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　　2．3云计算的技术路线

　　建设云计算平台的技术路线是，采用主流的X86系统架构进行设备整合，使用虚拟化技术实现资源池化，运用云计算操作系统实现平台业务功能的弹性扩展，并有效保障体系整体运行的安全稳定。

　　3、云计算平台建设方案

　　在技术路线确定之后，云计算平台设计要以计算机网络为基础，完成计算资源、网络资源、存储资源的合理配置。

　　3．1云计算平台的网络架构

　　云计算平台使用专用的千兆光纤网络，即云内网。在云内网中，部署若干台物理服务器经虚拟化后形成计算资源池(含CPU、内存)，其中也包括了云管理服务器、数据备份管理服务器等。计算资源池通过双通道光纤交换机连接FC磁盘阵列，引入存储资源池。云内网通过边界交换机连入院科研网，为院科研与管理人员提供信息服务。光纤交换机、边界交换机目前设计均要求为千兆级别。

　　在实际建设过程中，云内网是需要不断增强完善的。在起步初期，计算资源池仅投入基本设备，在构建私有云时也暂时与院科研网共用边界防火墙，并利用原有存储设备做离线备份。随着以后应用丰富，再按需增加资源，增强安全及数据备份机制。

　　3．2云服务器

　　3．2．1资源计算方法

　　服务器在云内网中，已经是一个虚拟化的概念。

　　设计的思路是，统计现有5项设备利用率，加上可预计的增量，得出各分项资源需求。在需求数据的基础上，云平台的建设规模需要考虑一定的冗余量，原因有2个方面:首先，部署虚拟化软件以及防火墙插件等会产生一定的资源开销;其次，随着迁入云平台的系统的增加，对资源的消耗会随业务的发展而增大。行业确定的冗余系数范围在10%～30%。本设计拟定服务器和存储资源的冗余系数为20%。具体计算方法为:计算资源需求(GHz)=Σ(服务器计算资源实际需求)/(1－冗余系数20%)，内存需求(GB)=Σ(服务器内存资源实际需求)/(1－冗余系数20%)。对于业务数据，建议采用ＲAID5冗余方式，冗余系数设定为50%;数据中心采用ＲAID5冗余方式，则:存储资源建设规模(TB)=存储资源需求(TB)/(1－ＲAID冗余系数)/(1－冗余系数20%)。

　　3．2．2服务器设备选型

　　从虚拟化原理上说，虚拟化软件可将目前常用的X86系列服务器都并入资源池。但是每颗CPU要有一个虚拟化软件Licence，而且Licence价格不低，如果一味将以往所有的服务器都并入资源池，不仅会因为Licence数量过多使得软件价格超过硬件，而且也会使计算资源受老设备拖累，导致整体效率下降。所以，服务器设备选型，要综合考虑CPU颗数、其内核数与虚拟化软件Licence数的平衡。设计推荐采用Intelv3及以上档次CPU服务器。

　　3．3云存储

　　3．3．1存储网络种类

　　目前高端服务器所使用的专业存储方案有DAS，NAS，SAN几种。

　　(1)直接附加存储(DirectAttachedStorage，DAS)是指将存储设备通过SCSI接口直接连接到一台服务器上使用。DAS购置成本低，配置简单，但对于存在多个服务器的系统来说，设备分散，不便管理。

　　(2)网络附加存储(NetworkAttachedStorage，NAS)是一种带有瘦服务器的存储设备。这个瘦服务器实际是一台网络文件服务器，NAS设备直连到TCP/IP网络上，用户通过TCP/IP网络存取管理数第11期周力峰等水利科研云平台建设与总体设计应用的主要技术研究121据。NAS易于部署，成本低，管理使用方便，但是数据存取易受网络上其它流量的影响，且数据安全性不强。

　　(3)存储区域网络(StorageAreaNetwork，SAN)是一种专门为存储建立的独立于TCP/IP网络之外的专用网络。目前SAN一般采用高端的ＲAID阵列，提供4～16Gb/s的传输速率。SAN又可细分为FCSAN，IPSAN，FCoESAN，其中FCSAN性能最好。

　　3．3．2存储网络选择

　　长科院云平台主要用于管理、科研信息化、数据中心、虚拟桌面等应用，除数据中心对实时性要求不高外，其他应用都要求数据实时响应、存储速率高，这对于存储网络的效率有较高的要求，因此本设计选择性能较高的FCSAN网络，云计算平台的所有服务器均通过2条光纤通道连接到FCSAN存储网络，保证数据高速存取与系统的高可靠性。

　　4、云操作系统选型

　　4．1云操作系统功能

　　云计算操作系统，又称云计算中心操作系统、云OS，简称云操作系统，是云计算平台的运营管理软件，其构架于服务器、存储、网络等硬件资源和单机操作系统、中间件、数据库软件管理等软件资源之上。云操作系统将虚拟化后的资源池作为一个整体来管理，统一安排海量的计算任务并调配资源，为云应用软件提供统一、标准的接口。云计算操作系统是实现云计算的关键，从前端看，云计算用户能够通过网络按需获取资源，并按使用量付费(私有云应用则是统计使用量);从后台看，云计算能够实现对各类异构软硬件基础资源的兼容，实现资源的动态流转。

　　4．2云操作系统的逻辑结构

　　云操作系统从逻辑上主要分为2大块:内核区域和用户区域。内核区域是云操作系统的核心部分，功能包括虚拟机管理、进程管理、资源探测和认证鉴权等。虚拟机管理功能包括虚拟机的创建、克隆、注册、修改、迁移、创建快照、删除快照等。进程管理模块维持各个对象和它们的网络地址及端口的联系，完成进程的状态转换，负责进程间消息的传递等。资源探测模块负责探测资源情况，该模块一直处于活动状态。认证鉴权模块负责对访问云资源池的用户进行权限控制。用户区域是云平台与云用户的交互区，通过用户区域的库函数与内核区域进行通信，完成资源的分配和调度、程序的执行和结果返回等。

　　4．3设计对云操作系统要求及比选结果

　　设计对长科院云操作系统提出的技术要求主要如下。

　　(1)服务器虚拟化要求:支持主流X86架构服务器，支持IntelCPU及AMDCPU;支持共享存储方式(多台服务器共享磁阵，可采用NAS，SAN，iSCSI等方式)和本地存储方式;支持Windows及Linux操作系统;最大可支持不小于4CPU，32G内存，4个网卡，1TB磁盘的虚拟机。

　　(2)虚拟机模板及部署要求:具备虚拟机创建、模板复制、快照、批量部署等功能;可以在线或离线方式实现通过将物理服务器转换为虚拟机的方式实现虚拟机的快速P2V部署。

　　(3)在资源调配方面的要求:部署在物理机上的虚拟机总CPU个数、内存、存储数量可超过物理机实际CPU数、内存数量;支持虚拟机热迁移。

　　(4)在网络安全与管理方面的要求:支持不同物理服务器上的虚拟机处于同一VLAN，同一台物理服务器上的虚拟机能进行安全隔离。能实现动态资源管理、分权管理、远程管理、日志管理。能对服务器、虚拟机、存储资源、网络资源进行统计分析，并提供可编程接口。