Cisco云计算平台设计专项方案.doc
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1、第1章 XXXXXXX云计算平台具体设计方案 1. 云计算平台设计目标 云计算平台采取了含有动态架构云计算操作系统(VMware vsphere产品),确保信息化优异性、安全性、开放性、兼容性、共享性、可升级及扩充性,可确保系统实施和以后服务效率和弹性。除以上提到基础特色之外云计算平台还含有以下优点:1) 简化管理:云计算平台物理设施复杂度降低,能够最低程度降低物理资源直接调度,使维护管理难度和成本大大降低。2) 高效复用:使得物理资源能够按需调度,物理资源得以最大程度重用,降低建设成本,提升使用效率。即能够实现总硬件资源占用量降低了,而每个业务得到服务反而更有充足资源确保了。3) 绿色环境保
2、护:节能降耗,最大程度节省电力消耗。 4) 数据保护实现高等级数据备份及恢复机制,针对高级应用则采取更高等级数据保护机制。2. 云计算平台逻辑拓扑图3. 拓扑及云计算平台设备组成XXXXXXX云计算平台(参考:云计算平台逻辑拓扑图)选择皆为行业内领军企业产品,这些产品一同组成云计算平台不是简单产品堆砌,而是经大量案例证实为切实可靠处理方案。其中最关键计算平台、存放平台、云计算操作系统分别为思科产品、EMC产品、VMware产品,这三家企业共同组成了一个从技术、开发、服务等很多领域综合联盟(VCE联盟,方案后面会有较具体介绍),使其兼容性及总体性能达成了最优。本方案中不管是应用交付领域、数据保护
3、领域、网络安全及用户个人数据防护方面全部设计到了最优。现在XXXXXXX云计算平台关键包含设备有:1) 思科统一交换网络Cisco Nexus5500;2) 思科统一计算平台Cisco UCS;3) EMC统一集中存放系统EMC VNX(SAN+NAS);4) VMware服务器虚拟化VMware vSphere;5) VMware桌面虚拟化VMware VIEW;4. VCE联盟在数据中心意义思科、EMC携手VMware结成虚拟计算环境(Virtual Computing Environment)联盟,这是三大IT业界领袖企业首次共同协作。该联盟成立,意在经过普适数据中心虚拟化和向私有云架构
4、转型,不停提升IT基础架构灵活性,降低IT、能源和空间成本,从而让用户能够快速地提升业务灵敏性。思科、EMC和VMware一直开展着亲密合作,三方有着共同愿景,即企业IT基础架构未来是私有云计算。私有云是一个虚拟IT基础架构,专为一个机构安全地控制和独立运行。它能够由该机构或第三方管理,它能够在该机构所在地点之内或之外,或兼而有之。私有云计算既提供了目前数据中心可控性和安全性,又提供了业务创新所要求灵敏性,而且大幅降低成本。 “虚拟计算环境联盟”为多种规模组织机构提供了数据中心转型加速之路,从而帮助她们极大地提升数据中心效率,同时大幅降低资本开支和运行费用。这么,组织机构就不用再为到底是选择最
5、好技术,还是选择端到端供给商可靠性而劳神。伴伴随Vblock TM基础架构包公布,“虚拟计算环境联盟”将为用户将提供愈加好方法,去从根本上简化和优化私有云相关IT战略。 Vblock基础架构包是一个完全集成、经过测试和验证、整装待发和蓄势成长基础架构包,它融合了思科、EMC和VMware提供业内最强虚拟化、网络、计算、存放、安全和管理技术,而且含有端到端供给商可靠性。在XXXXXXX云计算平台项目中我们则综合利用了VMware、Cisco、EMC这三大IT巨头及新兴网络代表F5及Blue Coat企业产品,经过科学布署周密计划必能将XXXXXXX云计算平台建设成一个高可靠、高扩展性、易于管理且
6、含有良好兼容性优质云计算平台。5. 计算系统设计(思科UCS)5.1 服务器发展趋势在数据大集中趋势下,数据中心服务器规模越来越庞大。伴随服务器规模成倍增加,硬件成本也水涨船高,同时管理众多服务器维护成本也伴随增加。为了降低数据中心硬件成本和管理难度,对大量服务器进行整合成了肯定趋势。经过整合,能够将多个业务集成在同一台服务器上,直接降低服务器数量,有效降低服务器硬件成本和管理难度。服务器整合带来了巨大经济效益,同时也带来了一个难题:多个业务集成在一台服务器上,安全怎样确保?而且不一样业务对服务器资源也有不一样需求,怎样确保各个业务资源正常运作?为了处理这些问题,虚拟化应运而生。虚拟化指用多个
