校園虛擬化數據中心建設技術方案(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ..............................................................................136 培訓內容 ..........................................................................................................................137 專業化技術服務 .................................................................................................................137第十章 高校教育云數據中心典型案例 .....................................................................................139 某科技大學 .....................................................................................................................139 某石油大學 .....................................................................................................................141 某大學 .............................................................................................................................143 某理工大學某學院 .........................................................................................................145 某學院 .............................................................................................................................146 某農業大學 .....................................................................................................................148 某科技大學 .....................................................................................................................149校園虛擬化數據中心建設技術方案5第一章 項目概述 項目背景由于計算機的發展很快，在高校數據中心的建設和管理中，總是面臨著計算機硬件和軟件更新換代的困擾，這對于經費緊張的高校而言，存在著不小的壓力。同時，在高校數據中心，維護和管理的工作量也很大，如病毒的破壞、軟件的安裝與升級、硬件的管理與維護等等，這些因素給管理者增加了一定的難度，同時對管理人員提出了更高的技術和專業要求。針對上述問題，引入一種新的機房服務模式云計算。云計算構建在互聯網環境中，它的目的主要是實現資源共享，包括計算機硬件資源（如計算機硬件設備、存儲設備、服務器集群等）和軟件資源（如機房要使用的各種應用軟件和集成開發工具）等。通過云計算服務模式，機房不再需要購買大量的本地存儲空間和硬件設備，不用擔心不斷服務器升級、軟件升級，機房的所有數據可以存儲在云計算中心，各種應用軟件運行在云計算中心，用戶不需要自己考慮文件的安全性，云服務商有專業的團隊在維護和管理，降低了數據中心建設的成本。目前的高校信息化建設中成本主要來源于軟硬件的購置、日常維護及設備更新等,如果將這些建立在云計算和服務的基礎之上 ,將大大減少資金投入。