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1 成 都 云 计 算 中 心 电 子 政 务 云 平 台 技 术 架 构 成 都 超 级 计 算 中 心 有 限 公 司 2013 年 6 月

2 目 录 成 都 云 计 算 中 心 概 况 关 于 成 都 云 计 算 中 心 电 子 政 务 云 服 务 平 台 公 共 计 算 云 服 务 平 台 总 体 方 案 框 架 关 键 技 术 路 线 服 务 器 虚 拟 化... 4 网 络 虚 拟 化... 6 海 量 云 存 储... 8 虚 拟 化 安 全 网 络 架 构 整 体 架 构 功 能 区 划 分 网 络 拓 扑 图 核 心 网 络 层 网 络 互 联 层 政 务 外 网 互 联 网 互 联 网 访 问 安 全 政 务 云 服 务 平 台 总 体 架 构 弹 性 计 算 云 总 体 设 计 思 路 计 算 资 源 池 海 量 云 存 储 系 统 虚 拟 网 络 系 统 数 据 库 云 总 体 思 路 I

3 3.3.2 企 业 级 数 据 库 云 数 据 库 服 务 云 计 算 操 作 系 统 CLOUDVIEW Cloudview 概 述 虚 拟 资 源 管 理 中 心 (CVM) 运 营 管 理 中 心 (COC) Cloudview 服 务 门 户 (CSP) 云 安 全 技 术 与 管 理 概 述 云 安 全 与 传 统 安 全 虚 拟 化 安 全 需 求 安 全 管 理 架 构 总 体 框 架 云 安 全 技 术 体 系 物 理 安 全 网 络 安 全 主 机 安 全 应 用 安 全 数 据 安 全 虚 拟 化 安 全 云 安 全 管 理 体 系 安 全 管 理 制 度 安 全 管 理 机 构 人 员 安 全 管 理 系 统 建 设 管 理 系 统 运 维 管 理 云 安 全 综 合 管 理 中 心 成 都 云 计 算 中 心 云 安 全 管 理 概 述 基 于 CloudFirm 的 安 全 管 理 II

4 成 都 云 计 算 中 心 概 况 1.1 关 于 成 都 云 计 算 中 心 成 都 云 计 算 中 心 ( 暨 成 都 超 级 计 算 中 心 ) 是 国 内 首 家 商 业 运 营 的 规 模 化 云 计 算 中 心, 于 2009 年 12 月 28 日 正 式 建 成 并 投 入 运 营 作 为 国 内 首 家 商 业 运 营 的 规 模 化 云 计 算 中 心, 中 心 主 要 面 向 电 子 政 务 公 共 服 务 社 会 事 业 和 企 业 管 理 提 供 服 务, 在 国 内 首 开 大 规 模 计 算 中 心 建 设 管 理 模 式 变 革 的 先 河, 引 领 了 创 新 技 术 平 台 建 设 发 展 的 新 方 向 成 都 云 计 算 中 心 采 用 分 期 建 设 的 方 式 其 中 一 期 规 划 形 成 30 万 亿 次 / 秒 的 峰 值 计 算 能 力, 二 期 规 划 达 到 140 万 亿 次 规 模, 三 期 逐 渐 形 成 1000 万 亿 次 规 模 中 心 现 有 峰 值 计 算 能 力 为 200 万 亿 次 / 秒, 在 中 国 高 性 能 计 算 机 TOP100 排 行 榜 中 名 列 全 国 第 六 中 西 部 第 一 中 心 采 取 租 用 场 地 的 方 式 完 成 了 一 二 期 建 设, 项 目 三 期 已 经 在 天 府 新 区 ( 双 流 物 联 网 产 业 园 区 内 ) 征 地 建 设, 打 造 云 计 算 中 心 基 地 和 国 家 级 工 程 研 究 中 心, 面 向 各 行 业 提 供 高 可 用 安 全 可 控 的 云 计 算 服 务 中 心 采 取 商 业 化 方 式 进 行 运 营 管 理, 根 据 政 府 和 企 事 业 单 位 对 电 子 政 务 科 学 计 算 工 程 计 算 以 及 其 它 商 业 计 算 的 不 同 需 求, 分 别 构 建 电 子 政 务 云 服 务 平 台 和 公 共 计 算 云 服 务 平 台, 实 现 了 大 型 科 学 计 算 与 密 集 数 据 运 算 的 综 合 应 用, 以 及 海 量 数 据 存 储 与 海 量 数 据 计 算 的 高 度 融 合 立 足 成 都, 辐 射 西 部 服 务 全 国 是 中 心 的 既 定 目 标 成 都 云 计 算 中 心 愿 与 全 国 其 它 中 心 一 起, 共 建 共 享 互 联 互 通, 实 现 国 家 在 云 计 算 领 域 的 总 体 战 略 布 局 中 心 率 先 在 国 内 将 超 级 计 算 技 术 用 于 支 撑 云 计 算 服 务, 并 创 新 采 用 了 企 业 投 资 建 设 运 营, 政 府 定 期 定 量 采 购 服 务 的 全 新 成 都 模 式, 具 有 里 程 碑 意 义, 标 志 着 国 内 超 级 计 算 的 发 展 进 入 了 一 个 崭 新 阶 段 立 足 成 都, 辐 射 西 部, 服 务 全 国 是 成 都 云 计 算 中 心 发 展 的 既 定 目 标 电 子 政 务 云 服 务 平 台 作 为 成 都 市 首 家 信 息 化 基 础 设 施 及 服 务 外 包 示 范 工 程, 成 都 云 计 算 中 心 是 政 府 在 信 息 化 建 设 方 面 创 新 思 想 的 集 中 体 现, 在 电 子 政 务 运 维 管 理 过 程 中 引 入 服 务 总 包 机 制 根 据 市 政 府 信 息 化 建 设 统 规 统 建 统 维 的 指 导 思 想, 以 丰 富 的 云 基 础 设 施, 云 存 储, 1

5 云 安 全 和 各 类 云 服 务 构 件 共 同 构 建 成 都 电 子 政 务 云 服 务 平 台, 服 务 于 工 商 社 保 房 管 地 震 环 保 气 象 等 政 府 部 门 和 公 共 事 业 电 子 政 务 云 服 务 平 台 总 体 计 算 性 能 超 过 30Tflops, 采 用 高 性 能 的 SMP 服 务 器 作 为 计 算 结 点, 并 结 合 数 据 中 心 虚 拟 化 技 术 构 建 随 需 应 变 的 服 务 支 撑 平 台, 可 以 面 向 政 府 部 门 计 算 要 求 较 高 的 OLTP 类 应 用 系 统, 并 可 以 满 足 数 据 仓 库 海 量 数 据 挖 掘 等 应 用 需 求 该 平 台 主 要 为 政 府 各 部 门 集 中 提 供 基 础 的 计 算 能 力, 承 接 政 府 各 部 门 的 应 用 系 统 迁 移 和 部 署, 实 现 相 关 电 子 政 务 应 用 的 资 源 整 合 集 中 部 署 与 统 一 管 理 政 府 部 门 通 过 服 务 采 购 的 方 式 使 用 云 计 算 中 心 的 资 源, 无 需 再 分 散 购 买 服 务 器 及 相 关 软 件 这 样, 依 托 电 子 政 务 云 服 务 平 台 政 府 部 门 即 可 实 现 政 务 应 用 的 远 程 监 管 和 资 源 共 享 电 子 政 务 系 统 对 系 统 的 稳 定 性 要 求 较 高, 需 要 持 续 保 持 在 线, 而 虚 拟 化 技 术 能 够 增 加 业 务 系 统 的 灵 活 性 和 高 可 用 性, 同 时 简 化 管 理, 因 此 虚 拟 化 技 术 非 常 适 合 于 政 务 应 用 系 统 为 此 成 都 云 计 算 中 心 与 微 软 战 略 合 作, 在 微 软 System Center 架 构 基 础 上 推 出 了 电 子 政 务 云 服 务 虚 拟 化 平 台, 经 过 一 段 时 间 的 运 行, 已 经 达 到 了 稳 定 的 运 行 状 态, 提 供 了 质 量 保 障 的 云 服 务 电 子 政 务 虚 拟 化 平 台 主 要 由 服 务 器 存 储 设 备 网 络 设 备 及 其 虚 拟 化 软 件 组 成 多 台 服 务 器 整 合 组 成 资 源 池, 承 载 业 务 系 统 的 所 有 虚 拟 机 都 存 放 于 虚 拟 化 资 源 池 中 ; 资 源 池 中 的 虚 拟 机 具 备 热 迁 移 的 功 能, 在 业 务 系 统 毫 不 中 断 的 前 提 下, 可 实 现 虚 拟 机 在 各 个 物 理 服 务 器 之 间 进 行 迁 移 虚 拟 化 管 理 服 务 器 提 供 统 一 的 管 理 界 面, 集 中 管 理 整 个 虚 拟 化 环 境 中 所 有 的 服 务 器 虚 拟 机 网 络 和 存 储 设 备 利 用 虚 拟 化 的 高 级 功 能 可 以 实 现 资 源 池 中 物 理 服 务 器 的 高 可 用 性, 当 一 台 物 理 服 务 器 故 障, 其 上 运 行 的 虚 拟 机 自 动 转 移 到 其 他 服 务 器 上, 增 强 系 统 的 可 用 性 通 过 存 储 服 务 器 实 现 操 作 系 统 数 据 的 统 一 备 份 存 储, 确 保 系 统 能 够 从 故 障 中 恢 复 公 共 计 算 云 服 务 平 台 中 心 是 一 个 面 向 社 会 开 放, 资 源 共 享 功 能 齐 全 的 高 性 能 计 算 公 共 服 务 平 台 本 着 合 作 共 赢 服 务 民 生 的 理 念, 为 高 校 科 研 院 所 政 府 企 事 业 单 位 的 研 究 机 构, 以 及 个 体 研 究 者 提 供 高 性 能 计 算 服 务 中 心 采 用 灵 活 多 样 的 服 务 和 合 作 方 式, 确 保 用 户 方 便 安 全 地 使 用 各 类 资 源 公 共 计 算 服 务 平 台 总 体 性 能 超 过 170Tflops, 计 算 结 点 之 间 采 用 高 速 Infiniband 网 络 和 千 兆 以 太 网 实 现 系 统 互 联, 部 署 Linux 和 windows 双 操 作 系 统 其 配 套 的 存 储 系 统 基 于 目 前 领 先 的 全 局 共 享 并 行 IO 架 构, 通 过 虚 拟 化 多 个 存 储 管 理 结 点 和 磁 盘 阵 列 构 建 海 量 2

6 存 储 系 统, 满 足 高 性 能 计 算 需 求 整 个 平 台 部 署 了 Cloudview 系 统 进 行 统 一 管 理 和 资 源 动 态 调 配 中 心 配 置 丰 富 的 高 性 能 计 算 应 用 软 件, 将 以 随 需 应 变 的 服 务 帮 助 用 户 提 高 科 技 创 新 能 力 帮 助 企 业 加 快 新 产 品 的 开 发 与 创 新 进 程, 提 高 国 际 竞 争 能 力, 同 时 为 高 性 能 计 算 应 用 的 推 广 和 普 及 提 供 功 能 服 务 与 支 撑 1.2 总 体 方 案 框 架 政 务 云 平 台 总 体 方 案 包 括 基 础 设 施 服 务 层 (IaaS) 平 台 服 务 层 (PaaS) 应 用 软 件 服 务 层 (SaaS) 信 息 安 全 体 系 和 运 营 管 理 体 系 图 1-1 政 务 云 计 算 平 台 总 体 架 构 主 机 托 管 层 (Hosting): 提 供 托 管 服 务, 主 要 服 务 于 只 希 望 共 享 机 房 带 宽 供 电 等 传 统 IT 服 务 的 项 目, 这 个 服 务 主 要 针 对 原 有 已 建 成 系 统 的 迁 移, 特 别 是 被 迁 移 项 目 中 需 要 目 前 云 计 算 中 心 无 法 在 IaaS 层 无 法 提 供 的 资 源 类 型, 如 小 型 机 基 础 设 施 服 务 层 (IaaS): 提 供 基 本 的 计 算 存 储 网 络 服 务 ; 服 务 于 只 希 望 共 享 计 算 存 储 网 络 的 项 目, 这 个 服 务 主 要 针 对 原 有 已 建 成 系 统 的 迁 移, 在 这 个 层 次 上, 除 了 可 享 受 基 础 资 源 的 虚 拟 化 服 务 外, 还 通 过 资 源 的 池 化 实 现 资 源 的 动 态 分 配 再 分 配 3

7 和 回 收 目 前 资 源 池 主 要 分 为 计 算 资 源 池 存 储 资 源 池 和 网 络 资 源 池, 同 时 也 包 括 软 件 和 数 据 等 内 容 资 源 池 数 据 服 务 平 台 层 : 利 用 数 据 共 享 交 换 平 台 构 建 全 市 统 一 的 信 息 资 源 中 心, 通 过 数 据 的 比 对 处 理 融 合 和 共 享, 为 全 市 智 慧 应 用 和 各 委 办 局 的 专 业 应 用 提 供 统 一 数 据 支 撑 平 台 服 务 层 (PaaS): 平 台 服 务 层 主 要 提 供 应 用 开 发 测 试 和 运 行 的 平 台, 用 户 可 以 基 于 该 平 台, 进 行 应 用 的 快 速 开 发 测 试 和 部 署 运 行, 它 依 托 于 云 计 算 基 础 架 构, 把 基 础 架 构 资 源 变 成 平 台 环 境 提 供 给 用 户 和 应 用 为 业 务 信 息 系 统 提 供 软 件 开 发 和 测 试 环 境, 同 时 可 以 将 各 业 务 信 息 系 统 功 能 纳 入 一 个 集 中 的 SOA 平 台 上, 有 效 地 复 用 和 编 排 组 织 内 部 的 应 用 服 务 构 件, 以 便 按 需 组 织 这 些 服 务 构 件 典 型 的 如 门 户 网 站 平 台 服 务, 可 为 用 户 提 供 快 速 定 制 开 发 门 户 网 站 提 供 应 用 软 件 平 台, 用 户 只 需 在 此 平 台 进 行 少 量 的 定 制 开 发 即 可 快 速 部 署 应 用 软 件 服 务 层 (SaaS):SaaS 软 件 即 服 务, 典 型 的 运 用 模 式 就 是 用 户 通 过 标 准 的 WEB 浏 览 器 来 使 用 Internet 上 的 软 件, 只 需 要 按 需 租 用 软 件, 直 接 应 用 云 计 算 平 台 信 息 安 全 管 理 体 系 : 针 对 云 计 算 平 台 建 设, 以 高 性 能 高 可 靠 的 网 络 安 全 一 体 化 防 护 体 系 虚 拟 化 为 技 术 支 撑 的 安 全 防 护 体 系, 利 用 云 安 全 模 式 加 强 云 端 和 客 户 端 的 关 联 耦 合, 采 用 非 技 术 手 段 补 充 等 保 障 云 计 算 平 台 的 安 全 运 营 管 理 体 系 包 括 运 行 维 护 管 理 和 运 营 管 理 : 保 障 云 计 算 平 台 的 正 常 运 行, 提 供 资 源 管 理 调 度 管 理 监 控 管 理 等 运 维 功 能, 以 及 业 务 管 理 流 程 管 理 订 单 管 理 等 运 营 功 能,Portal 包 括 运 维 管 理 的 门 户 和 运 营 管 理 的 门 户, 是 政 务 云 平 台 对 外 提 供 服 务 的 界 面 1.3 关 键 技 术 路 线 服 务 器 虚 拟 化 概 述 服 务 器 虚 拟 化 技 术 是 实 现 计 算 资 源 池 化 的 重 要 手 段 虚 拟 化 是 一 个 抽 象 层, 它 将 物 理 硬 件 与 操 作 系 统 分 开, 从 而 提 供 更 高 的 IT 资 源 利 用 率 和 灵 活 性 虚 拟 化 允 许 具 有 不 同 操 作 系 统 的 多 个 虚 拟 机 在 同 一 物 理 机 上 独 立 并 行 运 行 每 个 虚 拟 机 都 有 自 己 的 一 套 虚 拟 硬 件 ( 例 如 RAM CPU 网 卡 等 ), 可 以 在 这 些 硬 件 中 加 4

