數據中心解決方案

　　分布式數據中心解決方案

　　技術(shù)背景

　　數據大集中之后，企業(yè)的經(jīng)營(yíng)活動(dòng)越來(lái)越依賴(lài)于數據中心與網(wǎng)絡(luò )等IT基礎設施，IT的7*24全天業(yè)務(wù)連續運營(yíng)成為大型企業(yè)IT建設運營(yíng)與企業(yè)經(jīng)營(yíng)追求的目標。如何實(shí)現減少甚至消除正常和非正常的停機對業(yè)務(wù)可用性造成的影響，不僅是IT建設與運維團隊的目標，更成為企業(yè)決策層所關(guān)注的。

　　出于災備(Disaster Recovery)的目的，企業(yè)一般都會(huì )建設兩個(gè)或多個(gè)數據中心(如圖1所示)。主數據中心承擔用戶(hù)的核心業(yè)務(wù)，其他的數據中心主要承擔一些非關(guān)鍵業(yè)務(wù)并同時(shí)備份主中心的數據、配置、業(yè)務(wù)等。正常情況下，主中心和備中心各司其職，發(fā)生災難時(shí)，主數據中心宕機、備份數據中心可以快速恢復數據和應用，從而減輕因災難給用戶(hù)帶來(lái)的損失。由于災難是小概率事件，而采用一主一備這種方式，備份數據中心只在災難發(fā)生時(shí)才能起到作用，并且隨著(zhù)企業(yè)容災建設標準(《信息系統災難恢復規范》GB/T 20988-2007)的提升，備份IT資源和資金會(huì )投入越來(lái)越大，相互直接又不能夠復用，從而造成浪費。另外主備模式的應用，備中心在接替主中心時(shí)需要較長(cháng)的時(shí)間、關(guān)系復雜，往往會(huì )嚴重影響用戶(hù)的業(yè)務(wù)辦理。典型的如國內外銀行等高端用戶(hù)多采用"兩地三中心"(即生產(chǎn)數據中心、同城災備中心、異地災備中心)建設方案。這種模式下，多個(gè)數據中心是主備關(guān)系，即存在主次，業(yè)務(wù)部署優(yōu)先級存在差別，針對災難的響應與切換周期非常長(cháng)，RTO與RPO目標無(wú)法實(shí)現業(yè)務(wù)零中斷，資源利用率低下，投資回報無(wú)法達到預期。兩地三中心本質(zhì)上是一種通過(guò)簡(jiǎn)單資源堆砌提高可用性的模式，對高可用的提高、業(yè)務(wù)連續性的保證仍然只是量變，業(yè)務(wù)連續性及容災備份一直沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的跨越。

　　目前，以銀行為代表的、包括政府、公共交通、能源電力等諸多行業(yè)用戶(hù)，開(kāi)始將關(guān)注點(diǎn)轉向"分布式雙活數據中心"(Distributed Active/Active Data Centers)的建設(如圖2所示)。

　　分布式數據中心的定義

　　分布式雙活數據中心將業(yè)務(wù)分布到多個(gè)數據中心，彼此之間并行為客戶(hù)提供服務(wù)，分布式雙活包括兩大關(guān)鍵特征——分布式和雙活，體現出企業(yè)級用戶(hù)在建設與使用數據中心時(shí)對資源調度利用和業(yè)務(wù)部署靈活性的新思路。

　　所謂分布式，一是指數據中心在機房基礎設施、地理空間、計算/存儲/網(wǎng)絡(luò )資源的軟硬件部署上是分布而非集中的，滿(mǎn)足災備建設與業(yè)務(wù)聯(lián)系的要求，多個(gè)DC在建設上可以循序漸進(jìn)的展開(kāi)，彼此保持一定的獨立性，未來(lái)擴容升級可與現有架構保持良好兼容;二是資源的調度可以跨越多個(gè)數據中心，運維管理可以基于全局，多個(gè)數據中心間實(shí)現有機結合與資源共享，邏輯上可以視為一個(gè)全局的大數據中心。

　　所謂雙活，一是多中心之間地位均等，正常模式下協(xié)同工作，并行的為業(yè)務(wù)訪(fǎng)問(wèn)提供服務(wù)，實(shí)現了對資源的充分利用，避免一個(gè)或兩個(gè)備份中心處于閑置狀態(tài)，造成資源與投資浪費，通過(guò)資源整合，雙活數據中心的服務(wù)能力往往雙倍甚至數倍于主備數據中心模式;二是在一個(gè)數據中心發(fā)生故障或災難的情況下，其他數據中心可以正常運行并對關(guān)鍵業(yè)務(wù)或全部業(yè)務(wù)實(shí)現接管，達到互為備份的效果，實(shí)現用戶(hù)的"故障無(wú)感知"。

