云计算平台的网络运行管理系统设计

2021-06-16吕达

电子技术与软件工程 2021年4期

吕达

（黑龙江工商学院黑龙江省哈尔滨市 150001）

在信息化时代中，互联网成为了人们日常生活中的必需工具之一，其创造的价值与效益已经得到广大用户的肯定。但我们必须承认的事实是，基于互联网建设网络后，其运营阶段一定要实施多种监管措施，借此方式确保互联网在安全、稳定状态下有效应用，真正为人类社会的发展进步效力[1]。近些年，互联网所处理的数据量有不断增长的趋势，网络运行阶段需有更迅速、精确的方法作辅助，进而更好的分析与处理数据，因此云计算平台应时而生。传统管理方法已经很难满足网络规模不断拓展的需求，建议基于云计算平台去构建，借此方式去解除既往网络数据不断增长而其性能下跌等问题[1]。

1 云计算概述

在21 世纪早期，谷歌公司率先提出云计算的概念，同时将其用于实践中，继而世界上很多著名IT 与互联网企业陆续在这方面作出相继尝试，云计算概念就是在这样的背景下被提出的[2]。伴随越来越多的企业、研究单位的加入、参与，云计算得到的重视度相应提升，但因各方认识度及关注点存在差异，当下针对云计算的定义尚未达成一致，可以从狭义与广义两方面去阐述云计算的概念：

1.1 狭义概念

“云”，实质上就是提供资源的网络。对于广大使用者而言，“云”内的资源是能够无限拓展的，且可以冲破时间空间的约束随时获得，用户群体依照主观需求使用，随时随地拓展使用范围，并依照现实应用状况支付费用。“云”具备的以上属性，一般被叫作类似于水、电、煤投用阶段的IT 基础设施。

1.2 广义概念

“云”是一类具备服务功能的资源池[3]，这种服务不仅能和IT、软件、互联网等建设具有相关性，还可以是其他任意形态的服务。

“云”这种特殊的资源池，主要囊括了那些能实现自我维护的虚拟计算资源，其中大型服务器集群占主体地位，比如计算服务器、网络宽带资源等。云计算能够将以上各种资源聚集在一起，利用软件实现智能化管理，无需人为干预，此时应用此种技术的提供者及被服务对象，无需因管理复杂的琐事务而烦恼、劳碌，有更多的时间、精力去优化服务质量，力争在成本投入最低的状态下实现服务的创新与发展[4]。

2 网络管理

2.1 网络管理

网络管理，即管理员集中管理与配置大量网络资源的过程，这种管理行为是和网络管理系统相对应的。网络管理的功能主要有操作过程、性能完善、网络资源调配、故障、安全管理等，主要的管理对象有网络的硬软件、人为应用等，继而保护网络运行状态及环境的安全性[5]。

2.2 故障管理

故障管理，等同于网络运行阶段突发问题时，网络管理系统能在极短的时间内探查到故障点，并及时对故障成因作出科学判断，处理及修补系统运转状态的一种功能；配置管理主要负责对建设网络、管理维护配置数据及辅助网络任务的执行过程；性能管理主要是监测分析网络当下的性能及精准调控数值，科学分析测评网络系统的运转状态，确保网络在运营阶段能创造出较好的效率；计费管理主要是统计广大用户对网络资源的应用程度，借此方式更合理的预估网络资源的实用性，并以此为据要求用户缴纳一定费用。可以看出，网络安全管理始终在网络运营管理中占据着主体地位，其是网络运营、价值实现的基础条件，其功能主要是减少或规避部分人员恶意篡改与攻击网络信息，进而为网络系统安全、稳定运行保驾护航。