8 载 操 作 系 统 和 应 用 程 序 无 论 实 际 采 用 了 什 么 物 理 硬 件 组 件, 操 作 系 统 都 将 它 们 视 为 一 组 一 致 标 准 化 的 硬 件 服 务 器 虚 拟 化 技 术 不 仅 能 够 降 低 资 本 消 耗 减 少 运 营 费 用, 使 服 务 器 能 够 适 应 快 速 频 繁 的 重 新 配 置, 有 效 地 减 少 在 开 发 测 试 准 备 和 部 署 周 期 中 所 消 耗 的 时 间, 并 能 快 速 动 态 部 署 迁 移, 在 合 理 的 资 源 分 配 策 略 下, 真 正 实 现 资 源 按 需 分 配 虚 拟 化 架 构 中 最 重 要 的 部 分 就 是 如 何 将 物 理 硬 件 与 上 层 操 作 系 统 剥 离, 当 前, 一 般 通 过 两 类 技 术 达 到 这 一 点 : 物 理 层 虚 拟 化 和 逻 辑 层 虚 拟 化 其 中 前 者 以 硬 件 分 区 技 术 为 代 表, 目 前 只 应 用 在 UNIX 服 务 器 和 大 型 机 中, 后 者 则 包 括 以 VMware ESX 和 Xen 为 代 表 的 X86 平 台 上 的 虚 拟 化, 是 目 前 的 市 场 主 流 服 务 器 虚 拟 化 技 术 的 选 择 近 年 来,X86 架 构 上 的 虚 拟 化 技 术 逐 渐 成 熟, 涌 现 出 不 少 技 术 和 产 品 其 中 的 代 表 有 : VMware ESX Xen 微 软 Hyper-V VMware 是 第 一 个 (1998 年 ) 将 虚 拟 化 技 术 引 入 X86 平 台 的 厂 商, 目 前 在 X86 平 台 的 虚 拟 化 市 场 上 处 于 领 先 地 位 ESX 采 用 属 裸 金 属 架 构 技 术 Xen 是 剑 桥 大 学 于 2005 年 发 布 的 一 个 开 源 的 Hypervisor, 已 被 吸 收 到 Redhat SuSE Oracle VM 中 Xen 已 经 于 2007 年 被 Citrix 收 购, 但 目 前 仍 然 作 为 一 个 开 源 项 目 由 Citrix 维 护 Xen 采 用 的 是 裸 金 属 架 构 技 术 微 软 于 2008 年 发 布 了 自 己 的 Hypervisor Hyper-V, 与 前 两 种 不 同 的 是 HyperV 采 用 的 是 寄 居 方 式, 因 此 只 适 用 于 Windows 操 作 系 统 上 下 表 对 以 上 三 种 虚 拟 化 技 术 进 行 了 比 较 : 表 格 1-1 主 流 虚 拟 化 技 术 比 较 代 表 产 品 V4.0 Xen Hyper-V 厂 商 VMware Xen MS 架 构 裸 金 属 (bate metal) 裸 金 属 (bate metal) 寄 居 Host OS 无 无 Windows 2008 x64 (Standard/Enterprise /Datacenter) Editions 开 源 否 是 否 隔 离 性 好 好 好 5

9 管 理 工 具 VC, 有 成 熟 的 虚 拟 化 基 础 架 构 管 理 软 件, 支 持 全 面 的 资 源 库 模 型, 交 XenCenter Administrator Console, 不 支 持 全 面 的 资 源 库 模 型, 支 持 交 互 式 拓 扑 图 功 能, 但 需 要 SCOM 互 式 拓 扑 图 功 能 支 持 的 Guest 支 持 各 种 未 经 修 改 的 操 支 持 21 种 客 户 操 作 受 限,Hyper-V R2 将 仅 支 持 OS 作 系 统, 包 括 系 统 11 种 客 户 操 作 系 统 Windows Linux Solaris 和 Novell NetWare Guest OS 是 否 不 需 要 不 需 要 不 需 要 需 要 修 改 虚 拟 机 实 时 迁 移 支 持 (VMotion) 支 持 (XenMotion) Quick Migration (not real Live migration) 动 态 资 源 调 度 支 持 (DRS) 不 支 持 NLB is all MS Offer 在 线 备 份 VCB 无 Live Backups with VSS 性 能 高 性 能 Guest OS 为 Linux 时, 性 能 稍 低 同 样 的 硬 件 更 多 的 VM 性 能 好 ; Windows 时, 性 能 稍 差 同 样 的 硬 件 较 少 的 VM 虚 拟 机 中 支 持 的 最 大 CPU 和 内 存 数 256GB 内 存 128GB 内 存 64GB 内 存 32CPU 32 CPU 4 CPU 硬 件 需 求 需 要 支 持 的 SATA 或 者 支 持 Intel-VT or AMD- x64based 处 理 器 支 持 Intel VT SCSI 控 制 器 V or AMD-V 从 上 表 可 以 看 出,Xen 采 用 裸 金 属 架 构, 各 项 指 标 好 于 HyperV, 比 ESX 略 低 不 过, 在 三 者 之 中,Xen 是 开 源 技 术, 不 论 从 开 放 性 还 是 从 性 价 比 方 面 都 远 远 高 于 VMware 和 HyperV, 受 到 了 业 界 大 多 数 厂 商 的 支 持, 成 为 了 事 实 标 准 因 此, 从 长 远 发 展 角 度 看, 我 们 建 议 云 计 算 平 台 应 采 用 Xen 为 主 构 建 服 务 器 虚 拟 化 平 台, 并 辅 以 少 量 VMware 虚 拟 化 技 术 用 于 部 分 关 键 应 用 网 络 虚 拟 化 交 换 机 虚 拟 化 云 计 算 中 心 网 络 资 源 共 享 之 后, 多 种 应 用 将 承 载 在 同 一 张 网 络 上 在 融 合 的 物 理 网 络 中 如 何 更 好 的 对 业 务 进 行 逻 辑 划 分, 网 络 管 理 员 如 何 根 据 不 断 变 化 的 应 用 要 求 合 理 分 6

10 配 物 理 资 源 ; 在 设 备 繁 多 的 网 络 环 境 中 如 何 降 低 运 维 工 作 量 和 成 本 ; 现 阶 段 最 重 要 工 具 就 是 交 换 机 虚 拟 化 技 术 交 换 机 虚 拟 化 技 术 可 以 将 多 个 物 理 实 体 创 建 一 个 逻 辑 实 体, 实 体 可 以 是 计 算 存 储 网 络 或 应 用 资 源 具 体 的 方 式 是, 将 多 个 网 络 节 点 进 行 整 合 ( 称 为 横 向 整 合 ), 虚 拟 化 成 一 台 逻 辑 设 备, 提 升 云 计 算 中 心 网 络 可 用 性 节 点 性 能 的 同 时 将 极 大 简 化 网 络 架 构 随 着 云 计 算 中 心 服 务 器 部 署 采 用 虚 拟 化 技 术 构 建 后, 传 统 上 的 网 络 架 构 由 于 多 层 结 构 安 全 区 域 安 全 等 级 策 略 部 署 路 由 控 制 VLAN 划 分 二 层 环 路 冗 余 设 计 等 诸 多 因 素, 不 但 会 导 致 网 络 结 构 比 较 复 杂, 使 得 云 计 算 中 心 基 础 网 络 的 运 维 管 理 难 度 较 高, 还 无 法 适 应 虚 拟 机 多 变 的 网 络 要 求 交 换 机 虚 拟 化 技 术 应 运 而 生 使 用 交 换 机 虚 拟 化 技 术, 可 以 将 多 台 设 备 连 接, 横 向 整 合 起 来 组 成 一 个 联 合 设 备, 并 将 这 些 设 备 看 作 单 一 设 备 进 行 管 理 和 使 用 多 个 盒 式 设 备 整 合 类 似 于 一 台 机 架 式 设 备, 多 台 框 式 设 备 的 整 合 相 当 于 增 加 了 槽 位, 虚 拟 化 整 合 后 的 设 备 组 成 了 一 个 逻 辑 单 元, 在 网 络 中 表 现 为 一 个 网 元 节 点, 管 理 简 单 化 配 置 简 单 化 可 跨 设 备 链 路 聚 合, 极 大 简 化 网 络 架 构, 同 时 进 一 步 增 强 冗 余 可 靠 性 交 换 机 虚 拟 化 技 术 为 云 计 算 中 心 建 设 提 供 了 一 个 新 标 准, 定 义 了 新 一 代 网 络 架 构, 使 得 各 种 云 计 算 中 心 的 基 础 网 络 都 能 够 使 用 这 种 灵 活 的 架 构, 能 够 帮 云 计 算 中 心 在 构 建 永 续 和 高 度 可 用 的 状 态 化 网 络 的 同 时, 优 化 网 络 资 源 的 使 用 在 虚 拟 化 架 构 上, 将 传 统 网 络 中 离 散 的 安 全 控 制 点 整 合 进 来, 进 一 步 强 化 并 简 化 了 基 础 网 络 安 全, 交 换 机 虚 拟 化 技 术 将 在 云 计 算 中 心 端 到 端 总 体 设 计 中 发 挥 重 要 作 用 图 1-2 云 计 算 中 心 简 捷 化 架 构 横 向 整 合 的 交 换 机 虚 拟 化 7

11 上 图 的 虚 拟 化 云 计 算 中 心 网 络 架 构 与 传 统 的 网 络 设 计 相 比, 具 备 : 运 营 管 理 简 化 整 体 无 环 设 计 以 及 进 一 步 提 高 系 统 可 靠 性 等 多 种 显 著 优 势, 建 议 在 组 网 时 予 以 采 用 安 全 虚 拟 化 随 着 云 计 算 中 心 安 全 性 要 求 的 不 断 提 高, 安 全 产 品 在 云 计 算 中 心 基 础 网 络 架 构 中 扮 演 着 越 来 越 重 要 的 角 色 安 全 方 案 的 部 署 在 传 统 的 云 计 算 中 心 建 设 中 通 常 采 用 独 立 式 的 设 备, 这 种 方 式 存 在 单 点 故 障 网 络 结 构 复 杂 性 能 存 在 瓶 颈 等 问 题, 因 此, 在 汇 聚 层 交 换 机 上 整 合 安 全 防 护 模 块 成 为 主 流 的 应 用 技 术, 在 这 样 的 技 术 架 构 下, 可 以 简 化 云 计 算 中 心 安 全 设 备 的 部 署 数 量, 如 下 图 : 图 1-3 安 全 设 备 部 署 示 意 图 针 对 多 个 安 全 防 护 区 域 原 本 需 要 部 署 多 个 独 立 的 安 全 设 备, 而 采 用 安 全 模 块 的 方 式 可 以 实 现 由 一 台 安 全 模 块 对 所 连 接 的 多 个 安 全 区 域 的 统 一 安 全 防 护 这 里 的 安 全 部 署 模 式 要 求 实 现 两 类 虚 拟 化 技 术 : 多 虚 一 : 指 网 络 节 点 设 备 上, 能 够 安 装 多 种 类 型 的 安 全 设 备, 这 样 可 以 实 现 不 同 层 次 的 安 全 防 护 ( 如 防 火 墙 +IPS 的 组 合 可 以 实 现 网 络 层 2~7 层 的 安 全 防 护 ), 达 到 综 合 安 全 保 护 的 策 略 融 合 一 虚 多 : 指 融 合 在 网 络 节 点 设 备 上 的 安 全 设 备, 能 够 虚 拟 化 出 来 多 个 安 全 实 例, 针 对 不 同 的 安 全 防 护 区 域 提 供 对 应 安 全 实 例, 并 且 在 不 同 的 安 全 实 例 上 针 对 区 域 的 安 全 防 护 要 求 部 署 不 同 的 安 全 访 问 和 控 制 策 略, 这 样 采 用 真 正 发 挥 安 全 模 块 融 合 在 网 络 设 备 上 所 带 来 的 应 用 意 义 海 量 云 存 储 为 保 证 高 可 用 高 可 靠 和 经 济 性, 大 型 云 计 算 平 台 通 常 采 用 分 布 式 存 储 的 方 式 来 存 8

12 储 数 据, 分 布 式 存 储 系 统 本 身 采 用 冗 余 存 储 的 方 式 来 保 证 存 储 数 据 的 可 靠 性, 即 为 同 一 份 数 据 存 储 多 个 副 本 分 布 式 存 储 与 传 统 的 存 储 设 备 相 比 不 仅 仅 是 一 个 硬 件, 而 是 一 个 网 络 设 备 存 储 设 备 服 务 器 应 用 软 件 公 用 访 问 接 口 接 入 网 和 客 户 端 程 序 等 多 个 部 分 组 成 的 复 杂 系 统 各 部 分 以 存 储 设 备 为 核 心, 通 过 应 用 软 件 来 对 外 提 供 数 据 存 储 和 业 务 访 问 服 务 分 布 式 存 储 不 但 有 效 的 解 决 了 存 储 系 统 性 能 的 问 题, 大 大 的 降 低 了 大 型 存 储 系 统 的 成 本, 还 将 存 储 可 靠 性 提 升 到 系 统 设 计 层 面 ; 同 时, 还 将 实 际 的 物 理 存 储 设 备 与 存 储 的 逻 辑 表 示 分 离 开 来, 实 现 了 事 实 的 存 储 虚 拟 化 正 因 为 分 布 式 存 储 具 备 这 些 特 性, 所 以 受 到 了 大 型 系 统 客 户 的 认 可, 逐 渐 成 为 目 前 各 个 云 计 算 系 统 平 台 的 主 流 存 储 架 构 从 国 外 的 Google Amazon 到 国 内 的 无 锡 云 计 算 中 心 深 圳 超 算 中 心 上 海 超 算 中 心 等 都 采 用 的 是 分 布 式 存 储 架 构 面 向 海 量 非 结 构 化 数 据 的 存 储 系 统 需 要 具 有 以 下 特 点 : 1 并 行 存 储 系 统 中 存 储 虚 拟 化, 能 够 支 持 无 缝 的 海 量 扩 展 ; 2 并 行 存 储 系 统 的 性 能 扩 展 能 够 随 着 容 量 的 扩 展 而 扩 展 ; 3 并 行 存 储 中 数 据 保 护 技 术 保 障 用 户 数 据 的 安 全 ; 4 非 结 构 化 并 行 存 储 的 可 靠 性 和 安 全 性 分 布 式 非 结 构 化 并 行 存 储 系 统 是 目 前 海 量 信 息 处 理 环 境 下 下 最 为 理 想 的 存 储 解 决 方 案, 它 从 架 构 设 计 上 很 好 的 解 决 了 存 储 系 统 的 容 量 扩 展 和 性 能 扩 展 问 题 分 布 式 非 结 构 化 并 行 存 储 系 统 采 用 新 型 的 副 本 技 术 替 代 了 原 有 的 RAID 技 术, 不 但 保 证 了 数 据 的 安 全, 还 提 高 了 数 据 恢 复 的 效 率, 将 可 靠 性 性 能 和 可 维 护 性 有 机 地 结 合 在 一 起 非 结 构 化 并 行 存 储 系 统 主 要 由 索 引 服 务 器 集 群 和 存 储 服 务 器 集 群 组 成, 其 软 件 部 件 对 应 用 表 现 为 一 个 文 件 系 统, 下 图 给 出 了 非 结 构 化 并 行 存 储 系 统 的 架 构, 它 采 用 业 界 主 流 的 控 制 路 径 和 数 据 路 径 分 离 的 设 计 理 念 非 结 构 化 并 行 存 储 系 统 提 供 Posix 语 义, 保 证 已 有 应 用 程 序 不 需 要 作 任 何 修 改 在 索 引 数 据 读 操 作 比 例 很 高 的 环 境 中, 配 置 加 速 集 群 用 作 分 担 读 负 载 各 类 数 据 均 存 储 在 像 Ext4 这 样 的 本 地 文 件 系 统 中, 不 同 的 文 件 或 者 文 件 的 不 同 部 分 分 散 在 不 同 的 存 储 服 务 器 上, 相 互 之 间 可 被 独 立 访 问 对 于 较 大 的 媒 体 文 件, 各 存 储 服 务 器 可 独 立 输 出 带 宽, 从 9