　　分布式數據中心技術(shù)體系

　　數據中心網(wǎng)絡(luò )系統只是數據中心總體IT系統的一個(gè)組成部分，建設分布式雙活數據中心需要網(wǎng)絡(luò )、計算、存儲等多個(gè)IT系統之間緊密合作才能實(shí)現。分布式雙活數據中心的技術(shù)體系內容非常豐富，從數據中心前端的全局負載均衡(GSLB)到服務(wù)器前端的負載均衡(SLB)和服務(wù)器集群HA技術(shù)，再到后端的數據庫系統和存儲系統技術(shù)，涉及數據中心整體解決方案的方方面面。

　　分布式數據中心前段網(wǎng)絡(luò )雙活

　　在分布式雙活數據中心網(wǎng)絡(luò )環(huán)境下，通過(guò)數據中心前端分布式網(wǎng)絡(luò )雙活技術(shù)，用戶(hù)能快速訪(fǎng)問(wèn)"距離最近"的可用數據中心相對應的業(yè)務(wù)，提高服務(wù)響應速度，提升用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)體驗。數據中心的業(yè)務(wù)對外發(fā)布時(shí)，可以采用純IP地址也可以采用DNS域名方式。根據業(yè)務(wù)對外發(fā)布方式的不同，數據中心前端也相應采用不同的技術(shù)實(shí)現分布式網(wǎng)絡(luò )雙活。

　　如圖3所示，當業(yè)務(wù)采用純IP方式對外發(fā)布時(shí)，正常情況下只有主中心DC A對外發(fā)布業(yè)務(wù)路由，從而將用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)流量牽引到主中心，實(shí)現主中心業(yè)務(wù)訪(fǎng)問(wèn)。而備中心DC B的流量管理設備(支持RHI特性)只探測業(yè)務(wù)地址，因沒(méi)有探測到而不對外發(fā)布業(yè)務(wù)路由，實(shí)現主中心的備份作用。

　　圖3 純IP地址方式發(fā)布業(yè)務(wù)正常情況由主中心提供業(yè)務(wù)

　　當主中心業(yè)務(wù)遷移到備中心后，備中心的'流量管理設備探測到業(yè)務(wù)IP已經(jīng)轉移到備中心，從而對外發(fā)布業(yè)務(wù)路由，引導用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)備中心的業(yè)務(wù)IP，從而實(shí)現基于純IP發(fā)布業(yè)務(wù)的數據中心前端網(wǎng)絡(luò )雙活。

　　當業(yè)務(wù)系統基于DNS域名方式對外發(fā)布時(shí)，可以采用基于智能DNS解析的GSLB。GSLB解決了第一步即引導數據中心前端廣域網(wǎng)用戶(hù)流量訪(fǎng)問(wèn)適當的數據中心問(wèn)題，所以GSLB的應用環(huán)境往往是基于域名的多數據中心之間的負載分擔和相互之間的容災備份。

　　圖4 DNS方式GSLB的基本模型

　　(如圖4所示)GSLB 基于DNS的流量管理機制主要完成DNS解析請求的負載均衡、服務(wù)器狀態(tài)監控、用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)路徑優(yōu)化。用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)應用時(shí)，域名解析請求將由GSLB負責處理，它通過(guò)一組預先定義好的策略，將最接近用戶(hù)的節點(diǎn)地址提供給用戶(hù)，使其可以得到快速的服務(wù)。同時(shí)，它還與分布在各DC的所有GSLB節點(diǎn)保持通訊，搜集各節點(diǎn)的健康狀態(tài)，以保證不將用戶(hù)的請求分配到任何一個(gè)已經(jīng)不可用的節點(diǎn)上。GSLB 通過(guò)就近探測實(shí)現負載分擔(如圖5所示)。

　　圖5 GSLB就近探測原理

　　數據中心A、B、C各部署一個(gè)GSLB，其中DC A的GSLB為主GSLB，響應流程如下：

　　1. Local DNS向主GSLB發(fā)起域名解析請求;

　　2. GSLB-A、GSLB-B、GSLB-C將訪(fǎng)問(wèn)local DNS的延遲時(shí)間等相關(guān)信息返回給GSLB-A匯總，并判斷最優(yōu)的地址返回給local DNS;

　　3. 以站點(diǎn)的響應時(shí)間作為引導用戶(hù)的依據，用戶(hù)的訪(fǎng)問(wèn)請求被導向到性能好，響應時(shí)間快的站點(diǎn)。

　　DNS方式的GSLB主要功能和特性如下：

　　應用智能：感知應用，及時(shí)發(fā)現業(yè)務(wù)中斷;

　　可管理：自動(dòng)切換，通知用戶(hù)改變數據訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn);

　　高性能：支持流量在數據中心的動(dòng)態(tài)負載均衡。

　　分布式數據中心后端網(wǎng)絡(luò )互連技術(shù)