网络运行管理相关方法的实施能实现对运营安全相关问题的提前防控，其能调节、控制用户对网络访问的权限，适时应用加密机制去维护网络信息的安全性。在网络运营阶段，管理系统的参与能提供较可靠的技术性支撑，由于其能动态监测、控制、分析网络运转状态，第一时间将结果准确传递给管理人员，反应高效性、管理敏捷性等是管理系统的主要特征，若网络运营阶段突发异常时[6]，则能快速、精确的作出反应，操作流程极为简单，减轻管理人员的工作压力、强度，工作效率有很大提升。

3 基于云计算平台设计网络运行管理系统的策略

3.1 系统设计

3.1.1 网络设计

参照现行的项目建设规范要求，以某电信运营商当期云计算平台上集中管理己构建的资源池及小型机、X86 服务器、刀片等数百个台服务器装置为例。

3.1.2 计算资源设计

配置服务器时要遵照如下规则进行：参照软件模块化设计原理去配置系统，最大限度的满足应用软件现实运行及性能正常发挥的需求；确保系统运转阶段安全性、可操作行均应处于较高层面上；加上系统自身具备一定冗余性、可拓展性，进而更好的满足未来业务发展的需求，主机利用率阀值能达到75%[17]。

图1：前后台分离架构图示

参照配置测算结果，结合当期项目技术规范书内设定的要求、条例等设计数据库服务器、应用服务器、Web 服务器所需处理性能依次是286973tpmc、220297tpmc、128573tpmc[4]。

3.1.3 存储系统设计

经计算后，发现本管理系统设计日志所需存储空间485.9GB，采集设备记录数为17699/min，日志大小均值300，低频采集数据占比为11%，保存时间大概在3 个月左右等，参照如上测算出的数据，本期管理系统正常运行所需的有效存储容量为1550GB，利用磁盘阵列存储数据，依照raids 实现保护性设计，FC-SAN 块存储系统可存储资源最大容量为2TB。

3.1.4 备份方案设计

鉴于管理系统内软、硬件架构的繁杂性及业务运转阶段对连贯性提出的需求，要求系统设计研发人员应以最严谨的工作态度编制备份方案，借此方式确保系统运行阶段突发故障问题时，能较好的维护业务正常运作状态。管理系统的数据备份工作大体上由如下几方面构成：

（1）系统软件数据。主要是对服务器主机内的数据进行备份，借此方式使主机运行阶段出现异常时，在备份数据的支撑下能迅速复原，鉴于服务器主机数据、数据库数据、中间层软件很少发生变动，这在很大程度上决定了主机系统数据备份方法操作过程的简洁性：主机组装、调试作业结束后，第一时间把系统数据、部分软件及其参数备份至备份介质上，若以上备份资源有修改的需求，则在经相关处理后再行备份处理。当有操作系统、数据库、中间软件进行PATCH 升级整改以后，及时把主机系统数据统一备份至相应介质上，并组织专员定期（通常是一个月）对系统内数据进行一次整体性备份，持续存留3 个月。

（2）应用软件数据。其囊括了管理系统运行阶段使用到的所有应用型软件、应用程序、日志等就是典范，需每日将其统一备份至磁带机上，版本保留1 个月，即相关人员能追溯一个月内的应用数据资料，利用自主研发的源代码去对SVN 版本进行管理，能够较好的维持程序版本的完整性与运作过程的安稳性。不管是哪种类型的数据库（含客户端），均需要统一进行系统备份。

（3）应用数据。对于文件型数据，备份阶段主要是借助应用软件部分功能性模块智能调取、使用操作系统的压缩指令去压缩指定文件（压缩率30～60%），同时把压缩文件移位至专门的备份目录内，并利用人工或智能化备份方式去定期给管理软件（通常是每小时进行1 次）；针对压缩以后形成的数据文件，其备份时可供选择的设备较多，比如磁带库、光盘、MO 或他类外部装置等，实现长期、完整存储。而在备份数据库型数据时，多建议应用定时ORACLE 的RMAN 零级备份策略进行，在3 天内备份ARCHIVELOG日志，科学调控文件的备份过程，留存1 个月的备份集。参照Export 的运作逻辑性进行备份操作，备份对象以数据库对象、参数表、统计表等关键信息，酌情设定具体保留时间长度。

