浦東教發(fā)院軟硬件建設區(qū)中心機房項目設計與開發(fā)

韓昊

摘? 要：在現(xiàn)代信息化社會發(fā)展的背景下，想要對信息化技術的發(fā)展進行適應，就需要建立更多的信息化平臺，而信息化平臺需要機房等基礎設施對其進行支撐。信息化系統(tǒng)的基礎就是機房，因此機房是非常重要的部分。但現(xiàn)階段的機房運維管理和能源利用都相對比較低，無法完全滿足使用者的全部需求。云計算技術的發(fā)展為機房的設計和建設帶來了新的機遇，并且高度智能化的云計算中心機房已是未來IT發(fā)展的必然趨勢。文章以浦東教發(fā)院軟硬件建設區(qū)中心機房項目的建設和開發(fā)為例，對該項目的設計、開發(fā)及硬件配置的思路與實現(xiàn)進行了分析闡述。

關鍵詞：軟硬件建設;混合云技術;虛擬化平臺

中圖分類號：TP308? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）23-0093-03

Abstract： In the context of the development of modern information society， if we want to adapt to the development of information technology， we need to establish more information platform， and the information platform needs the infrastructure such as computer room to support it. The foundation of the information system is the computer room， so the computer room is a very important part. At this stage， however， the computer room operation and maintenance management and energy utilization are relatively low， and cannot fully meet the needs of users. The development of cloud computing technology has brought new opportunities for the design and construction of computer room， and the highly intelligent cloud computing center computer room has become the inevitable trend of IT development in the future. Taking the construction and development of the central computer room project in the software and hardware construction area of Pudong Education and Development Institute as an exemplar， this paper analyzes and expounds the design， development and hardware configuration of the project.

Keywords： hardware and software construction; hybrid cloud technology; virtualization platform

引言

浦東教發(fā)院市示范性高中軟硬件建設項目中的中心機房經(jīng)過相關的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)老師都有獨立的電腦，存在配置不同并且使用方式也多樣化的情形，同時其所處環(huán)境也不相同。學校都有屬于自己的教室和IT實驗室，想要用一種方法把整體的需求進行計算是具有一定難度的，因此本文對相關的數(shù)據(jù)先進行了采樣，并且以學校為單位來獲得一個學期中存儲、網(wǎng)絡以及計算資源的消耗量，之后再根據(jù)資源的增長趨勢，對2020年每個學校使用的存儲和網(wǎng)絡以及資源進行計算，然后再使用計算機模擬計算所需資源。

1 項目概況

2016年的浦東教發(fā)院市示范性高中軟硬件建設項目中的中心機房由某知名計算機系統(tǒng)集成公司進行建設，建設工期為一年，投資達幾千萬。該項目包括了前期的調(diào)研和設計方案的確定，以及項目的建設和項目完工之后的驗收工作，還有該項目也是浦東新區(qū)教育云平臺的主要支撐平臺之一，因此整個項目的組成包括服務器和存儲資源池、負載均衡、虛擬化軟件和網(wǎng)絡交換機等部分。

2 開發(fā)思路與設計原則

2.1 解決思路

根據(jù)浦東現(xiàn)代信息化的教育現(xiàn)狀，可以構建一種混合云虛擬化的平臺解決方案，從而實現(xiàn)透明和無縫的私有云及公有云的組合，高度虛擬化on premise的基礎設施想要得到更高的效率就必須配合公有云端資源來獲得。無論在任何環(huán)境下，所有資產(chǎn)在安全和控制以及透明度的環(huán)境下，無縫連成公共和內(nèi)部資源。

具體可以從兩個方面來進行：

（1）從計算模型上看。對云服務和應用充分使用，并向家長和學校提供云服務。浦東教育的解決方案就是擬使用基于虛擬化的云計算來構建自己的云計算平臺，然后在教育數(shù)據(jù)核心部位進行部署，根據(jù)成本以及客戶的個性化要求，同時面對服務的內(nèi)部應用環(huán)境，以此來得到技術和平臺以及產(chǎn)品和運維管理在內(nèi)的有效支持。

