云計(jì)算資源池在電力信息化中的應(yīng)用

國(guó)家電網(wǎng)有限公司 于曉輝

國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司大連供電公司 吳江寧 姜學(xué)樸 閻德武

云計(jì)算是IT產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大趨勢(shì)，對(duì)于電力信息化發(fā)展的影響日益突出。隨著發(fā)展，云計(jì)算資源池的概念興起。本文對(duì)云計(jì)算資源池做簡(jiǎn)要的介紹，針對(duì)云計(jì)算資源池在電力信息化中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

隨著云計(jì)算概念的到來(lái)，信息技術(shù)行業(yè)受到了較大的沖擊，云計(jì)算在企業(yè)私有云環(huán)境的影響下落地也成為了企業(yè)共同面對(duì)的難題。隨著發(fā)展，云計(jì)算資源池逐步成為了第一個(gè)能在企業(yè)私有云環(huán)境中完整落地的新型應(yīng)用方式。

電力企業(yè)的主要業(yè)務(wù)是建設(shè)運(yùn)營(yíng)電網(wǎng)，保證電力供應(yīng)的安全化、經(jīng)濟(jì)化、清潔化、可持續(xù)化，發(fā)展方向日益趨向于標(biāo)準(zhǔn)化、集團(tuán)化以及產(chǎn)業(yè)化。集團(tuán)化要求企業(yè)在生產(chǎn)、銷售和售后等環(huán)節(jié)達(dá)到較高的要求。所以，數(shù)據(jù)能夠及時(shí)被分析和儲(chǔ)存越來(lái)越重要。

一、資源池在云計(jì)算中的定義

云計(jì)算服務(wù)可以劃分為基礎(chǔ)設(shè)施級(jí)、平臺(tái)級(jí)和軟件級(jí)這三個(gè)級(jí)別的服務(wù)類型。大型的企業(yè)主要是以虛擬化的技術(shù)組建資源池，通過資源池滿足所有業(yè)務(wù)的資源需要來(lái)體現(xiàn)云計(jì)算的應(yīng)用，體現(xiàn)出靈活分配和擴(kuò)展富有彈性的特征，能夠提高資源的應(yīng)用效率。

二、電力信息化建設(shè)中建設(shè)云計(jì)算資源池的目的

電力企業(yè)在初步嘗試云計(jì)算資源池建設(shè)時(shí)，是以互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)云計(jì)算資源池建設(shè)為參考的。但是通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)大型電力企業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算資源池的建設(shè)是存在較大區(qū)別的。主要原因是互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的規(guī)模較大但是模式單一，而大型電力企業(yè)的IT基礎(chǔ)設(shè)施的環(huán)境具有復(fù)雜性，在云計(jì)算資源池建設(shè)過程中不得不充分考慮結(jié)構(gòu)問題。因此，大型電力企業(yè)不能按照單一的X86虛擬化概念進(jìn)行云計(jì)算資源池的建設(shè)。大型電力企業(yè)建設(shè)資源池并不是一蹴而就的，它的復(fù)雜性決定了資源池建設(shè)需要經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間的考驗(yàn)。

三、云計(jì)算技術(shù)在電力信息化發(fā)展中的運(yùn)用

由于電力企業(yè)數(shù)據(jù)具有復(fù)雜性，云計(jì)算資源管理系統(tǒng)能通過運(yùn)用虛擬化技術(shù)將物理設(shè)備轉(zhuǎn)換為能夠?qū)崿F(xiàn)高度共享的資源池，從而能夠?qū)Y源有一個(gè)高效的統(tǒng)一管理，提供給企業(yè)提供資源、管理虛擬機(jī)、動(dòng)態(tài)調(diào)配資源、計(jì)算分析資源使用的服務(wù)。電力企業(yè)提供云計(jì)算資源管理平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)自主按照業(yè)務(wù)應(yīng)用需求提供資源、鏡像管理統(tǒng)一化、運(yùn)行環(huán)境具有彈性等。