3.2 软件系统设计

针对网络运行系统软件架构的设计，其能实现对中国电信私有云规范牵扯到的内容实现整体性覆盖，并提取开源式云计算管理平台openstack,、cloudstack 架构理念，明显提升了系统的拓展性与包容性。

3.2.1 接口负载架构

管理系统的接口可以被看成是运行过程独立的Web 工程，为确保接口有较高的可执行性，可以基于软负载与VIP 方式进行部署操作，通过解读接口负载架构，不难发现系统前端由两台代理服务器组成，其中一台服务器是主节点，另一台是备节点，系统投用阶段当一个阶段突发故障异常时，另一个节点依然能维持服务访问过程的常态性，架构内配置了真实服务器，其通过均衡NGINX的负载，进而使管理系统的高可用性得到更大保障。

3.2.2 MySQL 数据库架构

在虚拟机或物理机上统一部署云计算管理系统数据库的MySQL。具体采用的是MySQL 双Master 模式，即将后台监测到数据信息完整的写在Masterl 上，而Master2 上前台页面对外主要提供的是数据查询、写入功能，当Masterl、Master2 能存储同种数据，能实现读写过程的精准分离，即按此方式去缓解数据库运行压力；系统数据库是基于双MySQL 架构建成的，运行可靠性是原始单MySQL 数据库的2 倍有余，对双MySQL 架构主要构造及其功能进行分析，若其陷入单点MySQL 宕机状态，那么系统将自动切调至另一台MySQL 服务器，借此方式使其应用过程的连贯性得到更大保障。在该种架构内，当有数据由一个MySQL 被写进以后，便能快速被整合至另一台MySQL 服务器内。大部分情况下，一台MySQL 的功能以数据写入为主，另一台完成读取任务，借此方式达到了读写过程的精准分离，在这样的工况下单台MySQL 的负载压力明显减轻，进而更好的辅助整个管理系统性能的提升。MySQL数据库集群自身具备在线动态拓展的功能，拓展时不会对其功能使用动过程形成不良影响。本文这里所提及的动态性拓展对应是增减MySQL 服务器的过程。

3.2.3 消息中间件架构

本课题研究设计的管理系统投用阶段，内部消息发送、处理环节中RabbitMQ 架构发挥着支撑性作用，具体是应用node. Js 联合rabbitMQ 去主动推送消息，通过观察消息集群架构，利用集成两个或数个RabbitMQ 服务器，构建出完整队列，能够确保不同集群之间队列及数据的同步性，若有单台服务器发生异常时，则能自动切调到另一台服务上，这样便不会对管理系统运转状态形成干扰。

3.2.4 软件前后台分离架构

管理系统设计研发阶段通过合理应用中间件技术去分离前台与后台，结构图如图1 所示。该种架构规划设计阶段，将资源空间占用量较小的操作安放在前台，其能直接操作、控制数据库的运行过程，而针对那些耗用较多时间成本、在数据库内空间占比相对较大的操作，统一管理后台运行过程，通过落实如上操作能显著提升管理系统的运行效率，系统应用者也会产生更优质的主观体验[9]。

3.3 软件功能的设计实现

3.3.1 资源池接入管理

管理系统要提供能统一管理、来控制多资源池的基础功能，基于数据调配的方法，将资源池的链接数据完整的增设至管理系统内，这是多资源池内繁杂、大量资源实现统一运维管理的重要基础。且在配置与管理资源时，管理系统自身要具备动态、灵敏配置资源池内差异化资源的功能。当下，仅将Vmware 虚拟软件接入至管理系统内[10]。

