在用戶的數(shù)據(jù)機房內(nèi)，還可以加載防火墻，每一個私有云都是為客戶量身定做單獨構(gòu)建的，可以最有效的監(jiān)控和管理相關(guān)數(shù)據(jù)處理的整個過程，保證服務(wù)質(zhì)量。

（2）服務(wù)質(zhì)量大幅度提升

我們在建設(shè)私有云時，一般都部署在防火墻的后面，保障了云計算不受Ddos 等各類攻擊，因此不管哪個層面的客戶訪問服務(wù)器時，系統(tǒng)的服務(wù)水平協(xié)議（SLA）應(yīng)該會非常穩(wěn)定，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)風暴的概率極低。

（3）現(xiàn)有軟件及硬件設(shè)施利用率高

公有云為了保障針對legacy 的應(yīng)用支持，大都采用了運行時結(jié)構(gòu)不可變的靜態(tài)語言進行編寫，這些語言相互間的兼容耦合性較低，對公有云應(yīng)用拓展有一定的局限性。而私有云在這方面就不存在語言支持的問題，比如通過微軟推出的MicrosoftAzure，能非常方便地構(gòu)建基于.Net、JavaScript、PHP、Python 的私有云。而且一些兼容工具能夠利用客戶現(xiàn)有的軟、硬件資源來構(gòu)建私有云，顯著降低了客戶的成本。

（4）對已有其他管理流程影響較小

現(xiàn)代企業(yè)和政府、學校等機構(gòu)，已越來越多的采用了信息化管理流程來處理對內(nèi)工作和對外業(yè)務(wù)，不僅與業(yè)務(wù)有關(guān)和IT 方面的流程非常繁多，且這些信息化流程重要性非常高，不能出現(xiàn)任何干擾和差錯，在這方面，公有云由于數(shù)據(jù)量極大，處理各方面、各環(huán)節(jié)來的信息，造成一定的沖擊風暴，而是部署在防火墻內(nèi)的私有云，接收這種沖擊的概率大幅度減少。

（5）部署方式靈活

企業(yè)或政府、學校等機構(gòu)客戶可以采用由運營商提供的基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)或自己建設(shè)一部分基礎(chǔ)設(shè)施，還可以選用平臺即服務(wù)，使用適合自己的平臺軟、硬件，各種部署方式非常靈活。

3 政務(wù)網(wǎng)基于私有云案例分析

以華東地區(qū)某省會城市（以下簡稱某市）市民卡業(yè)務(wù)基于私有云平臺建設(shè)為案例，作為新型創(chuàng)新類項目，本項目提供的云計算設(shè)備能夠滿足目前業(yè)務(wù)使用的需求，還必須具備一定的先進性和發(fā)展?jié)摿Γ瓜到y(tǒng)具有容量的擴充與升級換代的可能，以便該項目在盡可能的時間內(nèi)與業(yè)務(wù)發(fā)展和信息技術(shù)進步相適應(yīng)。具體拓撲圖如下：

3.1 私有云總體方案

某市名卡業(yè)務(wù)云平臺建設(shè)通過利用云計算技術(shù)，對市名卡業(yè)務(wù)系統(tǒng)的管理和服務(wù)職能進行精簡、優(yōu)化、整合，并通過信息化手段為業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供從服務(wù)器、存儲設(shè)備、交換設(shè)備、安全設(shè)備、防火墻等設(shè)備的統(tǒng)一管控。在私有云建設(shè)的過程中充分考慮計算虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化、存儲以及安全策略問題從而實現(xiàn)統(tǒng)一的IaaS 平臺云服務(wù)模式，實現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)內(nèi)部的信息共享、業(yè)務(wù)協(xié)同，避免重復(fù)建設(shè)，有效地降低成本、提升效率。

云數(shù)據(jù)拓撲圖

（1）某市名卡公司業(yè)務(wù)云建設(shè)包含云主機服務(wù)、安全服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)三個部分。

（2）云主機部分采用國內(nèi)先進的虛擬化軟件提供完善的計算虛擬化環(huán)境滿足各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運行需求。

（3）安全服務(wù)部分針對每個租戶提供獨立的虛擬防火墻，保障租戶的安全，網(wǎng)絡(luò)出口區(qū)域部署IPS、WAF、抗DDoS 等安全防護設(shè)備對所有南北向流量進行深度防御，同時通過數(shù)據(jù)庫審計、堡壘機、漏洞掃描等工具進一步保障整個系統(tǒng)的安全。

