發(fā)布時間：2019-04-27所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：針對數(shù)據(jù)中心現(xiàn)狀，利用虛擬化云計算、存儲雙活、數(shù)據(jù)庫分布式集群等技術(shù)，通過建設(shè)計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)、桌面、安全等資源池，實現(xiàn)測試云、桌面云、生產(chǎn)云、災(zāi)備云和安全云等云計算應(yīng)用。設(shè)計數(shù)據(jù)恢復(fù)點目標(biāo)RPO=0，復(fù)原時間目標(biāo)RTO接近于0的鈾礦冶云計算
摘要：針對數(shù)據(jù)中心現(xiàn)狀，利用虛擬化云計算、存儲雙活、數(shù)據(jù)庫分布式集群等技術(shù)，通過建設(shè)計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)、桌面、安全等資源池，實現(xiàn)測試云、桌面云、生產(chǎn)云、災(zāi)備云和安全云等云計算應(yīng)用。設(shè)計數(shù)據(jù)恢復(fù)點目標(biāo)RPO=0，復(fù)原時間目標(biāo)RTO接近于0的鈾礦冶云計算雙活數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心管理操作便捷、數(shù)據(jù)實時容災(zāi)備份、資源池利用率最大化，降低了信息化基礎(chǔ)設(shè)施投資和運行成本。
關(guān)鍵詞：鈾礦冶信息化,虛擬化,云計算,資源池,雙活數(shù)據(jù)中心
隨著鈾礦冶產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，為了使投入的人力、物力、財力的信息化基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)揮出更好的效益，保障整個鈾礦冶信息系統(tǒng)平穩(wěn)連續(xù)運行，需要對網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施綜合管理開展技術(shù)革新。云計算作為“互聯(lián)網(wǎng)+”的新基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)成要素之一，已經(jīng)被國家作為戰(zhàn)略發(fā)展重點明確提出，通過將云計算技術(shù)融入企業(yè)現(xiàn)有的信息化系統(tǒng)中，提升各個行業(yè)及產(chǎn)業(yè)的信息化水平及能力，促進國民經(jīng)濟提質(zhì)增效升級。
鈾礦冶云計算雙活數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，是實現(xiàn)鈾礦冶信息資源整合和業(yè)務(wù)一體化、數(shù)字核工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施保障，是實現(xiàn)數(shù)字化核工業(yè)的創(chuàng)新模式，是信息化發(fā)展的關(guān)鍵節(jié)點，是鈾礦冶信息化建設(shè)的核心內(nèi)容。
1技術(shù)現(xiàn)狀及問題分析
1.1鈾礦冶數(shù)據(jù)中心現(xiàn)狀
原數(shù)據(jù)中心建設(shè)較早，設(shè)計服務(wù)于簡單數(shù)據(jù)應(yīng)用，主要有機房、應(yīng)用服務(wù)器與存儲設(shè)備。原數(shù)據(jù)中心將應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)均部署在獨立的物理服務(wù)器中，如綜合辦公系統(tǒng)、郵件系統(tǒng)、財務(wù)系統(tǒng)、人事系統(tǒng)、電子簽章系統(tǒng)、試驗管理系統(tǒng)、病毒查殺系統(tǒng)等;在存儲架構(gòu)方面，采用雙存儲冗余備份方式，即使用2臺存儲，1臺用于應(yīng)用系統(tǒng)本地存儲，另1臺用于數(shù)據(jù)備份，每1套系統(tǒng)運行需要2臺物理服務(wù)器來支撐，系統(tǒng)部署越多，物理服務(wù)器成倍增加，資源利用率極低，且不能實現(xiàn)實時備份存儲。當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)運行的存儲設(shè)備發(fā)生故障時，另1臺系統(tǒng)備份的存儲設(shè)備無法完全保證應(yīng)用系統(tǒng)正常啟動或數(shù)據(jù)能夠正常使用，是屬于傳統(tǒng)意義上的數(shù)據(jù)中心。
1.2問題分析
1.2.1數(shù)據(jù)中心運行管理復(fù)雜
