【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 費(fèi)的虛擬化軟件； vmware 是付費(fèi)的虛擬化軟件；hyperv 是微軟 windows2020R2 附帶的虛擬化組件，如果買了 足夠的授權(quán)，hyperv（包括 hyperv2020core）都可以免費(fèi)使用。 如果是 vmware 或 hyperv 虛擬 windows 系統(tǒng)，不管是虛擬化軟件本身，還是其中的子系統(tǒng)，都要支付許可費(fèi)用。如果是 vmware 或 hyperv虛擬 linux，虛擬化軟件本身要支付許可費(fèi)用，子系統(tǒng)可以用 linux 來(lái)節(jié)省成本。如果是 xen或 kvm 虛擬 windows，其中的子系統(tǒng)要支付許可費(fèi)用。如果是 xen 或 kvm 虛擬linux，那么虛擬化軟件本身和其中的子系統(tǒng)無(wú)需產(chǎn)生任何費(fèi)用。 10 從性能上來(lái)講，虛擬 windows，如果能得到 廠商的支持，那么性能優(yōu)化可以不用擔(dān)心，這幾款軟件全都能達(dá)到主系統(tǒng)至少 80%以上的性能（磁盤 、 CPU、網(wǎng)絡(luò) 、 內(nèi)存），使用 hyperv來(lái)虛擬 windows，微軟自身的產(chǎn)品，虛擬 windows是絕對(duì)有優(yōu)勢(shì)的。如果是虛擬 linux，一是推薦 xen，支持 linux的半虛擬化，可以直接使用主系統(tǒng)的 cpu 和磁盤及網(wǎng)絡(luò)資源，達(dá)到較少的虛擬化調(diào)度操作，可以達(dá)到非常高的性能，但 xen 操作復(fù)雜，維護(hù)成本較高；二是推薦 kvm 來(lái)虛擬linux， linux 本身支持 kvm 的 virtio 技術(shù)，可以達(dá)到少量的虛擬化調(diào)度操作，得到較高的系統(tǒng) 性能。不推薦使用 hyperv來(lái)虛擬 linux，太多的不兼容性導(dǎo)致 linux基本無(wú)法在 hyperv上運(yùn)行。 綜上所述，虛擬化技術(shù)選型原則為：在有授權(quán)的情況下，虛擬 windows，建議使用 hyperv；在有授權(quán)的情況下，虛擬 linux，建議使用 xen，考慮到需要降低管理維護(hù)成本，建議使用 kvm；在沒有授權(quán)的情況下，虛擬 windows，建議使用 KVM。 根據(jù)以上對(duì)比說(shuō)明和選型原則，本次湖南省電子政務(wù)云平臺(tái)的建設(shè)建議采用基于 KVM 或者 XEN 虛擬化技術(shù)進(jìn)行定制化開發(fā)的方案。 資源池架構(gòu)設(shè)計(jì)方案 虛擬化云計(jì)算平臺(tái)是在單臺(tái)物理機(jī)虛擬化的基礎(chǔ)上增加集群的模式，將加入集群的眾多物理機(jī)進(jìn)行資源池化，通過(guò) hypervisor 管理統(tǒng)一調(diào)度，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)運(yùn)行環(huán)境的快速部署、運(yùn)行資源大小的及時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整、運(yùn)行環(huán)境的在線快照和歸檔環(huán)境的快速恢復(fù)等功能。虛擬化云計(jì)算主要適用于要求資源相對(duì)較少且規(guī)格種類多、使用虛擬化可以重新分配調(diào)度資源的環(huán)境，便于資源的合理、充分利用，也便于后期業(yè)務(wù)擴(kuò)展所需的資源動(dòng)態(tài)調(diào)整。 本方案計(jì)算資源池分為外部數(shù)據(jù)中心與內(nèi)部數(shù)據(jù)中心： 外部數(shù)據(jù)中心包括： 數(shù)據(jù)庫(kù)單獨(dú)建池，采用 FCSAN 磁陣集中互連 ； 虛擬化服 務(wù)通過(guò)分布式存儲(chǔ)系統(tǒng) 創(chuàng)建虛擬化服務(wù)器資源池；其他的物理服務(wù)器創(chuàng)建物理資源池； 內(nèi)部數(shù)據(jù)中心包括： 數(shù)據(jù)庫(kù)單獨(dú)建池，采用 FCSAN 磁陣集中互連 ； 虛擬化服務(wù)通過(guò)分布式存儲(chǔ)系統(tǒng) 創(chuàng)建虛擬化服務(wù)器資源池；其他的物理服務(wù)器創(chuàng)建物理 11 資源池；另創(chuàng)建 Hadoop 服務(wù)器資源池。 