云数据中心设计方案.docx

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云数据中心设计方案

云数据中心设计方案

李万鸿2016-2-25

云计算是大势所趋，选择合适的硬件和软件建立云数据中心是非常重要的，下面是一个非常详细的云数据中心设计方案。

1.云数据中心架构设计

学校云数据中心架构图

云数据中心包括Iaas、Paas、Saas三层服务，云数据中心既是一个企业云，也可以对外提供服务，学校还可以使用别的公有云如阿里云，形成混合云。

1）.SaaS：

提供给客户的服务是运营商运行在基础设施上的应用程序，用户可以在各种设备上通过界面访问，如。

消费者不需要管理或控制任何基础设施，包括网络、服务器、、存储等等，实现智慧校园产品及学校现有产品等给用户使用。

2）.PaaS：

主要提供应用开发、测试和运行的平台，用户可以基于该平台，进行应用的快速开发、测试和部署运行，它依托于云计算基础架构，把基础架构资源变成平台环境提供给用户和应用。

为业务信息系统提供软件开发和测试环境，同时可以将各业务信息系统功能纳入一个集中的SOA平台上，有效地复用和编排组织内部的应用服务构件，以便按需组织这些服务构件。

典型的如门户网站平台服务，可为用户提供快速定制开发门户网站提供应用软件平台，用户只需在此平台进行少量的定制开发即可快速部署应用。

提供给消费者的服务是把客户采用提供的开发语言和工具（例如Java，python,.Net等）开发的或收购的应用程序部署到供应商的云计算基础设施上去。

客户不需要管理或控制底层的云基础设施，包括网络、服务器、操作系统、存储等，但客户能控制部署的应用程序，也可能控制运行应用程序的托管环境配置；可以使用Kubernetes、Docker容器完成应用系统的部署和管理。

提供统一登录、权限、门户、数据中心、数据库等服务，实现容器管理、自动化部署、自动化迁移、负载均衡、弹性计算、按需分配、应用统计、性能检测、API接口、数据交换等功能。

3）.IaaS：

提供给消费者的服务是对所有计算基础设施的利用，包括处理CPU、内存、、网络和其它基本的计算资源，用户能够部署和运行任意软件，包括和应用程序。

Iaas层是以服务的模式提供虚拟硬件资源，主要是将基础设施资源（计算、存储、网络带宽等）进行虚拟化和池化管理，便于实现资源的动态分配、再分配和回收。

目前资源池主要分为计算资源池、存储资源池和网络资源池，同时也包括软件和数据等内容资源池。

在服务提供方面主要以计算资源、存储资源提供为主，如为业务信息系统分配虚拟服务器、有储空间，提供应用服务器、数据库管理系统等应用系统运行环境。

消费者不管理或控制任何云计算基础设施，但能控制的选择、存储空间、部署的应用，也有可能获得有限制的网络组件（例如路由器、，，、等）的控制，建立服务器、存储、网络的性能资源池，实现资源管理、虚拟机部署、数据存储、权限管理、网络配置、安全保障、事件告警、设备监控等功能。