（2）從計算架構上看（如圖1）。首先，個人或者企業(yè)可以通過云計算技術對計算資源進行遠程訪問，其中部分相關功能由存儲和計算以及虛擬化技術進行提供;其次，把完成的計算機平臺可以作為一種服務提供給客戶，其中包括應用設計和測試以及開發(fā)、托管等，而且此類服務客戶不用購買軟件和硬件，想要創(chuàng)建、部署和測試相關服務和應用的話，只需要對PaaS平臺充分利用就可以;再次，用戶想要獲得軟件服務時，只需要根據(jù)SLA使用網(wǎng)絡就可以獲得自己想要的并帶有軟件功能的服務，從而也就不需要用戶在自己的服務器或者電腦上安裝軟件產(chǎn)品了;最后，提供移動終端以及PC端的訪問支持。

2.2 設計原則

（1）先進性。在進行設計時，要堅持使用現(xiàn)階段的主流產(chǎn)品，對用戶業(yè)務服務平臺3-5年內(nèi)的發(fā)展要充分考慮，預留升級空間;（2）可用性。設計過程中對系統(tǒng)的可用性要充分考慮，同時對系統(tǒng)設計上的單點故障要摒除;（3）安全性。作為校園基礎管理系統(tǒng)，在設計時務必要全方位的考慮系統(tǒng)的安全性;（4）繼承性。現(xiàn)階段校園中各個系統(tǒng)之間的關聯(lián)越來越緊密，已有系統(tǒng)的高度可集成性新系統(tǒng)要進行提供，避免出現(xiàn)二次建設現(xiàn)象，造成維護成本的提高;（5）擴展性。系統(tǒng)在進行設計時，要對業(yè)務未來發(fā)展未雨綢繆，并且在構架上要滿足對其縱向與橫向的擴展需求，還有也要在架構簡單明了的基礎上將組件的耦合度以及各個模塊的功能降低，對兼容性也要充分考慮，使擴展方案可以快速并高效的實現(xiàn);（6）適應性原則。不能忽視對已有IT資源的投入，使其可以對系統(tǒng)和網(wǎng)絡以及應用架構能完全適應，從而再構建過程中減少對系統(tǒng)的大范圍改造，進一步使系統(tǒng)建設成本的復雜度降低。

3 設計實施和設備選型

3.1 設計實現(xiàn)

想要實現(xiàn)設計方案，首先需要對服務器和存儲的容量進行大概的計算。在對學校資源容量進行大概計算時，要以學校為單位，對網(wǎng)絡和存儲以及資源的消耗展開計算。通過相關調(diào)研，共有28個學校，教職工的人數(shù)為300人，學生數(shù)為2000人。學校一些應用的評估如表1，根據(jù)8400+56000=64400的潛在用戶，實際有50000名用戶對系統(tǒng)進行使用，并且要是根據(jù)25%的在線率來計算的話，大約有12500用戶同時在線。如果以50個用戶對1臺云服務器進行訪問的話，就需要250臺云服務器來對應用業(yè)務進行支撐。每臺服務器根據(jù)4vCPU/16GB的內(nèi)存來配置來計算，就需要1000vCPU和4TB的內(nèi)存。區(qū)中心項目要對其整體實施拓撲，使用38臺刀片服務器來承載其業(yè)務并采用負載均衡設備。為了滿足WEB的高可用性，還要使用2臺主存儲服務器和1臺備份存儲來分別實現(xiàn)高可用和大容量，之后使用2臺IO融合交換機作為存儲和網(wǎng)絡交換機，通過10Gb再匯聚到核心交換機上。

