云计算平台搭建需求规格说明书v1.3

云计算平台搭建

需求规格说明书

文件名称平台搭建需求规格说明书

密级

版本3

2201

文件编号

制作公司https://www.360docs.net/doc/e114091532.html,

服务合同

编写祝力峰1年08月22日

审核1年月日

质量11年月日

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目录

1基本概念和特点 (4)

1.1狭义云计算 (4)

1.2广义云计算 (4)

1.3云计算的特点 (4)

1.4私有云 (6)

1.5公有云 (7)

1.6定义、术语和简写 (7)

1.7参考文献 (8)

2构建“云”数据中心 (8)

2.1数据中心概述 (8)

2.2信息中心的建设与构建 (9)

2.3数据中心的管理和维护 (10)

2.4硬件的管理维护 (10)

2.5软件的管理维护 (11)

2.6数据的管理维护 (11)

2.7资源管理 (12)

2.8安全管理 (12)

3虚拟化系统的构建 (13)

3.1服务器虚拟化构建 (13)

3.1.1核心技术 (13)

3.1.2性能要求 (13)

3.2网络虚拟化构建 (13)

3.3存储虚拟化构建 (14)

3.4桌面虚拟化构建 (14)

3.5应用虚拟化构建 (15)

4Vmware虚拟服务器构建 (15)

4.1数据中心虚拟化 (15)

4.2网络虚拟化 (17)

4.3桌面和应用虚拟化 (18)

4.4辅助虚拟化构建 (19)

5Xen/Citrix虚拟化构建 (19)

5.1服务器虚拟化 (19)

5.2应用虚拟化 (20)

5.3桌面虚拟化 (20)

6应用解决方案 (21)

6.1客户PC远程维护解决方案 (21)

6.2云类软件推送方案 (22)

6.2.1Vmware+Citrix软件/桌面推送方案 (22)

7设计约束 (22)

7.1标准顺从 (22)

7.2硬件限制 (22)

8云计算平台属性 (22)

8.1可用性 (22)

8.2安全性 (22)

8.3可维护性 (23)

8.4可转换性 (23)

8.5可扩展性 (23)

9其他需求 (23)

9.1数据管理能力要求 (23)

9.2故障处理要求 (24)

10实施建议(200用户系统) (24)

10.1网络平台建立 (24)

10.2虚拟化服务器系统建立 (24)

10.3Citrix系统的建立 (25)

10.4一次性部署和维护 (25)

1基本概念和特点

1.1狭义云计算

狭义云计算指代IT基础设施的交付和使用模式，通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源，这些资源包括硬件、平台、软件。提供资源的网络被称为“云”。

“云”中的资源对于使用者是可以无线扩展，可随时获取，按需使用，随时扩展，按使用付费。

1.2广义云计算

广义云计算是指服务的交付和使用模式，指通过网络按需、易扩展的方式获得所需的服务，这种资源池被称为“云”。“云”是一些可以自我维护和管理的虚拟计算资源，例如大型服务器集群（计算服务器、存储服务器、宽带资源）。云计算将所有计算资源集中起来，由软件实现自动管理，无需人为参与。

1.3云计算的特点

云计算是并行计算(Parallel Computing)、分布式计算(Distributed Computing)和网格计算(Grid Computing)的发展，或者说是这些计算机科学概念的商业实现。云计算是虚拟化(Virtualization)、效用计算(Utility Computing)、IaaS(基础设施即服务)、PaaS(平台即服务)、SaaS(软件即服务)等概念混合演进并跃升的结果，如下图1.3-1。

云计算具有以下特点：

（1）超大规模。“云”具有相当的规模，Google云计算已经拥有100多万台服务器，Amazon、IBM、微软、Yahoo等的“云”均拥有几十万台服务器。企业私有云一般拥有数百上千台服务器。“云”能赋予用户前所未有的计算能力。

（2）虚拟化。云计算支持用户在任意位置、使用各种终端获取应用服务。所请求的资源来自“云”，而不是固定的有形的实体。应用在“云”中某处运行，但实际上用户无需了解、也不用担心应用运行的具体位置。只需要一台笔记本或者一个手机，就可以通过网络服务来实现我们需要的一切，甚至包括超级计算这样的任务。

（3）高可靠性。“云”使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性，使用云计算比使用本地计算机可靠。

