【正文】 第 1章 XXXXXXX 云計算平臺 詳細設(shè)計方案 1. 云計算平臺的 設(shè)計目標 云計算 平臺采用 了 具有動態(tài)架構(gòu)的云計算 操作系統(tǒng)（ VMware vsphere 產(chǎn)品） ，保證信息化的先進性、安全性、開放性、兼容性、共享性、可升級 及 擴充 性 ， 可確保系統(tǒng)實施和 日后 服務(wù)的效率和彈性。 除以上提到的基本特色之外云計算平臺還具備如下優(yōu)點： 1) 簡化管理： 云計算平臺 物理設(shè)施的復雜度降低，能夠最低限度的減少 物理資源的直接調(diào)度，使維護管理的難度和成本大大降低。 2) 高效復用： 使得物理資源可以按需調(diào)度，物理資源得以最大限度的重用，減少建設(shè)成本，提高使用效 率。即能夠?qū)崿F(xiàn)總硬件資源占用量降低了，而每個業(yè)務(wù)得到的服務(wù)反而更有充分的資源保證了。 3) 綠色環(huán)保： 節(jié)能降耗，最大限度節(jié)省電力消耗。 4) 數(shù)據(jù)保護 實現(xiàn)高級別的數(shù)據(jù)備份及恢復機制，針對高級應(yīng)用則采用更高級別的數(shù)據(jù)保護機制。 2. 云計算平臺邏輯拓撲圖 3. 拓撲 及云計算平臺 設(shè)備組成 XXXXXXX 云計算平臺 （參考：云計算平臺邏輯拓撲圖） 選擇的皆為行業(yè)內(nèi) 領(lǐng)軍企業(yè) 的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品一同組成的云計算平臺不是簡單的產(chǎn)品堆砌，而是經(jīng)大量的案例證實為切實可靠的解決方案。 其中最重要的計算平臺、存儲平臺、云計算操作系統(tǒng)分別為思科產(chǎn) 品、 EMC產(chǎn)品、 VMware 產(chǎn)品，這三家公司共同組成了一個從技術(shù)、開發(fā)、服務(wù)等諸多領(lǐng)域的綜合聯(lián)盟（ VCE 聯(lián)盟，方案后面會有較詳細的介紹），使其兼容性及總體性能達到了最優(yōu)。 本方案中無論是應(yīng)用交付領(lǐng)域、數(shù)據(jù)保護領(lǐng)域、網(wǎng)絡(luò)安全及用戶個人數(shù)據(jù)防護方面都設(shè)計到了最優(yōu)。 目前 XXXXXXX 云計算平臺 主要包含的設(shè)備有： 1) 思科統(tǒng)一交換網(wǎng)絡(luò) —— Cisco Nexus5500； 2) 思科 統(tǒng)一計算平臺 —— Cisco UCS； 3) EMC 統(tǒng)一集中存儲系統(tǒng) —— EMC VNX（ SAN+NAS） ； 4) VMware 服務(wù)器虛擬化 —— VMware vSphere； 5) VMware 桌面虛擬化 —— VMware VIEW； 4. VCE 聯(lián)盟在數(shù)據(jù)中心的意義 思科、 EMC 攜手 VMware 結(jié)成虛擬計算環(huán)境 (Virtual Computing Environment)聯(lián)盟，這是三大 IT 業(yè)界領(lǐng)袖企業(yè)的首次共同協(xié)作。該聯(lián)盟的成立，旨在通過普適數(shù)據(jù)中心虛擬化和向私有云架構(gòu)的轉(zhuǎn)型，不斷提高 IT 基礎(chǔ)架構(gòu)的靈活性，降低 IT、能源和空間成本，從而讓客戶能夠快速地提高業(yè)務(wù)敏捷性。 思科、 EMC 和 VMware 一直開展著密切的合作，三方有著共同的愿景，即企業(yè) IT 基礎(chǔ)架構(gòu)的未來是私有云計算。私 有云是一種虛擬的 IT 基礎(chǔ)架構(gòu)，專為一個機構(gòu)安全地控制和獨立的運行。它可以由該機構(gòu)或第三方管理，它可以在該機構(gòu)所在地點之內(nèi)或者之外，或者兼而有之。私有云計算既提供了當前數(shù)據(jù)中心的 可控性和安全性，又提供了業(yè)務(wù)創(chuàng)新所要求的敏捷性，而且大幅降低成本。 “虛擬計算環(huán)境聯(lián)盟 ”為各種規(guī)模的組織機構(gòu)提供了數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)型的加速之路，從而幫助他們極大地提高數(shù)據(jù)中心效率，同時大幅降低資本開支和運營費用。