【正文】 算系統(tǒng)的重要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心最大程度的資源整合。通過單一控制臺(tái)，能夠全方位管理服務(wù)器配置－系統(tǒng)身份、固件版本、網(wǎng)卡 (NIC)設(shè)置、 HBA 設(shè)置和網(wǎng)絡(luò)配置文件等，無需 為 個(gè)系統(tǒng)組件配備 單獨(dú)的管理模塊 。這一功能不僅有助于提高 IT 人員的生產(chǎn)率， 而且 在需要更多資源時(shí)能夠快速擴(kuò)展虛擬池的能力 。 ? 便于擴(kuò)展：添加新服務(wù)器時(shí)，只需簡(jiǎn)單地將服務(wù)器插入機(jī)箱， UCSM 會(huì)自己發(fā)現(xiàn)新設(shè)備，并根據(jù)策略自動(dòng)或手動(dòng)地將服務(wù)器的網(wǎng)卡， HBA 或虛擬網(wǎng)卡配置好，并聯(lián)如相應(yīng)的 VLAN 和 VSAN。 刀片服務(wù)器及機(jī)箱配置： 采用思科 5108 刀片服務(wù)器，機(jī)箱最多可以安裝 8臺(tái)刀片服務(wù)器，由 2104XP 通過光纖連至 6120XP，每個(gè) 2104XP 有 4 個(gè) 10G 上行端口，支持 40G 帶寬，每刀片機(jī)箱安裝 1 個(gè)，共 40G 帶寬。 4) 使用統(tǒng)一的 UCS Manager 來管理所有硬件，而且能非常簡(jiǎn)便和快速地配置和部署新的服務(wù)器。 簡(jiǎn)化系統(tǒng)管理 在簡(jiǎn)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(diǎn)。 2) 在內(nèi)存方面：對(duì)虛擬化而言，內(nèi)存比 CPU 更缺，因?yàn)槊總€(gè)虛擬機(jī)其實(shí)在運(yùn)行的時(shí)候，不一定損耗很多的 CPU 周期，但是它會(huì)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(biāo)預(yù)訂）。其次，由于虛擬機(jī)的移動(dòng)性，使得通過 vMotion 和 DRS 等技術(shù)能自動(dòng)優(yōu)化系統(tǒng)資源。雖然 UCS 從本質(zhì)上來說，可以認(rèn)為它就是一組刀片系統(tǒng)。而一個(gè)機(jī)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(yuǎn)比單機(jī)要高很多。 刀片服務(wù)器選型 —— 思科 UCS 刀片服務(wù)器的特點(diǎn) 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(tái)，是專門為特殊應(yīng)用行業(yè)和高密度計(jì)算機(jī)環(huán)境設(shè)計(jì)的，其主要結(jié)構(gòu)為一大型主體機(jī)箱，內(nèi)部可插上許多 “ 刀片 ” ，其中每一塊刀片實(shí)際上就是一塊系統(tǒng)母板，類似于一個(gè)個(gè)獨(dú)立的服務(wù)器，它們可以通過本地硬盤啟動(dòng)自己的操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)在一個(gè)萬兆以太網(wǎng)統(tǒng) 一陣列中集成了企業(yè)級(jí)服務(wù)器，提供了虛擬機(jī)和虛擬化軟件所需的 I/O 帶寬和功能。通過平衡 CPU 處理能力和經(jīng)濟(jì)高效的內(nèi)存配置使虛擬機(jī)密度提高時(shí)，就能夠更輕松地實(shí)現(xiàn)服務(wù)器虛擬化的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。 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(shì)，但同時(shí)它也向數(shù)據(jù)中心提出了挑戰(zhàn)。虛擬化的實(shí)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(duì)于服務(wù)器資源的要求。通過整合，可以將多種業(yè)務(wù)集成在同一臺(tái)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。 在 XXXXXXX 云計(jì)算平臺(tái) 項(xiàng)目中我們則綜合運(yùn)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(xué) 的 部署周密的規(guī)劃必能將 XXXXXXX 云計(jì)算平臺(tái) 建設(shè)成一個(gè)高可靠、高 擴(kuò)展性、易于管理 且具備良好兼容性的優(yōu)質(zhì)云計(jì)算平臺(tái) 。 “虛擬計(jì)算環(huán)境聯(lián)盟 ”為各種規(guī)模的組織機(jī)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(shí)大幅降低資本開支和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。 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(jì)算。 