本次方案設(shè)計(jì)的虛擬化云計(jì)算平臺(tái)構(gòu)造如下圖所示： 虛擬化架構(gòu)設(shè)計(jì)方案示意圖 1．“兩朵云”虛擬化：根據(jù)“兩朵云”的設(shè)計(jì)要求，本次虛擬化平臺(tái)可分成了 2 個(gè)子平臺(tái)，每個(gè)子平臺(tái)都是一個(gè)虛擬化集群。兩朵云統(tǒng)一管理，邏輯隔離，滿足數(shù)據(jù)安全保障的需求。 2．虛擬化冗余：虛擬化平臺(tái)需要實(shí)現(xiàn)多層冗余，排除單點(diǎn)故障。 3．虛機(jī)實(shí)機(jī)結(jié)合：除了對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行管理外，結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)部分不進(jìn)行虛擬化的物理機(jī)也需要統(tǒng)一的管理調(diào)度。例如：有些部門的系統(tǒng)，資源開銷需求大，需要配置較好物理機(jī)，而該應(yīng)用在物理機(jī)上負(fù)載就已經(jīng)很高，因此本著不影響性能，且資源合理使用的原則，此類應(yīng)用的物理機(jī)不再進(jìn)行虛擬化切分。 4．按需彈性調(diào)整：虛擬化云計(jì)算平臺(tái)根據(jù)物理設(shè)備資源的利用情況，合理的進(jìn)行虛擬資源的啟用與休眠，在保證系統(tǒng)性能的同時(shí)，最大限度的降低整個(gè)系統(tǒng)的能耗。動(dòng)態(tài)調(diào)整物理資源的使用率，使得管理員可以通過(guò)監(jiān)控不同時(shí)期不同系統(tǒng)的負(fù)載情況，可以動(dòng)態(tài)的進(jìn)行資源的分配，確保所有的資源都得到最合理、最有效的利用。以服務(wù)為單位，通過(guò)監(jiān)控服務(wù)負(fù)載狀況，動(dòng)態(tài)的進(jìn)行資源調(diào)整：在整個(gè)服務(wù)處于高負(fù)載狀況下，從彈性池中分配空閑的計(jì)算資源給對(duì)應(yīng)的服務(wù)；在服務(wù)處于空閑狀態(tài)時(shí)，回收相應(yīng)的資源到資源池中，降低能耗。 5．多租戶：需要考慮接入的各個(gè)省直部門 相互獨(dú)立、各自管理的需求，因此虛擬化平臺(tái)應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)多租戶，將同一個(gè)虛擬化平臺(tái)虛擬成為多個(gè)按部門劃分的虛擬數(shù)據(jù)中心，按需分配給各省直部門使用。 存 儲(chǔ) 節(jié) 點(diǎn)數(shù) 據(jù) 庫(kù) 服 務(wù)器 資 源 池虛 擬 化 服 務(wù)器 資 源 池?cái)?shù) 據(jù) 庫(kù) 服 務(wù)器 資 源 池虛 擬 化 服 務(wù)器 資 源 池統(tǒng) 一 管 理 控 制存 儲(chǔ) 節(jié) 點(diǎn) 存 儲(chǔ) 節(jié) 點(diǎn) 存 儲(chǔ) 節(jié) 點(diǎn) 存 儲(chǔ) 節(jié) 點(diǎn) 存 儲(chǔ) 節(jié) 點(diǎn) 存 儲(chǔ) 節(jié) 點(diǎn)外 部 數(shù) 據(jù) 中 心 內(nèi) 部 數(shù) 據(jù) 中 心H a d o o p 服 務(wù)器 資 源 池存 儲(chǔ) 資 源 池物 理 服 務(wù) 器資 源 池物 理 服 務(wù) 器資 源 池 12 資源池功能設(shè)計(jì) 1. 分類原則 對(duì) 于 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)采用數(shù)據(jù)庫(kù)集群，搭建數(shù)據(jù)庫(kù)資源池； 對(duì) 于要求資源相對(duì)較少且規(guī)格種類多、使用虛擬化可以重新分配調(diào)度資源的環(huán)境，便于資源的合理、充分利用，也便于后期業(yè)務(wù)擴(kuò)展所需的資源動(dòng)態(tài)調(diào)整 ，搭建分布式虛擬化服務(wù)器資源池； 對(duì) 于 有些部門的系統(tǒng)，資源開銷需求大，需要配置較好物理機(jī)，而該應(yīng)用在物理機(jī)上負(fù)載就已經(jīng)很高，因此本著不影響性能且資源合理使用的 原則 ，搭建物理服務(wù)器資源池； 對(duì) 于存儲(chǔ)較大的文件及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但數(shù)據(jù)量龐大數(shù)據(jù) ， 采用基于 Hadoop 的平臺(tái)進(jìn)行大數(shù)據(jù)存儲(chǔ) ，搭建 Hadoop 服務(wù)器資源池。 