【正文】 . . . .. .天津市教育“三通兩平臺”區(qū)縣云數(shù)據(jù)中心方案技術建議書技術建議書杭州華三通信技術有限公司目錄1 項目建設背景 32 本期項目建設范圍及目標要求 3 本期天津市“三通兩平臺”區(qū)縣云計算數(shù)據(jù)中心建設目標 3 建設原則 43 本期項目方案設計要點 44 “三通兩平臺”區(qū)縣云計算數(shù)據(jù)中心總體部署方案 5 區(qū)縣云計算數(shù)據(jù)中心設計 6 區(qū)縣云計算數(shù)據(jù)中心整體設計 6 融合數(shù)據(jù)中心設計 7 網(wǎng)絡與安全融合設計 11 網(wǎng)絡與計算融合設計 14 計算與存儲融合設計 20 區(qū)縣云計算數(shù)據(jù)中心計算資源池設計 21 計算資源池的關鍵設計思路 21 新建計算資源池 23 利舊設備計算資源池 26 計算資源池總體容量評估 27 行政管理權限設計 27 業(yè)務快速部署設計 28 典型業(yè)務保障設計 30 業(yè)務遷移設計 32 業(yè)務編排自動化設計 35 區(qū)縣云計算數(shù)據(jù)中心存儲池設計 41 零存儲方案的實現(xiàn) 41 零存儲方案的特點和價值 43 區(qū)縣下屬學校云節(jié)點設計 44 應用集中帶來的挑戰(zhàn) 44 云點解決方案架構 45 云點方案關鍵VSR 45 云點統(tǒng)一資源管理 46 云點業(yè)務部署 47 市級綜合管理平臺設計 47 市級綜合管理平臺總體設計 47 H3C OpenStack云管理平臺 48 H3C OpenStack云管理方案 485 本次方案推薦設備及設備說明 50 推薦設備詳細列表 50 推薦設備說明 51 核心交換機 51 統(tǒng)一基礎架構系統(tǒng) 54 云計算軟件 581 項目建設背景上世紀九十年代以來，通過一系列重大工程和政策措施，教育信息化發(fā)展奠定了一定的基礎。隨著教育模式的改革和新技術的不斷涌現(xiàn)，信息化教學的應用不斷拓展和深入，教學資源不斷豐富，教育信息化在促進教育公平、提高教育質量、創(chuàng)新教育模式領域的支撐和帶動作用初步顯現(xiàn)?！督逃畔⒒臧l(fā)展規(guī)劃》明確提出了信息化目標，即建成人人可享有優(yōu)質教育資源的信息化學習環(huán)境，基本形成學習型社會的信息化支撐服務體系，基本實現(xiàn)所有地區(qū)和各級各類學校寬帶網(wǎng)絡的全面覆蓋，教育管理信息化水平顯著提高，信息技術與教育融合發(fā)展的水平顯著提升。2 本期項目建設范圍及目標要求 本期天津市“三通兩平臺”區(qū)縣云計算數(shù)據(jù)中心建設目標全面落實教育部新時期教育信息化的戰(zhàn)略部署，推進我市義務教育現(xiàn)代化建設的整體水平，為最終全面實現(xiàn)“十二五”教育信息化的標志工程“三通兩平臺”打下堅實的基礎。為實現(xiàn)這一目標，有以下兩個關鍵性要點：完成16個區(qū)（縣）教育信息化基礎設施及應用建設，為各區(qū)（縣）最終實現(xiàn)“三通兩平臺”打造可管、可用、可運維的信息化基礎環(huán)境系統(tǒng)，形成統(tǒng)一規(guī)范的標準。探索并最終形成天津市基礎教育信息化資源建設模式和應用格局，建立可持續(xù)發(fā)展的科學機制,并打造一套能夠為該機制服務的信息化基礎系統(tǒng)； 建設原則“三通平臺項目”是以“促進優(yōu)質教育均衡發(fā)展，提升教育教學質量”為導向，以“提升辦學水平，提高教學質量，建立可持續(xù)的資源和管理公共服務平臺，實現(xiàn)優(yōu)質資源班班通、網(wǎng)絡學習空間人人通”為核心目標，深層次應用信息技術，加快教育現(xiàn)代化步伐，整體提升教育信息化的水平與效益的建設項目。整體方案的設計應遵循以下原則：（1）可靠性原則教育云數(shù)據(jù)中心基礎平臺有高度的穩(wěn)定性、可靠性，保證上層業(yè)務應用的高可用。因此，要考慮設備與線路質量、網(wǎng)絡結構冗余，平臺及應用的HA、數(shù)據(jù)容災備份等設計因素。（2）先進性原則云計算已成為時下各行各業(yè)信息化建設的熱門，利用云計算技術可以提升設備的利用率、讓業(yè)務部署更加彈性與靈活、降低系統(tǒng)的運營成本，因此構建教育公共信息云平臺是非常必要的，保證整個系統(tǒng)的先進性與靈活性。