13 而 可 提 供 高 达 几 十 GB/s 的 聚 合 带 宽 成 都 云 计 算 中 心 电 子 政 务 云 平 台 技 术 架 构 图 1-4 分 布 式 存 储 非 结 构 化 并 行 存 储 系 统 支 持 海 量 元 数 据 和 数 据 存 取 一 般 文 件, 它 的 元 数 据 存 储 在 索 引 服 务 器, 而 数 据 则 分 散 存 储 在 不 同 的 数 据 服 务 器 上 使 用 extendible hashing 技 术 将 同 一 目 录 的 所 有 文 件 和 子 目 录 信 息 组 织 在 一 个 文 件 中, 高 效 的 extendible hashing 能 快 速 地 存 储 和 查 询 千 万 级 的 大 目 录 采 用 自 适 应 存 储 技 术, 对 于 不 同 大 小 的 文 件, 采 用 不 同 的 inode 大 小 数 据 切 分 策 略, 甚 至 是 数 据 和 元 数 据 统 一 存 储 的 策 略, 既 保 证 大 量 小 文 件 同 时 存 取 的 效 率, 也 能 保 证 大 文 件 对 于 带 宽 的 要 求 采 用 多 索 引 服 务 器, 大 目 录 分 段 存 储 的 策 略, 提 高 系 统 总 的 元 数 据 管 理 能 力 非 结 构 化 并 行 存 储 系 统 具 备 高 可 用 和 快 速 恢 复 能 力 本 着 将 磁 盘 服 务 器 和 网 络 等 设 备 失 效 作 为 常 态 考 虑 的 理 念, 系 统 中 所 有 部 件 都 有 冗 余 配 置, 并 通 过 数 据 冗 余 提 供 高 可 靠 每 一 份 元 数 据 都 有 其 副 本 数 据, 主 从 数 据 之 间 通 过 分 布 式 日 志 系 统 保 证 它 们 之 间 的 一 致 性 平 时 只 有 主 副 本 数 据 提 供 访 问, 当 主 副 本 数 据 所 在 节 点 失 效 后, 访 问 自 动 切 换 到 从 副 本 数 据 上 索 引 服 务 器 分 组 使 用 的 模 式 可 以 避 免 扩 大 了 的 系 统 带 来 开 销 的 增 长 数 据 同 样 提 供 多 副 本, 只 有 有 一 个 副 本 可 以 提 供 服 务, 系 统 即 可 用 根 据 部 件 失 效 造 成 的 影 响 范 围, 下 图 给 出 了 存 储 系 统 可 能 面 临 的 失 效 的 示 意 图 网 10

14 络 多 通 道 技 术 自 动 屏 蔽 单 一 网 络 通 道 的 故 障 当 磁 盘 失 效 时, 某 些 数 据 副 本 受 损, 降 低 了 数 据 的 可 用 性 系 统 自 动 侦 测 到 故 障 后, 自 动 进 行 数 据 修 复, 将 受 损 数 据 系 统 中 剩 余 空 间 中 重 建 索 引 服 务 器 能 提 供 所 有 文 件 的 分 布 信 息, 使 修 复 并 行 化, 大 大 减 少 了 修 复 的 时 间, 降 低 了 修 复 期 间, 受 损 数 据 进 一 步 丢 失 副 本 的 可 能 图 1-5 存 储 系 统 故 障 分 类 采 用 上 述 技 术 路 线, 可 以 构 建 可 扩 展 高 可 靠, 有 效 处 理 海 量 元 数 据 和 数 据 的 存 储 系 统 虚 拟 化 安 全 基 于 虚 拟 化 技 术 的 云 计 算 引 入 的 风 险 主 要 有 两 个 方 面 : 一 个 是 虚 拟 化 软 件 的 安 全 ; 另 一 个 使 用 虚 拟 化 技 术 的 虚 拟 服 务 器 的 安 全 虚 拟 化 软 件 安 全 技 术 该 软 件 层 直 接 部 署 于 裸 机 之 上, 提 供 能 够 创 建 运 行 和 销 毁 虚 拟 服 务 器 的 能 力 实 现 虚 拟 化 的 方 法 不 止 一 种, 实 际 上, 有 几 种 方 法 都 可 以 通 过 不 同 层 次 的 抽 象 来 实 现 相 同 的 结 果, 如 操 作 系 统 级 虚 拟 化 全 虚 拟 化 或 半 虚 拟 化 由 于 虚 拟 化 软 件 层 是 保 证 客 户 的 虚 拟 机 在 多 租 户 环 境 下 相 互 隔 离 的 重 要 层 次, 可 以 使 客 户 在 一 台 计 算 机 上 安 全 地 同 时 运 行 多 个 操 作 系 统, 所 以 必 须 严 格 限 制 任 何 未 经 授 权 的 用 户 访 问 虚 拟 化 软 件 层, 建 立 必 要 的 安 全 控 制 措 施, 限 制 对 于 Hypervisor 和 其 他 形 式 的 虚 拟 化 层 次 的 物 理 和 逻 辑 访 问 控 制 虚 拟 服 务 器 安 全 技 术 虚 拟 服 务 器 位 于 虚 拟 化 软 件 之 上, 对 于 物 理 服 务 器 的 安 全 原 理 与 实 践 也 可 以 被 运 用 到 虚 拟 服 务 器 上, 并 兼 顾 虚 拟 服 务 器 的 特 点 11

15 安 装 虚 拟 服 务 器 时, 为 每 台 虚 拟 服 务 器 分 配 一 个 独 立 的 硬 盘 分 区, 以 便 将 各 虚 拟 服 务 器 之 间 从 逻 辑 上 隔 离 开 来 虚 拟 服 务 器 系 统 还 安 装 基 于 主 机 的 防 火 墙 杀 毒 软 件 IPS (IDS) 以 及 日 志 记 录 和 恢 复 软 件, 以 便 将 它 们 相 互 隔 离, 并 与 其 他 安 全 防 范 措 施 一 起 构 成 多 层 次 防 范 体 系 对 于 每 台 虚 拟 服 务 器 通 过 VLAN 和 不 同 的 IP 网 段 的 方 式 进 行 逻 辑 隔 离 对 需 要 相 互 通 信 的 虚 拟 服 务 器 之 间 的 网 络 连 接 通 过 VPN 的 方 式 来 进 行, 以 保 护 它 们 之 间 网 络 传 输 的 安 全 实 施 相 应 的 备 份 策 略, 包 括 它 们 的 配 置 文 件 虚 拟 机 文 件 及 其 中 的 重 要 数 据 都 要 进 行 备 份, 备 份 按 一 个 具 体 的 备 份 计 划 来 进 行, 包 括 完 整 增 量 或 差 量 备 份 方 式 在 防 火 墙 中, 对 每 台 虚 拟 服 务 器 做 相 应 的 安 全 设 置, 进 一 步 对 它 们 进 行 保 护 和 隔 离 将 服 务 器 的 安 全 策 略 加 入 到 系 统 的 安 全 策 略 当 中, 并 按 物 理 服 务 器 安 全 策 略 方 式 来 对 等 对 于 虚 拟 服 务 器 系 统, 像 对 一 台 物 理 服 务 器 一 样 地 对 它 进 行 系 统 安 全 加 固, 包 括 系 统 补 丁 应 用 程 序 补 丁 所 允 许 运 行 的 服 务 开 放 的 端 口 等 同 时 严 格 控 制 物 理 主 机 上 运 行 虚 拟 服 务 的 数 量, 禁 止 在 物 理 主 机 上 运 行 其 他 网 络 服 务 如 果 虚 拟 服 务 器 需 要 与 主 机 进 行 连 接 或 共 享 文 件, 使 用 VPN 方 式 进 行, 以 防 止 由 于 某 台 虚 拟 服 务 器 被 攻 破 后 影 响 物 理 主 机 文 件 共 享 也 应 当 使 用 加 密 的 网 络 文 件 系 统 方 式 进 行 对 虚 拟 服 务 器 的 运 行 状 态 进 行 严 密 的 监 控, 实 时 监 控 各 虚 拟 机 当 中 的 系 统 日 志 和 防 火 墙 日 志, 以 此 来 发 现 存 在 的 安 全 隐 患 12

16 网 络 架 构 2.1 整 体 架 构 图 2-1 成 都 云 计 算 中 心 网 络 架 构 图 功 能 区 划 分 成 都 云 计 算 中 心 内 部 局 域 网 将 由 以 下 八 个 功 能 区 域 组 成 : 政 务 应 用 VM 云 平 台 区 ; 政 务 数 据 VM 云 平 台 区 ; Parastor 云 存 储 区 ; 行 业 云 区 ; 安 全 管 理 区 ; 备 份 存 储 区 ; 高 性 能 计 算 集 群 区 ; DMZ 商 业 云 平 台 区 13

17 成 都 云 计 算 中 心 政 务 云 平 台 技 术 架 构 网 络 拓 扑 图 图 2-2 成 都 云 计 算 中 心 网 络 拓 扑 图 14

18 成 都 云 计 算 中 心 政 务 云 平 台 技 术 架 构 2.2 核 心 网 络 层 在 网 络 核 心 层 采 用 安 全 的 部 署 方 式 : 即 采 用 IRF 方 式 作 核 心 交 换 机 的 虚 拟 化 安 全 加 固 两 台 S12508 采 用 8 个 GE 电 口 捆 绑 作 为 IRF 聚 合 口, 双 机 IRF 虚 拟 化 为 一 台 交 换 机 分 别 对 SR6604 S5860C 及 FW 做 跨 设 备 链 路 聚 合, 避 免 二 层 环 路 的 产 生 图 2-3 核 心 网 络 层 示 意 图 在 核 心 交 换 机 冗 余 部 署 方 式 基 础 上, 中 心 又 通 过 以 下 方 式 增 强 网 络 安 全 和 运 行 性 能 : 1 通 过 H3C S12508 的 万 兆 板 卡, 将 虚 拟 化 云 平 台 的 主 干 网 络 提 高 至 万 兆, 避 免 虚 拟 化 平 台 的 主 干 瓶 颈 问 题 ; 2 通 过 H3C 防 火 墙 板 卡, 在 中 心 内 网 实 现 云 平 台 的 系 统 隔 离, 并 且 组 成 中 心 内 部 网 络 第 二 层 防 火 墙 的 防 御 能 力 ; 3 为 加 强 虚 拟 化 平 台 的 运 行 能 力, 应 对 大 型 系 统 的 载 荷 能 力, 中 心 部 署 了 负 载 均 衡 设 备 A10; 4 通 过 绿 盟 的 漏 洞 扫 描 和 行 为 审 计 设 备, 可 实 现 中 心 系 统 内 部 的 定 期 监 测 5 通 过 DMZ 商 业 云 平 台 的 建 立, 实 现 电 子 政 务 核 心 网 络 和 商 业 云 平 台 的 物 理 隔 离, 保 证 电 子 政 务 网 络 的 安 全 2.3 网 络 互 联 层 网 络 互 联 层 包 括 电 子 政 务 外 网 互 联 与 Internet 互 联 政 务 外 网 政 务 外 网 互 联 包 括 与 上 级 单 位 ( 省 ) 市 本 级 单 位 ( 各 委 办 局 ) 以 及 下 级 单 位 ( 辖 区 县 ) 外 网 的 专 网 ; 15

19 根 据 国 家 政 务 外 网 所 承 载 的 业 务 和 系 统 服 务 类 型 的 不 同, 在 逻 辑 上, 将 国 家 政 务 外 网 划 分 为 公 用 网 络 区 (Global) 专 用 网 络 区 (VPN) 和 互 联 网 接 入 区 (Internet) 三 个 功 能 域, 分 别 提 供 国 家 政 务 外 网 互 联 互 通 业 务 专 用 VPN 业 务 和 互 联 网 业 务 图 2-4 政 务 外 网 MPLS VPN 分 区 示 意 图 公 用 网 络 区 : 采 用 国 家 政 务 外 网 公 用 地 址 ( 即 从 CNNIC 注 册 的 地 址 ) 的 网 络 区 域, 是 国 家 政 务 外 网 的 主 干 道, 实 现 各 部 门 各 地 区 互 联 互 通, 为 跨 地 区 跨 部 门 的 业 务 应 用 提 供 支 撑 平 台 互 联 网 接 入 区 : 是 各 级 政 务 部 门 通 过 逻 辑 隔 离 手 段 安 全 接 入 互 联 网 的 网 络 区 域, 满 足 各 级 政 务 部 门 公 共 服 务 业 务 应 用 的 需 要 专 用 网 络 区 : 是 依 托 国 家 政 务 外 网 基 础 设 施, 为 有 特 定 需 求 的 部 门 或 业 务 设 置 的 VPN 网 络 区 域, 实 现 不 同 部 门 或 不 同 业 务 之 间 的 相 互 隔 离,VPN 网 络 区 域 主 要 为 少 数 部 门 的 特 定 业 务 数 据 传 输 提 供 安 全 通 道 通 过 MPLS VPN 技 术 运 用, 三 个 业 务 区 之 间 逻 辑 隔 离, 不 能 互 访 省 级 政 务 外 网 数 据 中 心 分 为 四 个 区, 这 四 个 区 分 属 于 三 个 业 务 隔 离 区, 对 应 关 系 如 下 表 : 表 格 1: 政 务 外 网 业 务 区 和 数 据 中 心 功 能 区 对 应 关 系 表 网 络 业 务 区 公 用 网 络 区 (Global) 专 用 网 络 区 (VPN) 互 联 网 接 入 区 (Internet) 数 据 中 心 功 能 区 数 据 交 换 共 享 区 / 综 合 管 理 控 制 区 部 门 服 务 器 托 管 区 公 共 服 务 平 台 区 成 都 云 计 算 中 心 的 政 务 外 网 带 宽 为 1Gb, 直 联 到 政 务 外 网 的 核 心 交 换 机 16