這樣，組織機構(gòu)就不用再為究竟是選擇最好的技術(shù)，還是選擇端到端的供應(yīng)商可靠性而勞神。 伴隨著 Vblock TM 基礎(chǔ)架構(gòu)包的發(fā)布， “虛擬計算環(huán)境聯(lián)盟 ”將為客戶將提供更好的方法，去從根本上簡化和優(yōu)化私有云相關(guān)的 IT 戰(zhàn)略。 Vblock 基礎(chǔ)架構(gòu)包是一個完全集成、經(jīng)過測試和驗證的、整裝待發(fā)和蓄勢成長的基礎(chǔ)架構(gòu)包，它融合了思科、 EMC 和 VMware 提供的業(yè)內(nèi)最強的虛擬化、網(wǎng)絡(luò)、計算、存儲、安全和管理技術(shù)，并且具備端到端的供應(yīng)商可靠性。 在 XXXXXXX 云計算平臺 項目中我們則綜合運用了 VMware、 Cisco、 EMC 這三大 IT 巨頭及新興網(wǎng)絡(luò)代表 F5 及 Blue Coat 公司的產(chǎn)品，經(jīng)過科學 的 部署周密的規(guī)劃必能將 XXXXXXX 云計算平臺 建設(shè)成一個高可 靠、高擴展性、易于管理 且具備良好兼容性的優(yōu)質(zhì)云計算平臺 。 5. 計算系統(tǒng)設(shè)計（ 思科 UCS） 服務(wù)器發(fā)展趨勢 在數(shù)據(jù)大集中的趨勢下，數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器規(guī)模越來越龐大。隨著服務(wù)器規(guī)模的成倍增加，硬件成本也水漲船高，同時管理眾多的服務(wù)器的維護成本也隨著增加。為了降低數(shù)據(jù)中心的硬件成本和管理難度，對大量的服務(wù)器進行整合成了必然的趨勢。通過整合，可以將多種業(yè)務(wù)集成在同一臺服務(wù)器上，直接減少服務(wù)器的數(shù)量，有效的降低服務(wù)器硬件成本和管理難度。 服務(wù)器整合帶來了巨大的經(jīng)濟效益，同時也帶來了一個難題：多種業(yè)務(wù)集成在一臺服務(wù)器上，安全 如何保證？而且不同的業(yè)務(wù)對服務(wù)器資源也有不同的需求，如何保證各個業(yè)務(wù)資源的正常運作？為了解決這些問題，虛擬化應(yīng)運而生。虛擬化指用多個物理實體創(chuàng)建一個邏輯實體，或者用一個物理實體創(chuàng)建多個邏輯實體。實體可以是計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)或應(yīng)用資源。虛擬化的實質(zhì)就是“隔離” —將不同的業(yè)務(wù)隔離開來，彼此不能互訪，從而保證業(yè)務(wù)的安全需求；將不同的業(yè) 務(wù)的資源隔離開來，從而保證業(yè)務(wù)對于服務(wù)器資源的要求。 數(shù)據(jù)中心資源的整合和虛擬化正在不斷發(fā)展，這需要高度可擴展的永續(xù)安全數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)不但能讓用戶安全訪問各種數(shù)據(jù)中心服務(wù)，還能 根據(jù)需要實現(xiàn)共享數(shù)據(jù)中心組件的部署、互聯(lián)和匯聚，包括各種應(yīng)用、服務(wù)器、設(shè)備和存儲。適當規(guī)劃的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)不僅能保護應(yīng)用和數(shù)據(jù)完整性，提高應(yīng)用可用性和性能，還能增強對不斷變化的市場狀況、業(yè)務(wù)重要程度和技術(shù)先進性的反應(yīng)能力。 服務(wù)器虛擬化為世界各地的數(shù)據(jù)中心帶來了眾多優(yōu)勢，但同時它也向數(shù)據(jù)中心提出了挑戰(zhàn)。如果有統(tǒng)一的 I/O 配置和足夠的帶寬，在每臺物理服務(wù)器上支持大量 VM，則資源池的管理會較為容易。資源池將能更快速地應(yīng)對迅速變化的業(yè)務(wù)情況和工作負載，新服務(wù)器資源的添加能在幾分鐘內(nèi)完成，然后設(shè)置并投入使用。而無需通 過數(shù)小時甚或數(shù)天繁瑣、耗時且易于出錯的人工配置，來準備服務(wù)器及其接口、固件和設(shè)置。