资源整合打造高效数据中心

资源整合打造高效数据中心

“2011戴尔高效数据中心论坛”在北邮举行

1月7日，“2011戴尔高效数据中心论坛”在北京邮电大学举行。这次论坛由戴尔公司主办，中国教育网络杂志承办。来自北京各大高校信息化部门的领导、技术骨干以及戴尔公司的代表齐聚一堂，以报告演讲和圆桌自由讨论的方式共同分享了建设高效数据中心以及云架构的工作经验，同时对数据中心的服务器、虚拟化技术、存储技术以及未来数据中心所要面临的挑战进行充分讨论。

资源整合有道

对于如何打造高效灵活的数据中心，清华大学计算机与信息管理中心运营服务室主任戚丽提出整合思路——应用整合、软件环境整合、数据库整合和运行环境整合。

在应用整合方面，以权限、用户、数据整合作为基础，在此基础上，对开发技术进行统一，应用程序要对负载均衡模式进行支持。

在软件环境整合方面，Web服务器及应用服务器软件的版本要统一到几个版本，而且对应用的命名以及每个应用具体到用户的ID号进行统一，这样能够为后续自由、快速地调配资源，以及应用管理配置打下基础。

在数据库整合方面，对外应该提供多种数据库环境，比如Oracle数据库、MySQL、SQLServer，以满足来自校级、院系等用户的服务需求，另外，还统一进行数据备份。这些措施的最大好处是节省管理成本。

在运行环境整合方面，采用虚拟机技术、虚拟主机技术、负载均衡技术和集中存储。目前，大部分X86服务器的利用率都在20%以下，有的甚至不到5%。引入虚拟化技术以后，高校可以将多个网站、多个信息系统配置在一台或者一组服务器上对外提供服务，从而降低服务器的数量。虚拟化的管理也是非常方便的。

戚丽介绍到，清华大学于2010年逐渐将一些应用切换到虚拟化平台上。整个系统的迁移和部署，大概半个小时就可以完成，效果不错。

在资源整合的所有途径中，虚拟化技术熠熠生辉，早已成为数据中心的“宠儿”，在高校得到广泛的应用。

“云”拟改变机房运行模式

建立数据中心3大建议

1.采用80/20原则，即在机房所有服务器里选择20%的服务器安装虚拟化软件，因为不是所有的软件都适合在虚拟机上运行。

2.服务器根据性能分成3～4级，并采用动态基础架构管理，实现负载和资源之间的动态分配，提高数据中心的效率。

3.建立SAN的存储，既可以存储软件系统的数据，又有利于建立容灾备份。

在虚拟化技术大显身手之时，一朵“云”正迅速飘入人们的视线，这就是云计算。戴尔公共事业部中国教育行业总监陈伟表示，云计算实际上是基于虚拟化的技术，通过创建虚拟机，根据用户的需求将这些虚拟机分配给对应的用户。

相关专家也表示，云计算最直接的意义就是降低数据中心的建设、运行和管理成本，提高数据中心的容灾能力，在虚拟化的支持下实现节能；从长远来说，在云计算非常成熟的时候，可以改变数据中心的建设、运行模式，从建设变成租用。

具体来说，云计算技术可以动态地将用户的服务器资源、存储资源等连接起来，由用户提交需求，云计算平台自动地分配资源，并在用户使用完毕后自动收回资源，从而可以继续提供给其他用户使用。

云计算的技术优势非常适合解决学校对服务器资源等的需求。当用户要运行一种应用软件时，有可能需要购买新服务器，这样就很容易导致设备的浪费。如果有了云平台，用户就可以在基础云架构里获取具有计算力的虚拟服务器资源，而无需投入资金购买新服务器，而且虚拟机的创建和分配相对于物理服务器来说更为简单。戴尔认为，这是一种创新的IT基础架构管理方法和创新的校园信息化模式，系统可以动态地分配资源，无缝地支持资源扩展和纳入，系统的自动化和高效性满足了用户对IT基础资源的需求。