20 2.3.2 互 联 网 互 联 网 接 入 指 接 入 电 信 和 联 通 等 互 联 网 运 营 商, 是 市 级 政 务 外 网 访 问 的 统 一 公 网 出 口 成 都 云 计 算 中 心 目 前 有 电 信 1G 联 通 50M 两 条 互 联 网 链 路 为 了 合 理 规 划 好 互 联 网 带 宽 资 源 和 加 固 网 络 安 全, 采 用 两 台 S5120 交 换 机 实 现 互 联 网 接 入 的 冗 余 配 置, 并 计 划 实 现 互 联 网 带 宽 管 理 要 求 ; 利 用 Radware 链 路 负 载 均 衡 设 备, 避 免 单 一 故 障 节 点 隐 患 ; 通 过 两 台 IPS 入 侵 防 护 系 统 的 网 络 安 全 设 备, 防 止 来 自 于 互 联 网 的 网 络 攻 击 和 病 毒 入 侵 行 为 图 2-5 互 联 网 接 入 示 意 图 入 交 换 机 / 路 由 器 互 联 网 接 入 设 备 建 议 采 用 2 台 24 口 千 兆 光 交 换 机 IRF 堆 叠, 接 入 互 联 网 光 纤 专 线 ; 也 可 以 采 用 2 台 千 兆 光 口 接 入 路 由 器, 接 入 互 联 网 光 纤 专 线, 适 应 多 种 网 络 接 口, 并 支 持 更 多 网 络 协 议 链 路 负 载 均 衡 利 用 两 台 Radware LinkProof 做 冗 余, 以 现 智 能 DNS 和 链 路 负 载 均 衡 通 常 情 况 下, 网 络 有 多 个 链 路 与 Internet 相 接, 即 使 用 最 复 杂 的 协 议, 例 如 BGP4, 真 正 意 义 上 的 流 量 负 载 均 衡 还 是 做 不 到 路 由 协 议 不 会 知 道 每 一 个 链 路 当 前 的 流 量 负 载 和 活 动 会 话 此 时 的 任 何 负 载 均 衡 都 是 很 不 精 确 的, 最 多 只 能 叫 做 链 路 共 享 客 户 的 虚 拟 主 机 只 能 通 过 DNS 解 析 到 一 个 ISP(CTC 或 者 CUC) 的 链 路 访 问 到 服 务 器, 存 在 17

21 严 重 的 单 点 故 障 隐 患 LinkProof 解 决 方 案 就 是 在 内 部 交 换 机 和 连 接 ISP 的 路 由 器 之 间, 跨 接 一 台 LinkProof 智 能 交 换 机, 所 有 的 地 址 处 理 和 Internet 链 路 优 化 全 部 由 LinkProof 智 能 交 换 机 来 完 成 互 联 网 访 问 安 全 1 互 联 网 防 火 墙 互 联 网 防 火 墙 用 于 互 联 网 与 数 据 中 心 内 网 之 间 的 边 界 安 全 防 护, 并 实 现 内 部 地 址 到 互 联 网 地 址 的 NAT 转 换 中 心 采 用 两 台 高 性 能 的 H3C 千 兆 中 高 端 防 火 墙 配 置 成 高 可 用 模 式 2 入 侵 防 御 在 线 部 署 在 网 络 入 口, 实 现 攻 击 行 为 实 时 监 测 和 阻 断 中 心 配 置 两 台 H3C 千 兆 中 高 端 IPS 系 统, 支 持 海 量 攻 击 特 征 库, 提 供 应 用 级 安 全 防 御 3 流 量 控 制 防 止 带 宽 滥 用 规 范 网 络 行 为 网 络 流 量 分 析 配 置 绿 盟 千 兆 网 络 审 计 系 统 18

22 政 务 云 服 务 平 台 总 体 架 构 云 计 算 服 务 平 台 遵 循 云 计 算 经 典 服 务 模 型, 提 供 IaaS 层 服 务 平 台 通 过 云 计 算 操 作 系 统 实 现 对 于 底 层 服 务 器 存 储 网 络 等 硬 件 资 源 的 虚 拟 化 和 统 一 调 度 管 理, 并 抽 象 出 弹 性 计 算 云 和 数 据 库 云 两 类 云 服 务, 提 供 面 向 最 终 用 户 的 自 助 服 务 门 户 用 户 可 在 线 申 请 弹 性 计 算 云 服 务 部 署 应 用 服 务 器 和 WEB 服 务 器 申 请 云 数 据 库 实 例 来 导 入 业 务 数 据 平 台 提 供 内 在 的 安 全 性 设 计, 多 个 租 户 之 间 通 过 虚 拟 防 火 墙 实 现 安 全 隔 离 和 访 问 控 制, 并 支 持 强 身 份 认 证 和 可 选 数 据 加 密 措 施 图 3-1 政 务 云 平 台 架 构 19

23 弹 性 计 算 云 总 体 设 计 思 路 弹 性 计 算 云 是 一 组 云 计 算 基 础 设 施 层 (IaaS) 服 务, 提 供 可 动 态 弹 性 扩 展 的 虚 拟 计 算 资 源 ( 虚 拟 主 机 或 云 主 机 ), 主 要 用 于 部 署 政 务 应 用 前 端 WEB 和 APP 服 务 器 以 及 其 他 不 具 备 数 据 属 性 的 应 用, 整 体 架 构 如 图 3-2 所 示 vfw vlb vfw vlb 10G 以 太 网 千 兆 业 务 网 络 千 兆 管 理 网 络 千 兆 IPMI 网 络 核 心 交 换 核 心 交 换 2x10G 2x10G IRF 2x10G 弹 性 计 算 云 2x10G 2x10G 2x10G IRF 2x10G 2x10G IRF 2x10G Xen 集 群 Xen 集 群 数 据 控 制 器 数 据 控 制 器 数 据 控 制 器 索 引 控 制 器 服 务 节 点 服 务 节 点 服 务 节 点 服 务 节 点 服 务 节 点 服 务 节 点 CVM 管 理 节 点 IPMI 管 理 网 图 3-2 弹 性 计 算 云 架 构 弹 性 计 算 云 区 每 台 服 务 节 点 部 署 Xen Hypervisor, 通 常 以 16 节 点 为 一 组 构 建 一 个 高 可 用 集 群, 多 个 高 可 用 集 群 通 过 Cloudview Virtual Manager 软 件 实 现 统 一 管 理, 系 统 最 大 扩 展 至 上 千 台 服 务 器, 系 统 能 够 支 持 上 万 个 VM 计 算 资 源 池 计 算 资 源 池 是 政 务 云 服 务 平 台 的 核 心 云 计 算 的 理 念 倡 导 通 过 标 准 化 的 基 础 架 构 提 供 标 准 化 的 服 务, 也 就 使 用 通 用 的 商 品 化 的 硬 件 来 构 建 资 源 池 目 前, 服 务 器 虚 拟 化 技 术 作 为 一 种 常 见 的 资 源 池 化 手 段, 并 且 基 于 X86 平 台 的 服 务 器 则 因 其 迅 猛 的 发 展 和 开 放 性 得 到 业 界 的 拥 抱, 因 此 曙 光 云 计 算 基 础 架 构 中 的 计 算 资 源 池 采 用 多 核 心 的 双 路 通 用 服 务 器 作 为 硬 件 基 础 基 于 X86 平 台 的 服 务 器 使 用 Intel Xeon 或 者 AMD Opteron 作 为 处 理 器, 也 就 是 通 常 所 说 的 PC 服 务 器 近 年 来,Intel Xeon 和 AMD Opteron 的 性 能 获 得 巨 大 的 提 高, 大 量 的 先 进 技 术 和 工 艺 先 后 被 Intel/AMD 引 人 其 处 理 器 的 设 计 和 制 造 中, 比 如,64 位 计 算 直 连 结 构 内 嵌 内 存 控 制 器 多 核 ( 目 前,Intel Xeon 最 多 可 以 做 到 8 核 ;AMD Opteron 可 以 做 20

24 到 12 核 ) CPU 的 硬 件 辅 助 虚 拟 化 技 术 VT-x(Intel VT AMD-V) 等 等 同 时, 基 于 X86 架 构 的 服 务 器 因 为 其 开 放 的 架 构, 开 放 的 生 态 系 统, 使 其 具 有 较 低 的 运 维 成 本, 这 也 是 传 统 小 型 机 等 封 闭 系 统 所 不 能 比 拟 的 此 外, 从 可 靠 性 的 角 度, 在 云 计 算 环 境 下, 通 常 大 量 采 用 虚 拟 化 分 布 式 并 行 计 算 等 模 式, 有 力 的 保 证 了 计 算 系 统 的 可 靠 性 目 前, 国 内 外 几 大 互 联 网 巨 头,Google Amazon 百 度 阿 里 巴 巴 等, 无 不 大 量 采 用 X86 架 构 的 设 备, 支 撑 海 量 的 互 联 网 检 索 和 访 问 通 过 以 上 分 析, 我 们 认 为,X86 架 构 的 服 务 器 是 构 建 云 计 算 中 心 的 最 佳 选 择 基 于 以 上 需 求, 成 都 云 计 算 中 心 采 用 目 前 性 价 比 最 高 的 曙 光 A840r-G 四 路 AMD 多 核 服 务 器 作 为 云 计 算 节 点, 单 节 点 配 置 64 个 CPU Core 和 256GB 海 量 内 存 4 个 1000M 网 卡 ( 支 持 Intel VMDq 技 术 ) 以 及 千 兆 IPMI 网 络 海 量 云 存 储 系 统 云 存 储 是 指 通 过 集 群 应 用 网 格 技 术 或 分 布 式 文 件 系 统 等 功 能, 将 网 络 中 大 量 各 种 不 同 类 型 的 存 储 设 备 通 过 应 用 软 件 集 合 起 来 协 同 工 作, 共 同 对 外 提 供 数 据 存 储 和 业 务 访 问 功 能 的 一 个 系 统 单 系 统 纵 向 扩 展 (scale-up) 传 统 存 储 设 备 只 具 有 局 部 的 纵 向 扩 展 (scale-up) 能 力, 即 通 过 增 加 磁 盘 扩 展 存 储 设 备 的 容 量, 通 过 增 加 控 制 器 的 cache 扩 展 存 储 设 备 的 性 能 为 了 获 得 更 好 的 存 储 性 能, 可 以 通 过 增 加 存 储 设 备 ( 如 另 一 台 磁 盘 阵 列 ) 的 方 式 来 扩 展 汇 聚 带 宽 但 是 在 存 储 设 备 中, 特 定 数 据 被 存 放 在 指 定 的 LUN 中, 且 只 能 通 过 指 定 的 控 制 器 访 问 到, 因 此 即 使 扩 展 了 存 储 设 备, 并 不 能 提 高 特 定 数 据 的 访 问 速 度 多 系 统 横 向 扩 展 (scale-out) 云 计 算 环 境 中, 对 存 储 提 出 了 诸 多 挑 战 : 1 大 容 量 存 储 系 统 需 要 支 撑 虚 拟 机 数 据 库 海 量 用 户 数 据 等 ; 2 弹 性 扩 展 计 算 资 源 通 过 虚 拟 化 弹 性 扩 展, 要 求 存 储 系 统 具 备 扩 展 能 力 ; 3 高 性 能 多 租 户 的 云 应 用 环 境 的 并 发 访 问 突 发 流 量 对 存 储 系 统 提 出 较 高 的 要 求 4 数 据 安 全 云 存 储 系 统 支 撑 所 有 业 务 系 统, 对 数 据 保 护 提 出 较 高 的 要 求 21

25 图 3-3 云 计 算 对 存 储 提 出 的 挑 战 因 此, 云 存 储 应 使 得 用 户 可 以 选 择 横 向 扩 展 (Scale Out) 来 得 到 I/O 性 能 或 是 容 量 的 提 升! 通 过 向 云 存 储 系 统 添 加 新 的 节 点 ( 服 务 器 ), 存 储 容 量 或 是 存 储 性 能 也 得 到 了 线 性 地 增 长 为 保 护 宝 贵 的 信 息 资 源 免 遭 这 些 意 外 事 件 的 损 坏, 云 存 储 系 统 提 供 了 多 副 本 的 功 能, 当 存 储 系 统 出 现 硬 件 故 障 时 能 够 确 保 数 据 的 完 整 性 可 用 性 成 都 云 计 算 中 心 部 署 了 曙 光 ParaStor200 云 存 储 系 统, 它 采 用 代 表 存 储 技 术 网 络 通 信 技 术 以 及 集 群 技 术 发 展 方 向 的 体 系 架 构, 便 于 构 建 高 性 能 海 量 存 储 资 源 池 ParaStor200 云 存 储 系 统 主 要 由 索 引 服 务 器 集 群 (opara) 和 存 储 服 务 器 集 群 (ostor) 组 成 存 储 服 务 器 是 最 基 本 的 存 储 单 元, 而 索 引 服 务 器 则 保 存 着 名 字 空 间 数 据 位 置 等 元 信 息 不 同 的 文 件 均 匀 地 分 散 在 不 同 的 存 储 服 务 器 上, 应 用 服 务 器 集 群 (oapp) 访 问 索 引 服 务 器 得 到 文 件 位 置 信 息 后, 直 接 访 问 存 储 服 务 器 集 群 读 写 数 据 采 取 这 种 控 制 路 径 和 数 据 路 径 分 离 的 方 式, 有 效 分 散 了 索 引 服 务 器 的 负 载, 可 获 得 极 高 的 聚 合 带 宽, 也 大 大 提 高 了 系 统 的 扩 展 性 在 索 引 数 据 读 操 作 比 例 很 高 的 环 境 中, 还 可 设 置 加 速 集 群 缓 存 索 引 数 据 (ocache) 分 担 读 负 载, 进 一 步 提 高 系 统 的 吞 吐 率 Parastor200 特 性 和 优 势 在 于 : 可 以 在 一 个 命 名 空 间 内 存 储 和 管 理 数 百 EB 级 别 的 文 件 数 据 ; 存 储 虚 拟 化, 为 用 户 提 供 全 局 单 一 命 名 空 间, 全 局 命 名 空 间 为 所 有 客 户 端 提 供 了 有 效 的 全 局 唯 一 的 目 录 树, 从 而 保 证 多 台 主 机 可 以 同 时 对 磁 盘 进 行 读 写 操 作! 高 可 扩 展 性 : 通 过 扩 展 数 据 服 务 器 模 块 达 到 性 能 和 容 量 的 二 维 扩 展, 为 私 有 云 用 户 提 供 具 有 高 带 宽 的 存 储 资 源 池! 高 性 能 : 单 个 数 据 服 务 器 模 块 带 宽 高 达 500MB/s, 通 过 增 加 此 模 块 的 数 量 ParaStor200 系 统 的 聚 合 带 宽 高 达 几 百 GB/s; 22