7、物理实体创建一个逻辑实体,或用一个物理实体创建多个逻辑实体。实体能够是计算、存放、网络或应用资源。虚拟化实质就是“隔离”将不一样业务隔离开来,相互不能互访,从而确保业务安全需求;将不一样业务资源隔离开来,从而确保业务对于服务器资源要求。数据中心资源整合和虚拟化正在不停发展,这需要高度可扩展永续安全数据中心网络基础。网络不仅能让用户安全访问多种数据中心服务,还能依据需要实现共享数据中心组件布署、互联和汇聚,包含多种应用、服务器、设备和存放。合适计划数据中心网络不仅能保护应用和数据完整性,提升应用可用性和性能,还能增强对不停改变市场情况、业务关键程度和技术优异性反应能力。服务器虚拟化为世界各地数据
8、中心带来了众多优势,但同时它也向数据中心提出了挑战。假如有统一I/O配置和足够带宽,在每台物理服务器上支持大量VM,则资源池管理会较为轻易。资源池将能愈加快速地应对快速改变业务情况和工作负载,新服务器资源添加能在几分钟内完成,然后设置并投入使用。而无需经过数小时甚或数天繁琐、耗时且易于犯错人工配置,来准备服务器及其接口、固件和设置。经过平衡CPU处理能力和经济高效内存配置使虚拟机密度提升时,就能够更轻松地实现服务器虚拟化经济优势。最终,在统一了网络接入层,并以相同方法对待虚拟机链路和物理服务器链路时,能够更高效、更安全地管理虚拟环境,并取得更出色QoS。思科统一计算系统经过下一代数据中心平台处
9、理了上述挑战。此平台将计算、网络、存放访问和虚拟化统一到一个综合系统中,进行集中管理,并使用VMwareESX服务器等虚拟化软件进行协调。该系统在一个万兆以太网统一阵列中集成了企业级服务器,提供了虚拟机和虚拟化软件所需I/O带宽和功效。思科扩展内存技术为高度虚拟化所需要大内存提供了一个极为经济配置方法。最终,思科统一计算系统将网络访问层集成为一个能轻松管理实体,在此实体中,能像物理链路一样配置、管理和移动虚拟机链路。思科统一计算系统继承了思科长久以来优异创新传统,在架构、技术、合作关系和服务方面全部进行了出色创新。5.2 刀片服务器选型思科UCS5.2.1 刀片服务器特点刀片服务器是一个HAH
10、D(High Availability High Density,高可用高密度)低成本服务器平台,是专门为特殊应用行业和高密度计算机环境设计,其关键结构为一大型主体机箱,内部可插上很多“刀片”,其中每一块刀片实际上就是一块系统母板,类似于一个个独立服务器,它们能够经过当地硬盘开启自己操作系统。刀片式服务器含有四大特点,首先是布署简单、易于维护,全部线全部连在机柜上,布线只有原来1/10或1/20。其次是维护成本低,服务器出现问题时候,刀片能够立即更换并立即启用,而塔式和机架式则不可能做到这一点。第三是节省占用空间成本和能源消耗成本,机架式服务器本身要带电源、光驱、软驱等一系列基础设施,不仅占用
11、了宝贵空间更增添了能源消耗成本。而一个机柜中全部刀片全部能共用一套基础设施,除了空间利用率更高之外,集中供电效率也远比单机要高很多。5.2.2 思科UCS优势概述在此方案中我们提议选择思科统一计算系统(UCS)。UCS是一个理想虚拟化理想平台,因为它降低了I/O、CPU和内存等虚拟化“痛点”(painpoint)问题。思科UCS是为虚拟化“度身定做”。即使UCS从本质上来说,能够认为它就是一组刀片系统。不过UCS出色之处就是它为虚拟化做了很多优化,所以很显著UCS会比一般刀片系统愈加好地为虚拟机目标服务。那么首先,谈一下虚拟化技术有那些目标呢?5.2.2.1 虚拟化目标关键能从三方面表现虚拟化
12、目标:1) 服务器整合(Server Consolidation),因为之前一般X86服务器利用率基础在10%以内,所以经过虚拟化技术,能平均实现1:8整合比率,也就是说,现在一台虚拟主机能承受之前8台物理服务器工作量,这不仅能降低在服务器方面开支,而且还能降低在能源和管理方面所需投入成本。 2) 简化系统管理(Simplify System Management),首先,经过降低物理机数量,能成倍地降低管理节点数量。其次,因为虚拟机移动性,使得经过vMotion和DRS等技术能自动优化系统资源。 3) 加速应用布署(Accelerate Application Deployment),因为虚