其一,整個網絡課程建設的基礎平臺將是云服務提供商提供的跨平臺、運算能力強大、資源豐富的統一的通用信息平臺,無需購買本地服務器 ,僅需投入少數管理終端及云接入設備即可。其二,所有的服務提供均由云端提供 ,無需為保證服務器運行的可靠性、保證存儲在服務器中的數據資源的安全以及避免因網絡訪問異常導致服務器癱瘓而對網絡服務器響應及接入數量等進行限制,因此原來維護、升級等工作幾乎降至最低,管理成本也相應可以大大降低。將高校信息化建立在云計算和服務的基礎之上,將繁重的網絡信息平臺建設、服務器的配備、課程資源的存儲與管理等工作交給云服務提供商,那么現有分散的、自成一體、本地化的網絡信息平臺將轉變成為一個與具體網絡運行環境、校園虛擬化數據中心建設技術方案6網絡服務器系統、網絡操作系統無關的強大的統一的通用信息平臺,在這個平臺上以成千上萬的云服務器為依托,擁有著極其強大的計算功能、海量的網絡資源 ,現有的網絡課程建設中存在的軟、硬件資源重復投入、虛擬化教學設備運行能力支持等問題將迎刃而解。云計算能為高校信息化提供所需的基礎設施和軟件環境,幫助高校擺脫資金不足、專業技術人員匱乏等各種困擾,其在高校教學、科研中的應用前景十分廣闊。云計算的發展趨勢已經呈現,一定會為高校的教學質量、科研水平等方面的提升貢獻出自己的力量。信息技術已經從計算機時代走向互聯網時代,教育信息化也將從以計算機輔助教育應用為中心走向以數據、計算和服務為中心。云計算為這種轉變提供了機會和技術實現,并使之成為可能 ,為高等學校教育信息化的發展和建設提供了新的模式。 需求描述XXX 學院是 2022 年 3 月經國家教育部批準，由原某高等?？茖W校、某商業高等專科學校和某糧食高等專科學校實體合并組建的省屬公辦本科院校。原三所高等?？茖W校成立于上世紀 50 年代，在半個多世紀的辦學歷程中，打造了財會、餐旅、糧食、食品等一批名牌專業，為國家建設培養輸送了數以萬計的優秀人才。學院組建后，堅持“突出特色、打造精品、育人為本、名師興校”的辦學理念和“博學善思、厚德自強”的校訓，在服務地方、貢獻社會的同時，不斷贏得自身的發展和社會的好評。 目前，XXX 學院校園網中心機房擁有幾十臺服務器，這些應用及服務分散運行在各個獨立的物理服務器上。隨著校務管理水平的不斷提高，各類應用系統及資源庫的數據量急劇增長。每上一個應用，都必須向學校申請經費采購服務器，各類應用系統越來越多，服務器數量急劇增加，而服務器數量的增加又會帶來機房空間面積、設備用電量、冷卻系統等方面的成本支出。此外，服務器數量的不斷增多，安裝、配置、維護這些服務器是一件非常繁重的工作。其次，由于大部分的網絡應用和服務運行在單臺物理服務器上，一旦服務器硬件出現問題，或者由于硬件需要升級，都會造成服務中斷，業務的連續性無法保障。此時的數據中心，除了成本壓力和管理挑戰之外，系統及校園虛擬化數據中心建設技術方案7數據的穩定性、安全性同樣得不到很好的保證，而且許多服務器的資源利用率很低。如何提高服務器性能，縮減繁冗工作量，保障數據穩定安全，成為學校信息化發展的重要任務之一。為解決上述挑戰，XXX 學院開始運用虛擬化技術對數據中心進行升級改造。本期虛擬化數據中心建設的目標是構建一個可持續發展的、新一代的面向云計算的數據中心架構。將數據中心的 IT 資源池化，通過智能的業務調度機制、以可計量的方式按需、保質的取用資源，滿足業務需求的同時屏蔽底層的復雜性，使用戶可以把更多精力投入到 IT 資源的優化應用上去。如下圖所示：IT 應用、服務器計算、I/O 網絡、存儲等資源的虛擬和池化、按需調用 IT資源，實際上就是云計算的“架構即服務” （IaaS）模式。這種架構下的數據中心相比之前的豎井化的傳統數據中心有如下明顯優勢：? 隨需而動的業務靈活性：上層業務的變更作用于物理設施的復雜度降低，能夠最低限度的減少了物理資源的直接調度，使維護管理的難度和成本大大降低。方便隨業務的調整和變遷而靈活供給所需資源，而基礎架構保持穩定不變。? 高效資源優化復用：使得物理資源可以按需調度，物理資源得以最大限校園虛擬化數據中心建設技術方案8度的重用，減少建設成本，提高使用效率。一方面總硬件資源占用量降低了，另一方面每個業務得到的服務反而更有充分的資源保證了。? 全局策略一致性：統一的智能化調度屏蔽了具體設備個體的策略復雜性，能夠最大程度的在設備層面以上建立統一、一致的服務體驗。根據上層業務對服務要求的不同，可定義調用的條件和方式，從而方便的對不同業務提供相適應的策略和合規性約束，這樣整個 IT 將可以達到理想的服務規則和策略的一致性。? 