張安龍

隨著近年來云計(jì)算概念和相關(guān)技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，學(xué)校希望利用云計(jì)算來解決所面臨的問題與挑戰(zhàn)，建立起基礎(chǔ)設(shè)施及服務(wù)平臺(tái)，以私有云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)解決方案為基礎(chǔ)，為各應(yīng)用部門提供更好的支撐與服務(wù)。

基于Hyper-V的服務(wù)器虛擬化，搭建私有云基礎(chǔ)架構(gòu)

針對(duì)服務(wù)器數(shù)量需求大，單臺(tái)服務(wù)器利用率低的情況，學(xué)校首先引入基于Virtual Server的服務(wù)器虛擬化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器的合并和加固，優(yōu)化資源分配。

我們通過高度可用的設(shè)置向?qū)?，部署了兩臺(tái)E7級(jí)別的服務(wù)器，每臺(tái)配有八核心Intel Xeon（2.00 GHz）處理器、32G內(nèi)存。Windows Server 2008標(biāo)準(zhǔn)版R2被安裝作為主要的操作系統(tǒng)，Hyper-V被用做虛擬化的基礎(chǔ)技術(shù)。兩臺(tái)物理服務(wù)器以虛擬機(jī)的方式整合了以往二十多臺(tái)物理服務(wù)器。通過使用系統(tǒng)中心虛擬機(jī)管理器進(jìn)行服務(wù)器性能監(jiān)控，物理服務(wù)器的利用率被提高到80%以上。

云計(jì)算的基礎(chǔ)是虛擬化技術(shù)，在學(xué)校的私有云解決方案中，數(shù)據(jù)庫服務(wù)平臺(tái)SQL Server 2008以及Windows Server 2008 R2/Hyper-V（虛擬化技術(shù)）/IIS組有機(jī)地融合在一起，成功構(gòu)建出云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)。以Hyper-V服務(wù)器虛擬化技術(shù)構(gòu)建底層虛擬化平臺(tái)，結(jié)合System Center Virtual Machine Manager（簡(jiǎn)稱SCVMM）虛擬機(jī)管理套件將學(xué)校內(nèi)部現(xiàn)有的硬件服務(wù)器資源統(tǒng)一整合成為資源池，進(jìn)行集中管理與調(diào)配。通過System Center實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)私有云平臺(tái)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)架構(gòu)、應(yīng)用的管理。

在該管理架構(gòu)下的各類計(jì)算資源得到了充分的整合與利用，各類計(jì)算資源根據(jù)需求，被動(dòng)態(tài)地、智能地、自動(dòng)化地分配到各個(gè)應(yīng)用中，保證了各個(gè)應(yīng)用的順暢運(yùn)行，使得整個(gè)監(jiān)管系統(tǒng)在任何時(shí)間都可以提供給用戶一個(gè)切實(shí)可查的信息。具有穩(wěn)定性、安全性、易用性與高度擴(kuò)展性的微軟私有云架構(gòu)，也為未來的進(jìn)一步發(fā)展壯大奠定了良好的基礎(chǔ)。

完善學(xué)校私有云解決方案，優(yōu)化資源配置

在云計(jì)算的基礎(chǔ)架構(gòu)中，所有的計(jì)算任務(wù)都在云端完成，用戶無需關(guān)注計(jì)算資源所處的位置，所有的資源分配是動(dòng)態(tài)的、靈活的，這對(duì)于那些對(duì)計(jì)算資源要求實(shí)時(shí)性較高的產(chǎn)品組而言，是極為關(guān)鍵的因素。而在原有的模式下，計(jì)算資源是獨(dú)立的。受限于成本、計(jì)算性能、可用性以及安全管理、賬戶控制等問題，想要添加新的硬件異常困難。

為解決這一難題，在完成前期測(cè)試和評(píng)估之后，為了充分利用現(xiàn)有的硬件資源，在完成大量服務(wù)器的虛擬化的基礎(chǔ)上，充分應(yīng)用多余的硬件，投入到基礎(chǔ)架構(gòu)上，實(shí)現(xiàn)資源池的概念，在投資相同或少于往年的情況下，實(shí)現(xiàn)了硬件資源利用的最大化，解決資源分配難的問題。同時(shí)，針對(duì)服務(wù)器分散且缺乏統(tǒng)一有效的管理這一現(xiàn)狀，引入系統(tǒng)中心虛擬機(jī)管理器作為云端服務(wù)配置工具，來提高用戶體驗(yàn)，縮短服務(wù)時(shí)間。

利用自助服務(wù)門戶 （Portal），縮短服務(wù)時(shí)間

自助服務(wù)門戶為網(wǎng)絡(luò)中心各應(yīng)用管理教師提供了一個(gè)管理服務(wù)器需求的方式，使其能夠集中管理物理資源，包括CPU數(shù)量、內(nèi)存、硬盤空間、網(wǎng)絡(luò)VLAN等。這大大簡(jiǎn)化了資源的管理流程。

自助服務(wù)門戶提供了一個(gè)基于Web的用戶接口來管理虛擬機(jī)。通過使用這一內(nèi)部網(wǎng)站，每個(gè)應(yīng)用的管理教師能夠根據(jù)自己的需求申請(qǐng)?zhí)摂M機(jī)，配置虛擬機(jī)的相關(guān)參數(shù)，平均在15分鐘左右即可完成測(cè)試環(huán)境的準(zhǔn)備，大大縮短了過去搭建環(huán)境所花費(fèi)的時(shí)間（平均2.5小時(shí)）。

學(xué)校私有云服務(wù)器架構(gòu)