我们通过云计算可以与数据中心无缝连接，为用户提供一整套完整的管理和资源调配体系，按需分配资源。——戴尔公共事业部中国教育行业总监陈伟

云计算的规划关键还是需要引入新的业务类型，与学校现有设施充分融合，实现业务的调度、业务迁移、资源的负载均分等。——北京邮电大学教授马严

为了帮助高校建立一个高效的数据中心，同时将虚拟化环境升级成为云计算环境。戴尔提出了一个新的技术框架——虚拟集成系统架构（VIS），它支持在一个通用资源池内使用通用工具来管理服务器、存储和网络资产，为用户提供一个标准工作负载配置目录，该目录基于预定义的用户简档，支持按需选择资源。架构分为三个部分：第一部分负责高效管理底层资源，包括服务器、存储和网络；第二部分是提供网页式的门户给所有的用户，让用户通过这个接口提交资源申请，后台会根据已经获准的申请而创建虚拟机，并提供给用户使用。第三部分是监控整个虚拟化环境以及云计算平台的资源的使用情况。

最近，有学校正在与戴尔公司合作准备搭建校园的“云计算平台”，在学校现有的基础设施基础上，进行校园信息化业务的部署和测试。戴尔针对学校中存在的网管员头疼的问题、重复性建设、交叉职能管理，以及单点登录等问题，利用云计算平台，建立虚拟存储、校园信息化服务公共平台，实现部门之间的信息互通、业务统筹规划部署。北京邮电大学教授马严说：“云计算的规划关键还是需要引入新的业务类型，与学校现有设施充分融合，实现业务的调度、业务迁移、资源的负载均分等。”

未来，数据中心该如何更好地发展？马严表示，在建设数据中心时，人们既要考虑到先进性，又要考虑成熟稳定性。成熟稳定性是指服务。人们在提供服务时是要承担责任的。因此，要对内部服务和公共服务分级，分清楚哪些是关键性业务，哪些是一般业务。考虑是否采用新技术时，首要考虑的是它是否可以保证关键性业务不出差错。因此，学校不需要着急跟随舆论去引进新技术，而要根据自己的人力、技术、管理的实际情况，以及学校的信息化发展步骤，有序进行。

毫无疑问，未来的数据中心应该具备绿色、柔性、分布式的特点，以满足学校的需求，以建设稳定的运行环境作为重点，在异地建立数据容灾中心，从而让数据中心可以更灵活、更从容、更高效地为全校师生提供更好的服务。

数据中心面对3大挑战

作为高校信息化战略发展的基础设施，在“十二五”期间，承载各种校园重要业务的数据中心将要如何发展，是高校信息化部门非常关注的问题。

随着海量数据的激增，多元化业务的拓展，数据中心已经进入快速发展时期，许多挑战接踵而至。

1来自基础环境的挑战

为了满足变化多端并不断增加的业务需求，数据中心不得不购买更多的服务器、存储等设备来应对。设备的增加，必然导致能耗的急剧上升，散发出来的热量需要机房有足够的能力来制冷。机房的供电能力，又是设备正常运转的前提条件之一，而很多老机房的配电系统已经跟不上新需求。另外，为了存放更多的设备，机房空间需要扩展，而很多高校的机房正在酝酿或者已经进行机房的扩建。

2来自建设速度的挑战

随着信息化建设速度的加快，各种应用系统的建设速度也随之加快，这给数据中心带来较大的运维压力。而设备的运行利用率一直存在贫富不均的现象，主要表现在两个方面：1.不同设备之间的不均衡，有的设备非常繁忙，有的设备则经常空闲；2.同一设备在不同阶段的利用率也不均衡，比如，选课系统在选课期间必然是运行最繁忙的时期。

3来自管理的挑战

业务系统的不断更新或增加，使得人员配备总是滞后。而要对校园网络进行稳定、高效、安全的管理，就必须提高运维服务质量。人员紧张与校园网对高质量的运维服务的需求形成矛盾。