通過平衡 CPU 處理能力和經(jīng)濟高效的內(nèi)存配置使虛擬機密度提高時，就能夠更輕松地實現(xiàn)服務(wù)器虛擬化的經(jīng)濟優(yōu)勢。最后，在統(tǒng)一了網(wǎng)絡(luò)接入層，并以相同方式對待虛擬機鏈路與物理服務(wù)器鏈路時，能夠更高效、更安全地管理虛擬環(huán)境，并獲得更出色的 QoS。 思科統(tǒng)一計算系統(tǒng)通過下一代數(shù)據(jù)中心平臺解決了上述挑戰(zhàn)。此平臺將計算、網(wǎng)絡(luò)、存儲訪問和虛擬化統(tǒng)一到一個綜合系統(tǒng)中，進行集中管理，并使用VMwareESX 服務(wù)器等虛擬化軟件進行協(xié)調(diào)。該系統(tǒng)在一個萬兆以 太網(wǎng)統(tǒng)一陣列中集成了企業(yè)級服務(wù)器，提供了虛擬機和虛擬化軟件所需的 I/O 帶寬和功能。思科擴展內(nèi)存技術(shù)為高度虛擬化所需要的大內(nèi)存提供了一種極為經(jīng)濟的配置方法。最后，思科統(tǒng)一計算系統(tǒng)將網(wǎng)絡(luò)訪問層集成為一個能輕松管理的實體，在此實體中，能像物理鏈路一樣配置、管理和移動虛擬機鏈路。思科統(tǒng)一計算系統(tǒng)繼承了思科長期以來的優(yōu)秀創(chuàng)新傳統(tǒng)，在架構(gòu)、技術(shù)、合作關(guān)系和服務(wù)方面都進行了出色創(chuàng)新。 刀片服務(wù)器選型 —— 思科 UCS 刀片服務(wù)器的特點 刀片服務(wù)器是一種 HAHD(High Availability High Density，高 可用高密度 )的低 成本服務(wù)器平臺，是專門為特殊應(yīng)用行業(yè)和高密度計算機環(huán)境設(shè)計的，其主要結(jié)構(gòu)為一大型主體機箱，內(nèi)部可插上許多 “ 刀片 ” ，其中每一塊刀片實際上就是一塊系統(tǒng)母板，類似于一個個獨立的服務(wù)器，它們可以通過本地硬盤啟動自己的操作系統(tǒng)。 刀片式服務(wù)器具有四大特點，首先是部署簡單、易于維護，所有的線都連在機柜上，布線只有原來的 1/10 或者 1/20。 其次是維護成本低，服務(wù)器出現(xiàn)問題的時候，刀片可以立即更換并馬上啟用，而塔式和機架式則不可能做到這一點。 第三是節(jié)省占用空間成本和能源消耗成本，機架式服務(wù)器本身要帶電 源、光驅(qū)、軟驅(qū)等一系列基礎(chǔ)設(shè)施，不但占用了寶貴的空間更增添了能源的消耗成本。而一個機柜中的所有刀片都能共用一套基礎(chǔ)設(shè)施，除了空間利用率更高之外，集中供電效率也遠比單機要高很多。 思科 UCS 的優(yōu)勢概述 在此方案中我們建議選擇 思科統(tǒng)一計算系統(tǒng) (UCS)。 UCS 是一個理想的虛擬化理想平臺，因為它減少了 I/O、 CPU 和內(nèi)存等的虛擬化 “痛點 ”(painpoint)問題。 思科 UCS 是為虛擬化“度身定做”的。雖然 UCS 從本質(zhì)上來說，可以認為它就是一組刀片系統(tǒng)。但是 UCS 的出眾之處就是它為虛擬化做了很多優(yōu)化，所以很明顯 UCS 會比普通刀片系統(tǒng)的更好地為虛擬機的目標服務(wù)。那么首先，談一下虛擬化技術(shù)有那些目標呢？ 虛擬化的目標 主要能從三方面體現(xiàn)虛擬化的目標： 1) 服務(wù)器的整合（ Server Consolidation），因為之前普通 X86 服務(wù)器的利用率基本在 10%以內(nèi)，所以通過虛擬化技術(shù)，能平均實現(xiàn) 1： 8 的整合比率，也就是說，現(xiàn)在一臺虛擬主機能承受之前 8 臺物理服務(wù)器工作量，這不僅能降低在服務(wù)器方面的開支，而且還能降低在能源和管理方面所需投入的成本。 2) 簡化系統(tǒng)管理（ Simplify System Management），首先，通過 減少物 理機的數(shù)量，能成倍地減少管理節(jié)點的數(shù)量。其次，由于虛擬機的移動性，使得通過 vMotion 和 DRS 等技術(shù)能自動優(yōu)化系統(tǒng)資源。 3) 加速應(yīng)用部署（ Accelerate Application Deployment），由于虛擬機鏡像的移動性，使得通過使用虛擬器件（ Virtual Appliance）等手段能加速部署。 