建設(shè)云計(jì)算資源池能夠?qū)Y源進(jìn)行統(tǒng)一的管理，按照實(shí)際需求調(diào)度和分配資源，有效的提高了資源的利用率，軟件和硬件的整合也得到優(yōu)化。鏡像管理的統(tǒng)一化提高了鏡像文件的存儲(chǔ)效率、定位速度、和管理版本的性能，使得復(fù)雜的鏡像管理簡(jiǎn)單化，支撐應(yīng)用復(fù)制過程。利用云計(jì)算技術(shù)還可以加快部署速度，為各類業(yè)務(wù)應(yīng)用做資源供給的服務(wù)，支撐災(zāi)備演練、災(zāi)備切換等重要流程。云計(jì)算資源管理系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)應(yīng)用的負(fù)載狀況，做出業(yè)務(wù)應(yīng)用集群的彈性收縮，使得業(yè)務(wù)應(yīng)用有一個(gè)安全可靠的運(yùn)行環(huán)境，從而大幅度提高接管靈活性。并且，云計(jì)算資源管理平臺(tái)能為電力企業(yè)提供一個(gè)在虛擬環(huán)境下的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，主要體現(xiàn)為發(fā)現(xiàn)虛擬化構(gòu)架，監(jiān)控物理資源、虛擬化資源和配置等。

四、電力企業(yè)云計(jì)算資源池的建設(shè)

因?yàn)殡娏π畔⒒l(fā)展中建設(shè)云計(jì)算資源池具有復(fù)雜性，所以無(wú)法用一個(gè)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)資源池的優(yōu)劣。本文通過資源池五個(gè)組成部分對(duì)其整體進(jìn)行分析。

（一）X86虛擬化

我們以X86虛擬技術(shù)中的VMware為例，它能夠?qū)86物理機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)樘摂M機(jī)，虛擬化平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)中涉及的軟件和硬件不需要直接綁定，并且虛擬機(jī)的創(chuàng)建、銷毀以及變更更為方便，X86虛擬化技術(shù)一定程度上體現(xiàn)了X86結(jié)構(gòu)的柔韌性。

但是，X86虛擬化絕對(duì)不能代表整個(gè)云計(jì)算資源池建設(shè)，它只是整個(gè)建設(shè)過程中跨出的第一步。在建設(shè)中建設(shè)者往往會(huì)遇見各種各樣的問題，主要體現(xiàn)為硬件與虛擬化軟件的不兼容、儲(chǔ)存設(shè)備發(fā)生故障、X86虛擬化環(huán)境下業(yè)務(wù)應(yīng)用效果不佳等。從技術(shù)方面來(lái)看，X86技術(shù)提高虛擬機(jī)的適用性主要是通過共享儲(chǔ)存實(shí)現(xiàn)的，儲(chǔ)存資源的開銷量直接影響計(jì)算資源的效率，IT基礎(chǔ)設(shè)施引入虛擬化平臺(tái)會(huì)舍得真?zhèn)€構(gòu)架變得復(fù)雜，所以，存儲(chǔ)器、網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器以及軟件之間的聯(lián)系尤為緊密。從運(yùn)用資源方面來(lái)看，較多的電力企業(yè)通過X86虛擬化平臺(tái)建設(shè)之后只是以獨(dú)占虛擬主機(jī)的方式代替獨(dú)占物理主機(jī)的方式，而資源的流轉(zhuǎn)并沒有得到改善。并且，物理機(jī)在X86虛擬機(jī)中的運(yùn)用具有較高要求，較多單位通過采購(gòu)服務(wù)器進(jìn)行資源池建設(shè)，這導(dǎo)致無(wú)法高效率的運(yùn)用遺留的軟件、硬件資產(chǎn)，這一問題突出體現(xiàn)在大型電力企業(yè)中。