北京邮电大学教授马严认为，数据中心运行效率的高低，包括设备利用率的提高，能耗的节约，运维保障的可靠、稳定等，对于校园网的管理运作的提升和各种资源的整合共享，有着重大的意义。作为IP技术与IT技术两大领域的结合体，数据中心不仅需要从网络的角度出发来保障用户和业务，也要从用户和业务的角度出发来优化网络。这意味着对数据中心的管理需要采用全新的管理模型和灵活的功能架构，同时要充分考虑基础设施、技术趋势、业务运行、运维服务等各种管理要素，在此基础上建立一个灵活、高效、可扩展性强的数据中心平台。

中央民族大学：围绕学科建大型数据库

中央民族大学自从2006年完成数字校园建设之后，就开始朝着如何扩大应用的方向展开工作。由于学校比较注重学科建设，作为公共服务体系，我们尽量围绕学科建设，尤其是“985”课题，提供技术支持，进行网络平台建设、资源共享、构建学校大型数据库等工作。

具体工作如下：

1.学校建立了一个网络电视台（ITTV）。

ITTV可以实现电视直播。师生通过计算机可以直接收看电视节目。ITTV的节目主要有中央电视台、港台节目以及比较有特色的少数民族语言节目，这些节目受到师生的普遍欢迎。ITTV还提供学术活动、校内新闻、网络课程等，支持师生的学习和科研活动。另外，我们还购买了8种外语电视台比如BBC、CNN的播放权。

2.无线网络覆盖整个校区。

现在，无论是在室内，还是在室外，师生都可无线上网。

3.在无线网络的基础上，我们开始进行“移动数字校园”的建设工作。

“移动数字校园”是基于Wi-Fi的方式，采用手机上网，实现移动教务管理、移动图书馆、移动OA、移动信息门户以及信息推送、手机支付、IPTV等。我们计划在IPTV开通之后，推出一个IPv6版本，使得用户用手机就可以直接观看电视。“移动数字校园”与传统数字校园的主要区别之一就是向用户主动推送信息。

4.正在积极推进IPv6的升级项目。

今后，我们还会围绕资源共享进行更多的工作。学校已经积累了很多资源，这些资源主要来自数字图书馆、教学资源库、院系自己建立的数据库以及以前购买的很多重要的数据库。当用户需要查找这些资源时，只需要知道资源在哪个服务器上，并下载即可——这是一个较为理想的共享方式，也是易于为用户所接受的。它是我们接下来解决资源共享问题的一个基本思路。而网格将是解决资源共享的技术手段。

在“十二五”期间中，网络平台的建设是我校信息化发展的重点，同时，我们将对云计算进行一些尝试，包括服务器的分配和共享等。

首都经贸大学：五大措施理清校园网“棚户区”

从2008年开始，首都经贸大学对信息化的建设工作非常重视，专门成立了一个机构——教育技术中心。此机构全面负责学校的信息化建设，包括服务工作。

当时，学校的网络基础平台建设像棚户区一样，没有进行系统的规划和管理。针对这些问题，我们对数据中心进行了以下工作：

1.加强基础设施的建设，尤其是建立一个技术标准比较高的机房。机房可以容纳100台标准机位，引进较为先进的监控系统、制冷能力较强的空调等设备，这些设备确实给网络运行环境带来良好的支撑平台。

2.利用有利时机集中力量建好管控资源，这是因为校内的管控资源有限，但是很多部门都在使用，所以，这两年我们将所有的光缆都预铺给这种资源。

3.整合学校信息化资源，主要包括：（1）建设信息化的标准；（2）建设统一身份认证、校园门户、办公系统、数据交换、即利用交换式系统形成一个中心数据库。原先，各个部门之间存在信息误导、相互不连通，数据标准不统一的现象，自从建完这几个项目以后，一盘散沙的状况得到初步的缓解。

