基于超融合技术构建客户云中心的实践研究

高燕秋

摘 要：随着虚拟化技术的不断发展和经济成本的加剧，虚拟化技术进入一个更加激烈的竞争环境，而目前很多单位业务系统环境的利用率和经济效益未发挥更好的作用，为此文章提出超融合构建云中心的方案。文章研究了用户的信息化痛点和需求以及超融合相关核心技术的演进和成熟。超融合在近年来已经成为IT基础架构领域最具颠覆性的架构之一，它不仅深刻改变着用户IT基础设施的采购和使用模式，更影响着整个IT基础架构市场的格局。

关键词：超融合;云中心;IT基础架构

0   引言

随着企业业务规模的不断扩张，尤其是云计算大潮来临，IT平台的规模和复杂程度出现大幅度的提升，业务对IT基础架构的灵活性、可扩展性以及快速上线的能力提出了更高的要求，传统IT数据中心架构的弊端也逐渐显现。

这种建设模式导致设备供应商和设备种类繁多，用户需要花费大量的时间和精力准备大量复杂的基础设施，各种设备的配置相互独立，管理割裂，缺少统一的集中化IT构建策略，无法对数据中心内的基础设施进行统一的监控、管理、报告和远程访问，后期维护技术门槛高。

IT基础设施由技术应用的发展决定，现在云计算以及虚拟化技术已经深刻地改变了IT基础架构，企业必须能够优化计算、网络和存储资源之间的关系，实现真正的灵活部署以及弹性扩展，才能支撑起IT瞬息变化的需求。从近些年IT基础設施的发展可以得出如下结论：硬件平台单一化，越来越多的IT设备均由X86服务器承载;专用设备软件化，即通过软件定义技术实现灵活的业务部署[1]。

1 建设思路

项目建设方案在超融合基础设施上部署虚拟化集群软件，从业务系统可靠性、数据可靠性和单一设备可靠性3个方面来提升信息化整体可靠性。

模块化设计能够将业务与IT基础架构解耦，从而使得业务与基础架构的扩展更加简单，当业务需要扩展时，通过虚拟机资源扩容或者其他部署模式进行扩展;当硬件能力遇到瓶颈，通过添加X86服务器来获得更多的基础资源能力，整个扩容过程对于业务是无感的[2]。

超融合是实现“软件定义数据中心”的终极技术途径。类似Google，Facebook等互联网数据中心的大规模基础结构模式，可以为数据中心带来最优的效率、灵活性、规模、成本和数据保护。计算存储超融合的一体化平台替代了传统的服务器加集中存储的架构，使得整个架构更清晰简单。

相比分离式的计算存储虚拟化，超融合在提供存储的同时，也提供计算能力，这不但大量减少了硬件投入和电力成本，也将计算放在离存储更近的地方，达到最优的性能。超融合架构通常采用了全分布式的组件，横向可扩展，不存在单点失效，数据能够自动恢复和备份，性能优势非常明显，是目前国际上主流科技公司普遍采用的IT基础架构，也是未来IT基础架构的方向。

2 建设目标

构建基于超融合的云计算平台，打造下一代数据中心。虚拟化技术提升基础架构资源利用率。统一运维管理平台，释放人力物力，进一步聚焦关注信息化和业务结合的创新。平台承载边防客户关键业务系统，并提供稳定、可靠和安全的运行保障，为客户业务快速发展保驾护航。

2.1 构建高效、统一的运维管理平台

构建统一的运维管理平台对数据中心的所有业务、虚拟机、服务器和其他设备进行监控，实现对数据中心自动管控。一方面，统一的运维管理平台能够提高运维效率、快速发现并响应紧急问题、降低人工成本，将业务中断风险降到最低;另一方面，释放出来的人力能够聚焦更多业务创新，让IT架构更好地支撑业务发展，从而让IT更简单、更安全、更有价值[3]。

2.2 构建可以动态调整的硬件资源池

遵循标准化扩容、模块化部署的原则，构建可以随需扩容的硬件资源池，为业务的持续发展提供弹性的硬件资源保护。平台建设采用标准的X86架构服务器，集成计算、存储、网络和安全虚拟化，后续基础架构扩容只用简单的添加X86服务器即可。虚拟机可以根据业务情况自动/手动进行扩容，整个扩容时间短且业务无感知，充分体现了云计算“弹性”的特征。

2.3 构建高可靠、高性能、稳定、安全的云基础平台

云中心承载公司的核心业务和数据，必须建设可靠性高、性能好、能稳定运行、安全的基础IT架构，为公司业务的发展保驾护航。通过分布式架构，构建一个高可靠平台，存储通过自研的分布式存储架构，采用分层和条带化等技术，提供高性能的读写体验，通过多维度的业务保护和数据保护为业务稳定不间断运行提供保障，自带的安全基因提供多层级的安全防护，打造一个放心、满意的云基础平台。

3 系统建设

建设目标主要包含以下几方面：超融合建设设计需要以高可靠性、高安全性、扩展性、先进性、适用性和绿色节能为基本出发点，从计算、存储、网络和安全4个方面进行设备选择。

云中心架构由两部分组成：一是超融合基础设施，二是云计算管理平台。在企业级云架构之上，用户基于自身需求构建业务系统。

3.1 软件系统作用

超融合产品解决了传统数据中心IT建设的关键困境：管理孤岛。计算、存储、网络、安全、运维监控、云业务交付流程六大软件能力的融合管理，使其将IT管理员从繁重的配置、调优和问题定位协调中解放出来，将更多的精力投入到为企业创造价值的虚拟化业务上。同时，超融合消除了专用存储设备和专用存储网络，减轻了存储阵列与网络维护方面所需投入的人力与物力，降低了IT管理员对存储专业知识方面的需求。

