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高校“双活”架构的虚拟化数据中心

2017/10/28    来源:超星期刊    作者:陈亮  陈远斌  姚尧      
关键字:数据中心  双活  
随着高校信息化建设的逐步深入,数字化校园的应用日趋完善,数据存储量需求急剧增加,各系统之间存在大量的数据共享、计算及交换,使得高校数据中心管理人员的管理难度和工作强度大大增加。如何提高数据的安全性、高可靠性、高可用性成为各高校数据中心工作的重中之重。
    随着高校信息化建设的逐步深入,数字化校园的应用日趋完善[1],数据存储量需求急剧增加,各系统之间存在大量的数据共享、计算及交换,使得高校数据中心管理人员的管理难度和工作强度大大增加。如何提高数据的安全性、高可靠性、高可用性成为各高校数据中心工作的重中之重。
 
    1 建设目标
 
    高校数据中心为学校提供集中、共享、标准化、模块化的、虚拟化、自动化、面向服务的基础设施环境和应用支撑环境[2],它资源利用率高,业务灵活性强,能适应不断变化和不断增长的学校信息化建设需求,让学校获得最大的投资回报[3]。双活数据中心是指两个生产中心共享存储、网络以及服务器资源,两个数据中心同时对外提供服务,整个系统具有自动负载均衡和自动故障切换功能的数据中心[4]。基于双活架构的虚拟化数据中心大范围的采用虚拟化技术[5],降低了管理、运营成本;通过服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化等技术实现计算、存储、网络资源的集中和共享;针对学校非关键应用系统全部采用虚拟化技术实现,关键业务酌情考虑采用虚拟化技术或物理服务器实现,大大减少独立服务器数量,降低管理维护成本;为数字化校园的系统级的容灾和备份提供更好的支持,实现数据不丢失,业务不停,真正的实现RTO(恢复时间目标)等于0[6],RPO(恢复点目标的时间点)等于0。
 
    2 建设技术方案
 
    数据中心是建设数字化校园、智慧校园的基础,是所有信息化系统数据收集整理、计算处理、分类存储、传输交换的基石[7]。数据中心的建设涉及到网络环境建设、服务器配置实施、数据存储备份容灾、系统性能管理和基础设施建设等多个方面。另外,还要考虑软硬件配置应符合学校未来5-8年内发展需求。因此,数据中心的建设规模及成熟度也成为衡量高校信息化工作的重要标志之一。
 
    2.1 双活数据中心。双活数据中心的关键构件包括统一网络平台、统一存储平台和相关应用软件架构[8]。双活数据中心架构允许数字化校园的相关业务系统在多个站点之间共享负载透明化,提供了站点之间灵活的工作负载迁移。另外,如果在某一个数据中心发生应用程序中断事件时,另一数据中心的站点可继续中断的应用程序,工作量极小,恢复时间目标(RTO)非常短。哈尔滨工程大学双活数据中心拓扑如图1所示。
 
    2.2 统一网络平台。以“双活”理念来建设高校数据中心统一网络平台,实现多站点网络无差别服务,满足数据中心的需求[9]。通过分布式核心层及接入层部署集群(CSS)、堆叠、Eth-Trunk和MPLSVPN技术实现横向虚拟化和纵向虚拟化,解决传统网络的二层环路和可靠性等问题,同时实现学校内部不同部门、不同业务的隔离。其主体架构采用“网络架构分层、业务功能分区、网络管理分平面”的设计思路:从物理结构划分,将数据中心的网络架构采用核心层、接入层的扁平化大二层网络架构,降低网络构架复杂程度,网络拓扑简单清晰,数据转发性能得到提升,加快了数据中心的数据吞吐速率。从业务功能划分,按照应用系统业务功能的不同,将数据中心核心网络分为多个业务区域,不同业务区域之间进行网络隔离;从管理需求划分,按照管理维度划分为业务平面、管理平面、存储平面。网络平台架构拓扑如图2所示。
 
哈尔滨工程大学双活数据中心拓扑
 
图1 哈尔滨工程大学双活数据中心拓扑
 
 哈尔滨工程大学统一网络平台拓扑
 
图2 哈尔滨工程大学统一网络平台拓扑
 
    2.3 统一存储平台。以“双活”理念来建设高校数据中心统一存储平台,实现存储平台高可用。利用存储虚拟化网关的数据同步技术,实现分布式共享存储卷,保证两个数据中心站点存储阵列之间数据的实时同步。建设校级SAN[10]存储区域网络,将两地存储通过存储虚拟化技术连成一个整体,共同组成校级统一存储平台。
 
    2.4 统一备份、容灾平台。备份、容灾可以协助完成关键生产数据的保护,因此必须考虑平台的稳定性和可靠性。要保障关键业务数据不丢失,非关键业务数据基本不丢失,至少要能恢复到前一天数据,不能对师生的教学、科研等工作产生影响。当业务系统发生故障时,容灾平台的数据就可以用以恢复业务系统[11]。高校数据中心的数据备份、容灾平台要从软件和硬件两方面着手实施,应具有高度的灵活性、容量扩展性、性能扩展性、距离扩展性、系统安全稳定性、实时性。满足出现灾难时,第一时间启动容灾管理程序,保障数据安全。
 
数据中心双活、备份、容灾结构
 
图3 数据中心双活、备份、容灾结构
 
    2.5 基础设施建设
 
    高校数据中心的基础设施包括机房建设、不间断电源(UPS)、发电机组、恒温恒湿的精密空调以及机房环境监控报警设备等方面[12]。要值得注意的是,在正常供电长时间中断的情况下,不间断电源及发电机组应能提供机房内所有设备的正常运行,这包括机房内的服务器、交换机、恒温恒湿空调等。
 
    结束语
 
    基于“双活”架构的虚拟化数据中心能够满足学校信息化建设的需要。哈尔滨工程大学数据中心的建设模式,顺应数字化校园、智慧校园发展趋势,提升数字化校园整体水平,为学校产学研一体化提供了有力的保障。
 
    随着对系统应用的虚拟化程度逐渐提高,特别是对部分关键应用实施虚拟化,逐步过渡到私有云环境,建成高效、自动、随需、便捷的数据中心平台,标志着哈尔滨工程大学数据中心已经初步具备提供云服务的能力。
 
责任编辑:李欢
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