国有矿业集团私有云建设研究_私有云建设

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国有矿业集团私有云建设研究

国有矿业集团私有云建设研究 摘要作为国资委管辖的大型集团企业,通过构建ERP、 全面预算管理、合并报表系统对集团下属各级企业实施集中 管控,实现了财务、人事的统一管理。在这个过程中,为满 足各个业务系统运行的需要,采购了大量的服务器满足系统 正常运转。近几年,随着云计算技术的快速发展,传统的“烟 囱式”的系统构建模式已难以满足企业信息化快速发展的需 要。通过云技术搭建企业私有云,不但是大势所趋,也更是 满足企业信息系统日益增长与发展的需要。企业对信息系统 的依赖程度不断增强,基础设施投入也随之不断增加。如何 通过云计算技术,实现服务器与存储的整合并构建云,实现 资源共享,降低成本,提高资源利用效率,是本文探讨与分 析的核心。

关键词信息化;
虚拟化;
服务器;
存储 1云计算应用现状 1.1国内现状 2012年5月,工业和信息化部发布《通信业“十二五” 发展规划》,将云计算定位为构建国家级信息基础设施、实 现融合创新的关键技术和重点发展方向。2012年9月,科技 部发布首个部级云计算专项规划《中国云科技发展“十二五” 专项规划》,对于加快云计算技术创新和产业发展具有重要 意义。随着十三五计划的出台,近些年我国的云计算应用快 速发展,重点领域有政府、金融、医疗、电信、制造、智慧城市等。阿里、腾讯、百度、电信等都相继建立了自己的云 平台,不但满足自身的需要,同时对外提供公有云服务。

1.2国外现状 美国将云计算技术和产业定位为维持国家核心竞争力 的重要手段之一,在制定的一系列云计算政策中,明确指出 加大政府采购,积极培育市场。通过强制政府采购和指定技 术架构来推进云计算技术进步和产业落地发展。例如美国军 队(空军、海军)、司法部、农业部、教育部等部门都已应 用了云计算服务。欧盟欧盟委员会在2012年9月启动“释放 欧洲云计算潜力”的战略计划,包括筛选和精简众多技术标 准、为云计算服务制定安全和公平的标准规范等,同时明确 市场政策,确立欧洲云计算市场,促使欧洲云服务提供商扩 大业务范围并提供性价比高的在线管理服务。

2需求分析 随着集团型企业信息化工作的不断深化,信息化系统规 模不断扩大,作为支持系统运行的底层服务器及存储问题日 益凸显,主要体现在:(1)空间资源不足。早年,企业信 息化系统基本均按照应用与服务器一对一的方式部署,随着 服务器等的快速增长,机房空间日趋紧张,且电力消耗日益 增大,运行成本不断增加。(2)资源利用率低。传统服务 器的部署模式是只满足一类系统的应用。而大多数服务器配 置存在冗余,多数服务器运算资源利用率小于30%,资源浪 费现象严重。(3)系统数据安全性较低。服务器分散部署,其应用数据分散于多处,造成数据备份和恢复工作不不便。

系统管理人员难以对各个系统的业务数据进行有效备份,数 据恢复和数据应急处理也就更加困难。(4)中断风险存在。

由于应用采取一对一的部署方式,单个服务器的硬件故障会 引起应用服务的中断,单点故障风险较高。通过上述分析看, 如果不加以解决,将会对企业的发展带来较大的挑战。而近 些年,快速发展起来的云计算技术,则是解决上述问题的重 要手段,因此,业企关于“私有云”的建设应运而生。

3私有云建设的意义 企业应用服务器虚拟化技术,搭建云计算平台,具有广 泛的意义。

3.1提高资源分配灵活性 在传统的运算资源分配方式中,一般由应用部门提出资 源要求,之后硬件运维部门根据资源要求购置相应硬件配置 的服务器。这种方式周期较长,且受硬件到货时间的影响很 大,使得应用部门一些比较急切的资源需求经常难以得到及 时满足。在很多情况下,应用部门提出的资源需求往往具有 临时性,如要求一定数量的运算资源搭建测试环境,测试完 成后需求消失。为这种临时性需求采购硬件会造成硬件投资 的浪费,提高部门运行成本。以上几种情况都是现有硬件基 础架构模式灵活度不足导致的问题。而云计算技术可以在很 大程度上解决这一问题。借助虚拟化软件的虚拟分区和管理 功能,可以在数分钟内在现有物理服务器上创建虚拟机,及时满足应用部门的临时运算资源需求。且可以在短时间内更 改系统资源配置,可以灵活的响应应用部门提出的不同要求。