3.2  服务器虚拟化

计算资源池是通过X86服务器虚拟化软件来实现的，目前虚拟化平台采用裸金属架构，实现对数据中心内的计算、网络和存储等硬件资源的虚拟化管理，对上层应用提供自动化服务。其业务范围包括：虚拟计算、虚拟网络、虚拟存储、高可用性（HA）、动态资源调度（DRS）、虚拟机容灾与备份、虚拟机模板管理、集群文件系统、虚拟网络策略管理等。虚拟化Hypervisor层形成计算资源池，为业务系统的虚拟机提供不同的服务质量和能力。

3.3  存储虚拟化

目前分布式存储系统通过领先的分布式架构、极易维护的管理平台、全自动化的运维能力，实现了存储性能的线性扩展，大大提高了可靠性，降低了用户的使用门槛。系统自动化运维，可实现存储系统的管理维护，简单易用、可靠性高。此外，超融合存储虚拟化技术可部署于标准X86服务器，对硬件无特殊要求，真正实现软件定义存储。

3.4 网络虚拟化

网络虚拟化，即全新的网络运营方式解决了传统硬件网络的众多管理和运维难题，并且帮助数据中心操作员将敏捷性和经济性提高若干数量级。

超融合网络虚拟化，在虚拟机和物理网络之间，提供了一整套完整的逻辑网络设备、连接和服务，同时可集成NVF网络虚拟设备，在X86服务器内部署vFW，vLB，vSR，实现虚拟机流量互访安全防护，面向业务安全资源池按需部署。

4 系统备份及运维管理

4.1  业务备份设计

虚拟机备份是将虚拟机备份到其他存储，作为容灾的一种手段，当集群环境中主机或存储故障时，可以从其他存储中将虚拟机恢复，以继续运行。平台支持快速恢复功能，可以通过三副本的方式容忍最多两个节点同时出现故障，并且出现硬件故障时数据重建速度快，性能几乎不受影响，通过快速拉起全新的虚拟机，可以快速验证备份的有效性，并保护此备份。

4.2  运维管理设计

超融合管理平台软件主要实现对计算、网络和存储等硬件资源的软件虚拟化管理，对上层应用提供资源配置服务。其业务范围包括：物理与虚拟资源融合管理、虚拟化计算与存储资源自动调度管理、分布式存储配置与监控管理、虚拟化网络策略管理、虚拟化安全管理、GPU（Graphics Processing Unit，图形处理单元）外设资源池管理、一键式运维操作管理、自助式云业务流程与交付管理等。同时，超融合管理平台提供开放的北向REST服务接口和兼容OpenStack的插件接口，分别实现与第三方云管理平台和标准的OpenStack云平台（包括Havana，Juno，Kilo，Liberty，Mitaka，Pike等版本）的对接，屏蔽底层复杂和异构的虚拟化基础架构，为客户提供专业级的云管理平台对接服务。

5 安全实施方案

贯彻实施工作管理规范和制度，保证实施进度和质量。结合本项目的特点和实际情况，制定项目实施方案，包括就实施工作内容、进度计划、项目组织结构、人力资源计划、工程界面等关键领域提出具体项目实施方案。

项目实施工作严格执行ISO9001的质量要求，遵守公司《系統集成项目实施过程》管理规范。

项目实施成功是项目相关各方共同努力的结果，尤其离不开用户方的支持与配合。项目的工程实施工作涉及设备采购、到货验收、安装调试、联调优化、项目验收等多个步骤和环节，各步骤环节形成有机联系的整体，因此根据项目范围合理划分实施阶段，并明确定义各阶段的实施工作内容和分工是项目成功的关键。

6 系统应用

超融合云通过服务器虚拟化技术（aSV）、存储虚拟化技术（aSAN）和网络虚拟化技术（aNET）将硬件资源形成一个统一的资源池，使得一台主机可以部署多个业务系统，提高资源的利用率。在新建和部署虚拟机时，可以使用克隆技术，提升虚拟机部署的效率;相同的操作系统部署不同的应用时，建议在虚拟机安装操作系统后进行克隆，然后分别部署不同的应用。

7 结语

7.1  极简

超融合基础架构只有X86服务器和交换机两种设备，使得云数据中心的初始建设成本大幅下降。基于分布式架构，三台一体机就能构建资源池，后续资源按需扩容，通过各种容错机制使得系统可靠性得到有效保障。而基于模块化、标准化的资源池，使建设过程变得非常简单。

超融合云扩展也非常简单，无须像过去传统数据中心建设需要准确预估未来的业务容量和性能需求，并提前购置大容量和高性能的设备。基于超融合云构建的数据中心，通过增加X86服务器即可实现轻松扩容，扩容过程简单便捷。

7.2  稳定

基于超融合构建的超融合可以稳定、高效承载各单位核心业务，比如Oracle RAC，SQL Server集群等。根据相关单位反映，使用的核心业务和超融合基础架构深度结合，同时系统高效稳定运行。

[参考文献]

[1]百度文库.企业级云标准解决方案-深信服[EB/OL].（2019-02-21）[2020-02-20].https：//wenku.baidu.com/view/69660b8cfbd6195f312b3169a45177232e60e470.html.

[2]田甜.企业数据中心云化转型的初步探索[J].信息通信，2020（7）：147-148.

[3]安彪，王来锁.超融合技术在内蒙古广电网络新BOSS域系统建设中的应用[J].内蒙古广播与电视技术，2019（7）：49-54.

（编辑 王永超）