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摘要：伴随着云计算技术的快速发展,高校在构建数据中心的过程中开展了私有基础设施云建设,借助云管理平台来改善高校资源利用效率。而超融合架构的提出和应用,实现了对网络、存储以及计算虚拟化等的有效融合,能够在数据中心发挥分布式存储资源池的功能,使高校私有云拥有更加良好的存储环境。本研究论述了基于超融合架构开展高校私有云建设的意义,对高校私有云基础架构进行分析,并总结了超融合在高校私有云建设中应用,以期在高校私有云建设中充分发挥超融合架构的优势,简化系统管理。
关键词：超融合；高校；私有云；架构
Research on Hyper-convergence in the Construction of Private Cloud in Colleges and Universities
LIU Xiang
(School of Architecture and Art Design,Jiangxi Manufacturing Vocational and Technical College,Nanchang Jiangxi 330095)
【Abstract】：With the rapid development of cloud computing technology,colleges and universities have carried out private infrastructure cloud construction in the process of building data centers,using cloud management platforms to improve the efficiency of resource utilization in colleges and universities.The proposal and application of the hyper-converged architecture realizes the effective integration of network,storage and computing virtualization,and can play the function of distributed storage resource pool in the data center,so that the private cloud of colleges and universities has a better storage environment.This research discusses the significance of the construction of private cloud in colleges and universities based on the hyper-converged architecture,analyzes the infrastructure of private cloud in colleges and universities,and summarizes the application of hyper-convergence in the construction of private cloud in colleges and universities,in order to give full play to the hyper-converged architecture in the construction of private cloud in colleges and universities the advantage of simplifying system management.
【Key words】：hyper-convergence;universities;private cloud;architecture
处在互联网时代背景下,高等教育行业发生了很大的变革,高校信息化建设也成为一项热点话题。建立在云计算的基础之上高校数据中心,受到互联网、移动化以及大数据发展的影响,也面临着业务创新、基础设施优化等问题。高校在开展信息化建设的过程中,需要从根本上改善IT效率,积极打造私有云,有效控制成本。将拥有良好冗余性及扩展性的超融合架构运用到高校私有云建设中,可以弥补传统架构下集中式存储存在的不足,能够存储虚拟化处理不同计算节点的本地存储,保证存储环境的稳定性。
1基于超融合架构开展高校私有云建设的意义
随着高等教育信息化发展进程的不断加快,在构建智慧校园的过程中,运用到多项新兴信息技术,包括：社交网络技术、移动互联技术、人工智能技术、物联网技术以及虚拟现实技术等[1]。而且随着高校规模的不断扩大,数据中心的用户也在持续增长,衍生了业务办理耗时较长、业务可靠性不高等状况,无法实现对资源的弹性扩容,影响了数据中心功能的发挥。为此,高校迫切的需要转变和创新私有云建设架构,借助超融合架构的优势,更好的迎合高校全新业务的需要,跟上高等教育移动化和互联网化发展的步伐。当下高校信息化建设进入到业务系统资源整合的发展阶段,依托超融合架构来对私有云进行建设具有重要意义,能够实现在云平台中高效处理各项业务。
2高校私有云基础架构
高校私有云虚拟化平台主要包括两种架构：传统IaaS架构和超融合IaaS架构,下面主要对高校私有云的两种架构形式进行分析。
2.1传统IaaS架构
虚拟化软件、光纤变换机、集中式存储和服务器共同组成了传统IaaS架构,其中虚拟化软件能够对X86服务器下的计算资源进行有效整合,并形成资源池,从而结合实际业务需要向虚拟机分配各项资源,并借助文件的形式对各虚拟机进行集中化的存储[2]。借助交换机、光纤,可以实现计算资源池、集中式存储下的物理服务器的有效连通,打造出FC-SAN存储结构。传统IaaS架构如图1所示。