因此，X86虛擬化的建設(shè)階段僅僅為電力企業(yè)云計(jì)算資源池建設(shè)最基礎(chǔ)的階段。

（二）通過硬件池支撐的硬件資源交付

對(duì)于電力企業(yè)來(lái)講，X86虛擬化只是做到X86服務(wù)器池化，但是因?yàn)殡娏ζ髽I(yè)業(yè)務(wù)具有復(fù)雜性，一次性將業(yè)務(wù)全部轉(zhuǎn)移到X86虛擬池是不科學(xué)的，并且建設(shè)過程中遺留的物理服務(wù)器和小型機(jī)等仍然需要有一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間的存在。因此，電力企業(yè)在云計(jì)算資源池建設(shè)過程中還要做到物理機(jī)和小型機(jī)的池化。

電力企業(yè)云計(jì)算資源池建設(shè)的第二階段與第一階段相比，主要突出體現(xiàn)于硬件設(shè)施的柔韌性。

在大型電力企業(yè)中，物理機(jī)池與小型機(jī)池是必不可少的。在安裝網(wǎng)絡(luò)和主機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化技術(shù)成熟的條件下，X86物理服務(wù)器能夠根據(jù)用戶的具體需求進(jìn)行安裝，使得X86物理服務(wù)器的管理效果相似于虛擬機(jī)池；對(duì)于小型機(jī)，可以通過小型機(jī)自主的虛擬化技術(shù)達(dá)到動(dòng)態(tài)分配的目的。不過，因?yàn)閄86物理服務(wù)器受到自動(dòng)化能力不強(qiáng)的局限以及小型機(jī)具有封閉性的特征，物理機(jī)和小型機(jī)的池化無(wú)法達(dá)到X86虛擬池的同一水平。

資源的配比是儲(chǔ)存、服務(wù)器以及網(wǎng)絡(luò)的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)最關(guān)鍵的考慮方向。做到服務(wù)器池化是資源池建設(shè)工程中的一個(gè)新挑戰(zhàn)。比如，由于存儲(chǔ)的開銷量在X86虛擬池中變大，計(jì)算資源與儲(chǔ)存資源的配比要尤其注意。在實(shí)際中，可以實(shí)現(xiàn)由一臺(tái)集中式儲(chǔ)存設(shè)備支持一百五十臺(tái)物理機(jī)進(jìn)行虛擬化工作，因?yàn)閮?chǔ)存性能不夠高而引起虛擬化性能下降的案例很多。另外，云計(jì)算資源池中，虛擬機(jī)會(huì)在物理主機(jī)之間遷移，這就需要有一個(gè)具備較高的適應(yīng)動(dòng)態(tài)能力的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為虛擬機(jī)間網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通能不中斷做保障。為了實(shí)現(xiàn)電力信息化發(fā)展工程中大規(guī)模的云計(jì)算資源池建設(shè)，必須要充分考慮存儲(chǔ)、服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)聯(lián)問題。

在第二階段的云計(jì)算虛擬池建設(shè)，硬件設(shè)備變得尤其復(fù)雜，因此必須要建立一個(gè)統(tǒng)一的管理系統(tǒng)。這一階段的虛擬池管理系統(tǒng)要做到能夠管理混合的環(huán)境和硬件裝備的交付。比如，業(yè)務(wù)1需要兩臺(tái)預(yù)裝VMware系統(tǒng)的虛擬機(jī)和兩臺(tái)預(yù)裝AIX系統(tǒng)的小型機(jī)，它們必須存在在同一個(gè)WLAN環(huán)境中，并且小型機(jī)必須有儲(chǔ)存卷掛載，這樣的環(huán)境具有復(fù)雜性，需要云計(jì)算資源池管理系統(tǒng)自行組建。并且，云計(jì)算資源池管理系統(tǒng)要求具有一定調(diào)度能力，為資源能夠充分運(yùn)用做保障。在第二階段的云計(jì)算資源池，能夠做到對(duì)所有的硬件服務(wù)實(shí)現(xiàn)交付。