4.抓好机房管理。机房建好之后，就要有意识地做好机房管理工作，这样才能保持机房稳定、高效地运转。当初，我们在搬迁机房时，电缆由于没有进行任何标识，最后变成一团乱麻，阻碍当时工作的进展。在新的数据中心建立起来之后，我们对一切设备都进行规范管理。另外，我们还有一套技术规范，包括机器如何上架、机房怎样更合理地布局等。

5.为了保障机房的物理安全和数据安全，学校在两个校区建立了异地建立容灾系统。

现在机房主要为全校各个部门提供两类服务：

1.服务器托管。各个部门自己购买了服务器，甚至有些部门还有自己的机房，为了帮助他们管理服务器，数据中心提供服务器托管服务。

2.我们采用虚拟主机的技术，并建立了一套流程化的管理体系。

动态基础架构盘活数据中心

文/本刊评论部

过去，我们关注服务器管理和服务器虚拟化，今天，我们更多的是谈论云。云，是一种运营模式，而不是具体指某一种实现技术。很多方案都包含云的理念，和云沾边，是云概念的具体实现。

云强调的是资源能以更方便和快捷的方式提供给最终使用者。在提供资源的过程中会涉及资源的申请、审批、资源的分配和回收等。尽管我们都觉得云是未来的发展方向，但要建立符合自己需要的云不是一蹴而就的事情。为此，业界一些厂商，例如戴尔，提出另一个概念：动态基础架构。不管我们是否建立数据中心的云平台，动态基础架构都可以用来进行数据中心的优化工作。

动态基础架构能将数据中心的硬件资源和软件系统进行分离，分别进行管理。硬件资源不再是一次性固定分配给某个软件系统，而是根据软件系统的负载情况，进行动态分配。

静态架构无法适应业务猛增

对于传统的数据中心来说，硬件资源（例如服务器）和软件系统（例如操作系统和应用软件）是在被采购回来以后，初次部署时形成匹配关系的。一旦部署完成，在未来的3～5年内，这种匹配关系就固定下来。只有在硬件资源出现故障或者需要进行淘汰升级时，才会把软件系统迁移到新的硬件资源上运行。这种长期稳定的匹配关系所构成的基础架构被认为是一种静态架构。

静态架构是过去二十年里数据中心的一种主流模式。它的优点是简单，符合我们的常规管理习惯。硬件资源和软件系统的静态固定式匹配，使得管理员在后期的运维中可以节省大量的管理工作。它的缺点是硬件资源的使用效率低下，并常常伴随着软件系统的性能问题：在软件系统负载小的时候，硬件资源无法充分利用，造成资源浪费；在软件系统负载大的时候，已分配的硬件资源无法支撑压力，造成性能瓶颈；当软件负载的变化为渐进式时，可以选择一个时间点，进行系统迁移。采用具有更高计算能力的硬件资源来替代原有资源，从而实现软件系统负载增加的业务需要。用具有更低计算能力的硬件资源来替代原有资源，从而在软件系统负载减小时节约硬件资源，提高效率。

如果软件系统的负载变化是周期性的或者比较频繁，静态基础架构就显得力不从心。如果管理员通过手动将软件系统在不同硬件资源上进行频繁迁移，那么就非常耗费时间。因为这种迁移包含操作系统重新部署，应用软件重新配置，以及数据的复制或移动。静态基础架构无法适应业务的动态变化，这就是动态基础架构出现的原因。如果和网络领域里面的技术做一个类比，数据中心的静态基础架构就像网络里面的静态路由，而动态基础架构就像动态路由。静态路由简单、易于理解却不灵活，动态路由设计更复杂、更能自动根据网络的变化收敛。静态架构适合小规模数据中心，而动态基础架构适合较大规模的数据中心。

动态架构重定向硬件资源分配

动态基础架构通常需要一个集中存储架构（SAN）做基础。所有服务器上需要运行的软件系统全部保存在SAN存储中。这里的软件系统，不仅仅包含应用软件，还包含操作系统。我们通常把包含操作系统和应用软件的整个数据叫映像系统。