2.2超融合IaaS架构
在虚拟化技术更新和发展的同时,高校私有云建设框架结构也在持续优化和升级,依托相对成熟化的存储虚拟化技术,逐渐形成了超融合IaaS架构。采用刀片服务器,针对节点的内存和CPU,构建出分布式存储结构,摆脱了传统IaaS架构依赖万兆存储网的问题,同时也使分布式存储网络整体性能得到改善[3]。依托网络虚拟化技术,业务网路能够优化分配网络宽带,隔离业务网络,所以保障了网络安全程度。
在超融合IaaS架构中,分布式存储方式下的各节点的固态硬盘使存储IOPS得到了显著提升。通过相关试验研究证明,超融合IaaS架构在机械及闪存两种硬盘之下,能够等同于全闪盘的存储IOPS。因为各节点不仅发挥着存储作用,同时也可以分散计算量,所以可以增强平台的存储冗余、计算冗余,且在出现节点故障的情况下可以依旧保障上层业务的有序开展[4]。超融合IaaS架构还拥有良好的扩展性,仅通过对超融合一体机进行增设的方式,就能够有效扩展性能,实用性较强。
3超融合在高校私有云建设中应用
3.1基于超融合的高校私有云建设目标
高校私有云平台建设通过安装虚拟化软件,配置不同类型的虚拟机,以传统的SAN存储为主,通过搭建管理网络、存储网络和业务网络三张物理隔离的网络,并承载在网卡之上[5],同时采取用户网络隔离处理,实现了对虚拟化资源和物理资源的管理,满足了业务扩充需求,保证了整个私有云平台的安全性,有效提升了数据中心资源的使用率,降低了运维管理成本,加快了业务部署速度,提高了即时响应能力,实现数据中心的统一建设、统一管理、统一运维。
3.2高校私有云平台架构
高校私有云建设是以超融合架构为基础的,超融合架构层以服务器虚拟化为底层架构,扩展出网络虚拟化和存储虚拟化,通过所画即所得的方式能够快速的构建出业务逻辑,实现虚拟资源的动态调度和灵活扩展,同时全网流量可视,配置简易直观,运维灵活便捷[6]。高校私有云的超融合架构对比传统架构如图2所示。
高校私有云的超融合架构融合计算、存储、网络、安全及虚拟化软件、管理系统,基于软件定义数据中心理念,采用软件定义一切的方式,实现IT基础设施资源的弹性灵活供给。应用超融合架构,高校私有云在整体架构、业务连续性、成本投入等多个方面具有较明显的优势,使用超融合架构来进行业务的承载呈现出更佳的安全性、易运维、易管理和扩展性,如图3所示。
3.3超融合架构下高校私有云建设方案
3.3.1计算资源池规划
云数据中心规划数台高端2路机架服务器构建核心的虚拟化服务器平台,采用Vmware虚拟化软件技术,将原业务采用P2V技术逐步迁移至云平台上,并在中心机房安装管理中心进行整个系统实现集中监管,实现资源自动调配、虚拟机的自动迁移、核心业务的HA等,从而组建高可靠性、高可用性及负载均衡的信息化平台。
3.3.2存储资源池规划
采用FC-SAN的集中存储作为云数据中心的主存储,同时选用16Gb/s的FC-SAN网络。采用光纤交换机构建存储区域网,其传输速度可达16Gb/s,云数据中心规划了双活存储,当主存储出现故障时,可利用备存储进行业务接管,可以保证其中一台存储因为不可抗力或者其他某种方式无法提供业务服务的情况下,使用另一台可以快速接管现有的数据服务,保证客户日常的数据有效备份,达到本地数据级别的灾备。
3.3.3网络资源池规划
在保障高校私有云平台安全性,避免抢用问题,需要结合在线迁移网络、流量类型、虚拟机对外服务网络,来逻辑分离处理网络流量。
3.3.4云管理平台规划
云管理平台可以为管理员和租户提供一个统一的服务管理平台,实现对所管辖下的各类资源进行可视化的管理,包括生命周期的管理、监控告警、自动化运维等方面。
3.3.5云安全规划
高校私有云建设要从以下两方面做好云安全规划,首先是安全管理。通过严格、细致的访问控制策略,实现对数据中心关键IT资源的集中访问管理,并对运维人员的行为进行实时监控和事后追溯审计,提升数据中心信息安全水平。同时,系统自身的安全机制,还能够抵御一定的恶意访问、黑客攻击行为,保障数据中心运维资源的外部访问安全；其次是数据备份设计,备份不仅只是数据的保护,其最终目的是为了在系统遇到人为的错误、硬盘的损毁、电脑病毒、自然灾难等时,能够通过备份内容对系统进行有效的灾难恢复。
4结论
在社会和科技不断发展的过程中,高校在强化信息化建设方面,传统的集中式存储模式呈现出多种弊端,超融合架构已经成为私有云建设主流存储载体,能够在不同计算节点对存储资源进行分散处理,具有节约费用、存储扩展灵活性更强等多种优势。基于超融合架构建设高校私有云,打造出统一的云数据中心,可以最大限度地提供数据资源的利用率,实现基础设施的集中化、基础设施敏捷化、设备管理集中化、运维成本集约化,极大的推动了智慧校园的发展,具有较大的推广应用价值。
参考文献
[1]黄家凯,赵逸君,樊旭东,等.基于超融合技术的地质大数据云计算基础设施设计与实现[J].资源环境与工程,2022,36(1):89-93.
[2]董庆杰.超融合云计算在高校数据中心的实践[J].电子技术与软件工程,2021(20):194-195.
[3]严安.基于超融合技术的高校数据中心设计与实现[J].大众标准化,2020(24):198-199.
[4]冼学辉,熊伟.基于超融合技术的高校数据中心设计与实现[J].中国教育信息化,2020(15):80-82.
[5]赖培源,吴家隐.云数据中心超融合架构技术及测试评估方法研究[J].卫星电视与宽带多媒体,2020(11):111-113.
[6]马国胜,刘小艳,马敏.超融合架构私有云服务平台的设计与实现[J].电脑知识与技术,2019,15(20):275-277.
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