（3）可擴展性原則在“三通兩平臺”建成后，要求不在影響業(yè)務應用的前提下，系統(tǒng)可以進行順利擴展或平滑升級。因此需要采取模塊化、標準化的設計來滿足迅速擴展與兼容的要求。（4）建設與服務的持續(xù)性原則對于“三通兩平臺”建設的方案設計與設備選型，要充分考慮供應廠商的持續(xù)服務能力，優(yōu)先考慮大廠商的主流方案與產(chǎn)品，避免設備停產(chǎn)及廠商倒閉導致無法持續(xù)服務，同時也需要考慮廠商設備的升級換代向下的兼容性與業(yè)務應用的適應性，避免造成投資浪費。3 本期項目方案設計要點1) 教育云平臺建設方案需遵循“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標準、分級分權、兼容差異”的業(yè)務部署原則。2) 教育云平臺建設采用全虛擬化全融合云中心基礎架構，滿足業(yè)務承載與管理方面的完備性要求。3) 教育云平臺建設要求實現(xiàn)資源編排的自動化，能夠滿足各區(qū)縣、各學校IaaS基礎資源的便捷交付。4) 教育云平臺建設要求充分發(fā)揮云計算的技術優(yōu)勢，能夠滿足典型業(yè)務的重點保障。5) 教育云平臺建設要求盡量避免重復建設，多途徑實現(xiàn)利舊設備在教育云中的方案價值。6) 教育云平臺建設要求規(guī)劃和應用好云、管、端資源，最大程度支撐業(yè)務系統(tǒng)的創(chuàng)新部署與應用.7) 教育云平臺建設能夠滿足綜合運維管理的規(guī)劃需求，實現(xiàn)多級云的可視化管理要求。8) 教育云平臺建設需要考慮延伸服務，實現(xiàn)現(xiàn)有業(yè)務的遷移及整體方案的部署交付。4 “三通兩平臺”區(qū)縣云計算數(shù)據(jù)中心總體部署方案根據(jù)本期工程的需求和建設目標,天津市基礎教育信息化“三通兩平臺”區(qū)縣級云計算數(shù)據(jù)中心整體建設方案如上圖所示。整個平臺由市教委綜合管理平臺、區(qū)縣云計算數(shù)據(jù)中心、區(qū)縣下屬學校云節(jié)點三部分組成，區(qū)縣云計算數(shù)據(jù)中心與市教委綜合管理平臺通過天津教育科研網(wǎng)互聯(lián)，區(qū)縣云計算數(shù)據(jù)中心與區(qū)縣下屬學校通過校校通建設的教育科研外延網(wǎng)互聯(lián)，區(qū)縣云計算數(shù)據(jù)中心同時提供Internet接口。天津市教委綜合管理平臺市教委統(tǒng)一管理平臺，用于管理各區(qū)縣的云數(shù)據(jù)中心所有軟硬件設備，在區(qū)縣云計算數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)故障時可第一時間告警，對于各區(qū)縣的公共基礎應用平臺可以直接下發(fā)應用模板，并基于該應用模板將需要的網(wǎng)絡資源（如網(wǎng)段、VLAN號），安全策略（防火墻、IPS）等可以通過自動化編排工具實現(xiàn)一體化下發(fā)，從而實現(xiàn)天津市教育公共基礎應用業(yè)務的快速部署。區(qū)縣云計算數(shù)據(jù)中心 各區(qū)縣的基礎教育集中資源池，完成市教委統(tǒng)一的公共基礎應用部署，并實現(xiàn)本區(qū)縣內特色應用及各重點學校的校本系統(tǒng)部署。并可以將業(yè)務直接推送到學校云節(jié)點，實現(xiàn)分布式業(yè)務系統(tǒng)訪問。區(qū)縣下屬學校云節(jié)點 各重點學校的路由、業(yè)務部署一體化設備，用于連接區(qū)縣的教育科研外延網(wǎng)和Intenet，也可以部署學校自己的特色應用。 區(qū)縣云計算數(shù)據(jù)中心設計 區(qū)縣云計算數(shù)據(jù)中心整體設計區(qū)縣云計算數(shù)據(jù)中心總體邏輯拓撲結構如上圖所示。整個平臺由新建計算資源池、利舊資源計算池（如果原有服務器需要利舊）、存儲資源池、管理中心四部分組成，網(wǎng)絡出口與電子政務外網(wǎng)相連。新建計算資源池服務器采用刀箱服務器方式，在刀箱中部署兩路和四路的刀片服務器，并且部署存儲刀片。利舊設備計算資源池則采用各區(qū)縣原來已有的機架式服務器，存儲采用零存儲方案，將刀箱中的存儲刀片和利舊的機架服務器上的磁盤虛擬成一個聚合的存儲資源池。 