26 动 态 负 载 均 衡 :Parastor200 会 自 动 把 应 用 负 载 加 载 到 新 增 设 备 上, 从 而 提 高 系 统 的 I/O 性 能 以 及 存 储 容 量, 以 上 操 作 均 在 不 中 断 用 户 操 作 及 应 用 程 序 运 行 情 况 下 进 行, 对 用 户 是 透 明 的 高 可 靠 性 : 采 用 高 可 靠 的 集 群 架 构 设 计, 支 持 多 套 冗 余 的 负 载 均 衡 网 络, 没 有 任 何 单 一 故 障 点 高 可 用 性 : 采 用 复 制 技 术 来 提 高 数 据 的 可 用 性 QoS 功 能 支 持 : 支 持 多 个 的 文 件 系 统, 每 个 业 务 系 统 都 可 独 享 一 个 文 件 系 统 对 业 务 系 统 的 QoS 控 制 可 以 根 据 文 件 系 统 编 号 来 确 定 易 管 理 :Parastor200 存 储 系 统 具 有 良 好 的 可 管 理 性 内 置 的 自 动 管 理 机 制 尽 量 的 简 化 了 管 理 员 的 操 作 ; 提 供 系 统 配 置 客 户 端 管 理 性 能 优 化 监 控 告 警 等 功 能 Parastor200 存 储 系 统 提 供 基 于 B/S 结 构 的 图 形 化 管 理 界 面, 管 理 员 可 以 通 过 简 单 的 WEB 形 式 的 网 页, 轻 松 地 完 成 系 统 的 监 控 与 管 理 工 作, 提 高 管 理 效 率! 图 3-4 parastor200 的 易 管 理 性 虚 拟 网 络 系 统 弹 性 计 算 云 区 包 括 三 套 网 络, 分 别 是 业 务 网 管 理 网 和 IPMI 网 络, 其 中 业 务 网 和 管 理 网 公 用 物 理 接 入 交 换 机, 但 通 过 VLUN 实 现 逻 辑 隔 离 ;IPMI 网 络 交 换 机 单 独 配 置 组 建 私 网 业 务 网 : 每 台 服 务 器 通 过 双 路 径 ( 双 千 兆 ) 的 模 式 上 联 到 接 入 交 换 机, 业 务 网 交 23

27 换 机 通 过 两 个 10G 万 兆 方 式 上 联 至 核 心 交 换 机 管 理 网 : 每 台 服 务 器 通 过 双 路 径 ( 双 千 兆 ) 的 模 式 上 联 到 接 入 交 换 机, 每 台 接 入 交 换 机 在 通 过 2 个 10G 上 联 至 核 心 交 换 机 IPMI 管 理 网 : 每 台 服 务 器 通 过 单 千 兆 的 模 式 上 联 到 独 立 的 管 理 网 交 换 机 网 络 拓 扑 采 用 了 二 层 组 网 方 案 随 着 信 息 技 术 的 不 断 发 展, 高 端 交 换 机 的 转 发 性 能 和 接 入 密 度 都 在 不 断 的 提 高, 因 此 汇 聚 层 高 端 交 换 机 设 备 具 备 足 够 的 能 力 直 接 提 供 高 密 度 的 千 兆 接 入 和 万 兆 上 行 能 力, 从 而 精 简 大 量 的 接 入 层 设 备, 使 网 络 架 构 趋 向 于 扁 平 化 在 核 心 与 汇 聚 接 入 层 设 备 之 间 运 行 二 层 交 换,vlan 配 置 灵 活, 并 可 通 过 新 一 代 交 换 机 虚 拟 化 功 能 替 代 传 统 的 STP/MSTP, 通 过 vlan 映 射 业 务 分 区, 网 络 结 构 简 洁 清 晰 二 层 结 构 的 优 点 在 于 : 扁 平 化 组 网, 简 化 网 络 拓 扑, 减 少 了 单 点 故 障 和 性 能 瓶 颈, 易 管 理 维 护 ; 二 层 组 网 均 采 用 高 端 设 备, 能 够 搭 建 一 套 具 备 极 高 转 发 性 能 的 云 计 算 中 心 高 端 网 络, 同 时 高 端 设 备 的 可 靠 性 更 高, 能 够 为 云 计 算 中 心 应 用 保 驾 护 航 ; 新 一 代 高 端 交 换 机 设 备 支 持 虚 拟 化 技 术, 能 够 消 除 大 量 的 环 路 设 计, 消 除 STP/MSTP 等 协 议 带 来 的 运 维 管 理 的 复 杂 性 适 合 于 大 规 模 集 中 部 署, 且 高 性 能 需 求 较 高 的 云 计 算 中 心 根 据 云 计 算 服 务 器 数 量 多 扩 展 速 度 快 可 靠 性 要 求 较 低 网 络 结 构 独 立 的 几 个 特 点, 将 服 务 器 群 接 入 网 络 物 理 采 用 二 层 网 络 设 计, 在 逻 辑 上 虚 拟 成 一 层 考 虑 根 据 二 层 组 网 原 则, 本 项 目 组 网 逻 辑 架 构 拓 扑 如 图 3-5 所 示 24

28 图 3-5 网 逻 辑 架 构 拓 扑 图 本 架 构 具 有 如 下 特 点 : 1 端 到 端 采 用 网 络 虚 拟 化 方 案 进 行 横 向 设 备 整 合 : 消 除 STP/VRRP 设 计, 提 高 设 备 和 链 路 的 利 用 率, 简 化 网 络 结 构 设 计, 简 化 管 理 维 护 工 作 量 ; 提 供 跨 设 备 链 路 聚 合, 增 强 网 络 的 健 壮 性, 缩 短 故 障 收 敛 时 间 ; 实 现 虚 拟 组 内 设 备 的 统 一 管 理 IP 统 一 管 理 界 面 统 一 转 发 表 项 等 2 采 用 二 层 的 扁 平 化 组 网, 核 心 与 汇 聚 合 一, 核 心 与 接 入 两 层 组 网, 端 到 端 采 用 基 于 IRF 虚 拟 化 技 术 的 云 计 算 中 心 级 核 心 交 换 机 ; 3 核 心 层 双 节 点 采 用 多 10GE 捆 绑 互 联 组 成 虚 拟 化 系 统, 向 下 采 用 多 10GE 跨 设 备 链 路 聚 合 的 方 式 进 行 接 入 4 接 入 层 建 议 均 采 用 IRF 虚 拟 化 技 术 将 2 台 设 备 虚 拟 化 为 一 台 设 备, 便 于 设 备 管 理 与 维 护, 且 为 双 网 卡 服 务 器 提 供 可 靠 高 效 的 跨 设 备 二 层 接 入 5 各 业 务 区 采 用 二 层 拓 扑 接 入 方 式, 汇 聚 层 交 换 机 直 接 接 入 服 务 器 和 其 他 系 统, 建 议 采 用 基 于 IRF 虚 拟 化 的 双 节 点 10G 交 换 平 台 设 备, 上 行 采 用 10GE 链 路, 与 核 心 设 备 之 间 运 行 ospf 路 由 协 议 ; 通 过 IRF 系 统 为 服 务 器 和 桌 面 终 端 等 提 供 双 链 路 上 行 接 入 方 式 25

29 数 据 库 云 总 体 思 路 数 据 库 云 提 供 可 动 态 弹 性 扩 展 的 MS SQL Server 虚 拟 数 据 库 云 主 机 或 高 性 能 Oracle RAC 数 据 库 集 群, 主 要 用 于 部 署 政 务 应 用 后 端 OLTP OLAP 数 据 库 服 务, 整 体 架 构 如 图 3-6 所 示 根 据 统 计, 典 型 政 务 应 用 数 据 库 规 模 可 以 分 为 两 类, 一 种 是 TB 级 别 的 中 大 型 企 业 级 集 群, 一 种 是 几 十 至 几 百 GB 级 别 的 中 小 数 据 库, 前 者 更 为 强 调 性 能 和 可 靠 性, 后 者 更 为 强 调 灵 活 性 和 易 管 理 性 对 于 中 大 型 数 据 库, 建 议 采 用 4-8 路 企 业 级 服 务 器 搭 建 数 据 库 集 群, 配 置 256GB 以 上 内 存, 并 采 用 高 速 8Gbps 光 纤 SAN 存 储 系 统 提 升 IO 性 能 ; 对 于 中 小 数 据 库 可 采 用 企 业 级 的 VMware 虚 拟 化 技 术 构 建 云 数 据 库 平 台, 并 预 装 优 化 的 MS SQL Server 数 据 库, 提 升 数 据 库 的 可 管 理 能 力 和 可 用 性 vfw vlb vfw vlb 8G 存 储 网 络 10G 以 太 网 千 兆 业 务 网 络 千 兆 管 理 网 络 千 兆 IPMI 网 络 核 心 交 换 核 心 交 换 2x10G 2x10G IRF 2x10G 数 据 库 云 2x10G 2x10G IRF 2x10G Oracle RAC 集 群 Vmware 集 群 服 务 节 点 服 务 节 点 服 务 节 点 服 务 节 点 服 务 节 点 服 务 节 点 vcenter 管 理 节 点 IPMI 管 理 网 光 纤 交 换 机 光 纤 交 换 机 图 3-6 数 据 库 云 架 构 26

30 3.3.2 企 业 级 数 据 库 数 据 库 是 大 多 数 电 子 政 务 系 统 的 基 础 支 撑 当 前, 地 理 信 息 系 统 基 础 数 据 库 医 疗 卫 生 智 能 交 通 等 大 型 政 务 应 用 数 据 库 对 服 务 器 的 性 能 要 求 非 常 高, 不 适 合 放 在 虚 拟 机 之 上, 因 此 在 规 划 云 计 算 中 心 时, 应 规 划 高 性 能 数 据 库 集 群 分 区, 满 足 大 型 政 务 应 用 需 求 为 了 使 数 据 库 的 实 现 高 可 用, 满 足 高 并 发 高 负 载 均 衡 的 需 求, 数 据 库 节 点 采 用 数 据 库 集 群 搭 建, 建 议 采 用 Oracle 实 时 应 用 集 群 (Real Application Cluster, 简 称 RAC), 能 够 实 现 多 借 点 之 间 负 载 均 衡, 同 时 多 个 节 点 共 享 一 套 存 储 系 统, 能 有 效 防 止 数 据 库 单 点 故 障 ; 最 后,Oracle RAC 的 集 群 架 构 具 备 动 态 添 加 数 据 库 节 点 的 功 能, 具 有 良 好 的 扩 展 性 Oracle RAC 数 据 库 的 性 能 与 节 点 的 个 数 并 非 线 性 关 系, 随 着 节 点 的 增 加 数 据 库 的 可 用 性 越 来 越 高, 也 就 是 说, 能 够 容 忍 更 多 的 物 理 服 务 器 故 障, 但 是 性 能 并 非 完 全 增 长, 主 要 是 因 为 节 点 之 间 的 通 讯 导 致 数 据 库 系 统 整 体 响 应 过 慢, 因 此 本 系 统 在 构 建 时 规 划 采 用 万 兆 (10Gb) 甚 至 更 高 的 内 部 通 讯 网 络, 缩 短 数 据 库 节 点 之 间 的 通 讯 延 迟, 提 高 数 据 库 的 整 体 性 能 最 后, 由 于 集 群 数 据 库 都 采 用 Share All 的 架 构, 所 有 节 点 共 享 一 套 数 据 库 系 统, 最 终 只 有 一 份 数 据 库 文 件, 所 有 的 节 点 在 链 路 上 均 连 接 至 一 套 高 性 能 的 SAN 存 储 系 统 云 计 算 中 心 的 建 设 中, 采 用 四 路 / 八 路 高 端 服 务 器 搭 建 Oracle RAC 数 据 库 系 统, 并 通 过 高 速 40Gbps Infiniband 网 络 实 现 内 部 互 联 每 一 套 RAC 可 以 支 持 多 个 用 户 和 多 个 数 据 库 实 例 也 可 以 按 照 业 务 需 求 搭 建 扩 展 Oracle RAC 节 点 等, 一 切 以 业 务 实 际 需 求 量 为 主 27

31 图 3-7 高 性 能 数 据 库 集 群 云 数 据 库 服 务 作 为 广 义 云 计 算 的 一 种 高 级 应 用, 云 数 据 库 蕴 含 着 前 所 未 有 的 数 据 服 务 交 付 能 力 它 倡 导 类 似 于 自 来 水 取 用 一 般 的 服 务 机 制, 在 理 想 状 态 下, 它 能 够 支 持 无 限 的 并 发 用 户, 提 供 永 不 枯 竭 的 数 据 应 用 资 源 目 前, 云 数 据 库 市 场 蓬 勃 发 展, 涌 现 出 诸 多 主 流 厂 商 微 软 推 出 了 Microsoft SQL Azure 云 数 据 库 ;2009 年, 甲 骨 文 宣 布 其 数 据 库 等 产 品 可 以 由 客 户 授 权 在 云 计 算 环 境 中 执 行, 率 先 支 持 的 平 台 为 Amazon EC2, 既 有 客 户 无 需 额 外 付 费 即 可 在 EC2 上 运 行 Oracle Database 11g Oracle Fusion middleware 及 Oracle Enterprise Manager 等 软 件 ;IBM 也 不 甘 落 后, 在 EC2 平 台 上 提 供 包 括 DB2 Informix Dynamic Server WebSphere Portal 等 产 品 在 内 的 IBM 产 品 ; 谷 歌 的 Bigtable 是 一 个 管 理 结 构 化 数 据 的 分 布 式 存 储 系 统, 其 设 计 目 的 是 为 了 扩 展 到 非 常 大 的 数 据 存 储 系 统, 通 过 数 千 台 服 务 器 实 现 PB 级 数 据 存 储 ;Salesforce 也 推 出 了 云 数 据 库 服 务 据 称 它 是 一 个 开 放 式 数 据 库, 支 持 任 何 设 备 平 台 和 应 用 程 序 这 些 云 数 据 库 由 主 流 厂 商 开 发 设 计 并 提 供 公 有 云 服 务 能 力, 而 商 业 级 的 云 数 据 库 产 品 相 对 较 少 2011 年, 传 统 存 储 巨 头 EMC 联 合 VMware 推 出 Aurora 云 数 据 库 解 决 方 案, 依 托 VMware 稳 定 高 可 用 可 扩 展 的 资 源 池 提 供 云 数 据 库 服 务, 最 新 版 本 支 持 Oracle 因 此, 商 业 虚 拟 化 平 台 VMware 之 上 提 供 云 数 据 库 服 务 的 Aurora 云 数 据 库 无 论 从 稳 定 性 兼 容 性 方 面 将 会 是 搭 建 云 数 据 库 的 首 选 方 案 28

