基于虚拟化技术的数据中心改建探析
The
reconstruction and analysis of data based on virtualization technology
高学萍 于志波 赵伟
山东黄河信息中心,山东 济南250013
摘 要: 随着信息化的不断发展，业务应用服务器数量急剧增加，导致现有数据中心面临着资源利用低下、数据安全风险和管理控制复杂等问题。本文探讨了基于虚拟化技术改造和部署数据中心，解决“信息孤岛”、数据备份等问题，提高服务器资源利用率，建设运维管理统一、数据安全共享、应用纵横互通的数据中心。
关键词: 服务器；虚拟化；池化；共享
Abstract: With the development of
operation informatization, the number of servicer increased sharply, which
leads to the low utilization of source from data centre, the safety risk of
data, and the complication to control and manage. In this paper, the ways to
handle ‘information
Island’and data backup based on virtualization technology and data centre
arrangement are discussed and analyzed profoundly, so that to improve resource
utilization rate, keep construction and management in line, share the data together safely, and utilize
complex data centre.
Key words: server, virtualization,
pooling, share.
1 概述
山东黄河数据中心以业务应用系统为顶层构架来搭建资源池，它是由计算资源池、存储资源池、网络资源池、各应用系统以及运营管理平台共同组成，运营管理平台负责对资源池和应用进行管理调度及告警监控。
运营管理平台部署到云管理服务器上，由云管理平台对计算服务器、存储服务器进行池化，并对池化后的计算资源池、存储资源池进行管理调度和监控。云管理平台为应用系统分配虚拟机，并为应用系统建设分配数据库和数据库容量，创建中心文档库对非结构化数据进行存储。
2 现状及问题
山东黄河网管中心几十台服务器分散部署在不同的机架中，承载着电子政务系统、外部网站、视频会议系统、邮件系统、财务管理系统、防汛会商系统、网络管理系统等几十套应用系统且呈每年快速递增趋势。
2.1服务器老旧：目前正在服役的服务器大多运行多年，有的已运行10年之久，存在内存小、光驱无法存取、匹配硬盘已停产等诸多问题。
2.2没有统一的数据管理和共享平台：各单位或部门自己建设、运行和维护，数据库的建设基本是面向单项业务的应用系统，所采用的系统开发运行平台各不相同，各数据库对数据分类、定义和编码有很大差异，结构不规范，难以兼容和共享，造成“信息孤岛”，无法集中统一管理和维护。
2.3缺乏先进有效的数据备份手段：数据存储分散在不同的服务器和不同的系统平台上，形成多个独立的系统，存储及备份架构混乱,数据不易管理。一旦发生存储部件故障、病毒攻击、误操作等事故将直接导致数据丢失，所带来的直接、间接损失无法估量。
2.4资源浪费：随着信息化发展，数据中心将不断扩容，按传统方案需不断增加新设备，成本高昂且系统孤立，无法共享资源，绝大多数服务器的运行率仅为 5%-8%，造成了极大的资源浪费。
2.5数据风险：目前网络设备、服务器、应用系统等面临着众多新型病毒和安全隐患的威胁，这些因素已经对 IT 应用造成了巨大影响。孤立且结构混乱的服务器集群安全防护管理困难，数据存在极大风险。
3 改造和部署方案
3.1.设计方案
3.1.1基础设施架构:部署存储服务器、计算服务器、云管理服务器，利用云管理平台，将存储资源、计算资源、网络资源进行虚拟化和池化管理，为业务信息系统分配虚拟服务器、操作系统和有储空间。
3.1.2开发环境架构：利用云管理平台为业务信息系统创建数据库和中心文档库，基础构架的计算资源、存储资源、网络资源变成平台环境供应用系统的开发、测试和部署运行。
3.1.3访问机制：将已经建设开发的应用系统，如黄河网站通过标准的WEB浏览器或者其他访问手段进行访问和使用。其组成结构见图1。
图1
资源池组成框架图
3.2.方案部署
3.2.1基础设施部署
计算资源虚拟化:现有业务信息系统20多套，将占用20多个VM 。根据业务应用系统现有量和每年增量，预估需要100个VM可以满足山东治黄数据中心需求。10台计算服务器虚拟化形成的计算资源池，可支持100个至180个VM，分配剩余的VM数量足够满足未来一段时间内办公自动化与数据库建设需求。裸金属构架使虚拟化软件不依赖于传统的操作系统，而是集成了操作系统中处理CPU和进程调度等功能外所有操作系统功能，然后直接在硬件上建立虚拟化环境，用来构建和维护虚拟机[1]。对于硬件基础设备中的关键设备之间物理链路采用双路冗余连接，按照负载均衡方式或active-active方式工作，并且关键主机采用双路网卡增加可靠性。存储资源虚拟化见图2。