（4）通用性。云计算不针对特定的应用，在“云”的支撑下可以构造出千变万化的应用，同一个“云”可以同时支撑不同的应用运行。

（5）高可扩展性。“云”的规模可以动态伸缩，满足应用和用户规模增长的需要。

（6）按需服务。“云”是一个庞大的资源池，你按需购买；云可以象自来水，电，煤气那样计费。

（7）极其廉价。由于“云”的特殊容错措施可以采用极其廉价的节点来构成云，“云”的自动化集中式管理使大量企业无需负担日益高昂的数据中心管理成本，“云”的通用性使资源的利用率较之传统系统大幅提升，因此用户可以充分享受“云”的低成本优势，经常只要花费几百美元、几天时间就能完成以前需要数万美元、数月时间才能完成的任务。

1.3-1云计算技术服务模式图

云计算可以彻底改变人们未来的生活，但同时也用重视环境问题，这样才能真正为人类进步做贡献,而不是简单的技术提升。

1.4私有云

私有云是企业内部提供的云服务，在企业的防火墙内，并能对其数据、安全性和服务质量进行有效地控制。

创建私有云的几种模式

（1）独自构建。通过使用诸如Enomaly和Eucalyptus等软件将现有硬件整合成一个云，这比较适合预算少或者希望重用现有硬件的企业。

（2）购买解决方案。通过购买Cisco的UCS和IBM的Blue Cloud等方案来一步到位，这比较适合有实力的企业。

（3）购买私有云服务。通过购买Amazon等云供应商的私有云服务，能将一些公有云纳入到企业的防火墙内，同时获得极大的控制权，并免去了维护之苦。

私有云的优势

（1）数据安全。虽然每个公有云的供应商都对外宣称，其服务在各方面都是非常安全，特别是在数据的管理。但是对企业而言，特别是大型企业而言，和业务相关的数据是其生命线，是不能受到任何形式的威胁和侵犯，而且需要严格地控制和监视这些数据的存储方式和位置。所以短期而言，大型企业是不会将其Mission-Critical的应用部署到公有云上。而私有云在这方面是非常有优势的，因为它一般都构筑在防火墙内，企业会比较放心，虽然据统计，大约80%的IP（知识产权）失窃，是“内贼”所为。

（2）SLA（服务质量）。因为私有云一般在企业内部，而不是在某一个遥远的数据中心中，所以当公司员工访问那些基于私有云的应用时，它的SLA应该会非常稳定，不会受到网络异常的影响，比如上次“暴风影音”事件，导致大规模的网络中断。

（3）充分利用现有硬件资源。每个公司，特别是大公司，都会存在很多底利用率的硬件资源，通过一些私有云软件，可以让它们重获新生。

（4）支持定制和遗留应用。因为现有公有云所支持应用的范围都偏主流，对一些定制化程度化高和遗留应用就很有可能束手无策，但是这些往往都属于一个企业最核心的应用，比如Mainframe，Unix等平台的应用。在这个时刻，私有云可以说是一个不错的选择。

（5）不影响现有IT管理的流程。对大型企业而言，流程是其管理的核心，如果没有完善的流程，企业将会成为一盘散沙。不仅和业务有关的流程非常繁多，而且IT部门的流程也不少，而且相当关键，比如那些和Sarbanes-Oxley相关的流程。在这方面，私有云的适应性

比公有云超出很多，因为IT部门能完全控制私有云，所以他们能使私有云比公有云更好地与现有流程进行整合。

私有云的不足之处

（1）成本开支高。首先，建立私用云需要很高的起始成本，特别是购买大厂家的解决方案。其次，其持续运营成本也不低。

（2）欠缺敏捷。因为对大多数企业而言，配置和管理私用云所需的IT人员因为和其主营业务无关，所以有点累赘。如果能使用公有云，将使企业无需雇佣太多的IT人员，更有助于其主营业务的发展。

1.5公有云

公有云通常指第三方提供商用户能够使使用的云，公有云一般可通过Internet使用，可能是免费或成本低廉的。这种云有许多实例，可在当今整个开放的公有网络中提供服务。

目前比较成熟的有Amazon EC2和Google App Engine。

定义

企业通过自己的基础设施直接向外部用户提供服务。外部用户通过互联网访问服务，并不拥有云计算资源。

意义

能够以低廉的价格，提供有吸引力的服务给最终用户，创造新的业务价值，公有云作为一个支撑平台，还能够整合上游的服务（如增值业务，广告）提供者和下游最终用户，打造新的价值链和生态系统。

总结

对很多大中型企业而言，因为很多限制和条款，使得其短时间内很难大规模地采用公有云技术，可是它们也期盼云所带来的便利，所以私用云越来越受到大中型企业的欢迎，比如IBM和CERN等等。