32 图 3-8 基 于 VMware 的 云 数 据 库 云 数 据 库 服 务 简 化 了 数 据 库 的 部 署 规 划 和 使 用, 支 持 多 种 数 据 库 和 访 问 接 口, 降 低 企 业 级 云 数 据 库 的 TCO, 增 加 业 务 响 应 敏 捷 度 目 前, 成 都 云 计 算 中 心 与 微 软 合 作, 提 供 Microsoft SQL Azure 云 数 据 库 服 务 云 计 算 操 作 系 统 Cloudview Cloudview 概 述 较 之 传 统 的 数 据 中 心, 云 的 管 理 更 为 复 杂, 要 求 也 更 高, 需 要 采 用 全 新 的 管 理 模 型 和 灵 活 的 功 能 架 构, 并 且 充 分 考 虑 基 础 设 施 ( 资 源 ) 业 务 运 行 运 维 服 务 等 各 种 管 理 要 素, 面 向 用 户 应 用 需 求, 通 过 按 需 装 配 资 源 组 件, 建 立 一 个 开 放 式 标 准 化 易 扩 展 资 源 可 联 动 的 统 一 智 能 管 理 平 台, 实 现 精 细 化 管 理, 为 云 计 算 中 心 的 各 种 业 务 系 统 提 供 支 撑 云 管 理 解 决 方 案 必 须 能 够 高 效 的 自 动 化 的 管 理 云 中 的 资 源, 完 成 服 务 的 快 速 交 付, 并 且 必 须 有 服 务 质 量 保 证 措 施, 因 此, 云 平 台 的 管 理 解 决 方 案 非 常 重 要, 云 管 理 解 决 方 案 的 好 坏 影 响 着 云 平 台 是 否 可 按 预 定 目 标 正 常 运 转 是 否 可 以 取 得 预 期 的 收 益 同 时 云 计 算 技 术 的 多 样 性 应 用 的 资 源 需 求 多 样 性, 也 要 求 云 计 算 中 心 的 管 理 应 该 是 全 方 位 的, 适 应 基 于 不 同 技 术 的 云 计 算 平 台 Cloudview 云 管 理 平 台 由 曙 光 自 主 研 发, 具 有 完 全 自 主 知 识 产 权 29

33 借 助 Cloudview, 可 以 构 建 易 于 管 理 动 态 高 效 灵 活 扩 展 稳 定 可 靠 按 需 使 用 的 新 一 代 云 计 算 中 心 图 3-9 Cloudview 云 管 理 平 台 Cloudview 云 管 理 平 台 在 设 计 上 采 用 层 次 化 模 块 化 结 构, 系 统 自 身 具 有 良 好 的 可 扩 展 性, 支 持 系 统 功 能 模 块 扩 展, 满 足 云 计 算 中 心 业 务 功 能 扩 展 需 求, 提 高 系 统 的 管 理 效 率, 降 低 管 理 成 本 该 平 台 由 Cloudview Service Portal(CSP) Cloudview Operation Center(COC) Cloudview Virtual Manager(CVM) 三 部 分 构 成 从 运 维 运 营 与 用 户 三 个 层 面 对 云 计 算 数 据 中 心 的 物 理 资 源 和 虚 拟 资 源 进 行 管 理 图 3-10 Cloudview 云 管 理 平 台 架 构 CSP 是 云 计 算 中 心 的 用 户 服 务 Portal, 是 用 户 访 问 云 计 算 中 心 使 用 云 计 算 服 务 的 接 口 COC 负 责 云 计 算 的 服 务 流 程 服 务 质 量 管 理 服 务 计 费 用 户 管 理 组 织 资 源 池 管 理 等 云 计 算 中 心 运 营 工 作 实 现 云 计 算 系 统 运 营 管 理, 为 运 营 人 员 提 供 便 捷 的 资 源 管 理 操 作 体 验 对 不 同 的 虚 拟 化 管 理 服 务 器 进 行 管 理, 实 现 统 一 的 云 资 源 管 理 平 台 30

34 实 现 云 计 算 系 统 运 营 管 理, 辅 助 运 营 人 员 快 速 灵 活 的 处 理 终 端 用 户 的 请 求 实 现 云 计 算 系 统 服 务 访 问 功 能, 提 供 计 算 资 源 按 需 申 请 按 使 用 付 费 动 态 可 扩 展 三 方 面 的 主 要 功 能, 满 足 不 同 终 端 用 户 资 产 租 赁 服 务 访 问 的 差 异 化 需 求 CVM 管 理 各 种 Hypervisior, 并 实 现 虚 拟 化 资 源 的 池 化 调 度 监 控 记 账 统 一 管 理 等 运 维 工 作 每 个 CVM 管 理 一 个 基 本 的 服 务 器 分 区, 如 64 台 物 理 服 务 器 构 成 服 务 分 区 针 对 不 同 的 Xen Vmware KVM 虚 拟 化 技 术, 需 要 实 现 不 同 的 虚 拟 化 管 理 服 务 器, 包 括 Cloud virtual Manager VMWare vcenter, 对 分 区 内 的 云 资 源 管 理 和 云 资 源 监 控 ; 提 供 基 本 的 虚 拟 机 管 理 / 监 控 / 分 配 / 使 用 功 能 ; 提 供 资 源 静 态 分 配 及 动 态 调 度 管 理 功 能 通 过 CVM 将 多 个 Hypervisior 聚 合 形 成 资 源 池, 而 COC 通 过 管 理 多 个 CVM, 从 而 形 成 更 大 的 资 源 池, 最 大 程 度 地 实 现 了 云 计 算 中 心 的 灵 活 扩 展 的 能 力 虚 拟 资 源 管 理 中 心 (CVM) Cloudview 云 计 算 平 台 虚 拟 资 源 管 理 中 心 (CVM) 主 要 面 向 底 层 硬 件 资 源 的 抽 象 和 基 础 设 施 管 理 CVM 为 用 户 提 供 虚 拟 机 创 建 以 及 使 用 的 服 务 模 式, 为 终 端 用 户 提 供 多 种 类 型 的 可 访 问 计 算 资 源 (IaaS) 及 多 种 灵 活 的 访 问 方 式, 同 时 为 系 统 运 维 人 员 提 供 更 好 的 可 管 理 性 CVM 实 现 单 个 云 计 算 操 作 系 统, 支 持 Xen 和 KVM 虚 拟 化 平 台 虚 拟 资 源 管 理 是 云 平 台 对 资 源 进 行 管 理 的 功 能, 是 云 平 台 的 基 础 功 能 模 块 云 平 台 的 资 源 类 型 包 括 服 务 器 机 柜 虚 拟 机 组 磁 盘 镜 像 等 云 平 台 交 付 的 所 有 资 源, 均 通 过 资 源 管 理 模 块 获 得 云 计 算 平 台 虚 拟 资 源 管 理 中 心 具 备 资 源 虚 拟 化 基 本 功 能 虚 拟 机 管 理 镜 像 管 理 网 络 管 理 存 储 管 理 资 源 调 度 用 户 管 理 等 功 能 1 资 源 虚 拟 化 的 基 本 功 能 : 分 区 : 在 单 一 物 理 服 务 器 上 同 时 运 行 多 个 虚 拟 机 隔 离 : 同 一 台 物 理 服 务 器 上 的 多 个 虚 拟 机 之 间 相 互 隔 离 封 装 : 整 个 虚 拟 机 都 保 存 在 文 件 中, 而 且 可 以 通 过 移 动 和 复 制 这 些 文 件 的 方 式 来 移 动 和 复 制 该 虚 拟 机 31

35 相 对 于 硬 件 独 立 : 无 需 修 改 即 可 在 任 何 服 务 器 上 运 行 虚 拟 机 Hypervisor 级 的 HA 功 能 : 服 务 器 宕 机 后 虚 拟 机 自 动 迁 移, 可 自 动 同 步 异 常 虚 拟 机 的 状 态 虚 拟 化 网 络 管 理 功 能 : 基 于 vswitch 和 VEPA 的 方 案, 实 现 对 Hypervisor 与 虚 拟 机 的 虚 拟 网 络 管 理 ; 支 持 IP 定 制 / 网 段 预 留 和 分 配 ; 支 持 虚 拟 机 流 量 控 制 ; 支 持 虚 拟 机 安 全 隔 离 2 虚 拟 机 管 理 功 能 : 通 过 虚 拟 机 镜 像 管 理 可 实 现 xen 虚 拟 机 镜 像 KVM 虚 拟 机 镜 像 和 VMWare 虚 拟 机 镜 像 的 操 作, 用 户 可 以 通 过 增 加 和 批 量 增 加 功 能, 把 系 统 共 享 存 储 中 的 虚 拟 机 镜 像 关 联 到 系 统 中, 并 由 系 统 管 理 虚 拟 机 镜 像 信 息 系 统 管 理 员 终 端 用 户 可 通 过 CVM 使 用 Xen 或 KVM 虚 拟 机 包 括 : 查 询 启 动 挂 起 恢 复 停 止 重 启 VNC/SSH 访 问 虚 拟 机 创 建 删 除 Xen 虚 拟 机 迁 移 虚 拟 机 批 量 操 作 虚 拟 机 批 量 迁 移 虚 拟 机 修 改 虚 拟 机 显 示 名 称 和 配 置 参 数 制 作 虚 拟 机 镜 像 还 可 实 现 物 理 到 虚 拟 的 迁 移 过 程, 即 Physical to virtual ( 简 称 P2V), 它 是 指 将 操 作 系 统 应 用 程 序 或 数 据 从 计 算 机 的 物 理 硬 盘 中 迁 移 到 一 个 虚 拟 环 境 中 或 磁 盘 分 区 中 3 镜 像 管 理 功 能 : 增 加 批 量 增 加 修 改 删 除 查 询 虚 拟 机 或 I/O 镜 像 虚 拟 机 或 I/O 镜 像 制 作 虚 拟 机 或 I/O 镜 像 的 导 入 导 出 4 网 络 管 理 功 能 : 可 实 现 按 照 不 同 用 户 进 行 IP 管 理 VLAN 管 理 等 功 能 ; 并 可 实 现 网 络 拓 扑 结 构 监 控 功 能 32

36 5 存 储 管 理 功 能 : 系 统 本 地 存 储 管 理 系 统 共 享 存 储 管 理 快 照 管 理 等 6 资 源 管 理 与 调 度 功 能 : 云 计 算 中 心 的 资 源 调 度 有 多 个 层 面 : Hypervisior 内 的 资 源 调 度, 实 现 Hypervisior 资 源 在 不 同 虚 拟 机 vm 之 间 的 流 动 ; Hypervisior 间 的 资 源 调 度, 通 过 虚 拟 机 vm 在 不 同 Hypervisior 之 间 的 迁 移, 实 现 跨 Hypervisior 的 资 源 流 动 ; 物 理 分 区 内 的 资 源 调 度, 实 现 物 理 分 区 资 源 在 不 同 逻 辑 资 源 池 / 组 织 资 源 池 之 间 流 动 ; 物 理 分 区 间 的 资 源 调 度, 根 据 物 理 分 区 的 资 源 使 用 情 况, 通 过 vm 的 迁 移 功 能 改 变 Hypervisior 的 归 属, 实 现 资 源 在 物 理 分 区 之 间 的 流 动 前 三 种 资 源 调 度 通 过 对 资 源 的 实 时 监 控, 可 快 速 实 现 资 源 的 流 动, 但 也 存 在 响 应 速 度 的 差 别 最 后 一 种 资 源 调 度 则 需 要 基 于 对 历 史 监 控 数 据 的 分 析, 形 成 系 统 运 行 曲 线, 引 入 人 工 参 与 实 现 半 自 主 调 度, 响 应 速 度 和 调 度 频 率 最 低 通 过 资 源 管 理 模 块 可 实 现 云 平 台 资 源 管 理 与 调 度, 了 解 资 源 状 态, 进 行 资 源 注 册 / 注 销, 对 资 源 进 行 操 作, 管 理 资 源 分 区, 实 现 操 作 系 统 快 速 部 署 等 资 源 调 度 可 实 现 静 态 资 源 调 度 和 动 态 资 源 调 度 通 过 细 粒 度 的 资 源 管 理, 不 但 可 以 将 资 源 进 行 池 化, 通 过 更 高 级 的 策 略 如 优 先 级 预 留 值 封 顶 值 调 度 高 可 用 等 策 略 对 资 源 进 行 更 加 灵 活 的 管 理 虚 拟 机 高 可 用 实 现 根 据 预 先 设 置 好 的 策 略, 将 其 上 运 行 的 虚 拟 机 迁 移 到 其 他 可 用 的 虚 拟 机 上, 保 证 服 务 质 量 另 外 虚 拟 机 备 份, 可 实 现 手 动 备 份 功 能 运 营 管 理 中 心 (COC) 曙 光 云 计 算 运 营 管 理 平 台 Cloudview Operation Center 主 要 应 用 于 构 建 云 计 算 平 台 运 营 管 理 中 心, 为 用 户 提 供 按 需 申 请 动 态 扩 展 按 使 用 付 费 的 服 务 模 式, 为 终 端 用 户 33

37 提 供 多 种 类 型 的 可 访 问 计 算 资 源 (IaaS) 及 多 种 灵 活 的 访 问 方 式, 同 时 为 系 统 运 维 人 员 及 运 营 人 员 提 供 更 好 的 可 管 理 性 实 现 云 计 算 系 统 运 维 管 理, 提 供 资 源 部 署 资 源 抽 象 动 态 调 度 信 息 监 控 告 警 管 理 统 计 报 表 六 方 面 的 主 要 功 能, 为 运 维 人 员 提 供 便 捷 的 管 理 操 作 体 验 COC 系 统 可 管 理 服 务 器 虚 拟 机 资 源 对 存 储 资 源 网 络 资 源 的 管 理 通 过 存 储 产 品 网 络 产 品 自 身 的 管 理 工 具 实 现 实 现 云 计 算 系 统 运 营 管 理, 提 供 系 统 资 源 管 理 用 户 生 命 周 期 管 理 用 户 资 产 生 命 周 期 管 理 三 方 面 的 主 要 功 能, 辅 助 运 营 人 员 快 速 灵 活 的 处 理 终 端 用 户 的 请 求, 实 现 对 终 端 用 户 及 终 端 用 户 租 赁 的 资 产 的 管 理 实 现 云 计 算 系 统 服 务 访 问 功 能, 提 供 计 算 资 源 按 需 申 请 按 使 用 付 费 动 态 可 扩 展 三 方 面 的 主 要 功 能, 满 足 不 同 终 端 用 户 计 算 资 源 服 务 访 问 的 差 异 化 需 求 云 运 维 管 理 系 统 对 于 任 何 环 境 而 言, 监 控 资 源 和 应 用 程 序 性 能 都 是 非 常 重 要 的 环 节 在 云 计 算 的 环 境 中, 监 控 任 务 更 为 困 难, 也 更 为 关 键 监 控 可 以 收 集 历 史 数 据, 以 帮 助 规 划 未 来 云 平 台 的 资 源 需 求 并 优 化 虚 拟 化 资 源 的 部 署 捕 获 实 时 数 据, 以 便 能 快 速 应 对 意 外 的 资 源 需 求 衡 量 性 能 服 务 级 别 协 议 (SLA) 的 符 合 性 主 动 生 成 警 告 和 详 细 数 据, 以 便 能 快 速 检 测 和 解 决 应 用 程 序 问 题 报 告 应 用 程 序 的 资 源 使 用 情 况 数 据, 这 对 于 相 应 地 分 配 成 本 非 常 必 要 通 过 统 一 的 集 中 式 监 控 平 台, 具 备 可 扩 展 性 集 成 性 可 靠 性 和 易 用 性, 提 供 对 高 可 信 服 务 器 操 作 系 统 的 基 础 封 装, 支 持 对 各 种 商 用 自 己 研 发 的 管 理 工 具 的 集 成 接 口, 包 括 直 接 以 Portal 的 方 式 集 成 和 抽 取 各 已 有 管 理 工 具 的 监 控 数 据 以 便 上 层 平 台 能 够 分 析 利 用, 从 而 满 足 同 时 对 大 规 模 云 计 算 环 境 的 环 境 硬 件 软 件 等 各 方 面 进 行 监 控 的 需 求 云 资 源 监 控 云 资 源 监 控 可 分 为 如 下 几 个 层 次 : 整 体 监 控 : 系 统 管 理 员 可 以 对 当 前 系 统 的 资 源 状 况 进 行 监 控, 如, 对 CPU, 内 存, 磁 盘 存 储, 网 络 平 均 IO 等 指 标 进 行 监 控 业 务 监 控 : 系 统 首 页 可 以 展 示 系 统 当 前 状 态, 如 虚 拟 机 状 态 ( 星 云 定 制 界 面 ) 34

