迎接信息化新挑战，建设新一代校园数据中心

Size: px

Start display at page:

Download "迎接信息化新挑战，建设新一代校园数据中心"

瞑乐
5 years ago
Views:

1 高校信息化新时期校园数据中心的建设探索吴海燕戚丽沈立强高国柱 ( 清华大学计算机与信息管理中心, 北京 ) mail:wuhy@cic.tsinghua.edu.cn 摘要 : 中国高校信息化建设正在进入一个快速发展的新时期, 对校园数据中心建设提出了更高的要求本文回顾了校园数据中心的发展历程, 提出了信息化新时期校园数据中心的建设重点, 并介绍了清华大学的实践关键词 : 高校信息化校园数据中心 Discussion of Campus Data Center Building in High Education Informatization New Age Wu Haiyan Qi Li Shen Liqiang Gao Guozhu (Computer & Information Center, Tsinghua University, Beijing ) mail:wuhy@cic.tsinghua.edu.cn Abstract:High education informatization is now entering a quick development stage. It raises more requirements to Campus Data Center (CDC) building. This paper reviews the development processs of CDC, and proposes the focus of CDC in this informatization new age. At last, Tsinghua University s practice is introduced. Key word:high education informatization,compus Data Center (CDC) 1 问题的提出中国高校信息化经过二十余年的艰苦努力, 近十年来进入全面快速的发展阶段, 部分高校已经初步实现了网上教学网上科研网上管理网上服务 2006 年 3 月, 中共中央办公厅国务院办公厅印发了年国家信息化发展战略, 全面总结了我国自 20 世纪 90 年代以来信息化发展的进展情况, 深刻分析了我国信息化发展中存在的重大问题, 并就今后 15 年我国信息化发展的指导思想战略目标战略重点战略行动保障措施等方面做出全面部署从高校信息化建设的发展阶段上来说 [1], 我国大部分高校的信息化建设已经经历了系统集成阶段, 正处于应用集成阶段, 信息集成阶段已经来临可以预见, 未来 10 年到 15 年将是高校信息化的高速发展时期随着高校信息化建设的深入, 无论是从信息化总体规划的角度信息系统建设的角度, 还是从信息系统运行维护的角度, 越来越多的高校认识到数据集中 IT 基础设施集中运行服务集中的必要性, 数据中心是数字校园的核心的理念也得到了大部分高校的认同事实上, 校园数据中心正是目前高校信息化领域的一大热点清华大学计算机与信息管理中心 2001 年在全国高校中率先提出了校园数据中心的理念 [2] [3], 希望能够整合资源, 减少学校在运行环境维护人员等方面的重复投资经过 5 年的探索和实践, 清华大学数据中心完成了基本运行环境 ( 包括机房环境网络服务器存储与容灾数据库等 ) 建设, 并建立了以技术为导向, 按照系统管理网络管理存储管理 1

2 数据库管理应用管理等若干管理模块分块而治的运行模式和相应的管理规范, 成为了清华大学数字校园的枢纽和核心, 在数据中心的建设过程中, 清华大学的信息化建设也在不断发展, 由应用集成阶段逐步向信息集成的阶段迈进我们发现, 在全国高校信息化建设的大背景下和清华大学信息化建设的新阶段中, 校园数据中心原有的结构功能和运行模式已经不能满足需求, 需要我们对新形势下的校园数据中心发展之路进行思考和探索 2 校园数据中心发展回顾和现状分析在高校信息化建设的初期, 信息系统的运行维护工作主要由开发者承担, 谁开发谁运行谁维护形象地描述了当时的情况, 为了避免重复投资提高运行水平, 部分高校对信息系统运行的物理环境服务器进行了整合, 校园数据中心开始形成在数据中心建设初期, 我们认为数据中心的组成由八块组成, 即机房环境网络服务器数据库全面的安全防护体系数据备份与容灾规章制度和队伍建设, 如图 1 所示保证了数据中心能够完成其基本职能, 即数据存储与管理系统运行与维护安全防护与管理及提供增值服务完善的规章制度建设全面的安全防护体系数据库结构调整及性能优化门户 /web/ 应用 / 数据库四层结构分组分块管理, 每组设置一台备用机开发测试环境与运行环境分离合理的服务器结构数据库服务器采用 HA 结构数据备份与容灾队伍建设高可靠性的网络安全可靠的运行环境图 1 校园数据中心组成示意图在完成了校园数据中心的基本建设后, 随着高校信息化建设的不断深入, 对校园数据中心的建设也提出了更高的要求 : 实现信息系统的高可用运行随着信息化建设的不断深入, 高校的教学科研管理服务各项职能对信息系统的依赖性日益增强, 因此对信息系统的运行提出了更高的要求应用系统的后台运行环境是否具有保护关键业务数据和维持关键应用的高可用性的能力, 已经成为影响高校信息化建设成败和可持续发展的一个关键因素为应用提供更优的数据环境在数据中心的建设初期, 我们往往重视机房网络等硬件环境的建设, 大部分校园数据中心只能说是数据的存储中心, 为更好地支持高校的信息化建设, 数据中心必须提供更优的数据环境为关键应用和数据提供更全面的保障系统安全是网络安全是目前大部分数据中心 2