其中最重要的計(jì)算平臺(tái)、存儲(chǔ)平臺(tái)、云計(jì)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(gè)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(huì)有較詳細(xì)的介紹），使其兼容性及總體性能達(dá)到了最優(yōu)。即能夠?qū)崿F(xiàn)總硬件資源占用量降低了，而每個(gè)業(yè)務(wù)得到的服務(wù)反而更有充分的資源保證了。 第 1章 XXXXXXX 云計(jì)算平臺(tái) 詳細(xì)設(shè)計(jì)方案 1. 云計(jì)算平臺(tái)的 設(shè)計(jì)目標(biāo) 云計(jì)算 平臺(tái)采用 了 具有動(dòng)態(tài)架構(gòu)的云計(jì)算 操作系統(tǒng)（ VMware vsphere 產(chǎn)品） ，保證信息化的先進(jìn)性、安全性、開放性、兼容性、共享性、可升級(jí) 及 擴(kuò)充 性 ， 可確保系統(tǒng)實(shí)施和 日后 服務(wù)的效率和彈性。 3) 綠色環(huán)保： 節(jié)能降耗，最大限度節(jié)省電力消耗。 本方案中無論是應(yīng)用交付領(lǐng)域、數(shù)據(jù)保護(hù)領(lǐng)域、網(wǎng)絡(luò)安全及用戶個(gè)人數(shù)據(jù)防護(hù)方面都設(shè)計(jì)到了最優(yōu)。私有云是 一種虛擬的 IT 基礎(chǔ)架構(gòu)，專為一個(gè)機(jī)構(gòu)安全地控制和獨(dú)立的運(yùn)行。這樣，組織機(jī)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。 5. 計(jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)（ 思科 UCS） 服務(wù)器發(fā)展趨勢(shì) 在數(shù)據(jù)大集中的趨勢(shì)下，數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器規(guī)模越來越龐大。 服務(wù)器整合帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也帶來了一個(gè)難題：多種業(yè)務(wù)集成在一臺(tái)服務(wù)器上，安全如何保 證？而且不同的業(yè)務(wù)對(duì)服務(wù)器資源也有不同的需求，如何保證各個(gè)業(yè)務(wù)資源的正常運(yùn)作？為了解決這些問題，虛擬化應(yīng)運(yùn)而生。 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(kuò)展的永續(xù)安全數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。如果有統(tǒng)一的 I/O 配置和足夠的帶寬，在每臺(tái)物理服務(wù)器上支持大量 VM，則資源池的管理會(huì)較為容易。最后，在統(tǒng)一了網(wǎng)絡(luò)接入層，并以相同方式對(duì)待虛擬機(jī)鏈路與物理服務(wù)器鏈路時(shí)，能夠更高效、更安全地管理虛擬環(huán)境，并獲得更出色的 QoS。思科擴(kuò)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(jì)的配置方法。 刀片式服務(wù)器具有四大特點(diǎn)，首先是部署簡(jiǎn)單、易于維護(hù)，所有的線都連在機(jī)柜上，布線只有原來的 1/10 或者 1/20。 思科 UCS 的優(yōu)勢(shì)概述 在此方案中我們建議選擇 思科統(tǒng)一計(jì)算系統(tǒng) (UCS)。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(huì) 比普通刀片系統(tǒng)的更好地為虛擬機(jī)的目標(biāo)服務(wù)。 3) 加速應(yīng)用部署（ Accelerate Application Deployment），由于虛擬機(jī)鏡像的移動(dòng)性，使得通過使用虛擬器件（ Virtual Appliance）等手段能加速部署。既然內(nèi)存對(duì)虛擬化是如此的重要，所以 UCS 為此推出它的 Extended Memory（內(nèi)存擴(kuò)展）技術(shù)，通過這種技術(shù)能讓一臺(tái)薄薄的刀片服務(wù)器內(nèi)裝載高達(dá) 384GB的內(nèi)存，從而加載更多的虛擬機(jī)，同時(shí)內(nèi)存也能跑在 1066MHz 的高速下。 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)。 加速應(yīng)有部署 在這方面， UCS 并沒有做過多的優(yōu)化，因?yàn)?這方面主要通過其上的 vSphere來控制。刀片服務(wù)器選擇思科 UCSB 系列刀片服務(wù)器。 ? 加強(qiáng)故障隔離能力：所有的鏈接都是冗余的，整個(gè)系統(tǒng)不存在單點(diǎn)故障，在保證系統(tǒng)的簡(jiǎn)潔性的同時(shí)，也保證了系 統(tǒng)的安全性。 Cisco UCS Manager 是思科統(tǒng)一計(jì)算系統(tǒng)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)。 