38 Hypervisor 监 控 : 系 统 管 理 员 可 以 对 当 前 服 务 器 的 资 源 状 况 进 行 监 控, 如, 对 CPU, 内 存, 磁 盘 存 储, 网 络 平 均 IO 等 指 标 进 行 监 控 通 过 云 监 控 系 统 对 云 平 台 的 各 种 资 源 ( 如 CPU 内 存 存 储 网 络 等 ) 使 用 状 况 进 行 记 账, 并 可 以 生 成 多 种 格 式 (Excel,Pdf,Htm 等 格 式 ) 的 监 控 报 表 用 户 还 可 通 过 上 机 日 志 对 云 监 控 系 统 进 行 日 志 审 计, 查 看 虚 拟 机 的 操 作 时 间 操 作 类 型 操 作 者 所 属 项 目 操 作 结 果 ( 是 否 成 功 ) 和 操 作 描 述 云 监 控 系 统 的 告 警 管 理 模 块 可 提 供 实 时 告 警 查 询, 系 统 支 持 消 息 通 知 功 能, 同 时, 系 统 还 提 供 历 史 告 警 查 询, 系 统 管 理 员 可 以 查 看 告 警 相 关 的 监 控 指 标 信 息, 设 置 告 警 指 标 的 阈 值 指 标 的 告 警 等 级 该 指 标 是 否 产 生 告 警, 可 以 根 据 阈 值 名 称 进 行 查 询 系 统 需 支 持 短 信 邮 件 桌 面 告 警 和 语 音 告 警, 提 供 告 警 升 级 机 制, 一 旦 告 警 事 件 长 时 间 没 有 得 到 处 理, 故 障 告 警 将 自 动 升 级 到 上 级 领 导, 加 快 故 障 的 处 理 速 度 网 络 监 控 和 管 理 运 维 系 统 要 实 现 对 服 务 器 系 统 内 部 网 络 及 中 心 整 体 网 络 的 运 行 状 态 进 行 监 测 ; 支 持 各 种 不 同 网 络 流 量 采 集 协 议, 包 括 Netflow Netstream Sflow Cflow IPFIX 等 各 厂 家 协 议 标 准 ; 无 论 是 哪 种 Flow 格 式, 都 可 定 义 数 据 交 互 的 标 准 格 式, 能 够 通 过 这 些 格 式 规 范 支 持 业 内 几 乎 所 有 的 主 流 网 络 设 备, 如 Cisco Foundry Extreme Juniper 华 为 H3C 等, 保 证 了 对 采 集 目 标 设 备 流 量 良 好 的 兼 容 性 同 时 也 支 持 端 口 镜 像 功 能, 可 以 根 据 相 关 的 需 求 进 行 端 口 镜 像 流 量 分 析 支 持 对 广 域 网 核 心 层 广 域 出 口 局 域 网 核 心 层 局 域 网 汇 聚 层 网 络 流 量 的 监 控 与 分 析, 实 现 整 网 流 量 多 点 的 可 视 性 对 于 网 络 资 源 设 备 通 过 拓 扑 自 动 发 现 功 能 进 行 二 层 拓 扑 发 现 和 三 层 拓 扑 发 现 ; 提 供 逻 辑 拓 扑 结 构 和 机 架 的 物 理 布 局 两 种 视 图, 能 通 过 逻 辑 拓 扑 链 接 到 相 应 的 设 备 物 理 布 局 ; 实 现 对 机 架 的 布 局 实 时 呈 现, 实 现 机 架 的 实 时 布 置 设 备 的 实 时 物 理 布 局 系 统 设 备 的 逻 辑 拓 扑 结 构 动 态 显 示 支 持 分 析 网 络 中 异 常 流 量, 快 速 定 位 网 络 中 的 问 题, 实 现 高 效 运 维, 为 网 络 运 维 人 员 解 决 了 网 络 慢 和 不 稳 定 的 问 题 全 面 了 解 网 络 设 备 运 行 状 况 通 过 主 动 查 询 的 功 能, 准 确 了 解 网 络 设 备 运 行 状 态, 不 同 管 理 员 根 据 各 自 关 注 的 网 络 焦 点 的 不 同, 可 定 制 不 同 网 络 设 备 的 运 营 报 告, 将 管 理 变 为 主 动 管 理, 提 高 网 络 管 理 水 平 35

39 平 台 为 第 三 方 网 络 管 理 系 统 提 供 接 入 接 口, 实 现 网 管 系 统 的 整 合 上 述 网 络 管 理 内 容 均 为 通 过 第 三 方 网 管 系 统 提 供,Cloudview 云 计 算 平 台 本 身 并 不 涉 及 远 程 带 外 控 制 系 统 提 供 适 用 于 远 程 访 问 云 计 算 系 统 的 KVM over IP 及 IPMI 远 程 BIOS 级 开 关 机 控 制 管 理, 并 融 合 全 局 资 源 监 控 管 理, 提 供 一 体 化 监 控 界 面, 并 以 图 形 化 部 件 信 息 直 观 显 示 监 控 及 报 警 信 息 运 维 管 理 系 统 需 支 持 基 于 浏 览 器 的 GUI 透 明 化 操 作, 提 供 远 程 加 密 安 全 控 制 与 访 问, 实 现 基 于 角 色 的 统 一 认 证 加 密 传 输, 审 计 及 日 志 等 功 能 统 一 监 控 策 略 管 理 统 一 监 控 策 略 管 理 包 括 统 一 描 述 和 实 施, 其 意 义 在 于 可 以 屏 蔽 各 种 受 管 设 备 和 应 用 的 具 体 监 控 管 理 策 略 的 配 置 细 节 和 差 异, 而 以 统 一 的 监 控 管 理 策 略 配 置 界 面 呈 现 给 系 统 管 理 员, 使 管 理 员 能 够 专 心 地 将 自 然 语 言 描 述 的 服 务 器 监 控 管 理 策 略 映 射 成 机 器 能 够 实 施 的 策 略 多 元 化 报 表 统 计 根 据 监 测 数 据, 通 过 分 类 组 合, 输 出 相 应 的 各 种 报 表 与 自 定 义 报 表, 支 持 图 形 化 的 显 示 方 式, 方 便 系 统 管 理 员 对 系 统 运 行 状 态 分 析 例 如 : 服 务 器 CPU 使 用 趋 势 报 表 ; 内 存 利 用 率 趋 势 报 表 ; 支 持 自 定 义 的 报 表, 对 所 采 集 的 数 据 进 行 分 类 统 计 与 报 表 生 成 统 一 权 限 管 理 在 实 际 使 用 中, 每 个 资 源 都 按 照 系 统 的 定 义 给 用 户 动 态 分 配 权 限, 相 关 的 每 个 人 员 都 可 能 承 担 多 个 角 色 在 不 同 的 系 统 中, 每 个 用 户 或 角 色 往 往 有 着 不 同 的 职 责 和 权 限, 访 问 规 则 和 控 制 策 略 也 因 此 而 极 其 复 杂 系 统 将 基 于 PKI 体 系 构 建 第 三 方 认 证 服 务, 引 入 CA 服 务 签 名 认 证 服 务 等 对 用 户 身 份 进 行 可 靠 认 证, 并 提 供 角 色 权 限 管 理 统 一 权 限 管 理 提 供 用 户 安 全 认 证 登 陆 审 计 日 志 用 户 操 作 及 管 理 配 置 系 统 配 置 安 全 认 证 配 置 等 功 能, 同 时 配 合 服 务 器 管 理 终 端 进 行 用 户 权 限 配 置, 并 对 服 务 器 及 网 络 设 备 进 行 远 程 操 作 和 管 理 36

40 系 统 部 署 与 恢 复 系 统 部 署 恢 复 可 实 现 对 云 计 算 中 心 物 理 机 与 虚 拟 机 操 作 系 统 快 速 部 署 自 动 配 置 及 系 统 的 快 速 恢 复 等 功 能 采 用 基 于 镜 像 的 管 理 方 法 和 更 加 快 速 的 基 于 BT 的 部 署 技 术 云 运 营 管 理 系 统 云 管 理 系 统 实 现 对 软 硬 件 资 源 的 统 一 调 度 管 理, 为 用 户 提 供 自 助 式 服 务 界 面, 支 持 多 租 户 资 源 共 享 安 全 隔 离 和 按 需 弹 性 计 算 等 功 能, 大 大 降 低 了 云 平 台 管 理 的 难 度, 大 幅 度 提 升 云 计 算 中 心 业 务 敏 捷 性 提 高 中 心 的 服 务 质 量 云 管 理 系 统 需 具 备 如 下 关 键 技 术 特 色 : 多 租 户 租 赁 完 善 的 自 服 务 机 制 可 定 制 的 资 产 类 型 按 需 弹 性 计 算 资 产 生 命 周 期 管 理 全 方 位 虚 拟 机 管 理 资 源 池 化 机 制 混 合 资 源 管 理 增 强 的 安 全 保 障 机 制 云 管 理 系 统 主 要 分 为 两 个 层 面 : 云 虚 拟 化 管 理 平 台 : 管 理 基 本 的 服 务 器 分 区, 如 64 台 物 理 服 务 器 构 成 服 务 分 区 针 对 不 同 的 Xen Vmware 虚 拟 化 技 术, 需 要 实 现 不 同 的 虚 拟 化 管 理 服 务 器, 包 括 Cloudview virtual Manager VMWare vcenter, 对 分 区 内 的 云 资 源 管 理 和 云 资 源 监 控 ; 提 供 基 本 的 虚 拟 机 管 理 / 监 控 / 分 配 / 使 用 功 能 ; 提 供 资 源 静 态 分 配 及 动 态 调 度 管 理 功 能 云 操 作 中 心 Cloudview Operation Center: 实 现 云 计 算 系 统 运 营 管 理, 为 运 营 人 员 提 供 便 捷 的 资 源 管 理 操 作 体 验 对 不 同 的 虚 拟 化 管 理 服 务 器 进 行 管 理, 实 现 统 一 的 云 资 源 管 理 平 台 实 现 云 计 算 系 统 运 营 管 理, 辅 助 运 营 人 员 快 速 灵 活 的 处 理 终 端 用 户 的 请 求 实 现 云 计 算 系 统 服 务 访 问 功 能, 提 供 计 算 资 源 按 需 申 请 按 使 用 付 费 动 态 可 扩 展 三 方 面 的 主 要 功 能, 满 足 不 同 终 端 用 户 资 产 租 赁 服 务 访 问 的 差 异 化 需 求 多 租 户 管 理 ( 组 织 管 理 ) COC 的 多 租 户 管 理 支 持 多 用 户 登 陆, 多 个 组 织 ( 部 门 ) 都 可 以 通 过 云 平 台 申 请 和 使 用 资 源 ; 每 个 组 织 ( 部 门 ) 具 有 独 立 的 自 服 务 门 户 ; 可 以 以 组 织 的 形 式 申 请 资 源, 以 虚 拟 数 据 中 心 的 形 式 呈 现 组 织 内 部 通 过 COC 可 进 行 自 维 护, 可 以 划 分 多 个 项 目, 每 个 项 目 可 申 请 虚 拟 机 和 分 配 用 户 ; 组 织 之 间 可 实 现 安 全 隔 离 37

41 用 户 管 理 图 3-11 用 户 管 理 系 统 用 户 分 为 管 理 员 终 端 用 户 两 类 ; 终 端 用 户 又 分 为 组 织 管 理 员 与 项 目 成 员 不 同 系 统 用 户 具 有 不 同 的 用 户 信 息 及 操 作 权 限 组 织 管 理 员 可 以 在 系 统 中 申 请 虚 拟 机 存 储 等 各 种 资 源, 并 在 组 织 内 部 建 立 项 目 创 建 项 目 成 员 并 分 配 资 源 ; 项 目 成 员 有 权 限 管 理 项 目 中 的 各 种 资 源 系 统 用 户 包 含 以 下 用 户 基 本 信 息 : 用 户 名 用 户 密 码 ( 全 部 为 密 文, 可 修 改, 不 可 查 看 ) 用 户 真 实 姓 名 用 户 手 机 用 户 电 子 邮 件 用 户 描 述 等 系 统 用 户 的 状 态 分 为 注 册 登 录 退 出 冻 结 注 销 系 统 中 运 维 管 理 运 营 管 理 终 端 用 户 及 各 种 资 源 视 图 的 逻 辑 关 系 图 如 图 3-12 所 示 38

42 成都云计算中心电子政务云平台技术架构 图 3-12 运维管理 运营管理 终端用户及各种资源视图的逻辑关系 云资源管理 资源管理是云平台对资源进行管理的功能 是云平台的基础功能模块 云平台的资 源类型包括服务器 机柜 虚拟机 组 磁盘镜像等 云平台交付的所有资源 均通过 资源管理模块获得 云平台资源管理包括虚拟机管理 镜像管理 网络管理 存储管理 资源调度 用 户管理等 CVM虚虚机管理UseCase 恢恢 VNC访访 重启 停停 挂挂 挂挂 ISO应虚制制 制制虚虚机制制 启启 虚虚机虚虚 终终虚终 ISO制制 IMG制制 系系管理系 明明查查 XEN 虚虚机 查查 删删 创创 迁迁 虚虚机虚虚 图 3-13 云资源管理 通过资源管理模块可实现云平台资源管理与调度 了解资源状态 进行资源注册/注 销 对资源进行操作 管理资源分区 实现操作系统快速部署等 资源调度可实现静态 39

