第7章云计算数据中心整体方案拓扑-马鞍山市招标采购

第7章云计算数据中心整体方案拓扑-马鞍山市招标采购内容摘要：

件资源，建成以虚拟化技术应用、云数据存储、云安全保障为内容的一个 云 计算资源管理平台；二期建设依托海量数据 并行处理技术，实施对汇聚各类 业务 数据进行分析、挖掘和审计管理的 云 数据中心；三期建设基于云计算技术开发支撑的高端应用系统。 近期实施一期建设的主要建设任务： 第一是建设一个基于高性能服务器组成的虚拟化系统平台，对原有信息中心硬件资源进行整合，提高可用性、资源利用率和应用快速部署能力。 第二是在市局信息中心建设统一资源的管理中 心，利用云计算资源管理实现对资源的集中调度、使用、管理。 第三是 做好业务系统迁移，将目前运行在多层架构或 PC 服务器单机环境下的应用系统迁移到云计算平台上，为即将开展的数据中心建设做好环境准备。 建 设取得成效后，逐步开展办公 桌面 云和交通管理信息云建设，并实施 双活数据中心 架设，以达到数据安全和资源利用率最大化。 . 云计算平台优势 通过建立 部门 云计算平台，通过服务的方式交付对物理硬件的需求，代替传统硬件设备跟随着应有系统的增加而增加的模式，对现有应用系统进行整合，实现 IT 服务的快速交付，节能响应国家号召，提升业务系统安全。 （ 1） 合理利用硬件资源，减少运行消耗 马鞍山市 XX 部门 云计算平台技术方案 第 9 页 云计算平台可将服务器物理资源转换成池化的可动态分配的计算单元，从部门 业务具体需求出发，在资源池中划分出适合具体业务需要的服务计算单元，不再受限于物理 上的界限，从而提高资源的利用率，简化系统管理，让信息化建设对 部门 业务工作的变化更具适应力，从而构建出信息系统平台的基础。 云平台建成后，可减少物理服务器数量至原有数量的一半以上，机房空间占用面积大大减少，机房相应配套设施建设也可能够相应减少，在实际工作中预计可节省能源达到 70%以上，响应国家节能减排的要求。 （ 2） 增强业务部署速度，提高即时响应能力 云平台能够对 部门 业务系统提出的建设需求做到快速响应、快速部署，部署更新工作时间由原来数天或数星期缩短为只需几分钟即可完成。 如果总资源池中的硬件计算资源告急，只需 要添加相应的物理服务器，简单的将新购的服务器部署到资源池集群中，云平台会根据整体资源池的动态资源平衡来自动分配新增加的计算资源给应用程序，真正的实现新服务器的即插即用。 （ 3） 完善应急安全机制 云平台可以自动监控资源池中计算单元和应用单元的可用性，检测物理服务器故障，如果检测到故障，可重新在资源池中其他物理服务器上重新启动相关业务，整个过程无需人工干预。 后续 通过专线光纤将同城异地的两个云平台连接起来，既可形成一个稳定的基于云平台技术的容灾系统。 可以实现应用级数据备份和业务系统的应用级容灾，容灾系统切换时间 可以实现分钟级，并且能进行容灾演练操作。 （ 4） 提供便捷的管理运维方式。 云平台可以通过一个统一的管理平台，来进行对平台中运行的各项 部门 业务设立不同权限的管理账号，根据工作需要设置不同的管理权限，并可通过其管理日志追溯操作过程。 还可以通过在平台上安装第三方安全软件的方式，一次性解决平台内所有计算单元的病毒防护、木马查杀、补丁升级等工作。 马鞍山市 XX 部门 云计算平台技术方案 第 10 页 第 2章 需求分析 . 现状分析 目前，市局的业务规模已经发展得非常庞大，信息化平台已日益变成业务运营与管理的重要支撑平台。 在信息化平台建设的过程中，各个应用系统的业务之间的联系非常紧密 ，流程自动化程度非常高。 因此在信息化高速发展的形势下，急需形成统一完备的综合技术集成体系，能提供一体化的数据存储共享，应用集成和统一展现能力。 随着信息化建设和应用工作的进一步深入，对信息网络传输能力，数据中心存储能力和处理能力提出了更高要求，为支撑流程集成和业务应用的深入融合，需要提供统一高效的流程处理能力，消息转换能力以及数据交换能力；需要建立和完善我局统一的综合技术平台体系，涵盖数据采集，存储，共享，交互和展现能力。 各大应用系统也都存在不同的技术标准，没有建立标准的统一编程模型，系统尚存在功能单一，开放 性与扩展性较弱的特点。 目前 部门 网业务系统涉及 40 多个，目前占用设备资源为： CPU 计算单元370 核，占用内存 626G，使用本机存储空间 、磁盘阵列存储数据 14T，新上省市共建项目数据应用服务设计需要 CPU 计算单元 144 核，内存 384G 存储空间约为 12T（需根据实际情况）；新上部门间共享平台应用设计需要 112核 CPU 计算单元，内存 192G ，存储空间 10T 左右。 