Cisco UCS Manager 內(nèi)嵌在兩個(gè) 互聯(lián)陣列中 。一般在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心中存在兩種網(wǎng)絡(luò)：傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)局域網(wǎng)和使用光纖存儲(chǔ)交換機(jī)的存儲(chǔ)交換網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)前在以太網(wǎng)上融合傳統(tǒng)局域網(wǎng)和存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)唯一成熟技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是 Fiber Channel Over Ether 技術(shù)（ FCoE），它已在標(biāo)準(zhǔn)上給出了如何把存儲(chǔ)網(wǎng)(SAN)的數(shù)據(jù)幀封裝在以太網(wǎng)幀內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的相關(guān)技術(shù)協(xié)議。 Cisco UCS 6100 系列提供線速、低延時(shí)、無丟包萬兆以太網(wǎng)和以太網(wǎng)光纖通道（ FCoE）功能。 ? 計(jì)算網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選型： ? 統(tǒng)一交換陣列：由 1 臺(tái)思科 6120XP 組成統(tǒng)一交換平臺(tái)，是數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)的骨干，并且由它實(shí)現(xiàn)對(duì)所有刀片服務(wù)器的設(shè)置。 青島膠建集團(tuán)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)應(yīng)用特點(diǎn)決定了目前的數(shù)據(jù)中心必須有很強(qiáng)的擴(kuò)展能力，而同時(shí)又不能增加系統(tǒng)管理的難度和復(fù)雜性。這兩種功能的實(shí)現(xiàn)使得思科 UCS在數(shù)據(jù)中心部署時(shí)即可簡(jiǎn)化物理的安裝、布線又可大大的節(jié)省日后的維護(hù)成本，提高數(shù)據(jù)中心的高可靠、快速響應(yīng)的能力。無需配置傳統(tǒng)的服務(wù)器硬盤 RAID 配置、安裝操作系統(tǒng)、從存儲(chǔ)上調(diào)整 LUN 和新服務(wù)器的關(guān)聯(lián)、配置新裝系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、管理權(quán)限 … …等諸多工作。 幾乎每個(gè)人都知道虛擬化的優(yōu)勢(shì)： ? 整合工作負(fù)載；提高利用率；降低運(yùn)營(yíng)、投資、空間、耗電和冷卻等。 ? 使用虛擬化軟件的高可用性和災(zāi)難恢復(fù)功能，來解決本地和跨地區(qū)故障問題。該系統(tǒng)包含一個(gè)低延時(shí)無丟包萬兆以太網(wǎng)統(tǒng)一陣列，以及多臺(tái)企業(yè)級(jí)x86 架構(gòu)服務(wù)器。思科統(tǒng)一計(jì)算系統(tǒng)以一個(gè)低延時(shí)無丟包的 10Gbps 統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)陣列為基礎(chǔ)，能夠滿足這一需要。所有流量都路由到中央服務(wù)器互聯(lián)，隨后以太網(wǎng)和光纖通道流量可獨(dú)立傳輸?shù)奖镜胤钦暇W(wǎng)絡(luò)。在虛擬化軟件使用基于光纖通道的共享存儲(chǔ)的環(huán)境里，就無需再部署冗余 HBA 卡、 收發(fā)器、電纜和上游交換機(jī)端口，這些成本相當(dāng)于一個(gè)小型服務(wù)器。 Cisco UCS Manager 是思科統(tǒng)一計(jì)算系統(tǒng)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)。 Cisco UCS Manager 內(nèi)嵌在配置成高可用集群的兩個(gè)互聯(lián)陣列中。 Cisco UCS Manager 基于角色和策略的管理模式允許企業(yè)繼續(xù)執(zhí)行已有的獨(dú)立式管理。同時(shí)，高級(jí)管 理員能夠?qū)⒕Ω嗟丶杏陉P(guān)鍵業(yè)務(wù)問題，而不必關(guān)注各系統(tǒng)配置細(xì)節(jié)。類似的，當(dāng)工作負(fù)載需求降低，應(yīng)該直接關(guān)閉部分服務(wù)器，藉此根據(jù)實(shí)際工作負(fù)載需要，精確控制功耗和碳排放量。它能設(shè)置或配置唯一用戶 ID (UUID)、 BIOS 和固件版本；包括 MAC 地址、 VLAN 和服 務(wù)質(zhì)量（ QoS）設(shè)置在內(nèi)的 NIC 配置；包括全球名稱（ WWN）、 VSAN、帶寬限制和固件版本在內(nèi)的 HBA 配置；以及包括 VLAN、 VSAN、 QoS 和以太通道設(shè)置在內(nèi)的上行鏈路端口配置。