談云計算技術(shù)的規劃與設計論文
【摘要】近年來(lái)，隨著(zhù)信息化、數字化、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)在智慧礦山建設上的應用，煤炭集團傳統的數據中心在規模、帶寬、擴展性以及成本方面存在很大不足，已經(jīng)適應不了新形勢下的應用需求。本文針對基于云計算技術(shù)的數據中心相關(guān)感念及技術(shù)進(jìn)行分析，探討面向云計算數據中心網(wǎng)絡(luò )體系、數據存儲、容災備份的規劃與設計。
【關(guān)鍵詞】云計算；煤炭；規劃；設計
1前言
“十二五”時(shí)期是我國煤炭工業(yè)提高科學(xué)化發(fā)展水平，加大結構調整力度，轉變發(fā)展方式的關(guān)鍵時(shí)期，信息化、數字化、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)在智慧礦山建設上得到了快速的應用和發(fā)展。近年來(lái)，云計算技術(shù)的蓬勃發(fā)展為整個(gè)IT行業(yè)帶來(lái)了巨大變革，以傳統方式構建的數據中心已經(jīng)不能滿(mǎn)足現在新形勢下日益增長(cháng)的高性能及高性?xún)r(jià)比需求，我國各大型煤炭行業(yè)集團公司信息化水平不斷提高，對高密度服務(wù)器及高度自動(dòng)化管理系統的需求不斷增長(cháng)，建設云有必要建設以云計算技術(shù)為基礎的新一代數據中心。
2云數據中心的概念及關(guān)鍵技術(shù)
云數據中心是指以客戶(hù)為中心，以服務(wù)為導向，基于高效、低能耗的IT與網(wǎng)絡(luò )基礎架構，利用云計算技術(shù)，自動(dòng)化地按需提供各類(lèi)云計算服務(wù)的新一代數據中心。云數據中心對傳統數據中心進(jìn)行了升級，代表了未來(lái)有關(guān)數據中心技術(shù)的演進(jìn)方向。
2.1云數據中心的特點(diǎn)
�。�1）資源池化。云數據中心的資源池由其IT資源和網(wǎng)絡(luò )資源構成，功能是去耦合邏輯資源和物理資源，用戶(hù)不需要關(guān)注底層的物理設備，僅對邏輯資源進(jìn)行相關(guān)操作就可以了。（2）智能高效。云數據中心通過(guò)統一的管理平臺對資源監控、部署與調度、業(yè)務(wù)生命周期進(jìn)行自動(dòng)化的智能管理，集群設備成本比較低，利用虛擬化、分布式計算技術(shù)，高效實(shí)現對數據的承載、存儲和處理。（3）面向服務(wù)。云數據中心建立以服務(wù)為導向的整體架構，由提供資源轉為提供服務(wù)，用戶(hù)選擇服務(wù)時(shí)通過(guò)服務(wù)目錄，對底層實(shí)際資源透明。（4）按需供給。云數據中心的底層基礎架構以資源池化為基礎實(shí)現資源的動(dòng)態(tài)伸縮，計費功能細�；�。另外根據上層應用的發(fā)展趨勢，智能地規劃底層物理設備的容量。（5）綠色低碳。云數據中心通過(guò)虛擬化綠色節能技術(shù)和模塊化的設計，可以降低設備的投入成本與運營(yíng)維護成本實(shí)現PUE（PowerUsageEffectiveness）值的綠色低碳運營(yíng)。
2.2云數據中心的關(guān)鍵技術(shù)
云數據中心的'關(guān)鍵技術(shù)主要是在IT基礎設施的虛擬化技術(shù)。虛擬化的定義是指計算原件不是在真實(shí)的基礎上運行而是在虛擬的基礎上，是為了簡(jiǎn)化管理、優(yōu)化資源設計的解決方案，其本質(zhì)是實(shí)現底層物理設備與邏輯資源的去耦合。（1）服務(wù)器虛擬化。虛擬化可以使彼此獨立的操作系統和應用軟件在相同的一套硬件上運行，同質(zhì)、高效、資源受控是服務(wù)器虛擬化的主要特點(diǎn)。為了提高資源配置的靈活性，根據需求彈性虛擬化后的虛擬機可以增加或減少對其分配的硬件資源；為了提高資源利用率，降低能耗，可以同時(shí)在單個(gè)物理服務(wù)器上運行多個(gè)虛擬機；整個(gè)系統的硬件配置、操作系統和應用通過(guò)虛擬化技術(shù)封裝在文件里，可以快速部署系統、發(fā)布軟件和備份系統，系統的可靠性和擴展性強，在不同服務(wù)器上動(dòng)態(tài)遷移時(shí)業(yè)務(wù)不中斷。（2）存儲虛擬化。通過(guò)虛擬化技術(shù)對存儲服務(wù)或存儲系統的內部功能進(jìn)行抽象、隔離或隱藏，分離存儲或數據的管理與網(wǎng)絡(luò )資源、服務(wù)器、應用的管理，在系統的多個(gè)層面可以實(shí)現存儲虛擬化，比如通過(guò)建立類(lèi)似HSM（分級存儲管理）系統，一起解決對系統異構問(wèn)題。（3）網(wǎng)絡(luò )虛擬化。以前傳統的虛擬專(zhuān)用網(wǎng)是通過(guò)VPN或VLAN的方式在公用網(wǎng)絡(luò )上建立的，近年來(lái)，“多對一”特征的計算虛擬化對現有網(wǎng)絡(luò )提出了和底層虛擬機相感知、相適配的新要求，使傳統的網(wǎng)絡(luò )具備了大二層網(wǎng)絡(luò )、虛擬交換機、虛擬網(wǎng)卡以及虛擬化動(dòng)態(tài)感知的功能。
3云數據中心網(wǎng)絡(luò )規劃與設計