4）.管理中心：

对云数据中心集群系统进行管理，负责对所运行的集群系统进行资源的分配、管理、调度、回收以及系统的部署等功能。

云数据中心可以在单一服务器集合中启动多个不同的集群系统。

这些集群系统间可以共享机器资源，通过Kubernetes、Docker管理运行，提高了利用率，便于快速开发、测试、部署、弹性扩容缩容、高性能、高可用、简化运维。

对用户的登录、资源访问、服务调用、变更等行为进行规则校验和统一审计，记录完备的日志，实现安全监控与行为回溯；对用户、虚拟机、存储、网络、容器等进行监控管理。

云数据中心包括：

（1）物理服务器：

虚拟服务器的载体，在其之上运行虚拟化软件和虚拟机服务器；

（2）虚拟化软件：

可将服务器物理的CPU、内存、网卡和硬盘等资源抽象出来，映射成若干个虚拟的CPU、内存、网卡和硬盘，构成虚拟机；

（3）虚拟服务器：

运行在物理服务器上的具有与物理服务器相同功能的服务器；

（4）虚拟机管理服务器：

可以在台式机、笔记本或者服务器上安装虚拟化客户端程序，用来对所有虚拟机和虚拟机物理服务器进行集中管理，是使用高级功能必须的一个组件；

（5）客户机系统：

包括客户端硬件（PC机、笔记本等）、操作系统和客户端应用程序；

（6）SAN存储系统：

包括主机HBA卡或网卡、光纤或网络交换机、存储阵列；

（7）光纤或网络交换机：

连接主机和磁盘阵列的转接设备；

（8）存储阵列：

为虚拟机提供存储空间的设备，也是所有物理服务的共享存储设备。

通过在防火墙上制定策略，对云数据中心服务器进行过滤，保护云数据中心的服务器。

服务器设计 

服务器可以使用现有设备,也可采用浪潮整机柜服务器SmartRack面向海量数据的存储和处理，适合云资源池如虚拟化、分布式存储，大数据处理如Hadoop集群等应用，目前在国内服务器中占主导地位，特点如下：

定位多种应用，支持各类服务器节点。

针对不同业务对存储、计算、IO吞吐量、功耗的不同要求，设计开发出不同种类的服务器节点，包括：

1U全宽双路12盘位综合型节点、1U全宽单路18盘位冷存储节点、1U半宽双路计算型节点，满足不同需求。

整机柜集中供电、集中散热，相比其他架构服务器，运行功耗降低10%以上。

整机柜由一组电源模块集中供电，最大输出功率高达，直接支持交流或高压直流供电，各节点通过铜排从电源模块取电，结合电源负载动态调整技术，电源转换效率高达94%以上。

机柜背部风扇墙集中散热，根据节点数量灵活调节风扇墙高度，采用140mm大尺寸风扇，相同功耗下可提供更大散热量。

领先的架构设计，保障系统高可靠运行。

服务器节点中无独立的电源和风扇，有效降低单点故障。

根据整机柜实际负载情况，电源可实现N+N/N+2/N+1多种冗余方式。

风扇可根据温度状况自动调节转速，支持2+1冗余。

对整机柜节点、电源、风扇进行集中监控管理。

实现管理中心RMC对整个机柜各模块的统一监控和管理，节点、电源、风扇的健康状况、温度、配置信息一目了然，还可进行批量开关机、重启，功耗控制，风扇转速自动/手动调节等功能，搭配专为SmartRack设计的可视化管理软件，轻松实现简易化智能管理。

简易维护，无需繁琐拆装。

独有节点前维护设计、各模组免工具热插拔设计、优化的线缆走线设计，使得系统运维难度大大降低。

风扇等易损部件全部裸露在外，更加方便更换维护。

云操作系统设计

VMware是最好的云计算基础架构供应商，它可提供：

•最佳虚拟化平台-VMwarevSphere®构筑了一个坚实的平台，所有其他解决方案都可以在该平台上构建。

在过去的十多年间，vSphere已经成为业界领先的虚拟化平台,客户选择在vSphere上构建他们的虚拟基础架构和云计算基础架构，他们将其关键任务应用和生产环境托付给只有vSphere才能提供的先进功能和可靠性。

借助VMwarevSphere®，VMware利用增强功能进一步提高了水准，使它无疑成为最好的虚拟化平台。

•为云数据中心提供更多选择-VMware以循序渐进且实用的方式给客户带来云计算的好处，提供的解决方案构建在vSphere之上并且专为vSphere而设计。

VMware云计算模型仅要求客户进行一些技术改进就能获得云计算所提供的敏捷性及其他好处。

不论是内部私有云、公有云或混合模型，VMWare为客户提供最佳选择来构建最适合其需求的云。

•为云数据中心提供更高的安全性-云计算和高度虚拟化的环境给传统安全解决方案带来新的安全挑战，这是传统安全解决方案无法解决的。

VMware比其他虚拟化和云计算供应商有更好的解决云计算安全性的方法，它提供一套新的支持虚拟化的安全产品，与现有的解决方案协同工作，在单个管理框架中实现了自适应、经济高效的安全性与合规性。