3 安全防护体系的重点, 但目前的情况是应用和数据最受到黑客的青睐, 因此数据中心必须进行及时的调整, 将网络安全防范体系扩展为全面的安全保障体系整合管理流程因为数据中心的建设是分块而建, 所以数据中心的管理和规范流程也具有分块而治的特点这种方式在信息应用不是很多用户对运行要求不高的情况下是合理的, 随着应用和用户要求的膨胀, 这种模式就会产生漏球和一些运行问题难以解决的情况, 及时进行流程整合则是解决此问题的一剂良药 3 新时期校园数据中心的建设重点由上面的分析我们不难得出高校信息化新时期校园数据中心的建设重点 : 将数据中心的基础运行环境 ( 包括机房网络服务器存储备份与容灾等 ) 整合为高可用的运行环境 ; 将单纯数据库管理扩展为集成数据环境的建设和管理 ; 用 IT 服务管理流程和理念对分块而治的管理规范进行整合 ; 将网络安全防范体系扩展为全面的安全保障体系其中高可用的运行环境是基础, 在高可用的运行环境基础上, 数据中心为应用开发为用户提供集成的数据环境全面的安全保障, 为了更好地支持大学的发展, 数据中心还提供与高校发展战略统一的 IT 服务高可用的运行环境运行环境是数据中心的基础设施, 包括机房环境网络存储服务器数据库系统软件应用软件等运行环节可用性无论是对于关键业务还是非关键业务来说都是首要的, 校园数据中心高可用运行环境的建设目的是保障关键业务数据和维持关键应用的高可用性, 效果是使高校的信息系统用户有更好的应用体验, 使得信息系统能够对高校的运转提供更好的支持数据中心的高可用运行环境应该是包括了技术流程人员三方面因素的一个综合体从技术方面, 通过如冗余技术 ( 包括机房基础设施, 如电源空调等, 的冗余设置 ) 双机热备份负载均衡技术容灾系统的建立等, 实现运行各个环节的高可用性, 确保各运行环节的单点故障不会影响信息系统的运行采用自动化手段, 加强对应用系统运行情况的监控, 如使用系统管理软件网络管理软件应用监控软件存储管理软件等对各运行环节和应用的运行情况进行监控, 发现故障后及时进行响应, 以降低故障处理时间建立并充分利用各种管理规范和流程, 降低人为操作失误的发生概率, 提高紧急情况处理的效率通过无单点故障的运行环境建立自动监控及时响应三个环节形成的闭环, 以及高素质冗余的运行队伍和规范的管理流程, 确保信息系统的高可用性, 实现数据中心运行环境的整体高可用性集成的数据环境根据美国信息系统专家詹姆斯马丁 (James Martin) 提出的数据中心原理 [4], 数据环境经历过了数据文件环境应用数据库环境和主题数据库环境三个发展阶段, 为了满足信息集成阶段高校信息化的需求, 数字校园建设将会建立在主题数据库的基础上, 应对这一变化, 数据中心必须提供集成的数据环境, 为数字校园信息整体规划和运行提供底层的数据支持在集成的数据环境建设中, 主要分为运行数据库归档数据库数据仓库的设计及管理管理内容从单纯的数据库管理扩展为数据的管理, 关注数据在全生命周期中的变化, 在数据管理过程中要建立并遵循数据标准, 建立数据共享与交换平台, 保证数据的高度一致性 3