原數(shù)據(jù)中心是以硬件設(shè)備為中心，全部業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)均運行在單獨的物理服務(wù)器中，如果需要上線新的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，必須大量采購物理服務(wù)器，一方面會導(dǎo)致機房使用面積不足，機房功耗和環(huán)境溫度居高不下;另一方面數(shù)量龐大的服務(wù)器購置成本及管理維護成本，最終導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心運行管理日趨復(fù)雜化。
1.2.2資源利用率低
原數(shù)據(jù)中心中資源利用率極低。按照傳統(tǒng)模式數(shù)據(jù)中心架構(gòu)，所有重要業(yè)務(wù)系統(tǒng)均設(shè)置了雙機熱備與雙存儲冗余，即一個正在運行的業(yè)務(wù)系統(tǒng)使用了2臺服務(wù)器與2臺存儲設(shè)備，當(dāng)1臺服務(wù)器和1臺存儲設(shè)備運行時，另1臺服務(wù)器和另1臺存儲設(shè)備一直處于備用狀態(tài)，均不是滿負荷運行，資源浪費嚴重。
1.2.3項目孤島
原數(shù)據(jù)中心部件緊密耦合，內(nèi)部均基于單個項目需要建成的單個業(yè)務(wù)系統(tǒng)，“項目孤島”越建越多，但服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)和存儲所有資源都與單個項目靜態(tài)綁定在一起，成為“孤島架構(gòu)”系統(tǒng)。另外，原數(shù)據(jù)中心采用以物理設(shè)備管理為核心的管理模型，各種設(shè)備管理工具之間不易融合，很難滿足未來數(shù)據(jù)中心靈活易變的業(yè)務(wù)配置模型和管理需求。
1.2.4數(shù)據(jù)安全
原數(shù)據(jù)中心采用獨立物理服務(wù)器雙機熱備數(shù)據(jù)容災(zāi)設(shè)計方案，保障硬盤數(shù)據(jù)同步，如果人為誤操作刪除了系統(tǒng)核心文件，硬盤數(shù)據(jù)即使同步，因核心文件丟失將導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常啟動，數(shù)據(jù)安全難以完全保障;另一方面因服務(wù)器、安全、網(wǎng)絡(luò)、存儲等設(shè)備增多，外線電力增容困難，滿負荷用電容易造成機房斷電;機房室內(nèi)溫度也隨服務(wù)器、交換機和存儲設(shè)備增多而增高，空調(diào)溫控冗余能力明顯下降。
鈾礦冶科研人員因長期在偏遠地區(qū)從事科研工作，現(xiàn)場工作用便攜式計算機容易丟失或損壞導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失或不可用;偏遠地區(qū)工作用臺式計算機系統(tǒng)出現(xiàn)故障，現(xiàn)場無法及時運維;現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)與單位辦公室數(shù)據(jù)無法實時安全交互。
2鈾礦冶云計算雙活數(shù)據(jù)中心設(shè)計
鈾礦冶數(shù)據(jù)中心承載著各種鈾礦業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)，服務(wù)于未來“一帶一路”沿線國家鈾資源合作大戰(zhàn)略發(fā)展及兩化融合需要，數(shù)據(jù)中心不允許出現(xiàn)業(yè)務(wù)信息中斷，因此建設(shè)一個高效而穩(wěn)定的鈾礦冶數(shù)據(jù)中心迫在眉睫。以云計算技術(shù)架構(gòu)，新建數(shù)據(jù)中心B，和原數(shù)據(jù)中心(以下簡稱數(shù)據(jù)中心A)一起將所有物理服務(wù)器資源和網(wǎng)絡(luò)資源及存儲資源進行靈活調(diào)配，按系統(tǒng)應(yīng)用需求采用云計算虛擬化技術(shù)分解成若干個虛擬的資源池，在虛擬資源池中建立多個虛擬化集群平臺，數(shù)據(jù)中心A和數(shù)據(jù)中心B互為主備，構(gòu)建動態(tài)的綠色環(huán)保鈾礦冶云計算雙活數(shù)據(jù)中心。
2.1關(guān)鍵技術(shù)
2.1.1虛擬化技術(shù)
虛擬化基本原理是模擬一套指令集，每一個虛擬機用戶都可以訪問該指令集，虛擬機通過該指令集映射到計算機物理指令集，對硬分區(qū)、操作系統(tǒng)及硬件進行模擬。該技術(shù)對數(shù)據(jù)中心各種資源進行虛擬化，實現(xiàn)真實環(huán)境的全部功能，即服務(wù)器虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化、存儲虛擬化、軟件虛擬化和桌面虛擬化等。