13、拟机镜像移动性,使得经过使用虚拟器件(Virtual Appliance)等手段能加速布署。 接下来,将经过对这三方面进行展开来表现UCS在那些方面做了优化。5.2.2.2 服务器整合提升服务器整合最好方法就是增加服务器各方面资源,而UCS在这方面,做不仅不逊色,而且在CPU,内存和网络架构全部有创新:1) 在CPU方面:UCS第一款刀片服务器B系列就支持Nahalem架构Intel CPU,因为其不仅在速度远胜上代,而且因为其HyperThread(HT)技术,使得CPU逻辑关键数量增加了一倍,即使这种提升对一般应用而言应该提升不大,不过对虚拟化而言,它却是一个强心剂,因为vCPU数量倍增了
14、,也就能够支撑更多虚拟机,尤其是最近,思科还推出基于最新32nmWestmare技术C系列服务器。 2) 在内存方面:对虚拟化而言,内存比CPU更缺,因为每个虚拟机其实在运行时候,不一定损耗很多CPU周期,不过它会固定消耗很多内存资源,而且内存和其它资源相比极难overcommit(超标预订)。既然内存对虚拟化是如此关键,所以UCS为此推出它Extended Memory(内存扩展)技术,经过这种技术能让一台薄薄刀片服务器内装载高达384GB内存,从而加载更多虚拟机,同时内存也能跑在1066MHz高速下。 3) UCS整套网络架构:其包含能支持128个虚拟接口Palo网卡和能提供多达几十Gps
15、网络带宽UCS 6100 Fabric Interconnect(互联阵列),经过这些设施在网络方面能够很好地应对大量虚拟机情况。 综合上述这些方面,UCS所提供整合率将远超业界最一般1:8比率,假如根据一台虚拟机消耗2GB内存,CPU平均利用率在10%左右情况,估量一台UCS刀片机能支持多达160台以上虚拟机。 5.2.2.3 简化系统管理在简化系统管理方面,UCS除了之前已经提到经过服务器整合带来好处之外,还有其它方面优点。1) 经过引入VN-Link技术改良了之前极难管理Virtual Networking,比如使用Cisco Nexus 1000v 或 Network Interfac
16、e Virtulization技术来替换之前常见但比较麻烦Virtual Switch来管理网络。 2) 使用Fabric Extender替换传统刀片交换机,这意味在网络架构中将降低在Blade 机箱这层,从而使整个网络架构得到简化。 3) 经过引入Unified Fabric技术来整合数据通信和存放通信,经过这种做法能极大地降低网卡和网线使用。 4) 使用统一UCS Manager来管理全部硬件,而且能很简便和快速地配置和布署新服务器。 5.2.2.4 加速应有布署在这方面,UCS并没有做过多优化,因为这方面关键经过其上vSphere来控制。不过UCS还是有其相关优势:1) 经过UCS M
17、anagerTemplate机制能很方便地布署应用所需资源。 2) UCS可搭载多个利于应用布署管理工具,比如BMC管理套件和EMC IONIX等。 刀片服务器及机箱配置:采取思科5108刀片服务器,机箱最多能够安装8台刀片服务器,由2104XP经过光纤连至6120XP,每个2104XP有4个10G上行端口,支持40G带宽,每刀片机箱安装1个,共40G带宽。刀片服务器选择思科UCSB系列刀片服务器。采取思科UCS含有以下优势:l 单一管理入口:全部服务器配置,更改,和VLAN和VSAN配置和更改全部在一个界面内完成,无需登陆多个管理模块或管理服务器。同时,也是在同一个管理界面,能够监视全部服务
18、器和统一交换平台健康情况。l 便于扩展:添加新服务器时,只需简单地将服务器插入机箱,UCSM会自己发觉新设备,并依据策略自动或手动地将服务器网卡,HBA或虚拟网卡配置好,并联如对应VLAN和VSAN。l 加强故障隔离能力:全部链接全部是冗余,整个系统不存在单点故障,在确保系统简练性同时,也确保了系统安全性。5.3 刀片服务器统一管理集中、全方面管理,并和统一交换平台相结合,意味着不再需要人工配置和集成多种独立组件,就能创建一个高效虚拟池。思科统一计算系统能够简单、自动地实施将一个新服务器布署到系统中步骤,在几分钟内就能完成新服务器安装、配置并将其投入使用,而无须像传统配置方法那样花费数小时乃至