3.2 設備配置

配置聯(lián)想設備時，刀片機箱需要3套，型號為Flex System，對其CMM機箱管理模塊要采用標準配置，提供Web管理界面和CLI命令行，冗余熱插拔電源模塊要滿6個，而冗余熱插拔風扇模塊要滿10個，SI4091全萬兆以太網(wǎng)交換模塊需要2個。另外，計算網(wǎng)絡每臺的對內(nèi)端口需要14個10Gb標準配置，對外端口10個10Gb的標準配置，并且每個交換機還要提供2個10Gb SFP+以及1條7m的DAC線纜。

域控制服務器需要2臺，型號是X240，計算節(jié)點需配置2顆E5-2658v3CPU，內(nèi)存為128GB RDIMM DDR4、2塊600GB 10KPM的熱插拔SAS磁盤以及融合網(wǎng)絡端口要2個10Gb。

業(yè)務服務應用服務器32臺，型號是X240，計算節(jié)點需要配置2顆E5-2658v3CPU，內(nèi)存為128GB RDIMM DDR4、2塊300GB 15KPM的熱插拔SAS磁盤，融合網(wǎng)絡端口要2個10Gb。

數(shù)據(jù)庫服務器的配置二中需要4臺，型號為X240，計算節(jié)點需配置2顆E5-2697v3CPU，內(nèi)存為256GB RDIMM DDR4、2塊120GB的熱插拔SSD磁盤以及融合網(wǎng)絡端口需要2個10Gb配置。

數(shù)據(jù)庫服務器的配置一中需要2臺，型號為440，計算節(jié)點需配置4顆E5-4657v2CPU，內(nèi)存為256GB RDIMM DDR4、2塊120GB的熱插拔SSD磁盤以及融合網(wǎng)絡端口需要2個10Gb配置。

服務器IO融合接入交換機需2臺配置，型號是G8264，該型號的配置需要52個萬兆端口和12個FC端口以及8個8GbSFP+模塊和4個10GbSFP+模塊。

數(shù)據(jù)集中存儲設備需要2臺，其型號是VNX5400，需要超過32GB系統(tǒng)緩存的配置，并且二級緩存大于1TB，還有在緩存時要提供必要的保護措施，停電狀態(tài)下可以使數(shù)據(jù)寫入硬盤，緩存讀寫的大小可隨時調(diào)整。自適應光纖主機通道接口要配置8個8Gbps，且對8GbFC 1Gb ISCSI 10Gb 16GbFC等接口要支持。F5負載均衡設備配置時BIGIP2000S型號的要配兩臺。

4 系統(tǒng)測試

4.1 基本功能測試

基本功能需要測試的包括服務器開機時其狀態(tài)是否正常;儲存設備是否有正常進行工作;融合交換及有沒有正常運行;服務器有沒有全部識別儲存的分配空間;數(shù)據(jù)的讀取是否正常以及內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)的鏈接是否正常等。

4.2 高性能、高可用性測試

對其性能和可用性方面的測試由微軟在系統(tǒng)層面進行。

4.3 其他測試

F5負載均衡設備冗余測試的目的是確認F5是否可以正常運行。測試環(huán)境要求網(wǎng)絡配置完成的同時HA配置也要完成。進行測試時先把主F5的2.1口拔掉，查看PingF5的浮動IP丟包情況，并對備機狀態(tài)進行查看，然后再重復此流程查看主機狀態(tài)，其次對主機或者備機重啟，最后再次查看PingF5的浮動IP丟包情況，并查看備機狀態(tài)。測試進行之前的預期結果為斷線會主動切換且F5斷電后也會主動切換，實際測試結果和預期結果相符，此項測試通過。

5 結束語

機房是網(wǎng)絡信息化的核心部位，機房中每個設備的功能和作用各不相同，并且實施的前置條件也有所區(qū)別，因此就需要使用計算機對項目中的最優(yōu)路徑進行不斷的模擬，從而在規(guī)定時間內(nèi)完成中心機房項目的建設。

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