1.6定义、术语和简写

英译：cloud；cloud computing；cloud computer；cloud-based。

1.7参考文献

[1]百度百科《云计算》https://www.360docs.net/doc/e114091532.html,/view/1140366.htm

[2]百度百科《云存储》https://www.360docs.net/doc/e114091532.html,/view/2044736.htm

[3]中国云计算https://www.360docs.net/doc/e114091532.html,

2构建“云”数据中心

2.1数据中心概述

数据中心是信息系统的中心，通过网络向企业或公众提供信息服务。包括硬件和软件，硬件是指数据中心的基础设施，支持整个系统和计算机设备。软件是指数据中心索安装的程序和提供的服务。

下图为典型的数据中心布局图：

2.1-1典型的数据中心布局

早期数据中心概念

早期数据中心是指存放大型主机的机房。大型主机非常昂贵，为充分利用大型主机资源，多个用户通过终端服务和网络连接到大型主机上共享计算资源。

“云”数据中心概念

互联网技术的蓬勃发展掀起了建设数据中心的高潮，不但政府机构和金融电信等大型企业扩建自己的数据中心，中小企业也纷纷构建数据中心，提供协同办公、客户关系管理等信息服务以支持业务的发展。

信息系统为其余带来了业务流程的标准化和运营效率的提升，数据中心则为信息提供未定、可靠的基础设施和运行环境，并保证可以方便维护管理。

近几年，网上银行、网上证券和娱乐资源等网络服务逐渐普及，网络用户数量不断攀升促进了各种规模数据中心涌现，数据中心的发展进入了鼎盛时期。

为了构建易使用，可扩展性的云网络资源，数据中心也相应被划分为各种区域，包括服务器区域、存储备份区域、扩展区域、装卸区域等等。

这些区域构建成的数据中心，最终为云计算网络提供最基础的硬件和网络设施。2.2信息中心的建设与构建

总体设计

基础级构建：

包括计算和存储、所有设备通过一套线路系统（电力和网络）相互连通。

具冗余设备构建：

具有冗余设备，仍有一条线系统相连。

可并行维护级构建：

具有冗余设备，具备双电源，并按照数据中心建筑结构合理安装。

容错级构建：

将冗余设备划分多重、独立、物理上互相分隔，但按照数据中心建筑结构合理安装，仍有一条线系统相连。

建筑设计与构建

选择地板承受能力较强，室内布局空旷的房间或者一层楼或整套楼房。

基础设施的设计与构建

建立良好的电力、温度、湿度环境。服务器越多，释放的热量越多，建立良好的数据中心风冷系统，良好控制温度湿度和电力供给，才能构建成稳定的数据中心。

数据中心上线

通过选择服务器、选择软件、机器上架、软件部署和测试。“云”数据中心硬件设施请参考硬件报价单。选择正确的操作系统，通过Vmware+Citrix可以构建各种类型的操作系统作为云服务器环境。

目前建议采用整个机柜+刀片式服务器的方式构建小型数据中心。

2.3数据中心的管理和维护

设定维护角色

数据中心的维护管理包含很多工作，涉及各种角色，有系统管理员、应用管理员、硬件管理员、机房管理员、数据管理员和网络管理员，每个角色都不可或缺。在私有云的小型数据中心里，可以有一人身兼若干角色，前期大致1-2人担任这些角色的维护工作。

2.4硬件的管理维护

硬件的管理和维护包括：硬件升级、定期维护、更新。业务规模的增长，可能会随着用户量和索推送软件的数量决定硬件是否有必要进行升级，对于一些不稳定或出故障的硬件进行更新维护。既要考虑到兼容性，又需要协调好各个硬件部件的性能，消除局部性能瓶颈，使其整体发挥最大的性能优势。同类型部件尽量采用统一品牌型号。

故障方面，除了硬件自身的问题或者兼容性问题外，灰尘是服务器故障的重要因素，定期的清理除尘是必不可少的。

以下为统计过的一个中小规模的云数据平台的硬件投入趋势图（和本方案报价无关，仅供参考）。

2.4-1中小规模的云数据平台的硬件投入价格趋势图

2.5软件的管理维护

数据中心常见的软件形式有：虚拟化底层软件、操作系统软件、中间件业务软件和一些相关的辅助软件。软件的维护工作包括软件的安装、配置、升级、监控。

操作系统可以通过虚拟设备克隆安装方式，安装完一个模版系统即可进行克隆，这种是常见的虚拟化操作系统克隆方式。在首次安装时还是需要有人工干预，安装完毕之后需要进行补丁升级避免安全性的问题。

安全性是操作系统管理和维护的重要内容，常见措施包括安装补丁、设置防火墙、安装杀毒软件、升级防毒库、设置帐号权限密码、检测系统日志等等。而且要遵循优先原则，避免软件的不兼容性发生。中间件和软件的维护方式类似，安装、配置、调试、维护和定期升级。

