云计算云服务等新技术（快速云互联网）

本文以省级单位数据中心建设云计算基础设施平台的探索实践为例，探讨云计算基础设施平台的建设思路，以期探索出一条特色的节能高效硬件管理现代化之路，为落实“互联网 ”行动及大数据应用提供重要基础保障。

一、平台搭建背景

随着经济的发展，现代数据中心规模不断扩大，数据量随之急速增长，计算存储设备数量与规模呈几何级别的增长，数据中心的维护与管理开始出现以下问题：

1.1服务器增长对机房容量消耗快

短短几年间，服务器由原来的几十台迅速增长到了几百台，呈现出几何级的增长速度，其他外设、存储、网络设备也快速增长，对机房空间和电力的消耗非常大。

1.2服务器部署管理难度大

应用系统往往要求在极短的时间内甚至需求当天完成计算机环境准备和部署，对服务器资源调拨提出了极高的管理要求，操作系统、软件、应用、配置的重复安装浪费了大量时间精力，使日常维护变得更为复杂繁琐。

1.3服务器资源利用率低

据统计，目前数据中心小型机的利用率一般在10%到20%，服务器普遍低于3%。即便是在每月、每年的业务高峰期、高峰时段，业务的压力主要在数据库、小型机，而前端应用服务器CPU利用率一般也不高于10%，造成原本就不充足的服务器资源大量浪费虚置。

1.4硬件故障恢复时间长

目前大部分数据中心除了采取双机热备的少部分服务器和小型机外，设备一旦有任何硬件故障，都必须停机检查、更换零件，耗费的时间少则半个小时，多则一两天，直接影响到应用系统的可持续服务。

二、平台搭建与管理的具体实践

经过前期的摸索和测试，通过采取新、老结合的方式，对传统基础设施体系进行改造，积极探索搭建云计算基础设施平台，推动高效率、低能耗的绿色数据中心建设。

2.1前期调研筹备

在这个阶段主要明确三点：平台能做什么、需要做什么、该怎么建设。经过充分调研，确定了云计算基础设施平台的架构图，如图1所示，并决定先搭建底层的虚拟化平台，为云计算基础设施平台奠定重要基础。

2.2虚拟化平台的搭建

虚拟化平台按功能定位，细分为“测试应用集群”“核心内网应用集群…‘核心外网应用集群”，每个集群（cluster）由若干台物理服务器组成。如图2所示：

2.3虚拟化平台的使用与管理

1.虚拟化平台的使用。虚拟化平台投入使用后，第一步是对旧平台资源进行整合，淘汰老旧物理主机，将较重要的应用系统迁入到核心内网集群中，保障其性能与稳定性。第二步则从两方面着手，一方面根据新应用系统的上线需求，将符合“准入标准”的新应用系统部署到虚拟化平台中，另一方面对年代久远、不能下线又无法重新部署的旧应用系统进行虚拟化迁移，下架故障率高的旧物理服务器，降低对机房的资源消耗和空间占用。2.虚拟化平台的管理。当前采取的管理措施包括：一是虚拟机管理。登记每台虚拟机的资源配置、运载应用系统、使用部门和使用人等资料，并及时升级操作系统的虚拟机模板，安装漏洞补丁。二是硬件资源管理。跟踪分析现有硬件资源消耗情况，提前增加硬件资源，并对物理服务器进行定期巡检、修复故障。此外，监控虚拟机资源实际使用情况并动态调整每台虚拟机的资源配置，提高资源使用效率。三是制度流程管理。建立虚拟化平台巡检制度、虚拟机增删改流程、故障应急处理流程、性能监控分析报告制度，使虚拟化工作管理有据可依。

2.4虚拟化平台成效初步凸显

1.提高资源利用率，省电省钱省空间。目前物理服务器与虚拟机达到1：10的使用比例，即平均每台物理服务器上能运行10个应用系统，直接节约物理服务器资源达90%，服务器数量的大幅减少，一方面节约了大量的服务器购置费用，另一方面有效降低了电耗和机房空间占有率。以100台服务器的数据中心为例，使用云平台后可节约39%的电力，节省约203平方米的空间。随着虚拟化和云计算技术的进一步推广使用，经费、电力和空间的节省效果将会更加明显，利于推进节能省电绿色可持续发展。

2.提高系统可用性，税收业务不间断。除了完善的VDP数据备份保护外，平台还实现了对应用系统的HA故障保护。经上百次的测试结果表明，故障服务器上的虚拟机能全部自动转移到正常的服务器上，以保证应用系统不间断。目前未出现因物理服务器故障而导致虚拟机服务中断的情况。

3.资源优化再配置，系统提速又增效。据监测数据分析，调整后，以100台虚拟机为例，可节约了18%的资源，物理服务器有效利用率从原来的61%提高到73%以上，各应用系统的运行效率也有了明显提高。

4.延长软件生命期，应用安全更稳定。利用虚拟机的热迁移功能，将已使用较久、应用系统暂时又无法下线的旧服务器进行完整克隆、生成虚拟机，大大提高了信息应用的安全性和稳定性。

三、深化虚拟化和云计算应用探索的思考

1、完善优化“集群化”的构成模式。基于虚拟化平台每个集群内的物理服务器型号配置相同，因此若配置不同时，可能导致大型虚拟机占用的资源可能是小型虚拟机的数倍，导致小型虚拟机的请求无法实时响应的情况，造成“性能下降”的假象。此外，越是多路多核的CPU、空间越大的内存，寻址时间偏长，影响小型虚拟机，并随着虚拟机数量增加，矛盾随之加剧。为此，需要进一步合理优化硬件资源，提高虚拟机实际性能。

2、合理部署“一对多”的业务模式。在设计虚拟化平台时，必须考虑性能优化的问题，具体又分为两种情况：功能相同性，即是几个应用终端虚拟机的功能是相同的，就必须尽量将它们分散到不同的物理服务器上，分散风险，避免相互抢占资源。另一种情况是，功能连续性，即同一个业务系统的几个应用终端相互之间要频繁交流数据，应将它们都放到一个物理服务器上，避免占用物理网络资源，提高数据交换效率。为此，在大型应用系统上线之前，系统管理员要加强对应用的了解，合理部署终端虚拟机，提高系统性能。

3、深入挖掘“可还原”的备份模式。基于虚拟机的热迁移技术（VMotion）、HA技术、VDP备份技术、克隆和快照、Replication技术的技术缺陷，在未来需通过反复细致的研究和试验，综合运用虚拟化平台的各种还原功能，使特殊应用系统的故障还原时间、数据丢失风险与资源占用达到最佳平衡点。

4、搭建应用“虚拟化”的开发环境。在未来逐步搭建起一个“虚拟化开发环境”平台，安装开发人员需要使用的所有开发工具，使应用系统从开发起就在虚拟化的环境中进行，降低应用系统在虚拟机环境中出错的概率。

5、打造全新“云计算”的基础环境。继续深入探索存储虚拟化、网络虚拟化、物理设备与虚拟设备互融组合、计算资源规模化部署等，积极利用先进技术，对传统IT基础环境进行完善，为大数据时代创造一套基础设备资源优化、互融、规模化部署管理的新模式，以技术革新开创“互联网 ”行动的新局面。