19、数天时间。这一功效不仅有利于提升IT人员生产率,而且在需要更多资源时能够快速扩展虚拟池能力。Cisco UCS Manager是思科统一计算系统中枢神经系统。它从端到端集成系统组件,所以系统能作为单一逻辑实体进行管理。Cisco UCS Manager提供一个直观GUI、一个命令行界面(CLI)和一个强大API,所以它能单独使用,也能和其它第三方工具集成使用。经过单一控制台,能够全方位管理服务器配置系统身份、固件版本、网卡(NIC)设置、HBA设置和网络配置文件等,无需为个系统组件配置单独管理模块。Cisco UCS Manager内嵌在两个互联阵列中。Cisco UCS Manager全方位
20、配置服务器和它在系统中连接。它能设置或配置唯一用户ID(UUID)、BIOS和固件版本;包含MAC地址、VLAN和服务质量(QoS)设置在内NIC配置;包含全球名称(WWN)、VSAN、带宽限制和固件版本在内HBA配置;和包含VLAN、VSAN、QoS和以太通道设置在内上行链路端口配置。5.4 UCS中统一交换平台思科统一计算系统关键目标是实现传统数据中心最大程度资源整合。通常在传统数据中心中存在两种网络:传统数据局域网和使用光纤存放交换机存放交换网络。统一交换平台将这两种网络实现在统一传输平台上,即使用一个交换技术同时实现传统数据网络功效和远程存放。这么才能最大化实现资源整合,降低系统复杂程
21、度,从而便于实现跨平台资源调度和虚拟化服务,提升投资有效性,同时还降低了管理成本。要实现存放网络和传统数据网络双网合一,使用思科统一交换平台实现二者一体化交换。目前在以太网上融合传统局域网和存放网络唯一成熟技术标准是Fiber Channel Over Ethernet技术(FCoE),它已在标准上给出了怎样把存放网(SAN)数据帧封装在以太网帧内进行转发相关技术协议。因为该项技术简单性、高效率、经济性,现在已经形成相对成熟包含存放厂商、网络设备厂商、主机厂商、网卡厂商生态链。具体协议公布可参见FCoE相关WebSites。()Cisco UCS 6100系列互联阵列是思科统一计算系统关键组成
22、部分,为系统提供了网络连接和管理能力。Cisco UCS 6100系列提供线速、低延时、无丢包万兆以太网和以太网光纤通道(FCoE)功效。Cisco UCS 6100系列可为Cisco UCS B系列刀片服务器和UCS 5100系列刀片服务器机箱提供管理和通信骨干。全部连接到Cisco UCS 6100系列互联阵列机箱和刀片服务器,均成为单一高可用管理域组成部分。另外,经过支持统一阵列,Cisco UCS 6100系列还为其域内全部刀片服务器提供了局域网(LAN)和存放域网络(SAN)连接。 计算网络设备选型:l 统一交换阵列:由1台思科6120XP组成统一交换平台,是数据交换网络骨干,而且由
23、它实现对全部刀片服务器设置。6120XP有20个全万兆端口,全线速,无阻塞无丢包交换阵列。l 统一交换阵列扩展模块:8端口4GFC扩展模块。6120XP能够安装多个扩展模块,接入现在传统IT架构里光纤SAN交换机等,保护用户以前投资。青岛胶建集团企业网络业务应用特点决定了现在数据中心必需有很强扩展能力,而同时又不能增加系统管理难度和复杂性。采取思科统一计算平台能够很好处理这个问题。当需要扩展时,只要将新刀片机箱接入6120XP,6120XP上内置管理软件会自动发觉新硬件,能够依据事先定义好服务配置脚本对服务器进行设置,如新服务器应该接入那个VLAN,服务器上HBA卡或应该接入那个VSAN全部能
24、够在几分钟内设置完成。在最大规模系统时,其管理难度和复杂度全部没有增加,下图显示了思科统一计算系统较大规模时架构示意图,能够看到,即使服务器数量和刀片机箱数量大大增加,不过,从整体架构上看,没有任何改变-全部服务器和刀片机箱全部接入统一交换平台,全部管理全部从统一交换平台内置管理软件实现,同时,完全融合已经有网络和存放环境:5.5 思科UCS无状态计算能力思科统一计算(Cisco UCS)平台灵活实现了目前数据中心最为热门FCOE技术,而且成功实现了无状态计算功效。这两种功效实现使得思科UCS在数据中心布署时即可简化物理安装、布线又可大大节省以后维护成本,提升数据中心高可靠、快速响应能力。思科
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