超融合架構技術在高校數據中心建設中的創新應用

華俊

摘要：最近幾年，在大數據技術、物聯網技術和人工智能技術的不斷發展和普及下，超融合數據中心應運而生，為降低服務器數量、完善資源配置以及簡化管理流程發揮出了重要作用。為了實現高校教育事業的健康、可持續發展，該文以超融合架構技術應用為例，針對高校數據中心建設現狀，重點研究了超融合架構技術的具體應用，并探討該技術在高校數據中心建設中的應用案例。結果表明：超融合架構技術提高了數據中心的自動化控制水平，降低了數據中心的建設成本，具有非常高的應用價值和應用前景。

關鍵詞：超融合架構技術;高校;數據中心;建設

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）34-0030-02

隨著我國教育體制的不斷改革和虛擬化技術的不斷發展，超融合架構技術憑借著自身高準確性、強靈活性等特征，被廣泛地應用于高校數據中心建設中。該技術的應用不僅實現了高校數據的智能化管理，還為師生提供了更為優質的信息化服務，為進一步提升高校教育水平發揮了重要作用。因此，為了進一步提升高校數據中心各項性能，“如何將超融合架構技術科學應用于數據中心建設？”成了高校必須思考和解決的問題。

1高校數據中心建設現狀

隨著信息時代的不斷發展，高校數據中心架構主要經歷了以下三個發展階段，分別是軟硬件關聯物理架構、軟硬件虛擬化架構和超融合網絡架構。其中，軟硬件關聯物理架構主要是指通過綜合運用服務器、小型機器等多樣化系統架構，為硬件廠家提供相應的數據支持。但是，隨著虛擬化技術的不斷發展，這種架構采購成本較高，硬件兼容性差，不利于數據中心運行效率的有效提升。因此，在高校數據中心建設中，軟硬件關聯物理架構逐漸被淘汰。軟硬件虛擬化架構主要是指將虛擬化管理軟件安裝在傳統的物理服務器上，利用該軟件，將服務器內部的CPU、硬盤等資源提供給相應的操作系統，一臺物理服務器上能夠運行和使用多個操作系統，從而有效地提高了資源分配的合理性和高效性。為提高數據中心管理效率和效果，進一步減小運維成本，通過利用軟硬件虛擬化架構，一個技術人員可以同時管理和維護成千上萬臺虛擬機，這為構建智慧校園創造了良好的條件。超融合網絡架構主要是指利用一臺物理服務器，可以對網絡資源、存儲資源進行集中管理和存儲，同時在軟件定義技術、數據去重技術和數據分級存儲技術的綜合運用下，可以借助網絡實現對多臺物理服務器的統一化、集中化管理，為構建彈性資源池發揮了重要作用。

2超融合架構技術的具體應用

2.1分布式存儲

分布式存儲作為超融合架構技術的核心內容，在具體的構建中，主要利用無共享架構方式，借助分布式算法的應用優勢，將數據以分散的形式存儲于各個物理服務器中，從而實現對軟件分布式存儲的構建和應用[1]，不僅有效地提高了數據的穩定性、可靠性和安全性，還能保證系統的運行性能。對于分布式存儲系統而言，主要由以下兩個模塊組成，分別是虛擬機控制器模塊、數據管理程序模塊，其中，前者主要安裝在虛擬機中，借助虛擬機平臺，對物理硬盤進行直接訪問;后者主要安裝于虛擬化軟件中，從而提高虛擬機存儲空間，當虛擬機獲得授權后，任何虛擬機都可以利用數據管理程序模塊[2]，對系統內的空間進行任意訪問。在利用虛擬機寫數據時，通過利用虛擬化平臺，可以向數據管理程序發出相應的請求。為進一步提高分布式存儲系統的運行性能，技術人員要將固態硬盤配置在所有的服務器上，從而滿足虛擬桌面的個性化應用需求。分布式存儲方式的應用，不僅有效地提高了存儲系統的運行性能，還簡化了存儲硬件設備的操作流程，為實現數據的共享和通信，提高數據傳輸的安全性和可靠性產生了積極的影響。

2.2超融合網絡

在超融合架構技術的應用背景下，服務器之間的流量不斷增加，為傳輸海量的信息數據創造了良好的條件。網絡作為數據中心的重要組成部分[3]，其網速大小直接影響了數據中心的應用效果，為此，技術人員要盡可能為網絡提供充足的帶寬，從而實現網速的最大化，超融合網絡在具體的運用中，主要用于對網絡管理和網絡控制的分離，網絡管理員借助網絡接口，可以實現對網絡的統一化管理。為了提高虛擬化結構的構建水平，技術人員需要將業務網、存儲網和管理網進行有效地結合，使其結合為統一的整體，并部署在同一個網絡中，便于對數據中心的集中化控制和管理[4]。此外，在超融合網絡的應用背景下，技術人員可以采用提高服務質量的方式，實現對網絡服務質量的優化和完善，從而提高超融合網絡的穩定性、可靠性和安全性。采用軟件定義的方式，實現對所有流量的集中化、統一化管控，同時，還要借助交換機，將所有網絡進行有效連接，然后，利用光纖鏈路，實現對網絡流量、管理流量和存儲流量的安全傳輸。為進一步提高各種流量傳輸的穩定性和可靠性，技術人員還要為所有節點對應的單端口配置至少10Gb的帶寬，通過雙端口聚合方式，將帶寬提升到20Gb，然后將兩個不同的端口進行有效地連接[5]，從而獲得較高的帶寬網速，為有效地解決鏈路捆綁問題打下堅實基礎。由此可見，通過利用超融合網絡，不僅可以提升分布式存儲系統的穩定性、可靠性和安全性，還能更好地支持SAN網絡，通過設置網絡布線，可以將線纜數量降低65%，因此，超融合網絡具有很高的兼容性，不僅提高了網絡結構的靈活性，還簡化了網絡管理流程，為實現網絡的有效拓展提供了有力的保障。