　　通過(guò)虛擬機動(dòng)態(tài)遷移技術(shù)(如VMware的vMotion)可實(shí)現數據中心間的計算資源動(dòng)態(tài)調配，通過(guò)服務(wù)器高可用集群技術(shù)可實(shí)現數據中心間應用級容災，這兩種應用場(chǎng)景統稱(chēng)為"分布式數據中心(Distributed Data Center)部署方式"，其特點(diǎn)是一個(gè)應用系統在IP地址不變的情況下可以在不同數據中心對外提供服務(wù)，但同一時(shí)段此應用只出現在一個(gè)數據中心，數據中心的訪(fǎng)問(wèn)用戶(hù)不感知這種變化。虛擬化從根本上改變了數據中心網(wǎng)絡(luò )架構的需求，最重要的一點(diǎn)就是，虛擬化引入了虛擬機動(dòng)態(tài)遷移技術(shù)，從而要求網(wǎng)絡(luò )支持大范圍的二層域，大二層網(wǎng)絡(luò )技術(shù)應運而生，以幫助解決二層網(wǎng)絡(luò )的擴展。

　　以太網(wǎng)虛擬化互聯(lián)(EVI：Ethernet Virtual Interconnection)技術(shù)基于現有的服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò )和企業(yè)網(wǎng)絡(luò )，給分散的物理站點(diǎn)提供靈活的二層互聯(lián)功能。EVI解決方案部署非常簡(jiǎn)單，成本低廉，只需要在站點(diǎn)邊緣部署一個(gè)或多個(gè)支持EVI功能的設備，企業(yè)網(wǎng)絡(luò )和服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò )無(wú)需做任何變動(dòng)

　　數據中心之間需要二層互聯(lián)，建議在數據中心添加獨立的邊緣層設備負責數據中心之間的二層互聯(lián)，邊緣層支持設備冗余以提升高可靠性。當然，如果數據中心匯聚層設備支持MDC，可以在現有匯聚層設備上劃分出一個(gè)邏輯獨立的邊緣層設備。這樣可以減少網(wǎng)絡(luò )設備的數量，降低成本。標準的EVI部署模型如圖10所示。

　　圖10 EVI部署模型

　　在數據中心添加獨立的邊緣層設備負責數據中心之間的二層互聯(lián)，邊緣層支持設備冗余以提升高可靠性。數據中心的多個(gè)POD的匯聚層設備通過(guò)二層鏈路連接到邊緣設備，從而不同數據中心站點(diǎn)之間的POD之間形成大的二層轉發(fā)域。

　　云數據中心解決方案

　　云計算數據中心是一種基于云計算架構的計算、存儲及網(wǎng)絡(luò )資源松耦合，完全虛擬化各種IT設備、模塊化程度較高、自動(dòng)化程度較高、具備較高綠色節能程度的新型數據中心。數據中心從物理上聚集了大量服務(wù)器，是網(wǎng)絡(luò )的邏輯中心，提供業(yè)務(wù)的源頭。數據中心應具備十分豐富的帶寬資源、安全可靠的機房設施、高水平的網(wǎng)絡(luò )管理、十分完備的增值服務(wù)。數據中心的實(shí)質(zhì)是創(chuàng )造盡可能多的基于帶寬的增值價(jià)值。

　　云數據中心特點(diǎn)：一是高度虛擬化，包括服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò )、應用等虛擬化，用戶(hù)可以按需調用各種資源;二是自動(dòng)化管理程度，包括物理服務(wù)器、虛擬服務(wù)器管理，相關(guān)業(yè)務(wù)自動(dòng)化流程管理、客戶(hù)服務(wù)收費等自動(dòng)化管理;三是綠色節能，云計算數據中心在各方面符合綠色節能標準，一般PUE值不超過(guò)1.5。

　　虛擬化數據中心架構圖

　　云數據中心解決方案包括虛擬化平臺、虛擬化數據中心管理、虛擬化數據中心運維、虛擬化數據中心備份、虛擬化數據中心安全等。虛擬化數據中心的基礎和應用運行平臺，實(shí)現所有計算資源的池化，能夠實(shí)現共享、動(dòng)態(tài)、集中監控、集中管理、擴展和高可用特性。虛擬化數據中心的管理平臺可實(shí)現對底層基礎架構的管理，實(shí)現對虛擬化資源的管理，在統一的管理平臺上實(shí)現跨地域，多數據中心的管理。虛擬化數據中心運維平臺是確保虛擬化數據中心進(jìn)行自動(dòng)化操作的關(guān)鍵平臺，也是和未來(lái)的有云門(mén)戶(hù)進(jìn)行接口的.平臺。虛擬化備份平臺對整個(gè)數據中心中的應用、數據實(shí)現集中的備份和恢復，確保當出現系統故障、誤操作等情況下的應用系統可用性和可恢復。集中的虛擬化數據中心安全，根據不同用戶(hù)、不同管理員的使用權限和角色，對其能夠訪(fǎng)問(wèn)的系統，能夠執行的操作進(jìn)行詳細的定義。

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