2.1.2大二層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
虛擬化技術(shù)從根本上改變了數(shù)據(jù)中心傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，虛擬機實時動態(tài)遷移技術(shù)要求網(wǎng)絡(luò)需要支持大范圍的二層?xùn)|西橫向域，通常為了保證虛擬機承載業(yè)務(wù)的連續(xù)性，虛擬機在遷移前后IP地址不發(fā)生改變，虛擬機遷移地址范圍需要在同一個二層數(shù)據(jù)鏈路層虛擬局域網(wǎng)下，即二層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大，虛擬機遷移范圍遠。大二層網(wǎng)絡(luò)主要使用虛擬交換機技術(shù)和隧道技術(shù)，不需要生成樹協(xié)議，在雙中心通過VPLS、OTV及EVI等實現(xiàn)三層網(wǎng)絡(luò)中的二層網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，不會阻斷鏈路，且不受環(huán)路影響。
2.1.3雙活存儲數(shù)據(jù)復(fù)制技術(shù)
雙活存儲原理是指數(shù)據(jù)中心能夠通過鏡像進行數(shù)據(jù)同步且數(shù)據(jù)不丟失，RPO=0;在存儲發(fā)生故障時能夠通過切換進行自動接管，保障業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)不中斷，RTO=0。雙活的存儲數(shù)據(jù)復(fù)制技術(shù)是在原數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)上通過建設(shè)數(shù)據(jù)中心B形成雙中心，進行遠程卷鏡像操作。2臺存儲用于雙活部分的配置必須一樣，即控制器型號、緩存大小和接口配置一樣;2個存儲引擎一定同時處于心跳工作狀態(tài)，故障產(chǎn)生時自動切換，虛擬主機可以通過互為主備的存儲引擎進行數(shù)據(jù)讀寫操作，2臺存儲承載不同的應(yīng)用系統(tǒng)進行相互鏡像。
2.2總體架構(gòu)設(shè)計
鈾礦冶云計算雙活數(shù)據(jù)中心建設(shè)主要內(nèi)容是運用數(shù)據(jù)雙活架構(gòu)，使用網(wǎng)絡(luò)虛擬化、服務(wù)器虛擬化、存儲虛擬化、存儲雙活、數(shù)據(jù)庫分布等技術(shù)建設(shè)數(shù)據(jù)中心A和數(shù)據(jù)中心B的云環(huán)境，實現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)在2個數(shù)據(jù)中心并行工作、負載均衡，且數(shù)據(jù)災(zāi)后無感知恢復(fù)。
2.3資源池設(shè)計
2.3.1網(wǎng)絡(luò)資源池
網(wǎng)絡(luò)資源池采用VMwareNSX技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)4～7層構(gòu)建虛擬化分布式防火墻，實現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)訪問控制;構(gòu)建虛擬化網(wǎng)關(guān)，實現(xiàn)虛擬化網(wǎng)絡(luò)連接和負載均衡。在數(shù)據(jù)中心A和數(shù)據(jù)中心B各部署2臺華為匯聚交換機CE8800，同時部署網(wǎng)絡(luò)大二層虛擬化集群。數(shù)據(jù)中心A虛擬化集群部署2臺華為S12712交換機作為網(wǎng)關(guān);數(shù)據(jù)中心B虛擬化集群部署2臺華為S7712交換機作為網(wǎng)關(guān)。
2組網(wǎng)關(guān)通過VLAN劃分VRRP協(xié)議組，能夠讓數(shù)據(jù)中心A和數(shù)據(jù)中心B2組網(wǎng)關(guān)互為主、備身份。通過數(shù)據(jù)中心環(huán)網(wǎng)雙向轉(zhuǎn)發(fā)檢測和虛擬路由冗余協(xié)議快速檢測機制，檢測數(shù)據(jù)中心A和數(shù)據(jù)中心B的2組網(wǎng)關(guān)鏈路聯(lián)通工作狀態(tài)。當(dāng)其中1個數(shù)據(jù)中心網(wǎng)關(guān)出現(xiàn)檢測故障時，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)將進行故障切換，由另1個數(shù)據(jù)中心網(wǎng)關(guān)接替，為虛擬路由冗余協(xié)議網(wǎng)絡(luò)設(shè)備繼續(xù)工作，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心A和數(shù)據(jù)中心B網(wǎng)絡(luò)故障無感知自動切換。
