| 标题 | 分布式数据中心的建设思路 |
| 范文 | 王磊 [摘 要] 经过多年的探索与实践，大港油田云计算建设已经取得了丰厚的成果。通过建立基础设施云，实现基础设施、关键应用的集中管理，提高资源利用率，降低维护成本与能源消耗，极大地促进信息化建设步伐。但随着关键生产应用对于高可用性要求不断提高以及当前机房承载能力日趋饱和，建立分布式云计算数据中心成为必然趋势。因此，以云计算架构对大港油田三个信息化机房资源统一管理及容灾进行了整体规划，为后续逐步实施提供依据。 [关键词] 云计算；虚拟化；大二层互通；云计算管理平台；分布式数据中心；分级容灾体系 doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2018. 03. 076 [中图分类号] TP311 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2018）03- 0184- 02 1 大港油田云计算建设情况 从2010年开始，为适应油田勘探开发信息化建设的需求，针对基础设施管理现状，大港油田着手开展了服务器、存储虚拟化集中管理平台建设，搭建了由核心交换机、光纤磁盘阵列、冗余光纤交换机、高性能服务器集群构成的虚拟化集中平台。该平台以VMware VSphere系列软件为核心，利用经过整体规划、实施的高性能、高可用的網络、计算和存储资源，完成了数据中心资源的虚拟化工作；并部署了集中管理软件，对物理主机的运行状态、虚拟资源的使用情况、资源调度等相关策略进行统一监控与管理。按需求划分出不同的资源池支撑专业数据管理、数字油田应用、生产数据采集等多类勘探开发相关应用以及综合办公应用，通过统一管控平台的协调管理，通过策略制定与优化，可实现随时、随需的在油田范围内提供CPU、内存、I/O等资源的动态共享与分配。 虚拟化整合的服务器群，在统一管理中心的协调与权限控制之下，对于上层应用来说，所有框架内的资源，包括CPU、内存、I/O、网络等都是共享的，以资源池的方式提供给虚拟服务器，协调管理中心根据运行情况、用户访问量，能实时动态调整资源分配情况，保障资源在所有虚拟化体系中的服务器的均衡分布，确保信息系统的平稳、顺畅运行。并且应用了高可用特性，通过策略的订制，确保硬件和虚拟资源的自动化故障转移，出现故障能够立即完成切换恢复故障，保障业务延续性尤其是关键生产应用的不间断运行。 大港油田基础设施云全面支撑了油田信息系统的稳定运行，其中包括勘探开发生产应用系统、综合办公应用系统、矿区生活相关应用系统等共100余套应用系统。通过云计算的应用，将在用信息系统逐步迁移至云环境，关闭了100多台耗能低效的旧服务器，节约了能源，同时提升了系统安全，2010年至今，油田各单位不再采购单体服务器，均采用统一部署的基础设施云服务支撑自建系统，促使各单位的机房数量正逐步减少。同时，云计算技术的应用，使得项目建设过程中系统开发环境、测试环境、生产环境分离方便快捷，并使得系统备份、容灾等难度大大降低。 2 分布式数据中心的概念及背景 由于不同行业领域之间的业务属性和流程存在较大差异，各行业对所要构建的数据中心也有自己的需求和思路，但无论如何变化，高可靠性、连续性以及业务弹性都是最基本，也是最核心的数据中心诉求。 在传统观念中，为了让数据中心所承载的业务“永不宕机”，尤其是在遭遇火灾、地震等不可抗拒力的状况下，业务依然可以保持其一贯的连续性，数据中心的管理者们选择了“两地三中心”的建设方式。其好处在于“一主双备”，同城灾备或异地灾备的方式可以有效保证数据中心的业务连续性，一旦主数据中心发生故障，其业务和数据将立即转移至备用数据中心中继续运行。劣势则是需要前期投入大量的IT成本，由于数据中心故障本就属于低概率事件，也许1年也不会发生一次，所以2/3的IT资源长期处于闲置状态，这在无形中增加了企业的IT成本压力，造成了IT资源的极大浪费。 因此，在正视该问题后，一些行业企业尝试采用“两地三中心”的升级版，也就是互为备份，三个数据中心之间不存在绝对的主用和备用，都有承载不同的业务而互为备份。这在某种程度上确实提高了数据中心的整体资源利用率，但这也仅仅是过渡方案。 那么，如何能够在安全可靠的前提下，确保数据中心的IT资源最大化，一些较为领先的设备企业开始借助云的理念——分布式数据中心的概念顺势而出。 在分布式数据中心的架构里，三个甚至更多的数据中心间不再是主备关系，而是通过虚拟化、大二层互联等技术，形成一个可以跨中心、跨地域的“云”资源池，所承载的业务和数据都可以被动态分配到不同数据中心里，并且实现动态调度和自动化配置，由此实现真正意义上的“双活”甚至“多活”数据中心。 