所有的服务器都从网络启动，而不再从本地硬盘启动。当服务器从网络启动时，需要使用动态基础架构里的管理软件来管理这些服务器的启动过程，最终让这些服务器从后端集中存储上选择对应的映像系统来运行。这就实现了硬件资源和软件系统之间的动态映射，即动态分配关系。

服务器可以被管理软件统一管理起来，作为一个或者多个资源池。每一个软件系统对应一个资源池或者多个资源池。当它对应于一个资源池时，软件系统可以在该资源池内部的任意一台空闲服务器上运行。任何一台服务器出现故障，软件系统都可以自动切换到同一个资源池内部的另外一台空闲服务器上进行运行。当软件系统对应于多个资源池时，软件系统可以在不同的资源池的服务器之间进行重定向运行。

在动态基础架构下，所有的软件系统（也可以说是映像系统）都存储在后端SAN存储之上，它们在不同服务器上的切换行为，并不是数据迁移，而只是系统的重定向运行，所以速度很快。

动态基础架构的概念在具体实现时，业界一些厂商增加了更多的高级功能，比如戴尔让软件系统在物理服务器和虚拟服务器之间实现切换，以及生成图形拓扑结构图和进行图形化系统配置等。

圆桌讨论

既然云计算将各种资源整合在一起，那么在整合的过程中必然会出现一些问题；而且，云架构体系中的某个部分产生单一故障时，复杂的技术对运维服务的质量要求也比较高，这些都涉及相应的运维人员的配备和技术支持的问题，因此我们对引进云计算是有顾虑的，请问在座的老师和戴尔公司的代表对此有什么看法？是否还有其他比较好的技术？戚丽：云计算目前离我们还有点远。清华大学目前主要采用的还是虚拟主机、虚拟机技术。用户将应用放在虚拟机平台上，由我们负责提供资源。我们还对应用系统的级别进行划分，这主要是为了安全起见。一旦入侵，可能会影响一组服务器里的应用系统，因此，我们将相同级别的系统放在一起。

当然，新技术是可以尝试的，但是我们不一定要做第一个“吃螃蟹”的人。

徐海：前几年，虚拟化技术对于当时的人来说太“虚”了，但是，后来人们都接受它了。很多高校都在虚拟化平台运行关键性业务。从虚拟化技术的例子可以看出，技术是会逐渐成熟和被人们所接受的。云计算同样如此。随着“十二五”规划制定出来之后，相信会有很多高校愿意去尝试建立云，总有人会“吃螃蟹”的。而云计算会在未来几年内成熟起来。前期，将所有计算数据和计算业务迁移到云平台上，这对于厂商和用户来说，都是极大地挑战。但是，一旦成功，后期的维护和管理将非常简单。

我们建议数据中心将服务器分成3~4个性能档次。以高、中、低三个档次为例。戴尔的动态基础架构一开始将软件系统迁移到低档服务器上，如果服务器的压力增加，则将软件系统迁移到中档服务器上运行，如果发现压力回落，则将软件系统重新迁移到低档服务器上，否则，就迁移到高档服务器上，以此类推，这就是动态基础架构管理与服务器分级相结合的原理。高校可以以此来提高数据中心的运行效率。

请问戴尔的系统的部署需要多长时间？

徐海：在一些实践案例中，我们发现单纯部署一个新系统是比较简单的，但是如果用户已经有一个可以继续使用的旧系统，这就需要新系统来整合，其复杂性远远高于前者。实际上，搭建戴尔的新系统并不会耗费很长时间，但是前期咨询、前期分析等行为需要一段时间来操作。而在系统搭建好后，无论是虚拟机，还是物理机，都能迅速就位，提供相应的服务。

戴尔在美国教育行业有不少成功案例，例如帮助Clemson大学部署了动态基础架构和云计算解决方案，整合全校的计算资源。