【正文】 5 內(nèi)存擴(kuò)展能力 內(nèi)存擴(kuò)展有限 1CPU 對(duì)應(yīng) 12 個(gè)插槽 具備內(nèi)存擴(kuò)展技術(shù) 由一個(gè) CPU 管理 12 個(gè)內(nèi)存槽，提高到 48 個(gè)。校園虛擬化數(shù)據(jù)中心建設(shè)技術(shù)方案30思科 UCS 與傳統(tǒng)刀片對(duì)比：編號(hào) 項(xiàng)目 傳統(tǒng)服務(wù)器 特點(diǎn) 思科 UCS 特點(diǎn)1 本地硬盤 本地硬盤 啟動(dòng)速度慢、不可靠、資源浪費(fèi) SAN BOOT 啟動(dòng)速度快、可靠、按需分配資源2 網(wǎng)絡(luò) I/O 千兆網(wǎng)卡 網(wǎng)卡數(shù)量少、捆綁I/O 性能低 雙萬兆 CAN卡 可任意虛擬網(wǎng)卡和 HBA卡數(shù)量、I/O 有保證3 無狀態(tài)計(jì)算能力 不具備 不具備 具備 物理服務(wù)器只負(fù)責(zé)計(jì)算4 備件更換響應(yīng) 響應(yīng)慢重裝 Vmware 的 ESX系統(tǒng)、重新配置網(wǎng)絡(luò)、重新配置存儲(chǔ)、重新登陸 ESX 配置相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和存儲(chǔ)環(huán)境。最后，思科統(tǒng)一計(jì)算系統(tǒng)將網(wǎng)絡(luò)訪問層集成為一個(gè)能輕松管理的實(shí)體，在此實(shí)體中，能像物理鏈路一樣配置、管理和移動(dòng)虛擬機(jī)鏈路。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。思科統(tǒng)一計(jì)算系統(tǒng)通過下一代數(shù)據(jù)中心平臺(tái)解決了上述挑戰(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)。資源池將能更快速地應(yīng)對(duì)迅速變化的業(yè)務(wù)情況和工作負(fù)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。 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)。當(dāng) VMware ESX 服務(wù)器希望創(chuàng)建一個(gè)新虛擬機(jī)或設(shè)置虛擬機(jī)移動(dòng)的目的地時(shí)，它將端口組名稱告知虛擬接口卡。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。這個(gè)虛擬接口卡提供了足夠的接口，保證每個(gè)虛擬機(jī)都能擁有一個(gè)或多個(gè)專用物理接口，因此不再需要虛擬軟件層面校園虛擬化數(shù)據(jù)中心建設(shè)技術(shù)方案29的交換。 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? 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。 ? 無需使用軟件交換機(jī)，虛擬機(jī)直接連接到物理 NIC，采用直通交換或采用 Hypervisorbypass 技術(shù)對(duì)其進(jìn)一步加速。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)。很難在各層實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，尤其是在虛擬機(jī)在服務(wù)器間動(dòng)校園虛擬化數(shù)據(jù)中心建設(shè)技術(shù)方案28態(tài)移動(dòng)時(shí)就更為困難。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。 ? 刀片服務(wù)器中的交換機(jī)增加了一個(gè)新網(wǎng)絡(luò)層，它們使用的處理器和特性集常常與數(shù)據(jù)中心接入層交換機(jī)所用的處理器和特性集不同。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)立于物理鏈路校園虛擬化數(shù)據(jù)中心建設(shè)技術(shù)方案27? 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)。在互聯(lián)陣列中的虛擬接口與虛擬接口卡所支持的物理接口之間，思科統(tǒng)一計(jì)算系統(tǒng)通過硬件部署了 Cisco VNLink 技術(shù)。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。虛擬鏈路在互聯(lián)陣列內(nèi)部的虛擬接口處終止。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。