H3CIaaS私有云數据中心系统设计.doc

H3C IaaS私有云数据中心系统设计 IaaS私有云数据中心将逐步替代原有形态的企业数据中心，为企业日常IT等业务运营环境提供更加强有力的支持。 当前云计算产业正在如火如荼的发展，大型互联网运营商如阿里、百度等都已经提供了公有云业务，专门服务于中小型企业，为其提供基础IT建设与维护服务。而对部分大型企业和安全性有较高要求的用户来说，私有云则成为其自身IT建设的首选。 在云计算的三个层面中，上层架构的PaaS与SaaS要求更加贴合企业自身的业务系统特征，因此系统设计更加注重个性化和独立化部署。而底层的IaaS结构则具有更高的通用性与普适性，可以在大多数云计算数据中心中部署，为企业提供灵活的业务部署环境。本文将重点阐述IaaS私有云数据中心较为常见的基础系统设计结构。 1. IaaS私有云数据中心整体系统结构 从架构上来看，IaaS私有云数据中心主要由7个部分组成： 计算虚拟化资源； 共享存储资源； 融合网络资源； 安全防护资源； 应用优化资源； 统一管理平台； 使用交付平台。 图1. IaaS私有云数据中心整体系统架构 如图1所示，计算虚拟化资源与共享存储资源提供了云计算中最为基础的计算与存储系统，安全防护资源与应用优化资源提供了安全优化的附加增值服务，统一管理平台和使用交付平台为外部的用户与管理员提供了云计算资源管理使用的入口，融合网络资源通过连接整合将上述6个部分紧密结合在一起，使云计算资源能够作为一个真正的整体对外提供IaaS服务。 2. 计算虚拟化系统设计 为了使大量的服务器资源能够集成在一起，统一对外提供计算服务，必需部署软件的虚拟化系统来整合成云。因此在IaaS私有云数据中心内，服务器虚拟化软件平台是该系统最为核心的组成内容。 虚拟化软件平台通常分为虚拟化业务平台和管理平台两个部分，业务平台部署在大量的物理服务器计算资源上，实现计算资源一虚多的虚拟化业务需求；而管理平台则通常会部署在统一管理平台组件内部，对业务平台所在物理服务器计算资源进行统一调度部署。 服务器虚拟化平台主要提供分区、隔离、封装和迁移4个关键特性。 分区：在单一物理服务器上同时运行多个虚拟机。 隔离：在同一服务器上的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。 迁移：运行中的VM可实现动态迁移到不同物理机的虚拟平台上。 目前IaaS数据中心的虚拟化业务平台有ESX/ESXi、Hyper-V、XEN和KVM四大主流软件产品。其中ESX/ESXi是VMware公司的私有技术平台，Hyper-V是Microsoft公司的私有技术平台。而XEN和KVM则是两款主流开源虚拟化平台，有诸多厂商（如Citrix、Redhat、Amazon等）的虚拟化平台产品都是基于这两款开源平台修改实现的。H3C CAS系统也是基于KVM平台实现的服务器虚拟化功能。从基本功能支持与性能可靠性上比较，上述四款平台的差别不大。相对来说，XEN和KVM由于属于开源平台项目，更加符合目前软件行业趋于开源的整体发展方向，在IaaS私有云和公有云数据中心建设部署时被选用的也相对更多。其中XEN是2002年发布的早期虚拟化平台，KVM是2007年发布的新一代虚拟化平台， XEN在已有数据中心项目应用较多， KVM则由于其结构精简，且与Linux内核结合的更加紧密，在近些年新建的IaaS数据中心中更受欢迎，大有后来居上的趋势。 图2. KVM虚拟化平台结构 以KVM为例简单分析虚拟化平台的结构与运行机制。如图2所示，最底层为物理服务器的硬件平台Platform，其上运行的是虚拟化业务处理平台Hypervisor层，最上面是运行的虚拟服务器Guest OS，Guest OS会安装主流的Windows Server或Linux等操作系统，所有的数据中心业务应用Apps都是运行在虚拟服务器的操作系统中。当业务应用下发某个CPU计算、数据读写或网络收发报文等任务时，KVM平台会首先将Guest OS发出的请求通过kvm-QEMU进行指令转换，然后再发给Hypervisor层上的硬件驱动程序Driver，最后由驱动通知硬件平台执行完成任务。当不同的Guest OS同时下发任务指令时，由Hypervisor进行任务调度，整合处理。 3. 共享存储系统设计 在IaaS数据中心内部，除了使用虚拟化平台对物理服务器计算资源进行整合以外，还需要对存储资源进行集中处理，以达到数据级别的资源整合。存储系统实现上有很多技术分类，根据服务规模要求，在IaaS私有云数据中心内主要使用IP SAN或FC SAN作为共享存储系统提供数据存储服务。IP SAN通常针对数据规模较小，IOPS（每秒I/O吞吐）要求较低的场景使用，投资成本相对降低。FC