据悉，目前电信行业的一些运营商正在规划基于云资源池的分布式数据中心架构，而走得较快的运营商已经率先实现了多数据中心的云化，通过网络互联和负载均衡等多种技术手段，使分布式的数据中心形成了一个统一的“云资源池”，虚机可在多个“分布式”节点中灵活迁移与恢复。这不仅使得IT资源得以充分利用，同时资源的动态迁移与应用交付的加速，也为用户带来了更加良好的使用体验。 3 分布式数据中心整体规划 3.1 机房业务定位 随着大港油田信息化建设的不断深入，现有机房承载能力已经接近饱和不能满足未来需求，因此，信息中心决定对原有港西机房进行改造，以满足未来信息化建设需求。 随着港西机房的改造，逐步迁移、归并系统，其中，现有的数据机房逐步以承载勘探开发主营生产数据采集、勘探开发协同研究为主的主营业务机房，网络机房，以综合办公应用系统为主，改造后的港西新城机房作为计算和存储资源的补充，三个机房网络二层互通，同城互备，物理分离，逻辑统一，形成统一的资源调度与容灾体系。 3.2 云计算资源统一管理及容灾规划 为构建分布式云计算数据中心，必须实现三个数据中心云计算资源的统一管理，并建立网络、计算、存储等各层面的容灾保障体系，因此，对分布式云计算数据中心进行了整体规划。 数据中心的容灾模式包括主备和多活两种，大港油田分布式云计算数据中心整体规划，首先确定了主备的容灾模式，即各数据中心各自运行不同的应用系统，出现问题应用系统可以切换到其他数据中心运行。其次本规划的技术方案主要体现在三个层面：网络、计算、存储。 网络层面，网络机房核心网络节点与数据机房核心交换机利用虚拟大二层和双机热备等技术互联，港西机房以二层方式接入两个网络核心，实现三个机房网络层面主备方式的容灾。 存储层面，首先对现有两个机房存储网络进行梳理和整改，形成层次化的存储网络架构；然后打通机房之间的光纤通道，实现跨机房的存储资源共享，并对关键应用实现存储层面的高可用性。 利用存储虚拟化技术，每机房部署存储虚拟网关，并接管存储资源，实现机房内部存储资源的统一管理；机房之间的存储虚拟网关互连，利用虚拟化镜像技术实现异地存储数据的实时同步以及并行读写服务；出现问题后，由第三方仲裁站点判定具体问题及切换方案，实现故障切换，确保存储层面的高可用性。 计算层面，在实现网络、存储层面的大二层连通、资源统一管理及容灾的基础上，建立跨数据中心的基础设施云平台，用来承载应用系统，并确保关键业务跨数据中心的高可用性。 然后，基于openstack构建云计算管理平台。首先，与现有云平台、数据库集中环境进行对接，同时，也将物理机纳入管理，实现底层基础设施资源的统一管理；其次，基于多租户对现有资源进行划分，实现资源的共享，并对权限进行精细化管理，实现资源的分权分域管理；最后，通过构建自助化服务门户及服务目录，将计算、存储、数据库等资源以服务的方式提供给租户，提升资源申请效率。 按照应用系统的关键程度以及对于业务延续性的重要程度，对应用系统进行梳理与分类，建立管理集群、关键集群与非关键集群承载对应的应用系统。确保关键集群的虚拟服务器，在物理主机出现故障时，优先迁移到本地数据中心关键集群内的其他物理服务器上。如果本地数据中心没有存活的计算资源，则迁移至其他数据中心；对于非关键集群的虚拟服务器，只保证虚拟服务器在本地数据中心内部的高可用性。 4 总 结 分布式云计算数据中心的建立盘活了IT资源，提升资源利用率，降低了运维成本，提升了应用交付效率，同时，最大限度的保证了业务的高可用性。无论是云计算技术发展趋势，还是基于大港油田的企业信息化建设现状，构建分布式云计算数据中心都是有必要的。通过对云计算技术的不断研究与实践，大港油田已经具备了一定的技术实力，积累了丰富的实践经验。通过大港油田分布式云计算数据中心整体规划的编制，初步摸清了相关架构，掌握了相关技术；随着项目的后续实施，将不断完善其技术架构，逐步建成大港油田分布式云計算数据中心。 主要参考文献 [1]张为民 唐建峰. 云技术：深刻改变未来[M].北京：科学出版社，2009. [2]毛文波.x86服务器虚拟化的三种技术[J].华南金融电脑，2009（7）：84. [3]郑叶来 陈世峻.分布式云数据中心的建设与管理[M].北京：清华大学出版社，2013：46-49. |
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