数据中心改造设计方案

数据中心改造设计方案
1.项目概述
1.1项目背景
随着公司业务系统复杂程度的增大，公司对系统的要求也不断的提高。

而传统的IT架构已经不能满足，使得公司需要面临着一种新的困境：高昂的硬件成本和管理运营成本、缺乏安全防护措施。

另外，公司新上MES这个关键业务系统，传统方案缺乏业务冗余架构，业务的连续性及数据完整性会受到单点故障的影响。

1.2早期物理架构弊端
之前数据中心由传统的物理服务器架构组成，每台物理服务器跑单个系统应用，但是随着业务系统种类越来越多，系统之间对物理资源及硬件性能要求的差异，原先这种架构对一次性投入的成本较高，往往很难对新上线的业务系统的资源需求量有很准确的预估，因此往往会造成资源浪费的现象。

除了资源利用率低下以外，还存在着运维复杂等问题，下面做简要分析：
1.2.1基础架构无序增长
➢x86服务器的使用独立、分散，系统资源使用很不均衡，而且服务器配置不太合理，无法实现有效的资源共享；
➢随着用户使用量逐年的增加，在业务高峰期系统存在严重性能瓶颈，业务办理响应时间变长，而且业务的可用性、可靠性降低等一系列的问题；
➢业务系统缺乏有效的高可用方案，难以应付突发性事件。

一旦出现服务器故障，业务将会中断，造成巨大损失；
➢存储阵列的容量及性能扩展性差，无法满足业务数据快速增长的需求；
➢一部分的交换机、服务器、甚至存储处于闲置并没有进行规划使用。

1.2.2运维管理异常复杂
➢缺少统一而有效的监控平台，无法实现全面的、一体化的运维监控管理；
➢运维人员需要熟悉多种软、硬件的操作，在学习的周期上投入越来越大；
➢大部分应用都是单机模式，如果某台服务器出现故障，相对应的业务也将中断，造成的影响和损失将难以估量。

1.2.3平台扩展性
业务系统占用资源需求会根据用户实际需求而不断变化，因此需要经常扩展资源。

传统方案一般采用外置存储方案，IO性能和存储容量都会有瓶颈。

另外，传统服务器方案，运算性能会因服务器本身性能不足而达到瓶颈，导致必须通过更换更高性能服务器实现性能扩展。

1.2.4运维效率低
传统架构物理组建多，架构复杂，任何单点故障都会大大增加业务中断的风险，IT管理员往往会在日常运维中花费大量的时间。

而无法将精力集中于系统优化上。

真正出现问题时，难以以管理员视角快速定位问题所在，因此维护效率会大大降低。

2.企业级云方案介绍
2.1方案具体说明：
公司本次数据中心改造拓扑如下：
综合描述：
1.结合公司现有服务器情况考虑，建议搭建超融合服务器集群，部署3台超融合一体机及必要的交换设备构建本地私有云。

分别采用的服务器虚拟化，存储虚拟化及网络集群做统一资源的管控。

2.用户的业务系统跑在整个超融合架构下，分别包含用户的当前的所有日常运维及业务系统，包括： MES系统、HR系统、Mail系统等所有系统。

超融合的多副本以及虚拟机HA技术能够保障用户业务在宕机时快速切换至新的虚拟机，保障数据不丢，业务不中断。

3.整套环境使用存储虚拟化+服务器虚拟化。

其中，服务器虚拟化可以帮助用户进行计算资源的统一整合，帮助用户实现业务系统的HA，资源的动态扩展等功能；存储虚拟化可以帮助用户实现更加稳定，安全的存储功能，以及提供集群中单台服务器超过50000的IOPS。

4.超融合架构，支持扩展多台节点在一个集群中，扩展性能极强，后期有需求也可以通过增加一体机来提升整体性能。

5.超融合架构所有资源均可以统一调配，本身的高可用机制能够保障管控平台的可用性。

2.2服务器虚拟化
2.2.1方案概述
服务器虚拟化平台实现对服务器物理资源的抽象，将CPU、内存、I/O等服务器物理资源转化为一组可统一管理、调度和分配的逻辑资源，并基于这些逻辑资源在单个物理服务器上构建多个同时运行、相互隔离的虚拟机执行环境，实现更高的资源利用率，同时满足应用更加灵活的资源动态分配需求，譬如提供热迁移、HA等高可用特性，实现更低的运营成本、更高的灵活性和更快速的业务响应速度。

2.2.2方案优势
1、高可用
为了提升服务器虚拟化系统的高可用性，从如下多维度提供了高可用技术，保障业务的稳定性。

➢故障迁移（HA）:
虚拟化平台提供虚拟机热迁移和虚拟机热备份技术，降低宕机带来的风险、减少业务中断的时间。

➢热迁移（Motion）:
通过热迁移可以实现虚拟机的在线动态迁移, 保证业务连续性；零宕机时间: 进行计划内硬件维护和升级迁移工作负载，业务不中断；实现整体数据中心业务高可用，无需使用昂贵、复杂的传统集群解决方案；最大限度地减少硬件、软件故障造成的业务中断时间；提高整个基础架构范围内的保护力度。