通过对服务器硬件的现状了解，目前应用系统服务器表现为品牌及型号繁多，且购置年代和配置都存在一定的差异。 随着业务规模的发展，应用系 统的数量不断增加，硬件设备也在不断增加，机房建设、相应配套设施成本在不断增加，系统升级、硬件维护等运维管理的工作量和难度逐步加大。 而且，应用系统与底层硬件之间形成了 “ 竖井 ” 结构，软硬件之间的紧耦合关系导致资源利用率和效率降低，无法满足业务快速增长所需的高可靠性。 通过对应用情况调研结果的分析，发现现有 PC 服务器 CPU 和内存的使用率不高，空余的资源得不到释放，并且故障率高，系统得不到有力的保障。 存在的主要问题可以归马鞍山市 XX 部门 云计算平台技术方案 第 11 页 纳为：  服务器的物理分布不集中，各个部门科室都有自己独立运行的服务器。  服务器系统的环境比较复杂， 表现为设备数量多，故障点多，产品不统一，缺乏规范性，运维管理的工作量和难度大。  各个系统重复投资和建设，建设成本高，技术上没有统一规范和标准。  没有实现资源共享，服务器资源使用率低，难以集中管理和使用。  不能根据实际需要和业务变化动态调整资源和快速扩展，系统的灵活性和扩展性差。  部分服务器存在单点故障隐患。 有些服务器的高可用性配置不合理，造成资源闲置状态和成本过高。  机房建设， UPS 等相应配套设施，服务器耗电，机房制冷等费用不断增加。 . 总体建设需求 针对现有应用系统与底层硬件之间存在的 ―竖井式 ‖结构，需要根 据海量数据处理、实现应用弹性、构建多活数据中心等关键技术的发展，渐进式的对基础架构进行全方位规划。 市局现有的服务器、网络、存储、终端需要根据云计算平台的发展需求，对硬件资源进行动态的统筹划分，充分发挥了现有硬件的整体效能，以满足云计算平台的发展需要。 目前市局的基础架构包括了传统的物理服务器平台和部分虚拟化平台，从调研结果分析来看，在过渡到云计算平台时，传统的基础架构已不能完全满足业务发展需求，急需建立一套先进的云计算平台，以提升应用系统灵活、快速适应管理变革和流程化的能力，提高信息展现能力。 云计算平台建设 完成后，业务系统将作为云中的资源使用者，在出现新业务上线或资源瓶颈时，只需提供相关需求和申请即可在较短时间内获取相应资源，而无需复杂的硬件采购流程。 而云资源的整体管控、审批则有专门的团队马鞍山市 XX 部门 云计算平台技术方案 第 12 页 予以负责，配合相应的云资源调度及仿真系统，最大限度提升 IT 敏捷性。 . 网络系统 数据中心建设是信息化的核心之一，正因如此，在做服务器部署以及网络架构设计时都需要缜密的规划与设计。 由于多层结构、安全区域、安全等级、策略部署、路由控制、 VLAN 划分、二层环路、冗余设计等诸多因素，使得传统数据中心在网络架构设计上都是比较复杂的，这就 导致数据中心基础网络的运维和管理难度非常高。 因此，为了解决网络架构设计复杂、运维和管理难度高等问题，以及完善网络架构，需结合现有的数据通信网络架构，在接入层使用云网络构建高效可用的状态化网络的同时，优化了网络资源的使用。 同时，在云网络架构上，通过集成云网络安全，还可以将传统网络中离散的安全控制点整合进来。 在云计算网络平台上，使用一体化交换技术同时实现远程存储、远程并行计算处理和传统数据网络功能。 最大化实现各种网络资源的整合，从而便于实现跨平台的资源调度和虚拟化服务，提高投资的有效性，同时还降低了管理成本。 云 网络架构以虚拟化的方式实现各类服务的资源调用，在云计算网络中就可以实现虚拟防火墙、虚拟入侵检测系统、虚拟负载均衡器、虚拟 VPN网络 …… 等等，从而实现网络智能服务的虚拟化。 . 运维监控管理与安全防护 现有 IT 集中运行监控系统已实现对服务器、网络、安全设备、各类事件的集中监控，但目前未能有效实现云计算平台各项监控及管理，需进一步扩展并分层提供云计算平台监控管理模块。 充分结合现有信息安全防护体系规划要求，坚持信息安全与信息化建设同步规划，同步建设、同步投入运行的原则，从安全组织、安全管理、安全技术方三个方面，建立体 现深度防护战略的云安全防护保障。 云安全平台可以为虚拟数据中心和云计算环境提供全方位保护 — 主机、网络、应用程序、数据和端点。 