虛擬鏈路將虛擬機(jī)中的一個(gè)虛擬 NIC (vNIC)連接到互聯(lián)陣列中的一個(gè)虛擬接口。 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。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。應(yīng)用服務(wù)配置文件模板的結(jié)果就是獲得一個(gè)全面定義一個(gè)獨(dú)特服務(wù)器的服務(wù)配置文件。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。可使用服務(wù)配置文件來配置新服務(wù)器，或在需要時(shí)，用它來配置同一服務(wù)器的副本，以便全部軟件都能從原始服務(wù)器遷移到替代服務(wù)器，這些操作對(duì)于軟件和其許可證機(jī)制完全透明（參見圖 2） 。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。同樣，這個(gè)機(jī)制也能用來重新配置服務(wù)器，以便服務(wù)器能用于另一不同的資源池中。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。當(dāng)將服務(wù)器配置到虛擬池中，數(shù)據(jù)中心就成為了一個(gè)動(dòng)態(tài)實(shí)體，能夠高效利用資源，靈活調(diào)整分配給物理服務(wù)器的虛擬機(jī)，以便達(dá)到效率和性能的最佳平衡。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。CiscoUCSManager 內(nèi)嵌在兩個(gè)互聯(lián)陣列中。CiscoUCSManager 提供一校園虛擬化數(shù)據(jù)中心建設(shè)技術(shù)方案24個(gè)直觀 GUI、一個(gè)命令行界面(CLI)和一個(gè)強(qiáng)大的 API，因此它能單獨(dú)使用，也能與其他第三方工具集成使用。CiscoUCSManager 是思科統(tǒng)一計(jì)算系統(tǒng)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)。思科統(tǒng)一計(jì)算系統(tǒng)能夠簡(jiǎn)單、自動(dòng)地執(zhí)行將一個(gè)新服務(wù)器部署到系統(tǒng)中的流程，在幾分鐘內(nèi)就能完成新服務(wù)器的安裝、配置并將其投入使用，而不必像傳統(tǒng)配置方法那樣耗費(fèi)數(shù)小時(shí)乃至數(shù)天的時(shí)間。? 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。同時(shí)，也是在同一個(gè)管理界面，可以監(jiān)視所有服務(wù)器和統(tǒng)一交換平臺(tái)的健康狀況。刀片服務(wù)器選擇思科 UCS B200 M2 兩路刀片服務(wù)器，共配置 8 臺(tái)，每臺(tái)配置 2 顆 E5649 處理器，48GB 內(nèi)存。UCS 是一個(gè)理想的虛擬校園虛擬化數(shù)據(jù)中心建設(shè)技術(shù)方案23化理想平臺(tái)，因?yàn)樗鼫p少了 I/O、CPU 和內(nèi)存等的虛擬化“痛點(diǎn)”(painpoint)問題。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。其次是維護(hù)成本低，服務(wù)器出現(xiàn)問題的時(shí)候，刀片可以立即更換并馬上啟用，而塔式和機(jī)架式則不可能做到這一點(diǎn)。在最大規(guī)模的系統(tǒng)時(shí)，其管理難度和復(fù)雜度都沒有增加，下圖顯示了思科統(tǒng)一計(jì)算系統(tǒng)較大規(guī)模時(shí)的架構(gòu)示意圖，可以看到，雖然服務(wù)器數(shù)量和刀片機(jī)箱數(shù)量大大增加，但是，從整體架構(gòu)上看，沒有任何改變所有服務(wù)器和刀片機(jī)箱都接入統(tǒng)一交換平臺(tái)，所有管理都從統(tǒng)一交換平臺(tái)內(nèi)置的管理軟件實(shí)現(xiàn)，同時(shí)，完全融合已有的網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)環(huán)境：校園虛擬化數(shù)據(jù)中心建設(shè)技術(shù)方案22 模塊化服務(wù)器選型模塊化服務(wù)器是一種 HAHD(HighAvailabilityHighDensity，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)。采用思科統(tǒng)一計(jì)算平臺(tái)可以很好的解決這個(gè)問題。6120XP 有 20個(gè)全萬兆端口，全線速，無阻塞無丟包交換陣列。