服務(wù)配置文件就像是課程示例，服務(wù)配 置文件模板則定義課程，即定義創(chuàng)建服務(wù)配置文件的策略。借助這一功 能，能夠快速、簡(jiǎn)便地向不同虛擬池添加服務(wù)器。提高虛擬系統(tǒng)中的虛擬機(jī)密度的傳統(tǒng)方式是，購買更昂貴、更大 型的四路服務(wù)器。從處理器的內(nèi)存通道角度來看，該項(xiàng)技術(shù)將四個(gè)物理上獨(dú)立的 DIMM 映射為單一邏輯 DIMM（參見圖 3）。根據(jù) 2020 年 8 月公開的 內(nèi)存價(jià)格，該選項(xiàng)能夠節(jié)約 60%的內(nèi)存成本。 使用虛擬接口和 Cisco VNLink 技術(shù)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng) 傳統(tǒng)的刀片服務(wù)器為部署虛機(jī)環(huán)境增加了不必要的成本、復(fù)雜性和風(fēng)險(xiǎn)。這些軟交換機(jī)常常超出了網(wǎng)絡(luò)管理員的控制范圍，經(jīng)常由服務(wù)器管理員配置。這種方法為系統(tǒng)中的所有網(wǎng)絡(luò)通信提供了單一控制和管理點(diǎn)（參見圖 4）： ? 單一接入層交換機(jī)，即 Cisco UCS 6100 系列互聯(lián)陣列，支持虛擬機(jī)間的所有網(wǎng)絡(luò)流量傳輸，而無論虛擬機(jī)位于何處，為網(wǎng)絡(luò)流量提供了單一控制和管理點(diǎn)。 圖 4. 思科統(tǒng)一計(jì)算系統(tǒng)提供了單一控制和管理點(diǎn)，不再劃分網(wǎng)絡(luò)接入層 (一 ) Cisco VNLink 技術(shù) 思科統(tǒng)一計(jì)算系統(tǒng)中的每臺(tái)服務(wù)器都通過一條或多條物理鏈路連接到互聯(lián)陣列。這使得對(duì)于虛擬機(jī)的網(wǎng)絡(luò)連接的管理能像管理物理服務(wù)器的物理鏈路一樣進(jìn)行。當(dāng)一個(gè)虛擬機(jī)從一臺(tái)服務(wù)器移動(dòng)到另一臺(tái)服務(wù)器，該 VM 的虛擬鏈路所連的虛擬接口只要簡(jiǎn)單地與另一個(gè)物理端口建立關(guān)聯(lián)就可以了。 圖 5. Cisco VNLink 技術(shù)支持每虛擬機(jī)鏈路，它們的管理和移動(dòng)獨(dú)立于物理鏈路 (二 ) 采用 Cisco UCS M81KR 虛擬接口卡的 Cisco VNLink 技術(shù) 當(dāng)服務(wù)器配置了 Cisco UCS M81KR 虛擬接口卡時(shí)，思科統(tǒng)一計(jì)算系統(tǒng)能發(fā)揮最大功效。 Cisco UCS Manager 中的端口配置文件定義了虛擬機(jī)所使用的 NIC 配置，在創(chuàng)建 VM 或?qū)?VM 移動(dòng)到另一服務(wù)器時(shí)，靈活地引導(dǎo)管理器配置虛擬機(jī)所需的接口。 (三 ) 總結(jié) 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(shì)，但同時(shí)它也向數(shù)據(jù)中心提出了挑戰(zhàn)。通過平衡 CPU 處理能力 和經(jīng)濟(jì)高效的內(nèi)存配置使虛擬機(jī)密度提高時(shí)，就能夠更輕松地實(shí)現(xiàn)服務(wù)器虛擬化的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。該系統(tǒng)在一個(gè)萬兆以太網(wǎng)統(tǒng)一陣列中集成了企業(yè)級(jí)服務(wù)器，提供了虛擬機(jī)和虛擬化軟件所需的 I/O 帶寬和功能。 XXXXXXX 云計(jì)算平臺(tái)計(jì)算部分具體設(shè)計(jì) 在了解了思科物理 刀片 服務(wù)器的優(yōu)點(diǎn)和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)之后， 在 XXXXXXX 云計(jì)算平臺(tái)的計(jì)算部分我們將采用下列的具體設(shè)計(jì) （下述內(nèi)容僅為具體設(shè)計(jì)表述，具體的產(chǎn)品硬件及特色介紹我們將在下一章節(jié)體現(xiàn)） ： 1) 根據(jù)項(xiàng)目的 實(shí)際情況選配了兩款 思科服務(wù)器，這兩種服務(wù)器將來將策略性的分配為服務(wù)器虛擬化和桌面虛擬化。這兩臺(tái)物理服務(wù)器可整合約 64 臺(tái)高性能服務(wù)器或者約 256 臺(tái)虛擬桌面（這些數(shù)值為根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)的保守估算值，實(shí)際的整合比可能高于此數(shù)值，要根據(jù)具體的運(yùn)算業(yè)務(wù)來定）。萬一思科 UCS(刀片服務(wù)器 )壞掉那么我們僅需要重新插入一臺(tái)新的備機(jī)就可以了，在思科 6100XP的控制下思科刀片服務(wù)器可與存儲(chǔ)上的“本地硬盤”自動(dòng)的關(guān)聯(lián)，從而自動(dòng)的啟動(dòng)系統(tǒng) ，而不需要傳統(tǒng)的服務(wù)器更換備機(jī)