VMware新的云安全模型是可信赖且可扩展的云计算基础架构的基础。

最重要的是，VMware能够以较低的总体拥有成本（TCO）提供这一切。

最佳虚拟化平台

作为云计算的基础，虚拟化平台必须可靠、安全、易管理并且提供最高的性能。

vSphere是最好的虚拟化平台和最好的云计算平台，理由如下：

VMware解决方案得到最多验证、最受信赖且部署最广泛，VMware体系提供最大的灵活性和最多的选择。

VMwarevSphere：

虚拟化领域公认的领导者

云计算的基础是一款稳健且经过生产验证的虚拟机管理程序，然而不是所有的虚拟机管理程序都是相同的。

VMwareESXi™现在是且未来仍将是业界最稳健且经过生产验证的虚拟机管理程序，与其他虚拟机管理程序相比，它是用来构建云的更好选择。

虚拟机管理程序的体系结构具有重要意义

ESXi是业界第一个用于x86系统的“裸机”虚拟机管理程序，也是最可靠最稳健的虚拟化平台。

VMware的这一款出于特定目的而构建的瘦虚拟机管理程序专为虚拟化而设计，它最早发布于2001年，现在已经发展到第五代。

虚拟机管理程序占用的空间越小，面对外部威胁的受攻击面就越小，而且还可以大幅减少所需的补丁程序数量，从而拥有更可靠的产品和更稳定的云数据中心。

借助vSphere核心中的ESXi虚拟机管理程序，VMware获得了迄今为止任何虚拟化产品中最小的代码规模，因为它完全去除了对通用操作系统或管理控制台的依赖。

实例对同一存储器同时进行读和写，同时又运用磁盘锁定机制，仅让拥有每个虚拟机的主机来对虚拟磁盘文件进行写操作。

这是获得存储虚拟化和创建存储资源池的基础构建块。

竞争对手已经认识到对更高级存储管理的需求，并且发布了他们自己的存储管理改进，主要是用于Hyper-V的集群共享卷（CSV）和用于XenServer的StorageLink。

然而，VMware拥有能够进行实时存储迁移（即，将虚拟机从一个存储阵列迁移到另一个存储阵列而无需停机）的唯一解决方案。

通过vSphereStorageDRS，VMware已经更深入地推进了此概念，跨多个存储阵列自动平衡虚拟机的负载，来避免I/O瓶颈并满足严格的服务级别协议。

最后，VMware通过配置文件驱动的存储功能优化了存储调配并提高了敏捷性。

配置文件驱动的存储功能根据预先定义好的虚拟机需求对存储层进行分类并管理最初和之后的虚拟机放置。

VMware进行了大量技术投入，以求在vSphere上实现非常高的虚拟机密度：

•内存超额使用-通过以下多个级别的技术，更高效地使用物理RAM：

内存页共享、回收未使用的内存、内存压缩。

•采用资源池的DRS-在整个集群中对虚拟机进行动态负载平衡，使应用能在需要时获得所需资源，从而为管理员提供一个安全网，让他们能够以更高的利用率运行各个服务器，同时满足服务级别协议。

•高性能的“群”调度程序-能够通过为虚拟机动态分配更多资源和更大的处理器时间片，从而满足虚拟机的CPU和I/O需要。

•直接驱动程序模型-VMwareESXi可以实现非常高的I/O吞吐量，并且能够处理在更多虚拟机同时请求硬件资源时产生的I/O需求。

•逻辑资源池-能够将主机集群分到各个CPU、内存、网络连接和存储资源的池中，并将池分配给业务部门，这样它们就能互相独立地管理资源且不浪费硬件能力。

其他云计算基础架构平台都无法达到vSphere的高虚拟机密度，也无法在如此高的密度下在所有运行的虚拟机中仍保持一致的应用高性能。

存储设计

可以采用浪潮AS13000存储数据，支持容量、性能的在线无限扩展，提供软硬件故障情况下的数据重建、远程容灾功能，是适用于云计算、大数据业务并兼具高性能、高可靠、高可扩展、大容量特征的新一代存储系统平台，具有以下特点：

。

海量存储，在线横向扩展：

　　1.控制器集群体系架构，所有控制器并行承担数据IO、保障系统整体负载均衡，数据分散存储，避免单控制器故障带来的风险和性能的瓶颈，