2. 資源池功能分類設(shè)計(jì) 資源池類別 數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器資源池 分布式虛擬化服務(wù)器資源池 物理服務(wù)器資源池 Hadoop 服務(wù)器資源池 適用場(chǎng)景 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù) 要求資源相對(duì)較少且規(guī)格種類多、使用虛擬化可以重新分配調(diào)度資源的環(huán)境，便于資源的合理、充分利用，也便于后期業(yè)務(wù)擴(kuò)展所需的資源動(dòng)態(tài)調(diào)整 資源開銷需求大，需要配置較好物理機(jī)，而該應(yīng)用在物理機(jī)上負(fù)載就已經(jīng)很高，因此本著不影響性能且資源合理使用的原則 存儲(chǔ)較大的文件及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但數(shù)據(jù)量龐大數(shù)據(jù)，采用基于 Hadoop 的平臺(tái)進(jìn)行大數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 機(jī)房搭建位置 外部數(shù)據(jù)中心；內(nèi)部數(shù)據(jù)中心 外部數(shù)據(jù)中心；內(nèi)部數(shù)據(jù)中心 外部數(shù)據(jù)中心；內(nèi)部數(shù)據(jù)中心 內(nèi)部數(shù)據(jù)中心 計(jì)算容量設(shè)計(jì) 本次需求調(diào)研共抽樣調(diào)研 13 個(gè)省直屬部門（分別是統(tǒng)計(jì)局、衛(wèi)計(jì)委、教育廳、國(guó)土廳、工商局、財(cái)政廳、住建廳、人社廳、質(zhì)監(jiān)局、地稅局、交通廳、民政廳、旅游局），調(diào)研系統(tǒng) 55 個(gè)，能夠遷移到云平臺(tái)的系統(tǒng)共 29 個(gè)，湖南省共有 46 個(gè)省直部門，本次抽樣調(diào)研 13 個(gè)省直部門，比率約為四分之一，全部遷移的系統(tǒng)約為 29*4=116 套。據(jù)前期需求調(diào)研統(tǒng)計(jì)各直屬單位擬新建應(yīng)用系統(tǒng) 64 13 套，示范工程和省級(jí)應(yīng)用系統(tǒng) 10個(gè)。因此云平臺(tái)全部部署的系統(tǒng)約為 116+64+10≈ 200 套。 根據(jù)當(dāng)前統(tǒng)計(jì)的各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的服務(wù)器的 CPU 總核數(shù)進(jìn)行評(píng)估。以服務(wù)器總核數(shù)與均值利用率（按照 40%計(jì)算）的乘積估算該業(yè)務(wù)運(yùn)行時(shí)平均占用服務(wù)器CPU 的核數(shù)，并按照均值是峰值的 75%估算該業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)占用服務(wù)器 CPU核數(shù)的峰值；這樣 ，得到業(yè)務(wù)系統(tǒng)的 CPU 核數(shù)占用峰值后，按照該業(yè)務(wù)系統(tǒng)虛擬機(jī)的總核數(shù)為峰值核數(shù)的 倍進(jìn)行設(shè)置（即峰值核數(shù)是虛擬機(jī)總核數(shù)的80%）。由上述算法，目前廳局單業(yè)務(wù)系統(tǒng)平均虛擬機(jī) CPU 估算值為 45vCPU。單業(yè)務(wù)系統(tǒng)計(jì)算能力需求按照每年增長(zhǎng) 20%，至 2020 年，單業(yè)務(wù)系統(tǒng)平均虛擬機(jī) CPU 估算值為 113vCPU，云平臺(tái)部署系統(tǒng) 200 套，即云平臺(tái)計(jì)算資源為22619vCPU。由于虛擬機(jī)總核數(shù)不超過(guò)服務(wù)器總核數(shù)的 倍（即 Core：vCPU=2:3），因此搭建政務(wù)云共計(jì)需要 CPU 資源： 22619247。 ≈ 15080Core。第一期建設(shè) 40%計(jì)算資源，共計(jì) 15080*40%≈ 6000 Core。 計(jì)算資源設(shè)計(jì)方案 云計(jì)算主機(jī) 云管理平臺(tái)通過(guò)云計(jì)算主機(jī)服務(wù)向用戶提供標(biāo)準(zhǔn)的原子化虛擬機(jī)業(yè)務(wù)，管理員可以將虛擬化平臺(tái)的虛擬資源定義成服務(wù)目錄供用戶申請(qǐng)使用。用戶可以根據(jù)自己的需要選擇鏡像類型、虛擬機(jī)規(guī)格。 在服務(wù)目錄定義時(shí)，管理員可以自定義鏡像，指定服務(wù)參數(shù)，如 CPU 個(gè)數(shù)、內(nèi)存大小、磁盤大小、網(wǎng)卡個(gè)數(shù)。同時(shí)，虛擬機(jī)服務(wù)也支持 QOS 參數(shù)定義， Qos參數(shù)包括： CPU、內(nèi)存的預(yù)留值和權(quán)重，管理員可以根據(jù)虛擬機(jī)的 Qos 參數(shù)定義出不同 SLA 等級(jí)的虛擬機(jī)服務(wù)以滿足不同 SLA 要求的業(yè)務(wù)需要。 用戶在自助門戶中，可以按自己的要求選擇申請(qǐng)對(duì)應(yīng)鏡像類型、規(guī)格、數(shù)量等參數(shù)。 用戶自己申請(qǐng)的虛擬機(jī)可以進(jìn)行自助管理，包括： 1. 查看已申請(qǐng)的虛擬信息：云主機(jī)名稱、描述、資源配置、操作系統(tǒng)、公網(wǎng) /私網(wǎng) IP 地址、申請(qǐng)時(shí)間、云主機(jī)運(yùn)行狀態(tài)等等。 14 2. 對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行操作管理：?jiǎn)?dòng)、停止、重啟、暫停、恢復(fù)。 3. 虛擬機(jī)使用：結(jié)合彈性 IP 功能，用戶可以實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬機(jī)登錄（ Windows：RDP、 Linux： SSH）或者通過(guò)瀏覽器從 VNC 的方式登錄。 4. 查看 VM 計(jì)量數(shù)據(jù)，開關(guān)機(jī)時(shí)長(zhǎng)。 5. 查看單個(gè) VM實(shí)時(shí)性能情況 , 包括 CPU, MEM占用率 , 磁盤 IO, 網(wǎng)絡(luò)速率等 6. 對(duì)于不再使用的虛擬機(jī)，用戶可以在自助門戶中釋放，釋放以后，系統(tǒng)將釋放虛擬機(jī)所使用的資源。數(shù)據(jù)將不再保留。 虛擬化熱遷移 云平臺(tái)可提供基于共享存儲(chǔ)的遷移以便滿足數(shù)據(jù)中心虛擬化項(xiàng)目的業(yè)務(wù)連續(xù)性要求。 虛擬機(jī)熱遷移特性是指在使用同一共享存儲(chǔ)的主機(jī)之間將處于運(yùn)行態(tài)的虛擬機(jī)由當(dāng)前所在的主機(jī)遷移到另一臺(tái)主機(jī)上，在遷移的過(guò)程中不影響用戶對(duì)虛擬機(jī)的使用。 在對(duì)主機(jī)進(jìn)行維護(hù)操作前將該主機(jī)上的虛擬機(jī)遷移到其他主機(jī)上，然后再作維護(hù)，可以降低因主機(jī)維 護(hù)造成的用戶業(yè)務(wù)中斷。 通過(guò)將繁忙的主機(jī)上的虛擬機(jī)遷移到空閑的主機(jī)上，可以提升虛擬機(jī)用戶的感受，并使全局業(yè)務(wù)均衡。 通過(guò)將空閑主機(jī)上的虛擬機(jī)聚攏到幾臺(tái)主機(jī)上，然后將沒有負(fù)載的主機(jī)關(guān)閉，可以降低數(shù)據(jù)中心的電能消耗。 存儲(chǔ)熱遷移 在虛擬機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，通過(guò)管理員手動(dòng)操作，將虛擬機(jī)的卷遷移至其他存儲(chǔ)單元中，可以在云管理下的同一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備內(nèi)、或不同存儲(chǔ)設(shè)備間進(jìn)行在線遷移。存儲(chǔ)遷移帶寬可控，避免對(duì)正常業(yè)務(wù)產(chǎn)生影響，支持跨集群遷移。存儲(chǔ)熱遷移技術(shù)便于對(duì)現(xiàn)有存儲(chǔ)系統(tǒng)的擴(kuò)容 、 減容，便于存儲(chǔ)系統(tǒng)的更新?lián)Q代。 