在应用部门提出临时需求时,虚拟化软件可以临时抽调运算 资源响应需求,在需求结束后,便可以将运算资源释放回资 源池中,减少硬件投入的浪费。

3.2提高运算资源利用率 在企业搭建信息化系统时,对于硬件性能的预估往往为 了满足日后系统的发展情况而显得偏高。而且许多信息报送 和平台展示系统本身需要的运算资源量很小,使得承载这些 应用的x86服务器往往运算资源利用率相当低下。另外,在 企业的信息化系统中,往往有很多系统在运行中具有明显的 运算峰值现象,比如一些财务和人事系统,可能只在每年或 者每月的某几天需要较多的运算资源,其他时间段运算量极 小。但是在进行硬件配置估算时,依然需要按照运算峰值的 情况估算其硬件配置,这在很大程度上造成了硬件资源浪费。

云计算技术的应用可以使一台物理服务器运行多个独立的 虚拟环境,并可进一步将多个物理服务器组成运算资源池, 从而可以将多个低负载的应用集中到一台物理服务器上运 行。对于运算资源需求时间差异性较大的应用,也可以实现 在高峰期分配较多的运算资源,在平时分配较少资源,以大 大提高硬件资源使用率。减少系统硬件投资成本。

3.3提高应用系统看全可靠及灵活性 由于云计算技术的许多功能需要使用共享存储来实现,这使得部署虚拟化系统成为许多企业进行集中化存储改造 的契机。集中的存储磁盘阵列取代了以往分布在各个物理服 务器上的硬盘,具有较高安全等级的集中存储能大大提高数 据安全水平,使得由于硬盘故障引起的数据丢失风险显著降 低。虚拟化软件创建的虚拟机在文件系统中以统一格式的文 件夹形式保存,这使得其备份和恢复复杂度都大大降低。系 统管理员不需了解虚机上的应用类型和数据库类型和操作 系统版本等细节,只需将虚机文件备份即可方便的实现系统 备份,同样,虚拟机的恢复只需恢复整个虚拟机文件夹,比 起传统的逐层恢复系统方式,无论复杂度或恢复时间窗口都 极大优化。数据的集中存储也使得全信息化系统的容灾工作 得到简化。传统部署模式下分散的业务数据需要经过分析整 合,才能传输到容灾端存储保存。而实现集中存储后,只要 对存储整体进行时间片快照,再向对端存储进行差异传输即 可。简化了数据分析过程,降低了系统容灾建设的难度。传 统一对一的服务器部署方式,使得服务器的硬件故障导致应 用服务中断的风险较高。使用虚拟化资源池实现云部署方式 后,可以迅速将故障服务器上的应用迁移至资源池内其他的 物理服务器,防止断点故障,提高系统可靠性。

3.4节约资源和成本 通过将负载较低的应用迁移至集中服务器内,可以在不 影响服务质量的前提下有效减少日常运行的物理服务器数 量,这意味着缓解机房空间资源紧张,降低机房用电量。同时许多测试系统可直接在运算资源池中划出,无需专门采购 新服务器。从而达到节约全信息化系统运行和建设成本的目 的。

4私有云建设技术分析 4.1系统规模估算分析 云基础架构的规模并非越大越好,资源池规模过大带来 的通讯和管理开销也会使得技术投入得不偿失,因此对于系 统建设规模进行科学的前期估算十分重要。在建设过程中, 信息化部门首先要对全部现有应用系统进行了摸底调查和 运行状况统计,划定未来将迁移进虚拟化资源池的应用系统 范围。在此基础上,结合企业信息化建设规划和未来信息化 系统增长趋势,预估出在几年内虚拟化资源池需要承载的业 务系统规模。再由业务系统反推出系统建设的硬件配置规模, 最终确定了虚拟化系统建设规模。以在能满足现有业务系统 运行需求的同时,在一定程度上满足企业未来信息化系统建 设的需求,并避免过度建设引起的预算浪费,使虚拟化系统 达到最高的效费比。

4.2合理的系统架构 进行私有云建设,这意味着需要对已有的信息化基础架 构做出调整和修改。因此需要注意以下几个方面:(1)充 分利用现有设备:很多企业在云计算技术应用之前,已经完 成了机房SAN网络的搭建和高性能PC服务器的购置,因此在 云的建设中要采取利旧的策略,将现有SAN网络和服务器进行适当扩容之后,用于云系统搭建,以达到降低系统建设成 本,减少项目工期和复杂度的目的。同时在项目设计中,需 要注意新旧设备的接口兼容问题,防止设计失误造成损失。

