【摘要】近年來,隨著信息化、數(shù)字化、物聯(lián)網等新技術在智慧礦山建設上的應用,煤炭集團傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心在規(guī)模、帶寬、擴展性以及成本方面存在很大不足,已經適應不了新形勢下的應用需求。本文針對基于云計算技術的數(shù)據(jù)中心相關感念及技術進行分析,探討面向云計算數(shù)據(jù)中心網絡體系、數(shù)據(jù)存儲、容災備份的規(guī)劃與設計。
【關鍵詞】云計算;煤炭;規(guī)劃;設計
1前言
“十二五”時期是我國煤炭工業(yè)提高科學化發(fā)展水平,加大結構調整力度,轉變發(fā)展方式的關鍵時期,信息化、數(shù)字化、物聯(lián)網等新技術在智慧礦山建設上得到了快速的應用和發(fā)展。近年來,云計算技術的蓬勃發(fā)展為整個IT行業(yè)帶來了巨大變革,以傳統(tǒng)方式構建的數(shù)據(jù)中心已經不能滿足現(xiàn)在新形勢下日益增長的高性能及高性價比需求,我國各大型煤炭行業(yè)集團公司信息化水平不斷提高,對高密度服務器及高度自動化管理系統(tǒng)的需求不斷增長,建設云有必要建設以云計算技術為基礎的新一代數(shù)據(jù)中心。
2云數(shù)據(jù)中心的概念及關鍵技術
云數(shù)據(jù)中心是指以客戶為中心,以服務為導向,基于高效、低能耗的IT與網絡基礎架構,利用云計算技術,自動化地按需提供各類云計算服務的新一代數(shù)據(jù)中心。云數(shù)據(jù)中心對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心進行了升級,代表了未來有關數(shù)據(jù)中心技術的演進方向。
2.1云數(shù)據(jù)中心的特點
(1)資源池化。云數(shù)據(jù)中心的資源池由其IT資源和網絡資源構成,功能是去耦合邏輯資源和物理資源,用戶不需要關注底層的物理設備,僅對邏輯資源進行相關操作就可以了。(2)智能高效。云數(shù)據(jù)中心通過統(tǒng)一的管理平臺對資源監(jiān)控、部署與調度、業(yè)務生命周期進行自動化的智能管理,集群設備成本比較低,利用虛擬化、分布式計算技術,高效實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的承載、存儲和處理。(3)面向服務。云數(shù)據(jù)中心建立以服務為導向的整體架構,由提供資源轉為提供服務,用戶選擇服務時通過服務目錄,對底層實際資源透明。(4)按需供給。云數(shù)據(jù)中心的底層基礎架構以資源池化為基礎實現(xiàn)資源的`動態(tài)伸縮,計費功能細;A硗飧鶕(jù)上層應用的發(fā)展趨勢,智能地規(guī)劃底層物理設備的容量。(5)綠色低碳。云數(shù)據(jù)中心通過虛擬化綠色節(jié)能技術和模塊化的設計,可以降低設備的投入成本與運營維護成本實現(xiàn)PUE(PowerUsageEffectiveness)值的綠色低碳運營。
2.2云數(shù)據(jù)中心的關鍵技術
云數(shù)據(jù)中心的關鍵技術主要是在IT基礎設施的虛擬化技術。虛擬化的定義是指計算原件不是在真實的基礎上運行而是在虛擬的基礎上,是為了簡化管理、優(yōu)化資源設計的解決方案,其本質是實現(xiàn)底層物理設備與邏輯資源的去耦合。(1)服務器虛擬化。虛擬化可以使彼此獨立的操作系統(tǒng)和應用軟件在相同的一套硬件上運行,同質、高效、資源受控是服務器虛擬化的主要特點。為了提高資源配置的靈活性,根據(jù)需求彈性虛擬化后的虛擬機可以增加或減少對其分配的硬件資源;為了提高資源利用率,降低能耗,可以同時在單個物理服務器上運行多個虛擬機;整個系統(tǒng)的硬件配置、操作系統(tǒng)和應用通過虛擬化技術封裝在文件里,可以快速部署系統(tǒng)、發(fā)布軟件和備份系統(tǒng),系統(tǒng)的可靠性和擴展性強,在不同服務器上動態(tài)遷移時業(yè)務不中斷。(2)存儲虛擬化。通過虛擬化技術對存儲服務或存儲系統(tǒng)的內部功能進行抽象、隔離或隱藏,分離存儲或數(shù)據(jù)的管理與網絡資源、服務器、應用的管理,在系統(tǒng)的多個層面可以實現(xiàn)存儲虛擬化,比如通過建立類似HSM(分級存儲管理)系統(tǒng),一起解決對系統(tǒng)異構問題。(3)網絡虛擬化。以前傳統(tǒng)的虛擬專用網是通過VPN或VLAN的方式在公用網絡上建立的,近年來,“多對一”特征的計算虛擬化對現(xiàn)有網絡提出了和底層虛擬機相感知、相適配的新要求,使傳統(tǒng)的網絡具備了大二層網絡、虛擬交換機、虛擬網卡以及虛擬化動態(tài)感知的功能。
3云數(shù)據(jù)中心網絡規(guī)劃與設計
