高校私有云双活数据中心建设模式研究

周云霞 卢清 寇世宇

摘 要：为了满足高校信息系统业务连续性需求，消除信息“孤岛”问题，保证数据的容灾备份，实现资源最大利用率。针对高校数据中心建设现状，结合云计算、虚拟化、存储双活、数据库集群等技术，坚持“六个统一”的原则，研究具有指导作用的 “双活”数据中心建设模式。本文通过分析现有“双活”数据中心关键技术，从应用双活、网络双活及数据双活三个方面实现高校“双活”数据中心服务模式建设研究。

关键词：私有云;双活;数据中心;

一.概述

被誉为第四次IT产业革命的云计算技术已经为我们的工作方式和服务模式带来了根本性的改变。教育行业也顺势而为，利用虚拟化、效应计算、Saas、SOA等技术的不断融合与发展，部署了高校私有云平台，并将各种软件服务和系统应用迁移到云环境中，通过虚拟化、自动化、并行计算、安全策略以及能源管理等新技术，实现业务服务的敏捷响应。

“双活”数据中心以云计算技术架构为核心思想，使用“池”的概念，高度整合并充分利用高校信息资源。即区别于一个数据中心和一个灾备中心的模式，“双活”在两个数据中心之间无明确的主-备之分，两个数据中心（同机房或校园内不同机房间） 均为数据生产中心且互为备份，同时运行为用户提供业务服务，包括主机和存储均可分担业务负载，因此称为“双活”[1]。

二.高校数据中心现状分析

（1） 管理层重视程度参差不齐。云数据中心建设作为教育行业信息化建设的重要组成部分，涉及到高校各级管理部门，无论是建设初期还是后续数据更新，都必须得到高级管理者高度重视，并且对各级部门执行情况严格把控。没有高级管理层的统筹安排，就会因为管理者的重视程度不足，导致行政命令在上传下达的过程中执行力有所减弱，最终影响数据中心的建设效果。

（2） 传统数据中心管理复杂，自动化程度低。按照传统模式，所有业务系统均运行于独立的物理服务器，如果增加新的业务则必须要购置新的物理服务器，则会出现机房空间短缺、服务器管理复杂及资费成本增加等问题。数据资源配置常需要人工方式，无法自动部署，大量的人力物力浪费在重复性的工作中。

（3） 资源利用率低。在传统数据中心中，许多数据中心资源利用率都非常低。相关调查显示，我国很多学校的数据服务器利用率低于15%。关键业务都设置了双机热备和双存储冗余，即只有一台服务器和存储在工作，而另一台服务器和存储一直在备用中，使得资源严重浪费。

（4） 信息“孤岛”严重。没有统一有效，安全稳定的数据中心做支撑，系统整体架构就会形成信息“孤岛”，导致业务系统不能横向扩展。所有业务系统在物理上被隔离，在逻辑上也缺乏关联，导致业务系统间缺乏信息互通。

（5） 数据安全级别低，容灾能力弱。传统数据中心大多采用集中布置方法，这种方法对于管理有一定益处，但是一旦发生灾害会使得整个中心数据无法使用。在发生灾害之后，由于许多数据中心没有容灾备份机制，很可能会使得数据永久性损失，带来极其严重后的果。

三.数据中心建设原则

基于以上分析，高校在进行数据中心建设的过程中，必须满足“六个统一原则”：即统一规划、统一投资、统一标准、统一平台、统一建设、统一管理。统一规划可以避免重复建设;统一投资可以实现资金利用率;统一标准能避免因技术标准不同带来的扩展困难;统一管理使同一岗位的技术人员技术储备可以更专一，效率可以最大化。

以“六个统一原则”为前提，部署高校私有云中的双活数据中心，确保一个数据中心出现故障，另外一个数据中心还能够对外提供服务，此时业务的实时切换对用户而言是无感知，业务几乎不受任何影响。除此之外，两个数据中心同时对外提供业务生产和灾备服务，运行在“active-active”状态，其服务能力是双倍的，所有的资源都得到了有效利用，也在一定程度上節省了资金。