图2 存储资源虚拟化架构图
现有数据中心现行数据存储量大约20TB，规划中的项目数据容量154TB。从现有数据存储量、规划项目的数据存储量、每年的数据增量、数据备份占用存储空间等因素考虑，初期构建总容量设定为0.6PB，后期根据数据中心发展情况进行合理扩容。将存储服务器进行数据块存储地址虚拟化，实现对存储内容的快速寻址，形成存储设备层；再通过物理存储设备虚拟化和合理的组织，构建成为能被统一访问的物理资源池，形成块聚合层；最后进一步对物理资源池进行抽象，将其虚拟化为逻辑资源，形成文件/记录层，为上层的开发环境平台提供数据[2]。
网络资源虚拟化:一是物理主机内部网络虚拟化；二是对网络交换设备的虚拟化；三是对网络虚拟化的统一管理。主机内部网络虚拟化技术是面向云计算的网络虚拟化技术的核心，通过与传统网络虚拟化技术的配合，实现虚拟网络的动态性能、安全性能的提高。
数据备份：在资源池内部设计独立的数据备份区，对关键系统的业务数据定期进行数据内部备份。可将业务数据定期同步到心电子政务系统4台服务器，水调中心4台浪潮服务器中，实现业务数据的双备份策略。
系统冗余：内部访问区、互联网访问区、内部互联网区内的全部硬盘设备包括服务器、存储设备、交换机、路由器、防火墙、负责均衡器、VPN设备都按照100%冗余设计，整体系统构架中不存在设备单点故障风险。云主机的系统冗余方案通过虚拟化软件的高可用性功能实现，确保云主机系统不存在单点故障。整体系统的网络接入按照1+1双路由方案进行配置，确保网络通路冗余性。
3.2.2数据库部署
通过云管理平台的数据库创建功能，创建业务信息系统数据库，按业务信息系统的实际使用量、每年数据增量，合理分配数据库容量。云管理平台实时监控数据库容量，当数据库容量达到分配容量的70%-90%时，启动扩容方案，进行无缝、不停机扩容。数据库建设采用数据库集群技术，集中化、统一化管理，避免数据库建设分散、建库标准不统一。
代码制定原则：使用国家标准、行业标准，对于没有国家标准和行业标准的，执行数字黄河工程标准。自行编制代码标准，应缩小编制范围并在数据结构上独立出来，方便修改和完善；其他相关数据库已有编码的，使用已有编码或在已有编码的基础上改造。对同一赋码对象，采用统一标准，一个赋码对象的代码不能有两种[3]。
非结构化数据共享：通过集群应用和分布式网络存储技术的云存储系统，建立山东黄河数据中心中心文档库，实现山东黄河各单位数据高效存储和共享。山东黄河数据中心中心文档库采用多级权限管控、分权，支持对栏目团队文件夹和单个文件进行精细化权限设置，提升安全性；历史数据统一上传，统一编排分类归档，实现数据共享；实时监控存储容量，实时进行扩容。
用户账号创建方案：利用云管理平台对有访问和上传数据权限的人员分单位、分处室创建用户账号，而其他人员则不予创建用户账号，创建的用户账号由山东河务局超级管理员统一角色分配授权，授权用户在授权的栏目内进行数据的访问、上传和修改。
组织结构：利用云管理平台设立山东黄河总数据根目录，在山东黄河根目录下根据数据分类设置子栏目，如水资源调度栏目、工程管理等栏目，再按实际需求在子栏目下建立相应栏目。由超级管理员，将历史数据进行归档化管理，用户访问历史数据可快速查询。栏目按实际数据建设，统一设定，科学分类。
3.2.3访问机制
提供架构的应用服务系统如黄河网站、中心文档库等的访问机制，用户可通过标准WEB或其他方式使用服务。
4结语
运用虚拟化技术改造和部署数据中心，能够有效解决资源浪费、信息孤岛、技术和管理落后等诸多问题，建设一个运维管理统一、数据安全共享、应用纵横互通的山东黄河数据中心，满足山东黄河各项治黄业务对数据信息化发展的需求，为山东黄河“一站式、一张网”信息化发展目标提供先进、安全、可靠的数据系统支撑。
参考文献:
[1] 韩德志, 李楠楠, 毕坤. 云环境下的虚拟化技术探析[J]. 华中科技大学学报(自然科学版), 2012(s1):262-265.
[2]赵妮. 服务器虚拟化技术探析[J]. 信息通信, 2014(4):114-114.
[3] 唐彦, 肖亮. 服务器虚拟化关键技术探析[J]. 数字通信, 2012, 39(3):11-14.
作者简介：高学萍，1966年，女，汉族，山东济南，山东黄河信息中心，高级工程师，学士学位，计算机与信息化。
联系方式：15605310666，make7000@sohu.com，山东省济南市历下区东关大街111号，250013。
订阅方式：
①在线订阅（推荐）：www.sdchem.net.cn
②邮局订阅：邮发代号24-109
投稿方式：
①在线投稿（推荐）：www.sdchem.net.cn
作者只需要简单注册获得用户名和密码后，就可随时进行投稿、查稿，全程跟踪稿件的发表过程，使您的论文发表更加方便、快捷、透明、高效。
②邮箱投稿：sdhgtg@163.com sdhg@sdchem.net
若“在线投稿”不成功，可使用邮箱投稿，投稿邮件主题：第一作者名字/稿件题目。
投稿时请注意以下事项：
①文前应有中英文“题目”、“作者姓名”、“单位”、“邮编”、“摘要”、“关键词”；
②作者简介包括：姓名、出生年、性别、民族、籍贯或出生地、工作单位、职务或职称、学位、研究方向；
③论文末应附“参考文献”，执行国标GB/T7714-2005标准，“参考文献”序号应与论文中出现的顺序相符；
④注明作者的联系方式，包括电话、E-mail、详细的通讯地址、邮编，以便联系并邮寄杂志。
欢迎投稿 答复快捷 发表迅速