隨著我國煤炭行業(yè)兩化融合工作的推廣,信息化建設作為促進煤炭企業(yè)安全高效發(fā)展的重點工程來抓,近年來,信息技術已初步應用于礦井安全、生產、經營管理等各業(yè)務領域,國內給大型煤炭集團本著“總體規(guī)劃、分步實施、重點突破、務求實效”的工作方針,著力將公司信息化建設向信息擴展、高度集成、綜合應用、自動控制、預測預報、智能決策的方向全面發(fā)展,F(xiàn)以我國某大型煤炭集團總部業(yè)務應用的需求為例,對其數(shù)據(jù)中心網絡進行重新規(guī)劃與設計,按照功能將劃分為七大區(qū):核心業(yè)務交換區(qū)、核心業(yè)務區(qū)、辦公區(qū)、互聯(lián)網接入區(qū)、運維管理區(qū)、廣域網接入區(qū)、外聯(lián)業(yè)務區(qū)。二級板塊及其下屬子公司可參考建立符合自身情況的局域網絡。核心區(qū)提供各分區(qū)模塊互連;運維管理區(qū)是企業(yè)的IT運營中心;外聯(lián)業(yè)務區(qū)是企業(yè)對外業(yè)務、互聯(lián)網業(yè)務部署區(qū)域。數(shù)據(jù)中心網絡如下圖(圖1)。
4云數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)安全規(guī)劃與設計
4.1數(shù)據(jù)存儲方式
集團數(shù)據(jù)存儲量巨大,生產數(shù)據(jù)、安全數(shù)據(jù)、業(yè)務數(shù)據(jù)以及測試數(shù)據(jù)等需要進行頻繁的快速讀寫,為保證這種應用的需求,該集團希望在數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)存儲方式上既要保證存儲的可擴展性還要保證數(shù)據(jù)的快速訪問,同時也要考慮對新服務器的快速部署,數(shù)據(jù)中心存儲方式設計為IPSAN的存儲方式。數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)采取的存儲方式主要有DAS、NAS、SAN三種,根據(jù)集團公司對數(shù)據(jù)存儲的要求,采取SAN的存儲方式。SAN是存儲區(qū)域網絡(StorageAreaNetwork),是將服務器與一個或多個網絡存儲設備通過專用高速網絡連接起來,采用數(shù)據(jù)塊方式進行數(shù)據(jù)存儲,因此其數(shù)據(jù)存儲速度比DAS、NAS快。SAN主要有IPSAN和FCSAN兩種形式(分別使用IP和光纖通道)。光纖通道是一種高性能、高成本技術,可以為網絡存儲用戶提供高速、高可靠性及安全穩(wěn)定的傳輸,實現(xiàn)不同主機互連、企業(yè)之間共享存儲系統(tǒng)。IPSAN繼承了FCSAN技術的優(yōu)點,并且通過IP,利用廉價的以太網設備,如就交換機、路由器、線纜實現(xiàn)低風險、低成本的SAN存儲。ISCSI是實現(xiàn)IPSAN的最重要的技術,是運行在TCP/IP之上的塊模塊協(xié)議,因此它可將IP網絡和塊模塊的優(yōu)勢很好的結合起來,且使IPSAN的成本低于FCSAN。所以,數(shù)據(jù)中心建設設計為IPSAN的存儲方式。
4.2兩地三中心容災備份
為增強該集團業(yè)務應用系統(tǒng)、重要數(shù)據(jù)的可用性,抵抗災難發(fā)生時帶來的風險,集團公司按照國家的要求需要建設兩地三中心的容災備份方案。兩地三中心是指主數(shù)據(jù)中心、同城災備及異地災備中心。兩地三中心機房為業(yè)務應用系統(tǒng)提供基礎配套設施,數(shù)據(jù)中心架構采取的網絡互聯(lián)拓撲方案如下圖(圖2)。本地主數(shù)據(jù)中心通過雙機熱備、本地備份、CDP這些在線/近線的數(shù)據(jù)保護手段完成機房內事件的災備。同城災備中心是指在一個城市中部署的災備中心,為了保證業(yè)務的連續(xù)性,對集團公司的數(shù)據(jù)在同一個城市進行實時備份和業(yè)務倒換。同城實時數(shù)據(jù)備份和業(yè)務倒換可以保證災備中心數(shù)據(jù)和主數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)完全一致,數(shù)據(jù)保護級別達到最高,對核心和關鍵業(yè)務尤其適用,如RPO、RTO要求接近于零的業(yè)務應用。異地災備中心是在災害地質半徑之外較遠的城市部署的災備中心,能消除地震、異常天氣等災害對存儲業(yè)務數(shù)據(jù)的破壞,構建異地災備系統(tǒng)可以采用MSTP、WDM等技術。異地災備系統(tǒng)采用兩套設備和主備路由保護等物理隔離方式,可以實現(xiàn)業(yè)務網絡、核心單板“雙重”保護,確保異地災備網絡的私有性和安全性。
5結語
數(shù)據(jù)中心是安全生產、經營管理等數(shù)據(jù)大集中而形成的集成IT應用環(huán)境,是各種業(yè)務的提供中心,是企業(yè)信息化建設的基礎。云計算技術能極大地提高網絡工作效率、企業(yè)安全生產管理水平,在煤炭集團企業(yè)應用前景十分廣泛,公司在對云數(shù)據(jù)中心部署實施應用的同時,還要加強對安全的管理,避免云計算環(huán)境中的各種風險。
參考文獻:
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