前言
基础设施即服务（IaaS）是当前阶段国内电信运营商发展云计算的主要切入点。借助IaaS架构下虚拟化、自动化的优势，可以充分整合资源，提高基础设施资源的利用率，降低运营成本。在云计算数据中心的建设过程中，需要针对云计算的特点，在硬件选型、技术选择、网络搭建等方面进行针对性的选择和优化，才能更好地体现云计算的优势和价值，本文将针对这几方面对云计算数据中心的设计进行探讨。
1 IaaS云计算的特点
IaaS云计算主要有如下特点。
a）规模大，密度高。云计算数据中心必须具备一定规模才能体现出资源共享的优势，因此云计算数据中心通常会有数千台服务器。大规模的服务器集中会给数据中心空间、散热、电力等带来较大需求，因此需考虑采用高密度设备来减少对机房资源的占用。
b）通用性强。云计算中应用与硬件解耦，数据中心提供的虚拟机必须具有通用性，应用可以根据需要在不同硬件上迁移。这就要求服务器采用相同的类型，CPU类型相同、处理能力相当。
c）硬件可靠性低。x86服务器相对于Unix小型机、大型机来说硬件可靠性较低，因此需要考虑采用软件层面的迁移、负载分担、容错等技术实现整体服务的高可靠性。
d）扩展性高。云计算的一个重要特征是具有灵活、快速的扩展能力，这就要求网络设计时要考虑高可扩展性，构建大二层网络，满足资源池不断扩充的需要。同时，在资源分配时也可以考虑采用超量供应、瘦供给等技术，实现弹性、动态的资源分配。
e）安全性要求高。云计算平台上各个业务共享相同的硬件资源和网络，存在更多的应用间数据泄露的风险，因此需要采用VLAN隔离、ACL等技术实现应用间的访问控制。
2 服务器选型分析
2.1 服务器类型选择
目前运营商IT系统中常用的服务器类型主要有Unix小型机和x86服务器两类。Unix小型机采用RISC指令集，具有高可靠性，通常用于高密度商用计算领域。Unix小型机本身已经具备逻辑分区技术，从原理上看和x86服务器的虚拟化技术是相同的，也可以通过统一的管理平台进行资源的调度和管理。因此在对性能、可靠性要求较高的场景下，可以构建Unix小型机资源池。但是由于其和x86服务器CPU指令集不同，因此不能纳入统一的资源池，不能实现跨资源池的应用迁移。
x86服务器是云计算应用最多的硬件设备，x86服务器采用CISC指令集，通常采用Intel或AMD公司的CPU。近年Intel和AMD公司分别针对虚拟化应用场景对其CPU指令集进行了优化，增加了用于提升虚拟化性能的Intel VT/AMD-T技术，降低了虚拟化对CPU性能的损耗。随着CPU制造工艺的提高，单个CPU中集成的CPU核心数也逐年增多，目前AMD已经推出了16核的处理器，单CPU处理能力的提升意味着可以划分成更多虚拟机，达到更好的资源共享的效果。
在搭建x86资源池时，同一资源池应尽可能采用同一厂家CPU的服务器，因为虚拟化软件在不同CPU的服务器之间迁移时会出现兼容性问题。
2.2 服务器形式选择
x86服务器在形式上主要分为塔式、机架式和刀片式。数据中心机房主要采用机架式和刀片式。机架式服务器可以实现更好的单机扩展性，常用的x86服务器只有2路和4路CPU 2种类型，近期有厂家推出了8路以上CPU的机架式服务器，可以提供更好的纵向扩展性。机架式服务器对机房空间、电力、散热条件的要求适中，因此适合对服务器扩展性要求较高或者机房条件不适合安装刀片服务器的数据中心。
刀片服务器是未来服务器发展的趋势，刀片服务器将多台服务器的电源、风扇、管理模块等公用模块和以太网交换机、光纤交换机等网络模块集成在1个刀箱里，可以实现更高的设备密度，减少对机房空间的消耗，简化设备布线和管理。但由于刀片服务器较高的功耗和热量、重量密度，会对机房电力、空调、承重等提出较高的要求，因此在选择时需要根据机房的基础设施配套情况考虑是否满足刀片服务器的要求。
2.3 服务器配置模型