接下來，將通過對這三方面進行展開來體現(xiàn) UCS 在那些方面做了優(yōu)化。 服務(wù)器整合 提高服務(wù)器整合最好的方式就是增加服務(wù)器的各方面的資源，而 UCS 在這方面，做的不僅不遜色，而且在 CPU，內(nèi)存和網(wǎng) 絡(luò)架構(gòu)都有創(chuàng)新： 1) 在 CPU 方面： UCS 的第一款刀片服務(wù)器 B 系列就支持 Nahalem 架構(gòu)的 Intel CPU，由于其不僅在速度遠勝上代，而且因為其 HyperThread（ HT）技術(shù)，使得 CPU 的邏輯核心數(shù)量增加了一倍，雖然這種提升對普通應(yīng)用而言應(yīng)該提升不大，但是對虛擬化而言，它卻是一個強心劑，因為 vCPU 的數(shù)量倍增了，也就能夠支撐更多的虛擬機，特別是最近，思科還推出基于最新32nm 的 Westmare 技術(shù)的 C 系列服務(wù)器。 2) 在內(nèi)存方面：對虛擬化而言，內(nèi)存比 CPU 更缺，因為每個虛擬機其實在運行的時候，不一定損耗很 多的 CPU 周期，但是它會固定消耗很多內(nèi)存資源，而且內(nèi)存和其他資源相比很難 overmit（超標預訂）。既然內(nèi)存對虛擬化是如此的重要，所以 UCS 為此推出它的 Extended Memory（內(nèi)存擴展）技術(shù)，通過這種技術(shù)能讓一臺薄薄的刀片服務(wù)器內(nèi)裝載高達 384GB的內(nèi)存，從而加載更多的虛擬機，同時內(nèi)存也能跑在 1066MHz 的高速下。 3) UCS 整套網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：其包括能支持 128 個虛擬接口的 Palo 網(wǎng)卡和能提供多達幾十 Gps 網(wǎng)絡(luò)帶寬的 UCS 6100 Fabric Interconnect（互聯(lián)陣列），通過這些設(shè)施 在網(wǎng)絡(luò)方面能夠非常好地應(yīng)對大量虛擬機的情況。 綜合上述這些方面， UCS 所提供的整合率將遠超業(yè)界最普通的 1： 8 的比率，如果按照一臺虛擬機消耗 2GB 的內(nèi)存， CPU 平均利用率在 10%左右的情況，估計一臺 UCS 的刀片機能支持多達 160 臺以上的虛擬機。 簡化系統(tǒng)管理 在簡化系統(tǒng)管理方面， UCS 除了之前已經(jīng)提到的通過服務(wù)器整合帶來的好處之外，還有其他方面優(yōu)點。 1) 通過引入 VNLink 技術(shù)改良了之前很難管理的 Virtual Networking，比如使用 Cisco Nexus 1000v 或者 Network Interface Virtulization 技術(shù)來替換之前常用但比較麻煩的 Virtual Switch 來管理網(wǎng)絡(luò)。 2) 使用 Fabric Extender 替換傳統(tǒng)的刀片交換機，這意味在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中將減少在 Blade 機箱這層，從而使整個網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)得到簡化。 3) 通過引入 Unified Fabric 技術(shù)來整合數(shù)據(jù)通信和存儲通信，通過這種做法能極大地減少網(wǎng)卡和網(wǎng)線的使用。 4) 使用統(tǒng)一的 UCS Manager 來管理所有硬件，而且能非常簡便和快速地配置和部署新的服務(wù)器。 加速應(yīng)有部署 在這方面， UCS 并沒有做過多的優(yōu)化 ，因為這方面主要通過其上的 vSphere來控制。但是 UCS 還是有 其相關(guān)的優(yōu)勢 ： 1) 通過 UCS Manager 的 Template 機制能非常方便地部署應(yīng)用所需的資源。 2) UCS 可搭載多種利于應(yīng)用部署的管理工具，比如 BMC 的管理套件和 EMC IONIX 等。 刀片服務(wù)器及機箱配置： 采用思科 5108 刀片服務(wù)器，機箱最多可以安裝 8 臺刀片服務(wù)器，由 2104XP 通過光纖連至 6120XP，每個 2104XP 有 4 個 10G 上行