存储灾备私有云数据中心建设

沈阳航空航天大学 郑晨溪 史晓卓

存储灾备私有云数据中心建设

沈阳航空航天大学 郑晨溪 史晓卓

本文结合高校信息化发展，针对学校业务特点以及存储体系的发展，阐述校园网数据中心建设，提出高校数据中心的服务器、存储系统的规划设计和建设思路。

数据中心；存储；私有云

数字化校园信息化建设，首先要做的就是建立功能完善的校园数据中心。数据中心将校园中分散的数据资源集中存放，提高了数据的共享性，加强了数据的安全性，为教育教学、学生课余活动、教师科研、运维管理、计费等提供更加敏捷与无间断的优质服务，实现多用户、多平台以及异构平台间的数据共享和管理。

存储灾备私有云数据中心核心在于服务器、虚拟化、存储系统与基础网络架构建设，部署数据中心交换机、虚拟化服务器搭建，建立数据存储设施，在统一的信息存储平台上为校园信息化系统中的数据提供可靠、安全的存储空间，同时要充分考虑存储安全、备份和恢复功能。校园存储数据中心采用VMware虚拟化软件、DELL机架服务器、EMC VNX、FCOE万兆数据中心交换机统一存储搭建学校私有云数据中心。

以往校园数据中心服务器数量有限，有多个业务系统安装在一台物理服务器中，为了避免多种应用安装于同一系统中容易产生兼容性等问题，经过系统运行状态长期观察记录，整体业务系统CPU及内存的利用率并不高，平均低于5%的利用率，造成了硬件资源的浪费。采用VMware虚拟化技术，将每个应用系统都部署在一台独立的虚拟服务器中。减少对空间，电能，制冷，机柜，网络等的占用，避免计算资源空闲浪费。整个虚拟化平台通过VMware HA技术保障了应用系统的高可用，通过DRS动态资源调配技术实现了硬件资源的动态分配，不会在因为硬件故障，造成某个应用系统的宕机。

提高服务器虚拟化应用中资源分配与负载迁移中的智能化、自动化水平，确保服务器虚拟化平台与其它虚拟平台的兼容性，通过提升底层硬件资源的利用率而降低云服务器虚拟化管理与应用成本。

存储规划中推荐选择统一存储，能够同时提供FC SAN接口、I-SCSI接口、NAS功能及融合接口FCoE，能无缝的与VMware虚拟化架构进行完美结合，将一卡通数据库、数字化校园数据库等数据迁移至统一存储中，实现数据集中存储。实现数据库集群部署，如oracle RAC、MSCS等。利用“智能存储分层”以及“缓存动态扩展功能”将如闪盘、FC盘、SAS盘与SATA盘进行有效结合，根据应用程序以及I/O的比重自动调配磁盘的IO资源，并与应用程序进行良好的结合，从而提升前端应用性能。部署统一存储后，将会大幅度提升VMware虚拟化的部署速度和业务承载能力、能够提供虚拟主机到存储间多链路访问以及通信链路的负载均衡能力。同时根据应用业务的需求，将物理磁盘空间转换为存储系统cahe缓存使用。当开学初或期末的时候访问量急剧增长的时候，通过提高缓存的办法，来增强业务系统性能。而不至于因性能的下降去更换整个存储系统。数据安全与业务连续性方面，支持如快照和克隆和CDP；在远端容灾功能方面，支持存储镜像，文件级数据同步，远程数据断点保护功能等；支持两台以上的统一存储虚拟化，无论任何一台存储发生故障都不会影响前端应用以及数据丢失，保证数据安全。应加强云数据中心系统无缝扩展能力，降低数据和管理策略在不同中心系统中的操作风险，根据云业务量、重要性、相应级别、恢复宕机时限等要求执行相应的安全管理级别。磁盘选择SSD、SAS、NS-SAS三种类型磁盘混合使用，配合自动存储分层功能将周期性高iops的请求交由SSD磁盘处理，较低一级的交由SAS高性能磁盘处理，活动率较低的iops请求交由大容量NL-SAS磁盘处理，从而达到良好的磁盘自调节处理能力。SSD磁盘（Solid State Disk）泛指使用NAND Flash组成的固态硬盘，没有机械结构，利用传统的NAND Flash特性，以区块写入和抹除的方式作读写的功能，因此在读写的效率上，非常依赖读写技术上的设计，与目前的传统硬盘相较，具有低耗电、耐震、稳定性高、耐低温等优点，SSD磁盘比传统的硬盘速度提高在50~800倍左右。

服务器选择传统机架式服务器，机架式服务器有更多用于网络和存储适配器的扩展槽。可以在虚拟机里有更多数量的NIC和存储控制器用于负载均衡，同时连接多个网络，大型机架服务器（大于5U）有高达7个的I/O扩展槽，刀片服务器则在扩展方面局限。机架服务器有更多内部容量用于本地磁盘存储，可在本地存储上运行大量虚拟机，对于内部磁盘有更多分段，而刀片服务器的数量有限（0到四个驱动）。此外刀片服务器一般能支持四个处理器插座，而机架式服务器能支持8个或更多CPU插座。机架式服务器不需要使用任何额外的架构组件进行安装，而刀片则需要再购买机架。

在数据中心网络连接设计上采用FCOE万兆数据中心交换机。虚拟机网络交换设备主要以云数据中心各种物理网卡虚拟化和虚拟网络交换机为主，可根据用户需求在主机内部虚拟多个网卡和交换链路.并分配独立的MAC地址、IP地址.根据云服务需求在虚拟网卡之间实现用户问的流量调度管理策略。FCOE万兆数据中心交换机具有融合多种接口类型、高处理能力、高安全性，提供网络多协议融合接口FCOE，可以将服务器、存储等产品通过FCOE万兆接口卡进行连接，提高网络数据包交换性能及网络带宽，简化线缆连接架构，便于维护与故障排查。通过以太网增强协议，确保存储协议在以太网上更加稳定，避免产生丢包现象，进而保障了数据传输的安全性。同时为扩展异地数据备份及容灾提供前提保障。提高云中心内部网络通信端口与线路数据传输能力，通过自动精简配置为快速增长的虚拟机动态增加存储容量，及时回收虚拟资源并为新的云应运及时再分配，可以减少因“虚拟机蔓延”而造成的资源浪费。

[1]何目伟.IBM:虚拟化是“云计算.关键能力”[J].计算机应用,2009,32(11).

[2]黄建忠.海量网络存储系统原理与设计[M].武汉:华中科技大学出版社,2010:52-57.

[3]张彬彬,罗美伟,汪小林.虚拟机全系统在线迁移[J].电子学报,2009,37(4).

[4]英特尔开源软件技术中心,复旦大学并行处理研究所.系统虚拟化:原理与实现[M].北京:清华大学出版杜,2009.

郑晨溪（1977—），女，硕士研究生，工程师，现供职于沈阳航空航天大学，研究方向：计算机技术与应用。