此外，通過支持統(tǒng)一陣列，CiscoUCS6100 系列還為其域內(nèi)的所有刀片服務(wù)器提供了局域網(wǎng)（LAN）和存儲(chǔ)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）連接。CiscoUCS6100 系列可為 CiscoUCSB 系列刀片服務(wù)器和 UCS5100 系列刀片服務(wù)器機(jī)箱提供管理和通信骨干。CiscoUCS6100 系列互聯(lián)陣列是思科統(tǒng)一計(jì)算系統(tǒng)的核心組成部分，為系統(tǒng)提供了網(wǎng)絡(luò)連接與管理能力。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 FiberChannelOverEther 技術(shù)（FCoE），它已在標(biāo)準(zhǔn)上給出了如何把校園虛擬化數(shù)據(jù)中心建設(shè)技術(shù)方案21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。這樣才能最大化的實(shí)現(xiàn)資源的整合，降低系統(tǒng)復(fù)雜程度，從而便于實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的資源調(diào)度和虛擬化服務(wù)，提高投資的有效性，同時(shí)還降低了管理成本。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)。正如文章稍后所討論的那樣，Cisco VNLink 技術(shù)支持每個(gè)虛擬機(jī)和互聯(lián)陣列間的虛擬網(wǎng)絡(luò)連接，簡(jiǎn)化了虛擬機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)的管理，包括輕松移動(dòng)虛擬機(jī)，自動(dòng)保持安全性等網(wǎng)絡(luò)特性。統(tǒng)一陣列為虛擬環(huán)境提供了創(chuàng)建基于統(tǒng)一 I/O 連接的大型服務(wù)器資源池的能力，通過編程，該資源池能夠以與數(shù)據(jù)中心當(dāng)前最佳實(shí)踐相一致的方式運(yùn)行。圖 1. 統(tǒng)一陣列將多種流量傳輸?shù)?Cisco UCS 6100 系列互聯(lián)陣列，在此以太網(wǎng)和光纖通道流量拆分到獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)校園虛擬化數(shù)據(jù)中心建設(shè)技術(shù)方案20該統(tǒng)一陣列基于萬兆以太網(wǎng)，采用標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展支持更多流量類型并優(yōu)化管理。此統(tǒng)一陣列不再需要在每個(gè)服務(wù)器中部署冗余以太網(wǎng)和光纖通道適配器，也不必采用獨(dú)立布線連接接入層交換機(jī)，并為每種網(wǎng)絡(luò)媒體使用不同交換機(jī)，因此大大簡(jiǎn)化了機(jī)架布線。Cisco UCS 5108 刀片機(jī)箱中的刀片服務(wù)器通過擴(kuò)展卡訪問陣列，每刀片服務(wù)器吞吐率高達(dá)40 Gbps。它們還需要能夠支持虛擬機(jī)（VM）在資源池中的各服務(wù)器間移動(dòng)，同時(shí)又能滿足各虛擬機(jī)帶寬和安全要求的 I/O 配置。該系統(tǒng)包含一個(gè)低延時(shí)無丟包萬兆以太網(wǎng)統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)陣列，以及多臺(tái)企業(yè)級(jí) x86 架構(gòu)服務(wù)器。思科不但將服務(wù)器虛擬化，同時(shí)將輸入輸出的連接如數(shù)據(jù)中心的交換和存儲(chǔ)陣列本身也虛擬化，將“無狀態(tài)模型”提升到一個(gè)新的高度?；谶@個(gè)設(shè)計(jì)理念，用戶可以采用“一次布線”的方式拉組件虛擬化的基礎(chǔ)架構(gòu)并靈活調(diào)用各種計(jì)算資源。而服務(wù)器解耦技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了一份冗余資源，按需提供給出現(xiàn)峰值的多個(gè)業(yè)務(wù)，而且在調(diào)整過程大幅減少人工干預(yù)工作量和調(diào)整窗口，真正實(shí)現(xiàn)了云計(jì)算的核心理念 按需分配資源。服務(wù)器解耦技術(shù)改變了傳統(tǒng)冗余設(shè)計(jì)的習(xí)慣。服務(wù)器解耦實(shí)現(xiàn)了物理層面的虛擬化，使的每個(gè)物理服務(wù)器僅僅成為一個(gè)計(jì)算、內(nèi)存和連接通道的計(jì)算節(jié)點(diǎn)，管理者可以按需將服務(wù)器的屬性定義加載到不同的計(jì)算節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)資源在不同系統(tǒng)間的快速調(diào)配，大幅提升了資源復(fù)用的能力，實(shí)現(xiàn)隨業(yè)務(wù)的波動(dòng)而快速調(diào)整資源。