观察资源接入流程图，通过安全输入IP 地址，用户名、密码等类型有差异的链接信息，实现对Vcenter 资源池的可靠链接。如果还存有属于其他范畴的虚拟化，则要依照如上阐述输进与之相配套的的链接信息，便能顺利链接到相关资源池。多资源池作为本系统内的重要管理对象之一，也是通过链接配置方法实现控制的，鉴于以上情况当相关人员在管理资源池之前，需要输进必要的链接信息，把资源池集成至统一的池中内进行标准化管理。

3.3.2 服务器操作管理

本文设计出的网络运行管理系统支持基于树形法去呈现出资源的统一管理状态，对物理机、存储设备及集群的管理过程均能起到较强大的支撑作用，这就预示着用户可以通过查阅目录信息的方法科学划分资源的所属类别，或者结合主观需求建设集群或者调配集群，保证物理、虚拟装置均能被整合至同个集群内进行统一管理、控制。功能主要有[11]：

（1）管理集群：①增设集群：即结合主观需求将某种集群添加到指定的资源池内；②调配集群：即用于调配集群的HA、DRS等功能。

（2）管理服务器：①增设主机：把主机增至到指定的集群内；②关机：对指定主机电源开关实施闭合操作；③二次引导：二次启动使用指定主机的电源：④步入至运维模式：若主机设备有运行维护的需求时（比如需要装设更多的内存），则建议把主机安置在维护模式下，主机只能会结合用户主观需求进入或撤离维护状态。

通过观察服务器操作流程简图，需要在软件统一管理界面下，精确选出服务器操作类型，包括集群、主机操作等，功能操作内容主要包括[12]：

（1）增设集群：准确的输进集群名等信息，以接口程序为载体进行添加，在确认添加成功后，把数据信息同步至数据库内，在数据中心下呈现出来。

（2）调配集群：启用集群的HA, DRS 等配置，在接口程序的协助下实现科学化配置。

（3）添置主机：输入主机IP 地址、用户名、密码等，基于接口程序予以添加操作，添加成功后同步、呈现数据。

（4）关机：利用系统对外提供的菜单，对主机的电源进行关机操作，确认成功关机后有针对性的整改主机的电源状态标识。

3.3.3 资源容量管理

在物理机、虚拟机、网络装置等诸多资源管理阶段，网络管理系统均参与其中并发挥着强大的支撑作用，其能对外清晰的呈现出当下应用、系统剩余状况，功能以管理X86 物理机、虚拟机、网络设备及现有存储资源的应用情况，依照差异化维度去对外呈现出源容量的运用状况。

本文仅分析资源容量管理情况，定时任务制定后台去采集物理及虚拟装备近期获得的监测数据，将其同步至数据库对应的表格内。通过统计与借此这些数据，能够全面呈现出当下系统内资源的应用现状，也可以在部分条件的引导下，基于过滤过程去呈现出所需的监控数据信息。

3.3.4 虚拟机操作管理

管理虚拟机是网络管理系统的主要功能之一，主要有建立虚拟机，开启、暂停虚拟机运行，连续调整虚拟机资源与状态、转送或切换虚拟机业务，参照设定方法人工手动或智能切调虚拟机等。具体操作可以作出如下概述[13]：页面对外提供和虚拟机操作类型相配套的选择菜单[7]，用户能直接建立、删减虚拟机，以上功能基本是在接口装置的协助下实现的，在操作成功以后，相应数据将顺利、整体的同步至数据库内，以数据中心为载体呈现出来。

3.3.5 虚拟机模版管理

系统在该方面的功能主要有创设创源模板，阅览模板信息，整改模板配置规则，删减模板部分资源等。操作流程可以作出如下阐述：在模版管理界面上，用户选出模版操作的类别，比如新建、修正、删减模版等。通过运行接口程序能生成所需模板，建成后同步数据，那些新增设的模板信息将会清晰呈现在模板列表内。输入进所需信息资源，接口程序重新规划设置当下模板的基本信息布局状态，同时把数据更新至数据库内。