15 虛擬化安全隔離 云 服務(wù)平臺(tái)上的運(yùn)行了多個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用，為了滿足各單位應(yīng)用之間的相互隔離，互相不影響。云平臺(tái)通過(guò)虛擬化隔離、 VLAN 網(wǎng)絡(luò)劃分、安全組隔離手段保障計(jì)算、存儲(chǔ)、管理、接入等域的安全隔離。 云平臺(tái)提供包括 CPU 調(diào)度、內(nèi)存、內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)隔離和磁盤 I/O、虛機(jī)存儲(chǔ)的安全隔離。 虛擬機(jī)快照備份技術(shù) 云平臺(tái)自帶虛擬機(jī)快照備份系統(tǒng)，不需要與第三方的備份軟件結(jié)合，也不需要額外費(fèi)用，備份系統(tǒng)就可以對(duì)虛機(jī)卷（包括系統(tǒng)卷和 /或數(shù)據(jù)卷）數(shù)據(jù)進(jìn)行備份。備份過(guò)程不需要終端用戶參與，也不需要在 VM 里安裝代理，且不影響生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行。當(dāng)生產(chǎn)系統(tǒng)由于意外丟失 VM 卷數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)管理員可以通過(guò)本地備份系統(tǒng)恢復(fù) VM 卷數(shù)據(jù)，以保證 VM 能繼續(xù)正常工作。 管理員接入備份管理系統(tǒng)可以進(jìn)行選擇虛擬機(jī)、或虛擬機(jī)的某個(gè)卷進(jìn)行備份，靈活設(shè)置備份策略，備份起始時(shí)間、配置全量備份和增量備份的周期。管理員可以根據(jù)備份文件恢復(fù)虛機(jī)，可以從存儲(chǔ)讀取快照文件恢復(fù)虛擬機(jī)。管理員可以選擇恢復(fù)到原有虛機(jī)、或者新虛機(jī)、或者其它虛機(jī)。 應(yīng)用自動(dòng)化部署 提供基于可視化的模板設(shè)計(jì)工具，可以快速實(shí)現(xiàn)應(yīng)用模板的制作與部署。 1. 模板制作 虛擬機(jī)模板：管理員可 以制作不同的虛擬機(jī)模板，自定義操作系統(tǒng)、規(guī)格、虛擬機(jī)上的軟件。 應(yīng)用模板：管理員通過(guò)應(yīng)用模板來(lái)發(fā)布應(yīng)用，可以使用應(yīng)用模板設(shè)計(jì)工具，通過(guò)簡(jiǎn)單的拖拽方式快速地設(shè)計(jì)出滿足公安用戶需求的應(yīng)用模板。 2. 應(yīng)用自動(dòng)化部署 提供用戶自助門戶訪問應(yīng)用模板目錄，一鍵式快速創(chuàng)建應(yīng)用以及查看應(yīng)用的 16 部署報(bào)告和創(chuàng)建進(jìn)度。 用戶通過(guò)自助門戶訪問服務(wù)模板目錄，根據(jù)應(yīng)用需求選擇相應(yīng)的應(yīng)用模板，配置應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)以及選擇應(yīng)用的管理員，快速部署應(yīng)用。在應(yīng)用部署過(guò)程中，用戶可以查看應(yīng)用部署報(bào)告和實(shí)時(shí)進(jìn)度。 圖形化拖拽業(yè)務(wù)模板設(shè)計(jì) :通過(guò)所見即所得的方式設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)部署模板，極大的降低了業(yè)務(wù)部署設(shè)計(jì)難度 全自動(dòng)的業(yè)務(wù)部署 /卸載模式 : 一鍵式業(yè)務(wù)部署，可以快速實(shí)現(xiàn)警務(wù)云 IT 服務(wù)發(fā)放及資源回收。 基于策略的資源彈性伸縮：通過(guò)彈性伸縮組和伸縮策略，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用資源的自動(dòng)彈性伸縮，提高 IT 對(duì)業(yè)務(wù)的響應(yīng)能力。 開放 API 和 SDK 系統(tǒng)提供支持多語(yǔ)言的 SDK 包和靈活的 API接口，供用戶進(jìn)行二次開發(fā)。 1. 開放 SDK 提供多語(yǔ)言 SDK 包，供