在私有云環(huán)境中，服務(wù)器端承擔(dān)了更多的工作負(fù)載，并可以根據(jù)資源占用情況動(dòng)態(tài)調(diào)配，從而實(shí)現(xiàn)資源的合理使用。這種模式降低了對(duì)于客戶端的軟硬件需求。另外，學(xué)校開始考慮在客戶端實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步虛擬化，最終實(shí)現(xiàn)以瘦客戶機(jī)為基礎(chǔ)的終端虛擬化。我們希望將用戶的桌面環(huán)境放在數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器上運(yùn)行，在用戶端的瘦客戶機(jī)上僅僅顯示一個(gè)用戶界面，而這種用戶界面與典型的Windows桌面體驗(yàn)完全一致。對(duì)于用戶來說，這種本地桌面到云端桌面的遷移是完全透明的。

在整個(gè)解決方案中，對(duì)于私有云的監(jiān)控是保障學(xué)校數(shù)據(jù)中心正常運(yùn)作的必要環(huán)節(jié)。微軟的System Center Operating Manager提供了端到端的監(jiān)控支持，不但可以監(jiān)控物理服務(wù)器的運(yùn)行，還可以對(duì)云環(huán)境中的虛擬服務(wù)器以及數(shù)據(jù)中心服務(wù)器上的虛擬桌面終端提供全面的監(jiān)控，讓管理員實(shí)時(shí)了解IT運(yùn)維情況，并在出現(xiàn)問題時(shí)及時(shí)響應(yīng)。除此之外，數(shù)據(jù)的安全與保護(hù)也是學(xué)校管理層和信息組最為關(guān)心的問題，System Center Data Protection Manager（簡(jiǎn)稱SCDPM）提供了針對(duì)Windows平臺(tái)及應(yīng)用的數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)解決方案。

整體解決方案的應(yīng)用與效益

通過云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)，開發(fā)測(cè)試、安裝和新服務(wù)器的添加都能夠以自動(dòng)化的流程來實(shí)現(xiàn)，在收到教師請(qǐng)求之后，可以立即自動(dòng)地提供解決方案，這樣為師生提供了最大程度的便利，也將管理教師的參與要求降到最低。云解決方案服務(wù)平臺(tái)可以為教師提供高效的工具用來簡(jiǎn)化管理。

通過云計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行資源整合，大大提升了學(xué)校的服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)資源利用率，提高了管理流程的自動(dòng)化程度，變被動(dòng)式服務(wù)為主動(dòng)式服務(wù)，使得整個(gè)基礎(chǔ)架構(gòu)處于一個(gè)全面的、高度整合的平臺(tái)之上，在提供高效、快捷服務(wù)的同時(shí)，降低了整體的系統(tǒng)維護(hù)復(fù)雜度和運(yùn)營(yíng)成本。

通過使用服務(wù)器虛擬化技術(shù)，可以使用冗余的虛擬服務(wù)器代替外部的物理硬件，因此，不需要部署昂貴的物理服務(wù)器即可獲得冗余。 學(xué)校以私有云平臺(tái)為依托，采用全面虛擬化技術(shù)，搭建起功能完善的私有云基礎(chǔ)環(huán)境。同時(shí)，在服務(wù)器與終端實(shí)現(xiàn)了完全的虛擬化之后，學(xué)校IT所耗費(fèi)的能源更少，真正實(shí)現(xiàn)了綠色節(jié)能。

通過動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)中心工具包，使得應(yīng)用能夠在不超過15分鐘的時(shí)間內(nèi)，通過自助服務(wù)門戶網(wǎng)站添加新服務(wù)器，幾乎可以獲得實(shí)時(shí)的水平縮放。另外，還可以為現(xiàn)有服務(wù)器添加處理器、內(nèi)存以及存儲(chǔ)資源，從而進(jìn)行垂直縮放。從實(shí)際效果來說，云計(jì)算避免了容量規(guī)劃可能帶來的風(fēng)險(xiǎn)。

使用微軟私有云解決方案，整個(gè)學(xué)校內(nèi)無論是應(yīng)用服務(wù)器還是師生所使用的客戶端，大部分運(yùn)行在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)中心的虛擬化的資源池中，各部門所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在統(tǒng)一的位置，讓學(xué)?？梢愿玫乜刂泼舾袛?shù)據(jù)，保護(hù)學(xué)校數(shù)字資產(chǎn)，并提升學(xué)校安全性。

微軟私有云提供了良好的可伸縮性，對(duì)于應(yīng)用來說，一旦應(yīng)用量增大，需要更多的計(jì)算資源時(shí)，私有云可以動(dòng)態(tài)地調(diào)配資源池，為該應(yīng)用分配更多的計(jì)算資源，使其可以高效地完成相關(guān)的任務(wù)。當(dāng)任務(wù)運(yùn)行結(jié)束后，系統(tǒng)可以自動(dòng)地回收這些資源，將其交還給資源池，并等待分配給其他需要的應(yīng)用。這種自動(dòng)化的方式讓學(xué)校同事無需再通過手工的方式頻繁地對(duì)服務(wù)器做出調(diào)整?，F(xiàn)在，應(yīng)用部門的教師可以通過內(nèi)部門戶自助申請(qǐng)相關(guān)的計(jì)算資源來完成他們所需的任務(wù)，整個(gè)流程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，非常方便。不僅是服務(wù)器，對(duì)于終端來說，由于實(shí)現(xiàn)了終端桌面的虛擬化運(yùn)行，所有的用戶桌面環(huán)境都能以虛擬機(jī)的形式運(yùn)行在數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器上。虛擬桌面和瘦客戶端具有更好的穩(wěn)定性，減少了維護(hù)量，讓信息組可以更加關(guān)注于戰(zhàn)略或其他關(guān)鍵的工作，為學(xué)校內(nèi)外提供更優(yōu)質(zhì)、更高效的服務(wù)。

（作者單位：四川重慶市梁平中學(xué)）