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。而無需通過數(shù)小時(shí)甚或數(shù)天繁瑣、耗時(shí)且易于出錯(cuò)的人工配置，來準(zhǔn)備服務(wù)器及其接口、固件和設(shè)置。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。適當(dāng)規(guī)劃的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)不僅能保護(hù)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(qiáng)對(duì)不斷變化的市場(chǎng)狀況、業(yè)務(wù)重要程度和技術(shù)先進(jìn)性的反應(yīng)能力。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)。實(shí)體可以是計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)或應(yīng)用資源。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。為了降低數(shù)據(jù)中心的硬件成本和管理難度，對(duì)大量的服務(wù)器進(jìn)行整合成了必然的趨勢(shì)。校園虛擬化數(shù)據(jù)中心建設(shè)技術(shù)方案15第三章 統(tǒng)一計(jì)算平臺(tái)設(shè)計(jì) 服務(wù)器技術(shù)演進(jìn)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。在后面的章節(jié)中，我們將對(duì)方案的各個(gè)部分作詳細(xì)設(shè)計(jì)。針對(duì)虛擬化環(huán)境下的安全保護(hù)及優(yōu)化，我們分別采用趨勢(shì)的 Deep Security 虛擬防護(hù)軟件對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行病毒防護(hù)，對(duì)于應(yīng)用優(yōu)化部署一套 F5 虛擬機(jī)負(fù)載均衡軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì) WEB 等應(yīng)用負(fù)載均衡。除此之外做了虛擬化部署后的物理刀片服務(wù)器具備 HA 等諸多高級(jí)容錯(cuò)功能，在一臺(tái)物理甚至兩臺(tái)物理服務(wù)器出現(xiàn)故障宕機(jī)后不會(huì)影響到在上面運(yùn)行的具體業(yè)務(wù)。IaaS 云管理平臺(tái) 數(shù)據(jù)中心拓?fù)湓O(shè)計(jì)本方案設(shè)計(jì)思路是利用當(dāng)今數(shù)據(jù)中心最先進(jìn)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)理想，作為 XXX 學(xué)院數(shù)字化校園一卡通及各應(yīng)用平臺(tái)的基礎(chǔ)支撐平臺(tái)。目前，應(yīng)用付網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要有：負(fù)載均衡、廣域網(wǎng)加速、流量?jī)?yōu)化與控制、應(yīng)用層安全等。這種過時(shí)的模式使數(shù)據(jù)中心難以跟上如今快節(jié)奏的業(yè)務(wù)環(huán)境，在這種環(huán)境下，企業(yè)必須應(yīng)對(duì)來自新應(yīng)用、新設(shè)備、層出不窮的競(jìng)爭(zhēng)壓力和日益增長(zhǎng)的移動(dòng)辦公需求等各方面的阻力。安全及優(yōu)化信息化建設(shè)高速發(fā)展的今天，數(shù)據(jù)集中與不斷分散的用戶訪問需求的矛盾校園虛擬化數(shù)據(jù)中心建設(shè)技術(shù)方案13越來越突出?！敖y(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)”能夠把 LAN、SAN 和 Infiniband 等整合為一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，從而大幅度降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的復(fù)雜度和成本，并且在技術(shù)層面實(shí)現(xiàn)更高的帶寬、更低的延遲、更好的安全性和可管理性。而統(tǒng)一計(jì)算平臺(tái)的整體打造則能夠?qū)⑦@種問題解決。對(duì)于虛擬化