(2)根据现有应用系统情况确定架构类型:实现云的虚拟 化资源池内部通信架构主要有SAN和NAS两种方式,其中NAS 方式适合数据库运算较多的场合,而SAN方式对于文件共享 服务和数据传输方面有较高的效率。因此需要根据公司现有 的业务系统类型,结合现有设备情况,最终确定系统架构方 式。

4.3系统迁移范围和方案的制定 实现云计算的虚拟化技术并非适用于所有类型的应用 系统,以下几种类型的应用系统不适合采用虚拟化方式部 署:(1)使用硬件加密装置的系统:许多企业使用加密狗 或者加密卡对服务器进行保护,而很多品牌的虚拟化软件无 法支持这些硬件加密装置。(2)内存占用很大的系统:限 于单台物理服务器的机能限制,如果在物理服务器上运行的 单台虚拟机占用内存过大,以至于一台物理服务器的大多数 内存都需要为单个虚拟机服务,则虚拟化部署方式会显得没 有意义,这等于是无意义的在物理机和应用之间插入了一个 虚拟化层。(3)运算量较大和数据交换量较大的系统:虚 拟机使用虚拟CPU运行,而虚拟化软件在将物理CPU转化为虚 拟CPU时不可避免的会造成性能损耗,因此虚拟CPU的性能总 量会低于原有物理CPU,因此在运行运算量较大的系统时,效率反不如传统服务器。而数据交换量过大的系统即使在运 算资源池内未造成数据拥堵,在池外的各个节点上却极易造 成IO瓶颈(如光纤交换机、存储设备等)。因此,在确定原 有应用系统迁移至虚拟化资源池的范围时,需要排除以上几 种不适合在虚拟化系统中运行的应用类型,以提高虚拟化系 统的整体运行效率,防止性能瓶颈出现。在确定系统迁移方 案时,同样要结合现有系统情况进行。虽然大多数虚拟化软 件支持服务不中断迁移技术,但迁移中出现的意外仍然时有 发生。因此在系统迁移方案中必须充分考虑迁移失败时的应 急预案,并在迁移进行前做好系统备份工作,慎重选择迁移 工作进行的时间,防止迁移引起的数据丢失和服务中断。

4.4重视系统性能功能测试 由于云计算技术是运算资源集中化和应用系统集中化 的产物,因此在其内部极易形成性能瓶颈。即使设计完善考 虑周全的系统方案也同样无法完全避免这种情况的发生。因 此虚拟化系统搭建完成后必须进行细致完备的性能压力测 试,从IO、运算能力、内存空间、存储性能等方面充分测试 系统承载能力。以为之后的系统迁移和日后划分新应用系统 提供依据。

5私有云建设需注意的问题 5.1硬件性能瓶颈问题 性能瓶颈问题是应用中的最大挑战之一,其中特别需要 注意的是存储性能瓶颈。由于虚拟化资源池中的大量应用同时对存储进行访问,使得存储的IO繁忙,性能压力极大。因 此在项目建设前,需要根据虚拟机数量和数据访问量,对存 储性能进行合理的估算和规划。在存储选型中,也需要重视 IO速度指标,尽量选购容量较小,转速较高的硬盘,以提高 存储IO性能,防止IO瓶颈出现。

5.2故障风险集中问题 应用系统实现云计算之后,虽然降低了服务器单点故障 的服务中断风险,但是在系统内部的关键传输节点上,故障 风险却由于应用系统的集中而大大增加。如系统中的光纤交 换机和存储设备,一旦出现故障,则会影响全部系统中业务 系统的运行。因此在设计中必须重视这些节点设备的冗余设 计,建议采取双控双设备的部署方式,以降低断点风险,确 保系统运行稳定。

6结语 大型国企集团由于数据的安全性及敏感性要求,公有云 的使用还尚存担忧,在这个阶段企业应重点关注私有云的建 设。同时,随着云计算技术的快速发展和普及应用,通过云 计算技术整合企业硬件资源,实现应用系统集中管理、统一 备份,实现资源有效共享,降低整体基础建设投入,实现绿 色、节能的信息化建设,是集团企业的必然选择。

本文来源:http://m.fi9.net/xindetihui/jiaoshixindetihui/2019/1124/74195.html

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