融合數(shù)據(jù)中心設計云計算不僅是技術，更是服務模式的創(chuàng)新。云計算之所以能夠為用戶帶來更高的效率、靈活性和可擴展性，是基于對整個IT領域的變革，其技術和應用涉及硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、運維管理等各個方面。IaaS（基礎架構即服務）作為云計算的硬件支撐平臺，將基礎架構進行云化，從而更好的為應用系統(tǒng)的上線、部署和運維提供支撐，提升效率，降低TCO。同時，由于IaaS包含各種類型的硬件和軟件系統(tǒng)，因此在向云遷移過程中也面臨前所未有的復雜性和挑戰(zhàn)。那么，云基礎架構包含哪些組件？主要面臨哪些問題？有哪些主要的解決方法呢？一、 數(shù)據(jù)中心基礎架構網(wǎng)絡安全、服務器、存儲等硬件設備作為承載業(yè)務的重要IT基礎設施，承擔著穩(wěn)定運行和業(yè)務創(chuàng)新的重任。數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)故障的情況幾乎不可避免。因此，數(shù)據(jù)中心解決方案需要著重關注如何盡量減小數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)故障后對關鍵業(yè)務造成的影響。為了實現(xiàn)這一目標，首先應該要了解數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)故障的類型以及該類型故障產(chǎn)生的影響。影響數(shù)據(jù)中心的故障主要分為如下幾類：w 硬件故障w 軟件故障w 鏈路故障w 電源能耗問題w 機房空間利用問題w 網(wǎng)絡設計問題數(shù)據(jù)中心的故障類型眾多，但故障所導致的結果卻大同小異。即數(shù)據(jù)中心中的設備、鏈路或server發(fā)生故障，無法對外提供正常服務。導致這些問題的主要原因是在數(shù)據(jù)中心中硬件基礎架構層次復雜，網(wǎng)絡本身就有出口路由器、核心交換機、接入交換機，要保證安全，在數(shù)據(jù)中心前端還需要提供防火墻、IPS等安全設備保證數(shù)據(jù)中心業(yè)務層面的安全性，在服務器的后端還必須有專用的存儲網(wǎng)絡，如下圖所示：數(shù)據(jù)中心的任何一個業(yè)務的提供都依賴于這些設備的可用性，當任一單點出現(xiàn)故障時，都會導致數(shù)據(jù)中心業(yè)務無法對外交付。多個層次的設備如果不是一個廠商的，又會導致例如互聯(lián)互通、故障排查等問題，比如當某個業(yè)務無法提供正常服務時，這個問題是由于網(wǎng)絡引起的？安全設備引起的？服務器設備引起的？存儲設備引起的？通常把問題定位清楚就需要好幾天的時間。隨著服務器、存儲、網(wǎng)絡規(guī)模的增加，硬件成本也水漲船高，同時管理眾多的基礎設施的維護成本也隨著增加。傳統(tǒng)IT基礎設施建設往往采用機架式設備，一整套設施至少需要占用1個機柜的空間，各設備之間通過繁雜的線纜連接，維護較為困難。同時傳統(tǒng)情況下服務器的利用率長期保持在20%以下，各設備間分開供電與散熱，帶來了大量的空間、電力、能耗等方面的浪費。緩解這些問題最好的方式有二：一是在數(shù)據(jù)中心中采用緊湊的架構設計、例如網(wǎng)絡和安全的融合，安全設備通過插卡的方式部署在核心交換機上，又例如分布式存儲，存儲池直接采用服務器上的磁盤。 二是冗余設計，可以通過對設備、鏈路、Server提供備份，從而將故障對用戶業(yè)務的影響降低到最小。但是，一味的增加冗余設計是否就可以達到緩解故障影響的目的？有人可能會將網(wǎng)絡可用性與冗余性等同起來。事實上，冗余性只是整個可用性架構中的一個方面。一味的強調冗余性有可能會降低可用性，減小冗余所帶來的優(yōu)點，因為冗余性在帶來好處的同時也會帶來一些如下缺點：w 網(wǎng)絡復雜度增加w 網(wǎng)絡支撐負擔加重w 配置和管理難度增加因此，數(shù)據(jù)中心的基礎架構設計要考慮多方面的問題。在采用緊湊型架構、高可靠設備組件、提高網(wǎng)絡的冗余性的同時，還需要加強網(wǎng)絡構架及協(xié)議部署的優(yōu)化，從而實現(xiàn)真正的優(yōu)化。