高效節能、綠色環保：集約化的資源部署、智能優化的資源調度以及按需增長的業務靈活性將提供最為經濟、高效、節能、綠色環保的數據中心體系。校園虛擬化數據中心建設技術方案9第二章 虛擬化數據中心整體設計 數據中心建設模式云計算的概念起源于 2022 年，這些年有無數的 IT 建設概念，但是只有這個話題得到各個 IT 廠家、集成和用戶的廣泛追捧，原因就是我們傳統的數據中心建設方式出現了問題。傳統建設是以單一系統為單位垂直建設的，這種建設沒有辦法實現資源復用、業務快速上線、按需調整和閑置資源的釋放，隨著的 IT 逐漸滲透到我們的核心業務，帶來的結果就是業務系統越來越多，數據中心越來越大，這樣一方面龐大的系統使我們的運維管理越來越難，維護成本持續攀升，同時也帶來安全性的隱患，另一方面，存在大量重復建設，資源浪費現象嚴重。隨著 IT 系統的迅速膨脹，傳統建設模式逐步導致 IT 建設和維護處于失控狀態，同時傳統建設模式也越來越難以滿足快速變化的業務需求?！霸啤笔且环N新的 IT 建設模式的總稱，它以平臺建設替代傳統以系統為單位的建設模式，以資源/應用的管理、控制、調度為核心手段，以提供特點服務為目標的 IT 建設思想?！霸啤钡慕ㄔO逐步解決了我們在 IT 建設中遇到的問題，滿足迅猛增長的業務需求。云計算不是一個單一的技術，它涵蓋了 IT 基礎平臺的多個方面：可復用的計算節點，節點間的網格、服務器虛擬化（一分多，細粒度管理，提升效率），負載均衡（多和一，提升性能，提高穩定性），資源池化管理（降低管理難度）和云環境下的安全。建設方式上它和傳統方式有明顯不同，強調的是融合 – 傳統方式是服務器、網絡、存儲、安全各管一攤，而云建設往往會打破這個界限。云計算的驅動力來自于快速變化的業務需求和日益龐大系統的維護壓力，要解決些問題，就需要改變傳統分割采購的建設模式（分別采購服務器、網絡、存儲、虛擬化技術，自行組裝），采用粗粒的模塊化（POD）建設方式，在每個模塊里有支撐業務部署的關鍵能力:虛擬化、計算、網絡、安全及存儲空間資源，校園虛擬化數據中心建設技術方案10達到了 IT 技術的高度整合，避免了傳統搭磚式建設帶來的一系列問題，具有以下優勢：單點支持：避免出現故障多供應商間的溝通環境，實現一個支持點對模塊內多個環節的統一支持，提升了響應速度?？煽啃裕簜鹘y建設方式存在多廠家間的兼容性問題，比如服務器 HBA 卡驅動和交換設備、存儲的兼容性和穩定等，模塊化設計確保了模塊內部各環節的緊密銜接和穩定。標準化：模塊化設計提供了一個均衡的基礎架構，避免出現性能短板；在系統拓展時具有可預估的衡量能力，實現規劃、采購的可控和可預期能力。模塊化建設，大大縮短了 IT 建設周期，避免了大平臺建設中不必要的銜接問題。同時，每個模塊具有獨立承載業務能力，提升了用戶采購過程的控制能力。隨著技術的發展，IT 行業越來越意識到把應用部署在單一支撐點的缺陷；云計算環境建議采用并行分布部署方式將業務加載到多個完全物理獨立的模塊（POD）上，從而確保云/虛擬化環境下應用的高冗余及業務連續性。這里負載均衡層起到了關鍵的粘結作用。具有路由注入能力的負載均衡設備也是多數據中心環境下云計算部署的核心技術。 虛擬化數據中心目標架構資源池化是通過虛擬化手段，簡化資源管理、調度的難度，實現資源的按需獲取，和空閑資源的快速釋放，是實現云計算的核心技術。數據中心計算池現階段主要采用虛擬化技術，虛擬化不是將一臺服務器變校園虛擬化數據中心建設技術方案11成多臺這么簡單，涉及數據中心虛擬化技術包括：計算虛擬化（vCompute）、網絡虛擬化（vNetwork）、存儲虛擬化（vStroage）、安全虛擬化（vSecurity）、服務虛擬化（vService）等等。在數據中心部署虛擬化可整合資源的利用、減少硬件的資金投入、減少機房空間占用、提高設備可用性、減少電力消耗（空調、供電）、降低管理費用等諸多好處?？傊瑢⒎掌鳌⒋鎯Α⒕W絡等資源形成的虛擬架構猶如一臺超級計算機，使最終用戶從關心單個服務器或存儲產品的性能轉變為關心虛擬化解決方案的整體性能。在 XXX 學院虛擬化數據中心的設計中，我們采用云計算數據中心方案設計思想，其核心內容包括：“計算池”、“網絡池”、“云存儲池”、“安全及優化池”以及“專用云管理平臺”。數據中心計算池在服務器虛擬化方面，最具有代表意義的是 VMware 云計算操作系統，像vSphere、VIEW。VMware 提供了目前市場上唯一可供生產環境使用的服務器虛擬化套件，與同等產品相比其整合比最高。校園虛擬化數據中心建設技術方案