4 IT 服务管理流程随着数据中心规模的扩大和职能的丰富, 传统的校园数据中心运维方式, 即以技术为导向, 按照系统管理网络管理存储管理数据库管理应用管理等若干管理模块分块而治的运行模式, 已经不能满足 IT 运维服务于大学战略目标的需要这时,IT 服务管理作为一个新兴的领域受到了我们的关注世界权威的 IT 研究机构 Gartner 公司认为,IT 服务管理是一套协同流程 [5], 它通过服务级别协议来保证 IT 服务的质量, 它融合了系统管理网络管理系统开发管理等管理活动, 和变更管理资产管理问题管理等许多流程的理论与实践 IT 服务管理也是一种以流程为导向以用户为中心的方法, 它通过整合 IT 服务与组织业务, 提高了组织提供 IT 服务和对 IT 服务进行支持的能力和水准 IT 服务管理是在企业信息化得到充分发展并对企业发展越来越重要的背景下产生的作为一种全新的 IT 管理理念,IT 服务管理倡导的是 IT 技术与企业目标的整合, 并满足用户对 IT 服务品质和服务体验的要求运用 IT 服务管理的理念, 按流程对传统数据中心的各项管理职能进行整合与重组, 也是新时期校园数据中心的重要任务之一全面的安全保障传统校园数据中心重网络安全和系统安全, 轻应用和数据安全随着信息系统建设的不断深入, 应用和数据安全成为了数据中心安全防范体系关注的中心新时期校园数据中心将为应用和数据提供全面的安全保障, 采用综合的信息安全技术, 构建一个包括网络安全系统安全应用安全和数据安全四个层面的, 以防护 (Protection) 检测 (Detection) 响应(Reaction) 为核心的立体主动的信息安全保障体系, 保证信息系统的安全稳定运行, 保证数据安全 4 清华大学的探索清华大学计算机与信息管理中心在校园数据中心的建设方面经过 5 年的艰苦努力, 目前清华大学数据中心已经成为了清华大学数字校园的枢纽和核心, 运行着全校信息化的主要应用系统 60 多个, 包括电子身份管理与认证信息门户办公信息教务 ( 本研 ) 管理财务项目和工资发布设备管理人事管理网络教学远程教育等 ; 有各类服务器 130 多台, 包括 SUN 15K NetAppFAS940C NetAppR200 等大型设备 ; 存放了大量的关键数据, 集中了全校学生教工教师教学资源设备等大量重要信息, 与各个职能部门之间有着频繁的重要通讯学校教学科研管理等工作的正常运行越来越依赖于网络信息平台, 因此, 如何建立安全稳定高效的信息系统运行环境成为重要的课题在高可用运行环境建设方面, 经过两年的建设, 从机房电源空调系统网络存储服务器数据库等每个环节统筹考虑和梳理, 清华大学数据中心基本建成了无单点故障的运行环境我们已经完成了对机房公共基础设施的改造, 对机房电源及空调系统进行改造和扩容, 双路电源到机柜, 重要服务器配置双电源, 建立了高可用的网络环境, 为数据中心的稳定运行打下基础 ; 实施了集中存储和数据备份容灾的统一解决方案, 为安全的运行设置后防线 ; 系统存储容灾备份的整合, 服务器的分层部署和应用整合, 使得能在一套服务器环境上运行多个应用, 并综合采用冗余负载均衡和集群等高可用技术, 实现了无单点故障的可靠性目标 ( 即运行环境中的单个网络服务器或者存储设备的故障均不会影响应用系统的正常运行 ) 信息系统整体实现 7 24 的不间断运行 ; 运行环境各个层次均可实现负载均衡, 实现运行环境的高效利用数据中心的逻辑结构图如图 2 所示 4