隨著(zhù)我國煤炭行業(yè)兩化融合工作的推廣，信息化建設作為促進(jìn)煤炭企業(yè)安全高效發(fā)展的重點(diǎn)工程來(lái)抓，近年來(lái)，信息技術(shù)已初步應用于礦井安全、生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)管理等各業(yè)務(wù)領(lǐng)域，國內給大型煤炭集團本著(zhù)“總體規劃、分步實(shí)施、重點(diǎn)突破、務(wù)求實(shí)效”的工作方針，著(zhù)力將公司信息化建設向信息擴展、高度集成、綜合應用、自動(dòng)控制、預測預報、智能決策的方向全面發(fā)展�，F以我國某大型煤炭集團總部業(yè)務(wù)應用的需求為例，對其數據中心網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行重新規劃與設計，按照功能將劃分為七大區：核心業(yè)務(wù)交換區、核心業(yè)務(wù)區、辦公區、互聯(lián)網(wǎng)接入區、運維管理區、廣域網(wǎng)接入區、外聯(lián)業(yè)務(wù)區。二級板塊及其下屬子公司可參考建立符合自身情況的局域網(wǎng)絡(luò )。核心區提供各分區模塊互連；運維管理區是企業(yè)的IT運營(yíng)中心；外聯(lián)業(yè)務(wù)區是企業(yè)對外業(yè)務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)部署區域。數據中心網(wǎng)絡(luò )如下圖（圖1）。
4云數據中心數據安全規劃與設計
4.1數據存儲方式
集團數據存儲量巨大，生產(chǎn)數據、安全數據、業(yè)務(wù)數據以及測試數據等需要進(jìn)行頻繁的快速讀寫(xiě)，為保證這種應用的需求，該集團希望在數據中心的數據存儲方式上既要保證存儲的可擴展性還要保證數據的快速訪(fǎng)問(wèn)，同時(shí)也要考慮對新服務(wù)器的快速部署，數據中心存儲方式設計為IPSAN的存儲方式。數據中心數據采取的存儲方式主要有DAS、NAS、SAN三種，根據集團公司對數據存儲的要求，采取SAN的存儲方式。SAN是存儲區域網(wǎng)絡(luò )（StorageAreaNetwork），是將服務(wù)器與一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò )存儲設備通過(guò)專(zhuān)用高速網(wǎng)絡(luò )連接起來(lái)，采用數據塊方式進(jìn)行數據存儲，因此其數據存儲速度比DAS、NAS快。SAN主要有IPSAN和FCSAN兩種形式（分別使用IP和光纖通道）。光纖通道是一種高性能、高成本技術(shù)，可以為網(wǎng)絡(luò )存儲用戶(hù)提供高速、高可靠性及安全穩定的傳輸，實(shí)現不同主機互連、企業(yè)之間共享存儲系統。IPSAN繼承了FCSAN技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，并且通過(guò)IP，利用廉價(jià)的以太網(wǎng)設備，如就交換機、路由器、線(xiàn)纜實(shí)現低風(fēng)險、低成本的SAN存儲。ISCSI是實(shí)現IPSAN的最重要的技術(shù)，是運行在TCP/IP之上的塊模塊協(xié)議，因此它可將IP網(wǎng)絡(luò )和塊模塊的優(yōu)勢很好的結合起來(lái)，且使IPSAN的成本低于FCSAN。所以，數據中心建設設計為IPSAN的存儲方式。
4.2兩地三中心容災備份
為增強該集團業(yè)務(wù)應用系統、重要數據的可用性，抵抗災難發(fā)生時(shí)帶來(lái)的風(fēng)險，集團公司按照國家的要求需要建設兩地三中心的容災備份方案。兩地三中心是指主數據中心、同城災備及異地災備中心。兩地三中心機房為業(yè)務(wù)應用系統提供基礎配套設施，數據中心架構采取的網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)拓撲方案如下圖（圖2）。本地主數據中心通過(guò)雙機熱備、本地備份、CDP這些在線(xiàn)/近線(xiàn)的數據保護手段完成機房?jì)仁录臑膫�。同城災備中心是指在一個(gè)城市中部署的災備中心，為了保證業(yè)務(wù)的連續性，對集團公司的數據在同一個(gè)城市進(jìn)行實(shí)時(shí)備份和業(yè)務(wù)倒換。同城實(shí)時(shí)數據備份和業(yè)務(wù)倒換可以保證災備中心數據和主數據中心數據完全一致，數據保護級別達到最高，對核心和關(guān)鍵業(yè)務(wù)尤其適用，如RPO、RTO要求接近于零的業(yè)務(wù)應用。異地災備中心是在災害地質(zhì)半徑之外較遠的城市部署的災備中心，能消除地震、異常天氣等災害對存儲業(yè)務(wù)數據的破壞，構建異地災備系統可以采用MSTP、WDM等技術(shù)。異地災備系統采用兩套設備和主備路由保護等物理隔離方式，可以實(shí)現業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò )、核心單板“雙重”保護，確保異地災備網(wǎng)絡(luò )的私有性和安全性。
5結語(yǔ)
數據中心是安全生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)管理等數據大集中而形成的集成IT應用環(huán)境，是各種業(yè)務(wù)的提供中心，是企業(yè)信息化建設的基礎。云計算技術(shù)能極大地提高網(wǎng)絡(luò )工作效率、企業(yè)安全生產(chǎn)管理水平，在煤炭集團企業(yè)應用前景十分廣泛，公司在對云數據中心部署實(shí)施應用的同時(shí)，還要加強對安全的管理，避免云計算環(huán)境中的各種風(fēng)險。
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