确保对在基于虚拟化的云上部署的所有应用程序都实施正确的分段和信任区域，提供立体的安全保护主机和虚拟机的安全。 通过与云终端相互集成，云安全防护体系可以为虚拟终端和应用程序提供马鞍山市 XX 部门 云计算平台技术方案 第 13 页 更有效的防病毒和防恶意软件保护。 它将防病毒和防恶意软件功能从各个虚拟机卸载到用于保护主机及主机上的所有虚拟机的安全虚拟机上。 极大地简化了安全管理的过程，加强了对防病毒、性能瓶颈和僵尸网络攻击的防范。 . 应用主机及资源 分配 目前，应用主机环境比较复杂，表现为品牌及型号繁多，涵盖主流的国内外服务器厂家，且购置年代和配置都存在一定的差异。 此类硬件产品的不统一将无法保证云计算基础架构平台的规范性，随着业务发展，应用系统不断增加，系统升级、硬件维护等运维管理的工作量和难度逐步加大，带来机房空间、电力及管理运维的成本呈直线上升，而且，应用系统与底层硬件之间形成了死板的一一映射关系，软硬件之间的紧耦合关系导致资源利用率和效率较低，无法满足业务增长所需的敏捷性。 系统的灵活性和扩展性有待大幅提升，而市局通过构建统一的云计算平台可以充分利 用了现有成熟的服务器虚拟化技术、存储虚拟化技术以及网络虚拟化技术，由分散的硬件更改为虚拟化的共享资源池，共享资源包括服务器、存储和网络。 通过虚拟化所有 IT 资源，可以提高资源利用率和针对高优先级应用程序进行动态资源分配。 让原有的陈旧系统或应用焕发出新的生命。 . 数据存储 在市局现有数据存储环境中，存储品牌、型号繁多，各应用系统对存储空间占用量较大，但这其中难免存在对应用系统磁盘空间过量划分的情况，同时缺少一种有效的手段对存储内的资源进行监控、回收及优化。 从部署存储部署架构看来，虽然在链路上可以提供冗余保障， 但是就存储本身而言，仍然存在单点故障问题，因此采用容灾备份中心建设，结合 ―十二五 ‖规划要求，可引入 云计算存储管理模块 ，融合统一存储架构，提升存储中心的灵活性和可靠性，并且提升对存储资源用量的监控和生命周期管理。 云计算平台采用统一的存储局域网络（ SAN）访问方式，将原有的孤立的存储设备纳入统一的存储网络环境中，使网络内所有服务器都能平等的共享存储资源，实现存储系统的最大化利马鞍山市 XX 部门 云计算平台技术方案 第 14 页 用率。 采用云计算存储技术后，原有的本地存储将整合到统一的存储网络中，通过网络系统的扩展，可以进一步实现广域网内存储资源的共享。 采用分布式共 享存储体系，所有网络存储资源均可以被网络内的计算结点共享，当存储资源不足时，仅需要添加存储节点到存储网络中，所有的计算结点就能够快速的识别并使用新添加的存储空间，满足业务扩展需求。 . 应用级 容灾 目前，现有虚拟机或物理服务器均未有较好的容灾方案，一旦出现问题，只能按重新安装系统、安装应用、恢复数据、测试的方法进行恢复，缺一不可，这样就导致了较长的恢复时间，容灾系统建设过程需充分利用现有机房资源，同时引入云计算技术，提升容灾备份中心的灵活性和可靠性。 云计算容灾技术把信息化庞大系统中的物理设备、操作系统、应用配置 、数据库文件化的过程，这一过程将大大简化信息化系统的复杂度。 随后以虚拟机为单位，实现生产存储设备与冗余存储设备之间的镜像级复制工作，无需考虑应用对象，消除原有的存储单点故障问题。 通过在灾备中心提供备用虚拟机，备用虚机不实际占用物理资源，真正实现按需分配的动态灾备中心。 保证云灾备中心也是生产中心，两个数据中心通过高速网络互联，实现以 IT 服务为目标的，不间断的业务服务。 马鞍山市 XX 部门 云计算平台技术方案 第 15 页 第 3章 马鞍山 市 部门 云计算平台总体规划 . 云计算平台整体建设思想 本次建设 将利用云计算相关技术，结合绿色数据中心建设的目标和需求，以战略支持型信息化建设 为导向，以支持保障 部门 信息化 业务发展为建设思路，构造一个功能齐全、设备先进、运行高效、使用灵活、维护方便、易于扩展、投资省、高安全可靠的全局性基于云平台数据资源中心。 . 云计算平台整体系统结构 本次云计算解决方案将针对计算服务整体架构中的云计算服务区，通过对底层服务器硬件及存储资源实现虚拟化聚合部署，配合以云计算管理平台，实现云计算中基础架构即服务（ IaaS）部分，同时该 IaaS 平台也为以后计算中心提供更高层次的云计算服务，如 PaaS， SaaS 服务提供了良好的基础平台，且具有很高的自适应性和扩展空间。 云计算服 务区总体逻辑架构如下。