虚拟化的克隆方式简化了软件的安装和配置工作，后面的解决方案中提供详细说明。

2.6数据的管理维护

整个资源中最重要的就是数据资源，构建云平台的最终目标就是对数据的整合管理。保证数据安全、有效和可用。构建完云平台之后，采用有效的数据备份和恢复策略保证企业数据的安全。

数据的维护管理包括数据的备份恢复、数据整合、数据存档、数据挖掘等等，需要建立即时完善的备份恢复方案。

由于业务数据的高速增长，客户也对数据的管理越来越苛刻。存储厂商为了提高数据的安全性，通过底层系统远程同步和脱机离线磁带备份实现系统的高可用性。

2.7资源管理

资源管理包括负载均衡的管理，产生的问题有：内存已经严重不足，CPU利用率仅为10%，等类似的资源负载不均衡导致的问题。架设虚拟平台的时候，需要分析各个系统的功能，均衡分配内存和CPU，使云计算服务器的性能可以最大优化。

VMware vSphere通过建立资源池，可以自动调节每一个虚拟机的资源，实现系统资源合理利用。

2.8安全管理

数据中心的安全问题非常重要，包括物理安全和系统安全。

物理安全方面，建议采用7x24小时实时监控录像，个人出入控制、人员距离定位和联网报警功能。

系统安全方式恶意用户攻击或窃取数据，系统安全广义分为两大类：（1）黑客入侵破坏服务器为目的，（2）遭受拒绝服务攻击，DDOS攻击。所以需要做好这两个方面的防范工作。

在当前的环境下，恶意的DDOS攻击非常普遍。再大的出口带宽也会在DDOS攻击下耗尽资源。为了确保网络安全，很多主流厂商推出了带有IDS功能的防火墙，通过合理配置策略一般情况下DDOS都会被阻止。一些国外厂商的防火墙都能确保线速处理数据包，因此国外防火墙对抵御DDOS网络攻击的能力要强于国内产品。

系统安装方面的维护需要做以下工作：

（1）给服务器帐号设定安全密码，是保护服务器安全的第一道防线，限制每个客户端以空密码或弱密码形式登录。

（2）采用安全防御系统，包括防火墙、入侵检测系统等。

（3）定期升级、打补丁。

（4）关闭不必要的系统服务。

（5）保留系统日志，定期做好日志分析。

3虚拟化系统的构建

3.1服务器虚拟化构建

虚拟化技术（Virtualization）在云计算平台中扮演重要的角色。在此方案中将探讨服务器的虚拟化技术、网络虚拟化技术、存储虚拟化、桌面虚拟化和应用的虚拟化技术的构建。最终搭建成一个完整的云计算平台。

3.1.1核心技术

服务器的虚拟化包括CPU、内存、设备、I/O虚拟化构建，在后面Vmware服务器构建中详细讨论构建方法。

实时迁移技术

解决在虚拟系统运行过程中，整个虚拟系统的完整、快速地从原来所在的宿主硬件平台迁移到新的宿主机硬件平台上，整个迁移过程用户感觉不到任何差异，使系统维护更加方便快捷。

3.1.2性能要求

按照此方案提供的虚拟化设备要求，最佳的方案是采用VMware vSphere或XenServer作为底层虚拟环境，具备更好的性能体现。

3.2网络虚拟化构建

构建虚拟局域网和虚拟专用网，可以将云端用户进行内部局域分组，虚拟局域网就是可以将一个物理局域网划分为多个不同的虚拟局域网，满足为不同的用户提供私有云平台应用。

此方案将采用SAN（Storage Area Network）实现高性能网络化存储。SAN技术通过内部的仲裁光纤环路设计，实现虚拟存储块的互联，使系统的高可用性切换时间降低到1ms以下，同时通过SAN Maping技术可以确保虚拟存储块间的数据隔离，从而实现多用户。

3.4桌面虚拟化构建

做为虚拟化的最终形态，桌面虚拟化将用户的桌面环境与其使用的终端设备解耦。服务器上存放的是每个用户的完整桌面环境。用户可以使用具有足够处理和显示功能的不同终端设备通过网络访问该桌面环境，如图3.4-1所示。桌面虚拟化具有如下功能和接入标准：

3.4-1桌面虚拟化

桌面虚拟化将众多终端资源集合到后台数据中心，便于企业管理者对企业数百上千个终端进行统一认证、统一管理、灵活调配资源。

Citrix通过其三大组件对桌面虚拟化做出了明确的定义。Citrix DDC用来发布虚拟桌面，通过Citrix PS服务构建一个无盘系统和迅速建立虚拟桌面，Citrix XenAPP用来发布应用。