服务器配置需考虑现网业务运行的硬件设备、负荷、虚拟化后带来的弹性以及虚拟化过程中产生的性能损耗等方面因素。下面提出一种模型，用来评估现网环境的业务迁移到云计算环境所需的服务器配置（见表1和表2）。
表1 现网服务器配置示例
表2 配置测算参数模型
假设按以上模型需将3个业务迁移到1套云计算平台上承担，物理服务器计划采用4C6核（24核）机架式服务器，则所需的服务器数量=Σ（各业务CPU核心数×CPU 占用率）/K1/K2×K3/24=110/90%/70%×80%/24=6台。再考虑2台服务器作为冗余，共配置8台物理机即可。
现网内存CPU比为2.84，考虑虚拟化后虚拟化引擎需要占用一部分固定的内存空间，按照4考虑，则每台服务需要配置96G内存。
服务器本地硬盘主要存储虚拟化引擎软件，业务数据和备份数据均存储在SAN中，因此本地硬盘配置300G SAS硬盘即可。
服务器网卡应配置6块，分为3组，分别对应业务网卡、迁移网卡和管理网卡，以保证业务数据流和管理数据流、迁移数据流互不影响。
3 存储网络设计
目前业界主流的几种存储技术如表3所示。
表3 主流存储技术比较
在云计算数据中心存储网络设计时需根据实际应用对存储IO、延迟、吞吐量、大小等方面的需求特点综合考虑，必要时可采用多种存储技术搭建多重存储网络。此外，为了实现存储的池化，需要利用存储虚拟化技术。它可以将异构的存储聚合为单一的大存储，根据业务需要动态分配存储空间，同时可以十分方便地实现存储迁移、快照、克隆、瘦供给、灾备等功能。
存储虚拟化的基本概念是将实际的物理存储实体与存储的逻辑表示分离开来，应用服务器只与分配给它们的逻辑卷（或称虚卷）打交道，而不用关心其数据是在哪个物理存储实体上。
云计算平台的存储设备通常包含多个厂家的设备，服务器访问某一厂家的设备需要安装该厂家的卷管理软件。而且多个厂家需要多个不同的管理界面分别进行维护管理。当一个存储资源不足需要迁移到其他存储设备上时，需要停机做数据迁移和拷贝。这些问题严重影响了存储资源的共享，引入存储虚拟化技术可以有效地解决这些问题。
存储虚拟化解决方案有多种，目前应用较多较成熟的是基于SAN的存储虚拟化解决方案，主流产品有IBM SVC、华为VIS等设备。以IBM SVC为例，SVC直接连接到光纤交换机上，通过一定的配置操作，SVC能够检测到各种存储子系统中的存储单元，并且把这些存储单元一一映射成一个个MDisk。每个SVC 的节点都看到统一的MDisk集合。SVC 使用这些MDisk创建MDG（MDisk Group），并从MDG 中划分VDisk（Vir?tual Disk）空间给主机使用。通过光纤交换机的Zone划分，主机只能识别到SVC上的VDisk。因此，SVC屏蔽了各种存储子系统的差别，对于应用服务器来说，它们可见的只是逻辑磁盘，也就是VDisk，后端的物理磁盘对其是不可见的。
在SVC上，建议划分2个存储池，分别满足OS存储及数据存储的需求。为了对应用提供一致的性能，建议同一SVC存储池上的MDisk具备类似的性能。如磁盘性能存在差异，可以采用不同的RAID组大小来匹配。另外，对于处于成长期的业务，建议启用瘦供给机制，以保证在业务发展初期闲置的存储空间能被其他业务共享使用。
4 数据网络设计
4.1 采用高性能网络设备
虚拟化技术可以实现服务器物理资源到逻辑资源的转变，让一台物理服务器变成几台甚至几十台相互隔离的VM，而每台VM产生的流量都通过物理服务器的网卡汇聚并输出给网络设备，因此云计算给数据中心网络设备带来了性能的挑战。
图1 SVC存储虚拟化示意图
核心关注：拓步ERP系统平台是覆盖了众多的业务领域、行业应用，蕴涵了丰富的ERP管理思想，集成了ERP软件业务管理理念，功能涉及供应链、成本、制造、CRM、HR等众多业务领域的管理，全面涵盖了企业关注ERP管理系统的核心领域，是众多中小企业信息化建设首选的ERP管理软件信赖品牌。
转载请注明出处：拓步ERP资讯网http://www.toberp.com/
本文标题：IaaS云计算数据中心设计探讨(上)
相关文章
