超融合基礎架構在云應用平臺產品中的研究與應用

李晨 陳志軍 張振京

摘要：基于RDP的云應用平臺可以為用戶提供與本地體驗類似的遠程應用服務，但對于有多節點需求的用戶，在平臺橫向擴展的過程中會消耗大量人力資源來進行部署和運維。在本文中，我們對比了云平臺硬件架構，并利用超融合基礎結構，設計并實現了“針對云應用平臺的超融合一體機”，并利用OpenStack框架，解決產品在擴展和資源調度中遇到的難題，研究成果可以簡化平臺橫向擴展、部署和運維流程，降低人力資源消耗，保障用戶的云端體驗，提高推廣效率。

關鍵詞：云應用、超融合架構、超融合一體機、產品化

1.云平臺硬件架構

目前，市面主流的云計算架構為“傳統IT架構”和“超融合基礎架構”。

傳統IT架構是單個功能單元的組合，即網絡、備份工具、存儲和應用服務器。這些單獨的單元相互連接，構成完成的云計算服務。傳統基礎架構內的每個功能單元都需要運維人員單獨配置，且架構的橫向擴展能力較差，需要投入大量人力來進行架構變更和配置。

超融合基礎架構是指在同一套單元設備中不僅具備計算、網絡、存儲和服務器虛擬化等資源和技術，還包括備份軟件、快照技術、重復數據刪除、在線數據壓縮等元素，而多套單元設備可以通過網絡聚合起來，實現模塊化的無縫橫向擴展，形成統一的資源池。此種設備成為超融合一體機，可以為數據中心帶來最優的效率、靈活性、規模、成本和數據保護.

2.云應用平臺在超融合基礎架構上的應用

RDP（遠程桌面協議）是云應用平臺客戶端的核心技術，是一個多通道的協議[1]，包括客戶端視音傳輸、文件傳輸和通訊端口轉向等功能，通過壓縮處理的數據網絡傳輸也是相當快。在Windows操作系統中集成了Mstsc.exe，同時在.net中也以COM組件的形式提供了Microsoft RDP Client Control控件供自行開發調用。在RDP的基礎之上，Windows還提供了RemoteApp協議。用戶可以擺脫云桌面模式，通過在RDCB服務器內發布應用的方式，達到遠程應用與本地應用具備相同體驗的效果。因此，通過RemoteApp協議可以衍生出基于遠程應用的云平臺產品。

在此類云平臺產品的部署過程中會面臨如下兩個常見問題：

1）當用戶增多時，如何擴展平臺的承載能力。

2）當有運行環境更復雜的應用發布時，如何提高平臺的承載能力。

對于問題一，超融合基礎架構以其自身的特性，可以解決以上兩個問題。將云應用平臺打造為以超融合一體機為基礎的產品后，開發者可以根據用戶的需求，和自身的產品策略，為用戶提供的開箱即用，一體機化的交付方式。超融合一體機在可擴展性、可用性和可靠性等方面優勢會更加凸顯：

在采用傳統基礎架構部署云應用平臺時，開發者往往需要采購不同功能的硬件設備，并消耗較長的安裝調試時間，來保證業務的上線。在采用超融合基礎架構后，開發者在前期可以只采購一臺設備即可完成測試，并可以在部署階段，通過簡單的橫向擴展實現云應用平臺的擴容。

同時，超融合一體機也可以降低運維難度和成本。相對于多臺設備組成的IT系統，超融合一體機的采購價格更低的售價的同時，需要的運維人員也更少。這也直接導致超融合一體機更有利于云應用產品的市場化推廣。產品可以結合不同客戶的需求，快速形成部署方案，簡化開發人員的工作流程，降低系統的運維難度，使云應用平臺更具市場競爭力。

對于問題二，可以通過在超融合一體機中部署OpenStack平臺調用底層資源來解決。OpenStack是目前業內最主流的開源云平臺管理框架，用于集中管理大量計算、存儲、網絡資源的云操作系統，其旨在為共有云和私有云的建設與管理提供軟件開源項目，其主要特點是易實施、大規模彈性擴展和豐富的功能。

3.云應用平臺架構及產品化

如圖-2所示，可以將超融合一體機的系統模型分為三個部分，即實機層，OpenStack管理層和虛擬機層，它們的基本功能如下。

實機層，又稱裸機層，即云平臺中提供具體資源的基礎設施，由諸多服務器構成，服務器中包含各種需要通過OpenStack進行分配的資源，如GPU顯卡，內存，大容量硬盤，多核心CPU等實際物理資源。

OpenStack管理層，即OpenStack云平臺，它將裸機層提供的資源分門別類地匯集到一個一個的“資源池”當中，之后根據用戶要求對相應的虛擬機分配所需的資源，如用戶指定2vCPU核心，4GB內存，100GB存儲空間等。

虛擬機層，是云平臺用戶實際面對和操作的內容，是每個用戶在向云平臺進行申請后，由OpenStack按需求分配的虛擬資源，構成的面向用戶的虛擬終端，多用于測試以及一些小型服務的搭建。

根據以上架構，我們可以羅列出針對云應用平臺的超融合一體機配置表，用于云應用平臺的產品化推廣。

4.結論與展望

目前，本論文研究的“針對云應用平臺的超融合一體機”已經投產，并在中國鐵路設計集團有限公司上線部署并成功應用，充分證明了該項研究的正確性，研究成果可大幅云應用平臺的部署效率，節約人力資源，提高工作效率。在今后的持續研發中，可以對超融合一體機的智能部署，資源分配領域進行研究，進一步提高一體機的可用性和部署的便利性。

參考文獻：

[1]MSDN.Understanding the Remote Desktop Protocol（RDP） [K]. https：//docs.microsoft.com/en-us/troubleshoot/windows- server/remote/ understanding-remote-dsktop-protocl

[2]MSDN.Windows Management Instrumentation [K].https：//docs.microsoft.com/en-us/windows/win32/wmisdk/wmi-start-page

[3]OpenStack.The Most Widely Deployed Open Source Cloud Software in the World [K].https：//www.openstack.org/

[4]冷迪.企業數據中心超融合架構的特點和發展趨勢研究[J].科技創新與應用，2015（35）：37-38.

[5]黃金洲，胡哲琨，代征.超融合技術的發展對抗惡劣環境數據中心技術的影響[A].中國造船工程學會電子技術學術委員會.中國造船工程學會電子技術學術委員會2017年裝備技術發展論壇論文集[C].中國造船工程學會電子技術學術委員會：中國造船工程學會，2017：7.

作者簡介：

李晨，1992年11月，男，漢，天津市，碩士，工程師，云計算方向。

陳志軍，1979年5月，男，學士，中國鐵路設計集團有限公司信息化院，高級工程師。

張振京，1986年8月，男，博士，中國鐵路設計集團有限公司信息化院，高級工程師。