43 资 源 调 度 和 动 态 资 源 调 度 网 络 管 理 可 实 现 按 照 不 同 用 户 进 行 IP 管 理 VLAN 管 理 等 功 能 ; 存 储 管 理 可 实 现 系 统 本 地 存 储 管 理 系 统 共 享 存 储 管 理 快 照 管 理 等 虚 拟 机 管 理 是 云 资 源 管 理 的 核 心 部 分, 通 过 虚 拟 机 管 理 模 块 可 实 现 Xen VMware 虚 拟 机 的 创 建 删 除 与 迁 移, 可 对 虚 拟 机 进 行 查 询 启 动 挂 起 恢 复 停 止 重 启 访 问, 可 对 虚 拟 机 进 行 批 量 操 作 与 迁 移, 对 虚 拟 机 的 配 置 参 数 进 行 修 改 通 过 虚 拟 机 镜 像 管 理 可 实 现 xen 虚 拟 机 镜 像 和 VMWare 虚 拟 机 镜 像 的 操 作, 用 户 可 以 通 过 增 加 和 批 量 增 加 功 能, 把 系 统 共 享 存 储 中 的 虚 拟 机 镜 像 关 联 到 系 统 中, 并 由 系 统 管 理 虚 拟 机 镜 像 信 息 通 过 ISO 镜 像 管 理 可 提 供 ISO 镜 像 的 增 加 修 改 删 除 查 询 功 能 此 外, 通 过 细 粒 度 的 资 源 管 理, 不 但 可 以 将 资 源 进 行 池 化, 通 过 更 高 级 的 策 略 如 优 先 级 预 留 值 封 顶 值 调 度 高 可 用 等 策 略 对 资 源 进 行 更 加 灵 活 的 管 理 虚 拟 机 高 可 用 实 现 根 据 预 先 设 置 好 的 策 略, 将 其 上 运 行 的 虚 拟 机 迁 移 到 其 他 可 用 的 虚 拟 机 上, 保 证 服 务 质 量 另 外 虚 拟 机 备 份, 可 实 现 手 动 备 份 功 能 还 可 实 现 物 理 到 虚 拟 的 迁 移 过 程, 即 Physical to virtual ( 简 称 P2V), 它 是 指 将 操 作 系 统 应 用 程 序 或 数 据 从 计 算 机 的 物 理 硬 盘 中 迁 移 到 一 个 虚 拟 环 境 中 或 磁 盘 分 区 中 云 资 源 调 度 云 计 算 的 资 源 调 度 系 统 本 身 是 一 个 复 杂 的 系 统, 必 须 能 满 足 可 扩 展 性 自 动 性 高 可 靠 性 和 灵 活 性 等 云 计 算 系 统 中 所 面 向 的 资 源 是 由 多 个 串 行 并 行 混 合 的 处 理 过 程 组 成 的 工 作 流, 工 作 流 上 的 处 理 过 程 是 由 触 发 条 件 关 联 起 来 的, 他 们 相 互 间 存 在 时 间 数 据 和 安 全 性 上 的 依 赖 关 系 但 不 同 的 处 理 过 程 表 现 出 不 同 的 处 理 特 性, 包 括 数 据 的 特 性 I/O 的 特 性 计 算 的 特 性, 以 及 处 理 过 程 的 模 式 的 不 同, 如 串 行 / 并 行 交 互 / 批 量 等 多 样 性 的 处 理 过 程 涉 及 到 的 这 些 过 程 在 的 集 群 环 境 中 表 现 出 的 负 载 随 时 间 变 化 是 比 较 大 的, 而 在 没 有 基 于 资 源 和 负 载 的 有 效 的 调 度 和 管 理 下, 多 单 元 处 理 的 负 载 和 效 率 是 很 难 预 测 的, 极 端 情 况 下 系 统 的 整 体 性 能 会 非 常 差 资 源 调 度 系 统 主 要 研 究 内 容 : 资 源 的 生 命 周 期 建 立 面 向 用 户 租 赁 请 求 的 资 源 生 命 周 期 机 制, 包 括 资 源 的 申 请 预 留 创 建 变 更 迁 移 和 销 毁 等 不 同 生 命 周 期 阶 段 的 系 统 接 口 和 通 信 协 议 根 据 租 赁 资 源 的 生 命 周 期 完 成 对 资 源 的 管 理, 包 括 资 源 的 申 请 和 预 留 资 源 创 建 部 署 资 源 的 变 更 和 故 障 处 理 和 资 源 的 回 收 等 管 理 工 作 支 持 通 过 运 维 人 员 针 对 具 体 运 维 环 境 采 用 不 同 的 优 化 策 略 制 作 出 来 的 系 统 镜 像 模 40

44 板, 不 仅 能 够 实 现 快 速 透 明 部 署, 还 能 够 实 现 对 于 不 同 种 类 的 应 用 自 动 调 优, 使 得 用 户 在 获 得 应 用 的 同 时, 还 能 够 享 受 自 动 优 化 后 的 高 效 执 行 环 境 支 持 用 户 根 据 具 体 的 应 用 系 统 生 成 私 有 的 应 用 模 板, 并 使 用 该 模 板 部 署 相 应 的 应 用 系 统 应 用 模 板 的 权 限 管 理 和 共 享 管 理, 不 同 的 模 板 可 属 于 不 同 用 户 用 户 可 以 根 据 系 统 所 提 供 的 资 源 模 板 或 者 应 用 系 统 模 板 申 请 租 赁 资 源, 并 根 据 系 统 预 定 义 的 价 格 和 使 用 时 间 进 行 计 费 支 持 用 户 在 使 用 中 进 行 资 源 种 类 和 数 量 的 手 工 调 整 支 持 多 种 方 式 ( 例 如 Web 界 面, 邮 件 或 者 短 消 息 ) 对 用 户 运 维 人 员 和 运 营 人 员 进 行 资 源 状 态 系 统 负 载 故 障 和 租 赁 费 用 等 系 统 消 息 进 行 通 知 支 持 能 耗 管 理 策 略, 并 可 以 根 据 系 统 全 局 监 控 数 据 进 行 能 耗 管 理 策 略 的 调 整 上 述 管 理 功 能 为 第 三 方 提 供 管 理 接 口, 支 持 根 据 用 户 业 务 特 点 定 制 开 发 细 粒 度 的 调 度 策 略 服 务 目 录 管 理 云 计 算 中 心 对 外 发 布 的 服 务 均 通 过 目 录 服 务 管 理 来 实 现 系 统 管 理 员 通 过 服 务 目 录 可 以 实 现 对 云 计 算 中 心 提 供 的 服 务 集 中 管 理, 包 括 : 添 加 服 务 删 除 服 务 修 改 服 务 查 询 服 务 以 及 发 布 服 务 COC 服 务 服 服 修 修 服 务 删 删 服 务 发 发 服 务 系 系 管 理 系 服 务 服 服 管 理 添 添 服 务 运 运 管 理 系 查 查 服 务 负 挂 负 负 服 务 虚 虚 机 虚 虚 服 务 金 金 VDC 银 金 VDC 虚 虚 数 据 虚 心 立 立 立 立 铜 金 VDC 虚 虚 服 务 组 组 管 理 系 增 添 增 增 立 立 图 3-14 服 务 目 录 管 理 示 例 服 务 目 录 功 能 指 的 是 提 供 给 云 计 算 服 务 平 台 的 用 户 的 功 能, 服 务 包 括 : 虚 拟 机 模 板 负 载 均 衡 服 务 和 存 储 服 务 等 多 种 服 务 每 一 个 完 整 的 服 务 必 须 包 括 以 下 属 性 : 服 务 编 码 服 务 名 称 服 务 权 限 服 务 版 本 配 套 计 算 资 源 配 套 存 储 资 源 配 套 网 络 资 源 配 套 软 件 资 源 服 务 费 用 策 略 信 息 服 务 目 录 状 态 41

45 同 时, 服 务 还 包 括 虚 拟 云 计 算 中 心 的 管 理, 系 统 管 理 员 可 以 创 建 修 改 删 除 虚 拟 云 计 算 中 心 ( 金 银 铜 级 ), 并 可 以 对 虚 拟 云 计 算 中 心 进 行 配 置 ( 设 置 各 类 等 级 参 数 ), 向 虚 拟 云 计 算 中 心 中 添 加 删 除 物 理 资 源 分 区 服 务 目 录 还 应 包 含 项 目 管 理, 系 统 管 理 员 拥 有 对 项 目 申 请 进 行 审 批 的 权 限, 还 可 以 查 看 当 前 系 统 中 项 目 的 状 态, 并 进 行 相 关 操 作 : 激 活 冻 结 终 止 ( 包 括 : 申 请 申 请 信 息 及 状 态 ) 计 费 管 理 也 是 目 录 服 务 的 核 心 功 能, 系 统 管 理 员 可 以 通 过 计 费 管 理 为 资 源 部 件 进 行 定 价, 如 : 为 CPU 内 存 存 储 网 络 软 件 制 定 单 价, 并 可 根 据 计 费 策 略 设 置 服 务 等 级 的 价 格 比 例 申 请 / 审 批 管 理 申 请 / 审 批 管 理 提 供 项 目 资 产 相 关 申 请 的 创 建 修 改 删 除 查 询 批 准 拒 绝 功 能 组 织 管 理 员 ( 申 请 资 源 的 企 业 管 理 员 ) 拥 有 申 请 的 创 建 修 改 删 除 查 询 权 限 ; 运 营 管 理 员 ( 云 计 算 中 心 管 理 员 ) 拥 有 申 请 的 查 询 审 批 权 限 用 例 图 如 下 图 所 示 : 新 创 立 立 组 组 管 理 系 运 运 管 理 系 审 批 立 立 修 修 立 立 立 立 管 理 审 审 管 理 删 删 立 立 拒 拒 立 立 查 查 立 立 图 3-15 审 批 管 理 组 织 管 理 员 要 使 用 项 目 中 的 资 产 或 对 资 产 进 行 操 作, 需 要 向 运 营 管 理 员 提 出 申 请 运 营 管 理 员 批 准 / 拒 绝 分 配 给 自 己 管 理 的 组 织 的 所 有 申 请 批 准 后, 由 系 统 自 动 执 行 组 织 管 理 员 申 请 中 的 内 容 ; 拒 绝 需 说 明 原 因 处 理 结 果 需 要 通 知 组 织 管 理 员 组 织 管 理 员 可 以 看 到 运 营 管 理 员 的 审 批 结 果 申 请 失 败, 组 织 管 理 员 可 以 看 到 失 败 的 原 因 申 请 具 有 以 下 属 性 信 息 : 申 请 类 型 申 请 人 审 批 人 申 请 内 容 申 请 状 态 申 请 时 间 审 批 时 间 拒 绝 原 因 项 目 审 批 失 败 原 因 等 申 请 类 型 包 括 : 立 项 申 请 结 项 申 请 保 留 资 产 申 请 启 用 资 产 申 请 增 加 资 产 申 请 修 改 资 产 申 请 删 除 资 产 申 请 42

46 项 目 管 理 项 目 管 理 提 供 项 目 资 产 的 生 命 周 期 管 理, 为 项 目 成 员 分 配 回 收 资 产 的 功 能 用 例 图 如 下 图 所 示 : 回 回 增 增 管 理 增 增 冻 冻 终 停 激 激 组 组 管 理 系 管 理 立 服 分 分 增 增 立 服 项 系 操 制 虚 虚 机 运 运 管 理 系 启 启 挂 挂 恢 恢 停 停 重 启 VNC 访 访 图 3-16 项 目 管 理 组 织 管 理 员 项 目 成 员 查 询 资 产 讯 息, 可 查 看 项 目 资 产 信 息 列 表 项 目 成 员 可 查 看 分 配 给 自 己 的 资 产 信 息 列 表 计 费 系 统 云 管 理 系 统 需 要 提 供 计 费 和 记 账 功 能 记 账 功 能 在 对 内 部 用 户 提 供 服 务 时 启 用 计 费 系 统 可 以 对 资 源 部 件 进 行 定 价, 如 : 为 CPU 内 存 存 储 网 络 软 件 ( 新 增 功 能 ) 制 定 单 价 可 以 设 定 不 同 类 型 的 计 费 策 略 设 置 服 务 等 级 的 价 格 比 例, 可 以 设 置 用 户 金 牌 银 牌 铜 牌 服 务 级 别 计 价, 对 不 同 级 别 用 户 提 供 不 同 的 服 务 水 平 保 证 系 统 可 提 供 按 小 时 进 行 记 账 的 基 础 信 息, 并 对 第 三 方 系 统 开 放 接 口, 供 第 三 方 计 费 系 统 集 成 系 统 为 用 户 提 供 计 费 报 表, 方 便 用 户 查 看 计 费 信 息 43

47 报 表 管 理 计 计 报 报 组 组 虚 时 系 计 系 系 管 理 系 时 时 虚 时 系 计 报 报 管 理 记 记 报 报 系 计 虚 时 组 组 虚 时 系 计 运 运 管 理 系 监 控 报 报 立 服 虚 时 系 计 图 3-17 报 表 管 理 组 织 管 理 员 运 营 管 理 员 系 统 管 理 员 可 通 过 报 表 管 理 模 块 基 于 资 源 管 理 信 息 资 产 管 理 信 息 生 成 计 费 报 表 记 账 报 表 和 监 控 报 表 计 费 报 表 : 用 户 可 为 计 费 报 表 自 定 义 报 表 标 题 描 述 信 息 并 选 择 报 表 格 式 ; 系 统 可 提 供 Html Excel PDF 格 式 的 报 表 ; 用 户 可 设 置 计 费 报 表 的 时 间, 支 持 自 定 义 时 间 设 置 用 户 可 对 报 表 的 数 据 进 行 设 置, 即 用 户 可 指 定 某 一 组 织 的 某 个 项 目, 对 其 产 生 计 费 报 表 记 账 报 表 : 用 户 可 以 组 合 时 间 与 组 织 项 目 维 度 对 报 表 的 数 据 进 行 设 置 记 账 报 表 支 持 不 同 类 型 的 报 表 格 式 文 件, 可 提 供 Html Excel PDF 格 式 的 报 表 用 户 可 为 计 费 报 表 自 定 义 报 表 标 题 描 述 信 息 监 控 报 表 : 用 户 可 设 置 监 控 报 表 的 数 据 类 型, 如 用 户 可 指 定 要 产 生 报 表 的 资 源 类 型 ( 服 务 器 或 虚 拟 机 等 ) 和 数 据 指 标 (CPU 平 均 利 用 率 内 存 使 用 率 内 存 剩 余 量 内 存 已 用 量 磁 盘 使 用 率 磁 盘 剩 余 量 磁 盘 已 用 量 1 分 钟 负 载 5 分 钟 负 载 和 15 分 钟 负 载 等 ) 监 控 报 表 可 提 供 Html Excel PDF 格 式 的 报 表 ; 监 控 报 表 时 间 可 设 置 Cloudview 服 务 门 户 (CSP) Cloudview 云 计 算 平 台 服 务 门 户 CSP 实 现 云 计 算 系 统 服 务 访 问 功 能, 提 供 计 算 资 源 按 需 申 请 按 使 用 付 费 动 态 可 扩 展 三 方 面 的 主 要 功 能, 满 足 不 同 终 端 用 户 计 算 资 源 服 务 访 问 的 差 异 化 需 求 CSP 将 不 同 的 硬 件 资 源 整 合 组 成 虚 拟 数 据 中 心 (VDC), 每 个 虚 拟 数 据 中 心 都 有 一 套 独 立 的 自 服 务 门 户, 在 自 服 务 门 户 中, 用 户 可 以 按 照 传 统 的 思 路 定 义 一 个 或 多 个 应 用 系 统 ( 项 目 ), 每 个 应 用 系 统 又 可 以 配 备 一 台 或 多 台 虚 拟 机 最 终 用 户 可 以 通 过 Web 界 面 自 服 务 门 户 访 问 虚 拟 机 虚 拟 数 据 中 心 在 云 计 算 平 台 中 虚 拟 出 一 套 与 现 实 情 况 相 同 的 架 构, 对 构 成 业 务 系 统 的 虚 拟 机 角 色 和 功 能 进 行 归 类, 方 便 用 户 使 用 和 管 理 44