二、 云計算數(shù)據(jù)中心硬件資源聯(lián)動如上圖所示，云計算技術的引入實現(xiàn)了應用和服務器之間的松耦合，主要解決了原來非云計算模式下的單個系統(tǒng)硬件高配低用、硬件資源利用率、業(yè)務系統(tǒng)難以實現(xiàn)HA、系統(tǒng)故障難以快速回復等問題，云計算架構在傳統(tǒng)基礎架構計算、存儲、網(wǎng)絡硬件層的基礎上，增加了虛擬化層、云層：l 虛擬化層：大多數(shù)云基礎架構都廣泛采用虛擬化技術，包括計算虛擬化、存儲虛擬化、網(wǎng)絡虛擬化等。通過虛擬化層，屏蔽了硬件層自身的差異和復雜度，向上呈現(xiàn)為標準化、可靈活擴展和收縮、彈性的虛擬化資源池；l 云層：對資源池進行調配、組合，根據(jù)應用系統(tǒng)的需要自動生成、擴展所需的硬件資源，將更多的應用系統(tǒng)通過流程化、自動化部署和管理，提升IT效率。云基礎架構資源池使得計算、存儲、網(wǎng)絡以及對應虛擬化單個產(chǎn)品和技術本身不再是核心，重要的是這些資源的整合，形成一個有機的、可靈活調度和擴展的資源池，面向云應用實現(xiàn)自動化的部署、監(jiān)控、管理和運維。云基礎架構資源的整合，對計算、存儲、網(wǎng)絡虛擬化提出了新的挑戰(zhàn)，并帶動了一系列網(wǎng)絡、虛擬化技術的變革。傳統(tǒng)模式下，服務器、網(wǎng)絡和存儲是基于物理設備連接的，因此，針對服務器、存儲的訪問控制、QoS帶寬、流量監(jiān)控等策略基于物理端口進行部署，管理界面清晰，并且設備及對應的策略是靜態(tài)、固定的。云基礎架構模式下，服務器、網(wǎng)絡、存儲、安全采用了虛擬化技術，資源池使得設備及對應的策略是動態(tài)變化的,如下圖所示。由于部署了虛擬化，一臺獨立的物理服務器變成了多個虛擬機，并且這些虛擬機是動態(tài)的，隨著應用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心環(huán)境的變化而遷移、增加、減少。例如上圖中的Server1，由于某種原因（例如Server1負載過高），其中的某個虛擬機VM1遷移到同一集群中的Server2。此時如果要保持VM1的業(yè)務訪問不會中斷，需要實現(xiàn)VM1的訪問策略能夠從Port1隨著遷移到Port2，這就需要交換機能夠感知到虛擬機的狀態(tài)變化，并自動更新遷移前后端口上的策略。這是一種簡單的計算虛擬化與網(wǎng)絡融合聯(lián)動的例子。事實上，云基礎架構融合的關鍵在于網(wǎng)絡。目前計算虛擬化、存儲虛擬化的技術已經(jīng)相對成熟并自成體系，但就整個IT基礎架構來說，網(wǎng)絡是將計算資源池、存儲資源池、用戶連接組一起的紐帶，只有網(wǎng)絡能夠充分感知到計算資源池、存儲資源池和用戶訪問的動態(tài)變化，才能進行動態(tài)響應，維護網(wǎng)絡連通性的同時，保障網(wǎng)絡策略的一致性。否則，通過人工干預和手工配置，會大大降低云基礎架構的靈活性、可擴展性和可管理性。 網(wǎng)絡與安全融合設計如上圖所示，本次項目在區(qū)縣云計算數(shù)據(jù)中心中，采用緊湊的網(wǎng)絡安全融合設計，在數(shù)據(jù)中心內部，網(wǎng)絡安全架構只分為核心層和接入層，核心層采用兩臺模塊化交換機S10508，負責數(shù)據(jù)中心內、以及數(shù)據(jù)中心內和數(shù)據(jù)中心外的數(shù)據(jù)的交換和路由，接入層負責所有服務器的接入。新建計算資源池的服務器采用刀箱的方式，因此不需要為新建計算資源池準備單獨接入交換機，從刀箱的交換刀片接入核心交換機即可，對于利用利舊的機架服務器搭建的利舊設備計算資源池，則單獨準備服務器接入交換機和利舊服務器存儲接入交換機，管理服務器也準備相應的接入交換機。對于數(shù)據(jù)中心的安全防護，則通過部署防火墻、IPS和NetsStream（網(wǎng)絡流量分析）設備來提供全面的27層的安全防護，有效抵御來自于區(qū)縣中小學、教育科研網(wǎng)其它節(jié)點、Internet上的木馬、病毒、漏洞等攻擊，同時，部署負載均衡設備來提供數(shù)據(jù)中心出口的智能選路，所有防火墻、IPS等安全設備以插卡的方式部署