➢跨存储热迁移:
通借存储热迁移技术，可以在不中断服务的情况下在跨存储实时迁移虚拟机磁盘文件。

将虚拟机磁盘文件无中断地迁移到不同种类的存储设备
执行存储热迁移不会造成停机，并可全面保证业务不中断。

可迁移在任何受支持服务器硬件上运行任何受支持操作系统的虚拟机磁盘文件。

可支持任何光纤通道、iSCSI、本地硬盘等存储系统实时迁移的虚拟机磁盘文件。

2.3网络群集化
2.3.1方案概述
交换机群集方式，解决了传统硬件网络的众多管理和运维难题，并且帮助数据中心操作员将敏捷性和经济性提高若干数量级。

通过堆叠技术可以大大提高交换机端口密度和性能。

堆叠单元具有足以匹敌大型机架式交换机的端口密度和性能，而投资却比机架式交换机便宜得多，实现起来也灵活得多。

2.3.2方案优势
1、简化网络结构，节省硬件网络投资
在部署了交换机群集之后，过去传统的串糖葫芦式的网络结构也会变得非常的扁平，服务器全部接入到统一的网络，极大的简化物理连线。

2、简化网络配置，实现业务自动化调整
部署了群集后，对于物理交换机来说集中化管理变得简单化，物理交换机不再需要每台独立配置复杂的网络策略。

因为，通过堆叠技术实现了将多台物理交换机虚拟成一台交换机来管理，极大的简化了虚拟机迁移所带来复杂的网络运维工作。

3、高可靠&高性能
过去传统物理网络容易因为网络设备的故障而产生问题，解决起来也非常困难，时间都是以小时为单位的。

所以，群集化网络，在可靠性方面做了很多的改进，首先通过物理设备和光纤线路我们设计了集群部署和链路聚合，能够避免物理环境的单点故障；这样，我们就实现了整个虚拟网络环境的高可靠保障，任意环节出现故障，都能被自动检测出来，且不影响业务的正常运行。

2.4存储虚拟化（vSAN）
2.4.1方案概述
深信服存储虚拟化vSAN，基于集群设计，将服务器上的硬盘存储空间组织起来形成一个统一的虚拟共享存储资源池，即分布式存储系统，进行数据的高可靠、高性能存储。

分布式存储系统在功能上与独立共享存储完全一致；一份数据会同时存储在多个不同的物理服务器硬盘上，提升数据可靠性；此外，再通过SSD缓存，可以大幅提升服务器硬盘的IO性能，实现高性能存储。

同时，由于存储与计算完全融合在一个硬件平台上，用户无需像以往那样购买连接计算服务器和存储设备的SAN网络设备（FC SAN或者iSCSI SAN）。

2.4.2方案优势
1、横向、纵向线性按需扩展
vSAN存储虚拟化方案可以支持横向（增加服务器数量）、纵向（增加单台服务器的硬盘数量）等扩展方式，扩展起来非常简单，只需要将新的服务器加入原来的集群就可以实现扩展，扩展后可以实现容量和性能的同步扩展。

此外，添加新的服务器到集群后，不仅存储空间得到扩展，性能也会得到同步的扩展，例如2台服务器扩展到4台服务器后，不仅存储空间得到扩展，整体性能也会扩展为原来的2倍。

所以，vSAN可以帮助客户不需要过多地考虑未来的扩展，只需要满足未来3~6个月的需求就足够了，极大降低了初期的投资成本，并避免了传统FC存储由于无法平滑扩展性能，而需要迁移数据存储所带的高风险。

2、数据保护和高可用性
在可靠性方面，虚拟化存储vSAN没有采用传统FC存储的raid方式，而是把每份数据copy成多份副本进行多副本存储，服务器只需要以常规手段挂载硬盘，虚拟化存储平台会把数据、在不同的物理服务器硬盘里创建2个到3个一样的副本。

而且，每一次数据的变化，都会通过网络，同时在aSAN中的所有副本里进行同步，从而确保数据的一致性。

这样做的好处非常明显，首先，由于不需要使用raid，服务器的磁盘利用率会非常高，多副本的同步存储方式、又能够在最大程度上确保数据的互备效果，从而低成本的实现存储的高可靠。

由于vSAN存储虚拟化采用副本方式保存数据，支持2-3份副本。

当物理硬盘出现故障的时候，存储则会被重新指向另外一个健康的副本，整个过程是毫秒级的切换,对用户来讲基本是无感知的。

如果不幸遇上了物理主机或是网络故障，整个虚拟化平台可以完成分钟级的切换，业务系统或者网络设备的虚机可以快速切换到另一台服务器拉起，几分钟就能恢复正常运作，而存储的指向仍然保持了同步，这样就比传统方式的业务恢复速度快了很多。

3、高性能SSD缓存技术：
由于传统的SAS盘、SATA盘的性能有限，IOPS达不到众多应用系统的相关性能要求。

所以，超融合的存储虚拟化vSAN在硬件架构上会要求采用SSD双缓存方式，读和写都使用独立的SSD硬盘来实现，借助于SSD的高效缓存技术，可以让用户以较低的成本获得非
常高的IO性能。

此外，通过系统的算法优化，业务系统所请求的数据、绝大部分情况下都会直接读取到本地磁盘上的副本，从而使得存储的响应速度大幅提升，明显提升整体存储的IOPS性能。