（三）面向運(yùn)用的硬件、軟件資源裝配

云計(jì)算資源池建設(shè)第三階段與第二階段相比，第三階段增加了軟件安裝與交付的能力。云計(jì)算資源池管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)指定的軟件或者硬件交付。例如，業(yè)務(wù)1交付預(yù)裝了Linux系統(tǒng)與WebLogic中間件的兩臺(tái)虛擬機(jī)，并且集群配置兩個(gè)WebLogic；交付兩個(gè)預(yù)裝AIX系統(tǒng)與Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)的小型機(jī)，并且以RAC模式配置Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)。這一階段擴(kuò)充了云計(jì)算資源池的服務(wù)范圍。

雖然此階段相比于第二階段的提升幅度較小，但是此階段是根據(jù)企業(yè)平臺(tái)軟件建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的。平臺(tái)軟件通常是通過腳本實(shí)現(xiàn)安裝交付的，一旦出現(xiàn)平臺(tái)軟件不標(biāo)準(zhǔn)的問題，極易引發(fā)腳本泛濫從而導(dǎo)致管理失控的嚴(yán)重現(xiàn)象。因此，平臺(tái)軟件做到標(biāo)準(zhǔn)化是實(shí)現(xiàn)平臺(tái)軟件服務(wù)化的重要前提。

第三階段是當(dāng)先允許的技術(shù)條件下，電力企業(yè)能夠在云計(jì)算資源池建設(shè)中達(dá)到的最高級(jí)別。

（四）通過軟件池支撐的硬件、軟件資源交付

第四階段實(shí)現(xiàn)了軟件資源的池化，強(qiáng)化了平臺(tái)軟件的柔韌性。在上一階段，軟件的交付還是依賴于安裝腳本，這一階段的主題則是達(dá)到平臺(tái)軟件自主實(shí)現(xiàn)調(diào)度。比如說(shuō)數(shù)據(jù)庫(kù)池能夠同時(shí)通過給多個(gè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)服務(wù)，并且按照不同業(yè)務(wù)的負(fù)載實(shí)況自動(dòng)調(diào)配數(shù)據(jù)資源，軟件資源實(shí)現(xiàn)具有流動(dòng)性的特征。平臺(tái)軟件在軟件池中能夠?qū)崿F(xiàn)徹底的服務(wù)化，用戶可以直接受到平臺(tái)軟件的服務(wù)。

（五）富有彈性的應(yīng)用軟件交付

電力企業(yè)云計(jì)算資源池建設(shè)的第五階段主要目標(biāo)徹底實(shí)現(xiàn)軟件和硬件結(jié)構(gòu)的彈性。資源彈性這一概念較難實(shí)現(xiàn)，在電力企業(yè)云計(jì)算資源池建設(shè)過程中經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)據(jù)累計(jì)以及大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，才能做到調(diào)度資源彈性化以及在生產(chǎn)中高效應(yīng)用。

并且，大型電力企業(yè)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化并非易事，需要電力企業(yè)做長(zhǎng)時(shí)間建設(shè)，而業(yè)務(wù)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化又是在實(shí)現(xiàn)資源流動(dòng)過程中尤其重要的階段。在第四階段，云計(jì)算資源池的建設(shè)基本完成，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益水平能夠到達(dá)一個(gè)新高度；數(shù)據(jù)庫(kù)基本上可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)管理，運(yùn)行維護(hù)成本大幅度降低。從而電力企業(yè)的業(yè)務(wù)創(chuàng)新能力、競(jìng)爭(zhēng)能力都有顯著的提升。

五、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在電力信息化發(fā)展中建設(shè)云計(jì)算資源池至關(guān)重要。運(yùn)用虛擬化技術(shù)和通過對(duì)資源的統(tǒng)一調(diào)度管理，杜絕了電力企業(yè)在電力信息化發(fā)展中出現(xiàn)信息孤島的現(xiàn)象以及解決了資源利用率不高的問題，電力企業(yè)的數(shù)據(jù)管理和設(shè)備管理也實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)單化，為電力信息化發(fā)展提供了重要保障，為智能電網(wǎng)的建設(shè)做出巨大貢獻(xiàn)。