（4）網(wǎng)絡(luò)部分分為云內(nèi)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和出口網(wǎng)絡(luò)建設(shè)兩個部分：

一是云內(nèi)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)通過網(wǎng)絡(luò)鏈路虛擬化技術(shù)Overlay 來支撐云和虛擬化的建設(shè)要求，并實現(xiàn)更大規(guī)模的多租戶能力。

二是出口網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供100M 公網(wǎng)帶寬和20M 混合云專線，滿足業(yè)務(wù)云平臺的運行要求。

（5）本期業(yè)務(wù)云建設(shè)整合優(yōu)勢資源，借助國內(nèi)知名品牌服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、安全等產(chǎn)品優(yōu)勢，在云運營、云運維、云安全等方面的成熟技術(shù)手段，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)資源方面的線路優(yōu)勢、機房硬件條件等方面的優(yōu)勢資源，為某市市名卡公司業(yè)務(wù)云系統(tǒng)實現(xiàn)整體的平臺落地，并提供業(yè)務(wù)云平臺整體運維響應(yīng)服務(wù)。

3.2 云平臺方案

云數(shù)據(jù)中心內(nèi)的物理網(wǎng)絡(luò)資源（核心交換機、接入交換機等），以及通過主機虛擬化軟件的OVS 均可以提供SDN、VxLAN 功能，組成虛擬網(wǎng)絡(luò)資源池。不同租戶可通過基于Openstack 的云平臺來調(diào)度云數(shù)據(jù)中心內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)資源池、計算資源池、存儲資源池以及安全資源池的資源，組成自己的虛擬網(wǎng)絡(luò)（VPC）。VPC 內(nèi)的安全防控，通過使用ServiceChain 的方式調(diào)用安全資源池的虛擬化安全組件（NFV）來實現(xiàn)，為不同用戶提供2 ～7層的安全隔離。VPC 網(wǎng)絡(luò)的部署設(shè)計。云系統(tǒng)通過接入互聯(lián)網(wǎng)專線可實現(xiàn)內(nèi)部流量調(diào)度。

3.3 云主機方案

云主機服務(wù)器是云計算平臺的核心，其承擔著云計算平臺的“計算”功能。我們一般采用多套相同或結(jié)構(gòu)類似的服務(wù)器組成服務(wù)器陣列資源池。再用類似SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)，用虛擬化軟件使得上述資源能以一種云主機的方式可以被不同的客戶使用，也可以實現(xiàn)各種不同的應(yīng)用。在x86系列的服務(wù)器上，其主要是以云主機的形式存在。后續(xù)的方案描述中，都以云主機進行描述，如下為虛擬化軟件的構(gòu)成。

3.4 數(shù)據(jù)庫方案

系統(tǒng)管理員提前對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和模板進行安裝和調(diào)測，并將物理機加入物理資源池管理，配置集群和相應(yīng)參數(shù)。租賃用戶通過門戶填寫數(shù)據(jù)庫請求，提交數(shù)據(jù)庫類型、處理器核心數(shù)、內(nèi)存容量、連接數(shù)、網(wǎng)段地址、字符集等數(shù)據(jù)參數(shù)，由用戶系統(tǒng)管理員對審核申請審批通過；系統(tǒng)下發(fā)用戶的數(shù)據(jù)參數(shù)；DBaaS 平臺根據(jù)用戶請求在物理機資源池中挑選一臺最合適的服務(wù)器，并在其上自動創(chuàng)建所需的數(shù)據(jù)庫實例；DBaaS 平臺將數(shù)據(jù)庫信息及賬號發(fā)送給租賃用戶，相關(guān)租戶使用數(shù)據(jù)庫云數(shù)據(jù)庫的交付流程如圖所示：

4 結(jié)束語

中國的私有云市場一直處于在快速增長的進程中。各種新技術(shù)、新應(yīng)用、新場景、新架構(gòu)成為私有云平臺建設(shè)市場保持快速持續(xù)增長的助推器。全棧云解決方案、云集成商以及混合IT 環(huán)境的管理和布局將是未來發(fā)展的熱點。私有云有著龐大的生態(tài)系統(tǒng)。政府機關(guān)、高校、企業(yè)需要在發(fā)展自身技術(shù)和服務(wù)能力的同時，積極拓展生態(tài)系統(tǒng)，才能在激烈的競爭中立于不敗之地。