应用虚拟化是把应用对底层系统和硬件的依赖抽象出来，从而解除应用与操作系统和硬件的耦合关系。应用程序运行在本地应用虚拟化环境中时，这个环境为应用程序屏蔽了底层可能与其他应用产生冲突的内容。应用虚拟化是SaaS的基础。

Citrix通过多年的研究，最终推出XenAPP来实现应用的发布。

4Vmware虚拟服务器构建

4.1数据中心虚拟化

数据中心虚拟化就是指网络虚拟化、存储虚拟化、桌面虚拟化、表示层虚拟化、应用虚拟化的综合应用，最终形成一个完整的虚拟的数据中心。

应用虚拟化可以使应用运行在任何需要的计算机或PAD等设备之上，降低了平台之间的限制，使整个应用更为便捷。

4.1-1数据中心虚拟化架构

在微软的虚拟化数据中心架构中，通过Microsoft System Center提供的虚拟网络功能和表层虚拟化、桌面虚拟化进行统一管理。

4.1-2微软虚拟化架构

微软的虚拟化数据中心，通过Hyper-V建立虚拟化系统，唯一不足是不支持Linux。

4.1-3Hyper-V体系结构

Vmware的数据中心管理产品主要面向企业服务器市场。包括Vmware Infrastructure、Vmware vCenter Server系列管理软件、Vmware Capacity Planer、Vmware Data Recovery和Vmware Server等。

ESX Server是数据中心虚拟化的基础，其产品vSphere和vCenter的关系如下图所示：

4.1-3Vmware数据中心产品架构图

4.2网络虚拟化

在Windows 2008 R2 x64的虚拟桌面应用中，可以通过Microsoft Loopback Adapter创建虚拟局域网，每个虚拟操作系统的设置中可以配置使用某一个虚拟局域网，虚拟操作系统运行时虚拟局域网就会自动为其分配IP，也可以手动设置IP，如下图所示为Hyper-V的虚拟局域网设置和虚拟路由设置：

4.2-1Hyper-V虚拟局域网设置和虚拟路由设置

Vmware的虚拟化网络通过vNetwork模块虚拟配置，vNetwork包含在vSphere产品中。

VMware ESX可以更具物理网卡数量的多少建立虚拟交换机，每个虚拟交换机支持4096个虚拟子网，通过通用协议和其他物理交换机互联。虚拟交换机和虚拟子网技术可以确保VMware系统可以为多个用户提供云服务。

4.3桌面和应用虚拟化

桌面虚拟化和应用虚拟化是将用户的整个桌面环境存放在服务器端，用户可以使用不同的具有足够处理和显示功能的终端设备，如个人电脑或只能手机或PAD等设备，通过网络访问桌面环境或应用软件。

4.3-1桌面虚拟化-多种终端类型支持

云端数据中心管理员可以将软件应用推送到客户端，客户可以随时随处使用这些桌面或应用资源。

4.4辅助虚拟化构建

目前常见的辅助虚拟化工具有Vmware Vmwark、Vmware Player、Vmware Studio。在此方案中，后续如果部分应用需要提供镜像功能，那应该考虑使用Vmware Studio。

5Xen/Citrix虚拟化构建

Xen是开源虚拟机监视器，Citrix思杰的虚拟化解决方案是基于开源虚拟化平台Xen构建的。Citrix也是此方案选择使用的虚拟化环境的宿主环境。

5.1服务器虚拟化

Citrix目前支持Windows、Linux等多种操作系统，Citrix可以在CPU上实现全虚拟化，可以搭建真正用于企业应用的虚拟化服务器平台。

5.2应用虚拟化

XenApp是最早形式的应用虚拟化产品，Citrix通过两种方式将应用交付给用户：一种是将应用集中运行在数据中心里，用户在本地设备上通过网络访问该应用；另一种是将该应用通过流方式交付到用户设备运行。XenApp支持多种用户设备，统一在数据中心管理数据和软件应用，不受用户端影响。

5.2-1应用虚拟化-将Windows推送到PAD

如图5.2-1所示，通过Citrix应用虚拟化将桌面视频流推送到iPAD设备之上。同样可以推送到PC等客户端。

5.3桌面虚拟化

桌面虚拟化是应用虚拟化的一种体现，Cirtrix通过数据中心构建一个虚拟桌面架构VDI。只要用户通过XenDesktop设置了自定义桌面，那么在支持XenDesktop的任意一台终端设备上都能随时随地通过一定的网络协议访问服务器端的个性化桌面系统，甚至还能玩网络游戏。