2.3數據去重、分層存儲

通常情況下，超融合分布式存儲主要是指通過采用多副本存儲方式，對相關信息數據進行安全存儲，以實現對各個數據屬性的有效統一，避免對原始數據與校驗數據的識別和區分，從而降低了數據之間的關聯程度，一旦硬件設備出現異常問題，技術人員只需要更換指針的指向即可解決問題。此外，數據在恢復期間[6]，需要對服務器內存儲的所有數據進行復制和整理，降低了數據的處理量，極大地提高了數據的處理效率和效果。在傳統校驗方式下，為保障數據安全，需要采用副本方式，通常硬盤利用率為30%～50%，這無疑降低了數據中心硬件的使用率。為解決這一問題，技術人員可以利用數據去重技術，將那些重復冗余的數據進行刪除處理，以達到精簡數據的目的。此外，還要根據數據特點，將數據中心內部存儲的大量數據劃分為小數據塊，然后，將這些小數據塊存儲于數據中心內，一旦發現有重復的數據，技術人員要刪除這些重復的數據，以達到節省存儲空間的目的、在此基礎上，利用數據指紋識別算法，采用建立數據索引的方式，對頻繁使用的數據進行排序處理，然后借助內存資源，實現對重復數據的集中化刪除和處理，同時，借助數據中心的去重壓縮功能，對首次寫入系統內的信息數據進行壓縮，從而實現對海量信息數據的高效去重。由此可見，在數據壓縮技術和重復數據刪除技術的綜合運用下，極大地提高了存儲系統內部存儲空間的利用率，在保證系統性能良好的前提下，降低了硬件設備的投入成本。此外，為進一步提高存儲系統的讀取性能，技術人員還要將機械硬盤整合到多層次存儲系統中，在快速刪除重復數據的同時，實現對數據的分層存儲，以確保存儲系統能夠可靠、穩定、安全地運行。

3超融合架構技術在高校數據中心建設中的應用案例

為了有效地驗證超融合架構技術的可靠性和有效性，現以泰州學院數據中心建設為例，在結合相關建設經驗的基礎上，針對泰州學院數據中心建設需求，設計如圖1所示的超融合數據中心拓撲。整個數據中心在具體的建設中，主要以交換機使用為主，通過利用服務器，將網卡和交換機進行有效地連接，同時完成對RAID卡和硬盤的配置，從而提高信息數據的存儲效率和效果。此外，還要科學配置SSD硬盤，并將該硬盤與SAS硬盤進行有效地結合，為整個數據中心系統提供大容量的存儲功能[7]。在數據中心建設中，借助超融合架構技術，完成對虛擬化軟件系統的設計和應用，確保該系統直接在多個硬件平臺上正常運行，省去了對服務器操作系統的安裝，極大地提高了軟件系統的運行性能。在整個網絡系統具體的設計中，主要采用雙鏈路設計方式，通過至少兩臺萬兆以太網交換機進行組網，將單點故障概率降到最低，從而實現了整個技術架構中各環節，全冗余平臺的環境搭建。

超融合數據中心主要設備配置及參數如表1所示，從表中的數據可以看出，數據中心主要由以下三個部分組成，分別是超融合主機、超融合軟件和交換機。超融合數據中心功能穩定，運行性能良好，被廣泛地應用于高校數據處理中，不僅有效地提升了高校海量數據處理能力，更為師生帶來了良好的信息化服務體驗。

4 結束語

綜上所述，為了有效提升高校數據中心的穩定性、可靠性和安全性，降低數據中心的維護成本，技術人員要借助超融合架構技術的應用優勢，擴展數據中心資源，以促進高校向數字化、網絡化方向不斷發展，最終實現為智慧校園構建提供重要技術保障。此外，技術人員要與時俱進，不斷學習超融合相關新知識和新技術，從而全面了解和掌握超融合架構技術相關概念特征以及用途，完成對數據中心整體架構的優化和完善，促進數據中心創新、長遠發展。

參考文獻：

[1]吳霄，韋冠名.云化轉型趨勢下基于超融合技術的分行數據中心建設探索[J].金融科技時代，2020，28（12）：51-54.

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[3]王家兵，王成彥.超融合架構圖書館數據中心構建探索[J].中國教育信息化，2019（19）：90-92.

[4] 劉家樂，陳貽品.基于超融合技術的高職院校數據中心建設研究[J].信息技術與信息化，2019（08）：106-107.

[5] 牛永正，肖辰，馬永新.超融合架構在高校數據中心中的應用——以天津商業大學數據中心建設為例[J].信息系統工程，2018（09）：116.

[6] 方昕.超融合架構技術在高校數據中心中的應用[J].電子技術與軟件工程，2017（14）：169.

[7] 江雍，陳培毅.高校數據中心的建設研究[J].網絡安全技術與應用，2020（11）：67-69+79.

【通聯編輯：唐一東】