四.“双活”数据中心网络服务模式建设研究

“双活”数据中心的建设首先要满足三个条件，第一个是应用双活，也就是说数据库一定要实现双活，第二个是网络要双活，业务网络要保证能够同时联通两个数据中心，第三个是数据要双活，两边的数据要能够实现被独立使用[2]。

“双活”数据中心以其更高的可靠性、服务能力和资源利用率，成为目前高校私有云数据中心结构下的最理想运行方式。实现了应用在两个数据中心的“双活”，在网络层面，前端网络对业务的感知能力和对应用流量的牵引是技术重点。要实现应用在两个数据中心的“双活”，应用系统对外的IP地址或DNS域名必须唯一。基于健康路由注入（RHI）的IP双活模型和基于智能DNS 的全局负载均衡（GSLB）模型是最主要的两种双活模型[3]。

基于智能DNS 的全局负载均衡（GSLB）模型具有管理便捷、负载调度灵活、客户端体验效果佳、部署规模大、收敛时间设定方便等优势。采用智能DNS的GSLB方案，网络拓扑、网络路由、IP地址基本不需要改造。要求应用环境基于域名发布业务，同一应用可使用不同IP地址。

在基础设施层，利用虚拟机监视器或虚拟化平台对服务器、存储设备与网络设备等硬件资源进行虚拟化，屏蔽各个网省公司和直属单位千差万别的硬件资源，以虚拟机为单位进行统一的自动化管理[4]，包括资源抽象、资源监控、资源部署、负载管理与安全管理等，一方面可以提高资源利用率，另一方面使管理维护人员摆脱对服务器等硬件资源、操作系统与中间件的繁重管理工作，专注于虚拟机与业务系统的维护，从而简化数据中心的管理与维护工作。

在云计算平台层，以虚拟机为单位构建web服务器集群、应用服务器集群与数据库服务器集群，作为数据中心的运行环境[5]。采用云计算的分布式文件系统、分布式数据库管理系统、分布式数据处理系统、数据仓库与数据分析工具实现智能电网海量数据的大规模存储，为数据挖掘与辅助决策等高级应用提供高性能的分布式计算环境[4]。利用现有的企业服务总线实现安全生产、营销管理、空间地理、状态监测以及新能源等智能电网业务系统的数据共享与应用集成。

五.结束语

利用高校私有云环境构建“双活”数据中心，充分运用云计算、服务器虚拟化、存储双活及数据库云平台等技术和方法，在满足业务连续性需求的前提下，最大限度地实现了资源的充分利用，保障了各应用系统在双活环境中无感知切换，实现了数据的统一，业务系统的高可用性。随着信息技术的不断成熟以及用户对信息安全的高度重视，未来“双活”数据中心将会在各个行业发挥更大的作用。

参考文献：

[1]涂畅，王海滨，郑宝铭，师威.基于多活中心模式的存储虚拟化和文件系统高可用平台研究及建设[J].科技创新与应用，2018（03）：189-190+192.

[2]李铁.云计算环境下企业私有云平台安全架构的机理和实现[J].电子技术与软件工程，2017，（2）：232-233.

[3]程东亮.基于GSLB的数据中心多活技术在银行业的应用研究[J].互联网天地，2018（02）：26-30.

[4]张学亮，等.基于VMware 软件的虚拟环境及虚拟网络[J].计算机与网络，2014， 3.

[5]何锡点，马桂勤.基于云平台的数据中心改造架构设计及关键技术[J].网络安全技术与应用，2018（12）：73-75.

作者简介：

周云霞（1979-）女，汉，黑龙江省，助理研究员，硕士，研究方向：数据挖掘，信息安全，图像识别，学情分析

资助项目：黑龙江省省属本科高校东北石油大学引导性创新基金（2020YDL-21）;黑龙江省教育科学规划重点课题（GJB1320041）;黑龙江省教育科学规划2019年度校级规划课题;黑龙江省大学生创新创业训练计划项目（202010220113）