2.3.2存儲資源池
存儲資源池由物理存儲設(shè)備和虛擬化分層存儲引擎組成。為解決數(shù)據(jù)分散保存在獨立服務(wù)器中，無法保障數(shù)據(jù)中斷導(dǎo)致的數(shù)據(jù)連續(xù)性問題，設(shè)計雙活“VMwarevSAN架構(gòu)”虛擬存儲系統(tǒng)。雙活“VMwarevSAN架構(gòu)”虛擬存儲系統(tǒng)分別采用2組vSAN集群部署在數(shù)據(jù)中心A和數(shù)據(jù)中心B，建立“心跳網(wǎng)絡(luò)機制”，當(dāng)數(shù)據(jù)中心A或數(shù)據(jù)中心B數(shù)據(jù)存儲出現(xiàn)異常故障時，存儲數(shù)據(jù)由vSAN集群對數(shù)據(jù)中心A或數(shù)據(jù)中心B互為鏡像復(fù)制，還原數(shù)據(jù)中心A或數(shù)據(jù)中心B存儲數(shù)據(jù)。
3鈾礦冶云計算雙活數(shù)據(jù)中心應(yīng)用效果
3.1管理簡單
采用了云計算虛擬化管理平臺實現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心所有業(yè)務(wù)系統(tǒng)虛擬主機的在線統(tǒng)一管理和操作，不需關(guān)心服務(wù)器硬件差異即可實時生成配置虛擬主機供業(yè)務(wù)系統(tǒng)使用，業(yè)務(wù)系統(tǒng)實現(xiàn)實時在線快照、克隆和熱遷移。
3.2數(shù)據(jù)中心資源利用率高
在云計算數(shù)據(jù)中心虛擬化管理平臺能夠隨時檢查業(yè)務(wù)系統(tǒng)每個虛擬機的資源利用情況，如CPU占用率、硬盤使用大小、數(shù)據(jù)流量大小等，還可以查看系統(tǒng)發(fā)出的警告和建議;同時，平臺也可以自動調(diào)整資源利用率，起到負載均衡作用。
3.3消除了“項目孤島”現(xiàn)象
冶云計算雙活數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用，使得項目業(yè)務(wù)系統(tǒng)不再受單臺服務(wù)器硬件制約。資源池的應(yīng)用讓所有項目的業(yè)務(wù)系統(tǒng)共享軟硬件分配和擴展。
3.4保障了數(shù)據(jù)安全
鈾礦冶云計算雙活數(shù)據(jù)中心采用互為災(zāi)備策略，當(dāng)系統(tǒng)因意外停機時，計算池中的應(yīng)用系統(tǒng)備份根據(jù)無聯(lián)機響應(yīng)策略接管意外停機的應(yīng)用系統(tǒng)繼續(xù)運行，恢復(fù)點目標(biāo)RPO=0，RTO接近于0，極大提高了運維能力和響應(yīng)速度。
3.5社會及經(jīng)濟效益分析
鈾礦冶云計算雙活數(shù)據(jù)中心建成后，物理服務(wù)器與用戶終端均虛擬化。以部署8套應(yīng)用系統(tǒng)、200臺用戶終端實際運行環(huán)境進行社會及經(jīng)濟效益分析，云計算雙活數(shù)據(jù)中心與原數(shù)據(jù)中心相比，節(jié)約了購買成本約92萬元;節(jié)約運行電費約22萬元/年;減少的碳排放量約163.76t/年。
4結(jié)論
1)鈾礦冶云計算雙活數(shù)據(jù)中心利用云計算虛擬化技術(shù)，通過建設(shè)虛擬化資源池集群，最終形成了鈾礦冶科研生產(chǎn)應(yīng)用的科研生產(chǎn)云、測試開發(fā)云、辦公桌面云、安全云和災(zāi)備云等成果，不僅提升了鈾礦冶數(shù)據(jù)中心信息系統(tǒng)整體管理效率，也提高了數(shù)據(jù)中心資源利用率，解決了鈾礦冶科研生產(chǎn)系統(tǒng)間“項目孤島”問題及鈾礦冶科研人員偏遠地區(qū)與辦公室數(shù)據(jù)交互問題。
2)鈾礦冶云計算雙活數(shù)據(jù)中心建設(shè)顛覆了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心“一主一備”的容災(zāi)設(shè)計方法，業(yè)務(wù)系統(tǒng)故障切換中斷時間減少到了毫秒級，滿足了業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)連續(xù)性要求。
3)數(shù)據(jù)不落地，防止了數(shù)據(jù)失泄密，保障了數(shù)據(jù)安全。
參考文獻：
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[2]鄭葉來.分布式云數(shù)據(jù)中心的建設(shè)與管理[M].北京：清華大學(xué)出版社，2013.
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