5 图 2 清华大学数据中心逻辑结构示意图在集成数据环境建设方面我们也展开了积极的探索 2004 年成立了数据管理小组, 试图突破传统的数据库管理框架, 并积极开展对于主题数据库数据共享与交换平台归档数据库的研究与实践, 希望最终建成一个基于主题的数据库数据共享与交换服务平台数据备份与恢复服务数据归档服务数据安全服务 ( 含数据审计平台 ) 集成的数据环境, 为用户提供数据加工数据存储数据共享数据交换数据检索数据统计决策支持等服务目前已经完成了基于主题的数据库建设的规划并正在实施, 数据共享与教化服务平台正在建立之中, 数据备份与恢复服务及数据安全服务也在逐步展开, 并在一定范围内试用, 取得了一定的效果在全面安全防范体系建设方面我们已经建立了以数据中心为核心, 辐射关键职能部门的分布式网络安全防范体系, 建立了清华大学异地数据容灾备份体系, 正在积极进行应用数据安全的研究和实践, 力争在 2008 年建成包括网络安全系统安全应用安全和数据安全四个层面的, 具备防护检测响应功能的全面的安全防范体系, 保障校园关键应用和关键数据的安全我们积极研究 IT 服务管理的理论, 逐步进行了管理规范和流程的整合, 目前已经完成了应用发布流程和故障处理流程我们在信息化新时期数据中心的建设过程中, 还特别注意以下两个方面的问题 : 如何面对新技术发展的挑战在计算机领域有一个人所共知的摩尔定律, IT 技术不断的摩尔增速给数据中心的建设带来了巨大的挑战, 在运用新技术方面, 如何既要有一定的前瞻性, 又要保持相对稳定, 采用先进的成熟的技术, 做到有继承有发展分步骤, 是校园数据中心必须考虑的问题运行管理自动化随着 IT 技术的发展和 X86 平台的日益普及, 购买成本在数据中心总体拥有成本中所占的比例不断下降, 而运维成本所占的比例则在不断上升在设备购买和建设初期, 对以后的运维工作每一分细心考虑和投入, 在日常维护中都会获得巨大的回报在数据中心设计之初, 就应该想到管理和运维的自动化完全 5

6 5 结束语不需要人为干预, 自动智能地运行管理是数据中心追求的终极目标本文探讨了高校信息化建设的新时期数据中心的面临的挑战, 提出了此阶段校园数据中心的建设重点对已经完成数据中心基本建设的高校, 本文试图对数据中心的进一步发展提出一些的参考意见 ; 对于正准备开始数据中心的高校, 希望本文能给帮助他们在一个较高的起点上开始数据中心的建设, 当然, 本文更希望能得到高校信息化建设同行专家的批评和指导参考文献戚丽蒋东兴武海平冯珂, 校园数据中心建设与管理方法的探索, 教育信息化 ( 增刊 ), 戚丽吴海燕等, 校园数据中心管理与实验技术研究项目研制报告, 计算机与信息管理中心文档, 高复先编著, 信息资源规划- 信息化建设基础工程, 北京 : 清华大学出版社,2002 年 5. 左天祖等著, 中国 IT 服务管理指南 6

信息化的整合过程要分为若干阶段来实现 1. IDC 建设阶段最初需要建设的是一个全校统一的数据中心, 将运行的设备和管理环境进行简单的物理合并, 这样做的好处在于降低

信息化的整合过程要分为若干阶段来实现 1. IDC 建设阶段最初需要建设的是一个全校统一的数据中心, 将运行的设备和管理环境进行简单的物理合并, 这样做的好处在于降低高校信息化时期数据中心的建设王瑜武汉工程大学网络信息中心摘要 : 在中国高校信息化建设飞速发展的时代, 建立高可用性的高校数据中心成为了一个热点问题, 本文回顾了前期应用系统建设中出现的问题, 描述了数据中心建设中