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山科大“校园云数据中心建设项目”

2016/2/11 20:21:28 次浏览

山东科技大学校园云数据中心建设,创新系统介绍:“十一五”期间投资近4000万元用于校园信息化建设,建成目前山东乃至全国高校先进的校园云数据中心,2010年被世界著名虚拟化公司VMware评为“VMware中国区最佳客户实践奖”。采用目前最先进的云计算及虚拟化技术对校园网中心机房进行改造升级,提高了设备利用率,增强了数据中心设备的稳定性和安全性,服务器虚拟化率达90%,能耗下降到原来的1/2,而性能提高了5倍,为下一步数字化校园的各项应用奠定了基础。

  项目介绍:

   一、系统及技术创新

1、校园云数据中心利用云计算及虚拟化技术实现了云计算框架中的基础设施级服务(IaaS),为上层PaaS、SaaS构建奠定了基础。云计算作为一种新兴的共享IT资源的理念,包括以下几个层次的服务:基础设施级服务(IaaS),平台级服务(PaaS)和软件级服务(SaaS)。其中基础设施级服务(IaaS)是云计算的基础,是实现云计算落地的第一步。虚拟化技术涉及服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化等方面,是指将服务器物理的CPU、内存、网卡、磁盘空间等一系列资源整合起来抽象成逻辑资源,这些资源形成共享的、可动态管理的“资源池”,可根据应用的实际需求情况进行调配,从而提高硬件资源的利用率,简化系统管理,让IT对业务的变化更具适应力。项目建设期间,学校先后购置了15台万兆核心和数据中心级交换机、14台4路4核80G内存的高性能服务器,16台4路8核128G内存的思科UCS刀片服务器,7台基于FC SAN、IP SAN的EMC等高性能磁盘阵列及存储虚拟化设备,采用基于VM Ware 公司的vSphere和微软公司的Windows 2008 R2 Hyper-V的服务器虚拟化产品,对校园网现有应用系统运行的硬件基础平台进行整合,建立起120多台虚拟服务器,将原来分别运行在单台物理服务器上的校园一卡通、财务管理、办公自动化、教务管理等90%以上的应用系统迁移到虚拟服务器上,形成了虚拟化的硬件共享资源池,具备了可提供500台虚拟服务器的能力。

2、校园云数据中心通过服务器虚拟化技术,改变了传统校园网数据中心基础设施复杂的现状,降低了管理人员的工作复杂度。服务器虚拟化之后,应用系统的运行不再局限到单台固定服务器上,管理人员可根据需要,随时对特定的服务器进行维护和升级,减轻了管理带来的压力。虚拟化后的数据中心允许管理人员使用强大的集中管理控制台对多台服务器进行集中管理,同时使用单位也可以对各自的虚拟机进行管理维护,进行诸如启动、停止、重启、备份、恢复及远程重新安装等各种管理操作。因此,虚拟化技术强大、灵活的集中管理模式将使管理员从简单机械的重复操作(如重装系统)中解脱出来,极大地降低了管理工作量。

3、校园云数据中心实现了动态配置服务器资源,降低了应用故障率,提高了服务器的可用性。 虚拟化的校园云数据中心实现了分布式资源调度DRS(Distributed Resurce Scheduler),DRS 允许管理人员自行定义一些策略和规则,以决定虚拟机如何共享现有资源以及这些资源如何在多个虚拟机之间优化使用。通过对资源的动态配置做到了当群集中某个物理服务器负载过高时,其上的虚拟机就会自动迁移到其他可供使用的服务器上。这种迁移过程是非常灵活的,对应用的影响非常小,能够保持业务的持续性和稳定性。高可用性能够使得当服务器硬件发生故障时,受影响的虚拟机将在留有备用容量的其他物理服务器上自动重启。高可用性将停机时间和服务中断减至最低,同时不需要专门的备用硬件和安装附加软件。

4、校园云数据中心比传统的数据中心具备更高的可靠性,充分保证了业务可持续性。校园云数据中心充分通过虚拟机的HA(High Availability)、FT(Fault Tolerant)、VMotion等高级功能,减少了系统计划内和计划外宕机时间,使校园网上的各项业务不受停机的困扰。通过服务器虚拟化系统中所支持的Storage VMotion功能,实现了对运行着的虚拟机文件进行在线迁移,从而达到优化存储虚拟机磁盘,升级存储设备,防止因存储设备故障导致数据的丢失。

5、校园云数据中心比传统的数据中心具备更灵活的资源扩展方式,管理人员可以根据实际需求做到按需扩展,节省成本。由于数据中心内的CPU、内存、硬盘等硬件设施都以“资源池”的形式整合在一起,这种方式很容易实现云计算平台的“即插即用”式的弹性扩展。比如,当资源池中的计算资源(CPU)不足时,新服务器安装虚拟化软件后,即刻加入DRS 群集。群集中所有的虚拟机会自动重新进行平衡,以纳入新的可用资源。

6、校园云数据中心比传统的数据中心具有更完善的数据备份方式及更短的故障恢复周期。当服务器虚拟化后,为了能实现虚拟机的动态迁移,所有的虚机都必须放置在共享的存储设备上,统一存放虚机和数据为集中的数据备份提供了可能,本项目中利用了Vizioncore公司的VrangePro和Symantec公司的Backup Exec软件实现了对虚拟机的集中备份,并实现了去重复功能、增量备份、差异备份等多种备份方式。一旦虚拟服务器发生故障,可以在非常短的时间内恢复系统运行。

7、校园云数据中心采用集群方式,解决了单台物理设备运行特定数据库业务能力不足的缺陷。为解决象教务系统数据库应用在学生网络选课时出现大量CPU、内存消耗,单个虚拟机无法超过单台物理服务器最高性能,影响正常使用的问题,本项目中采用了思科UCS和ORACLE RAC技术,建立了ORACLE的实时应用集群(RAC),使多台数据库虚拟机协同工作,有效地解决了这一问题。

8、解决了数据中心升级改造过程中,正在运行的系统平稳迁移到虚拟化系统中遇到的问题。当虚拟化服务器群集搭建起来之后,通过采用热克隆技术和P2V工具、把原来运行在单独物理服务器上的系统,平稳地迁移到新的数据中心平台上,基本没有影响业务地正常运行。 对一些需要USB加密狗的系统,通过USB网络共享器,也实现了物理服务器向虚拟机的转换。

  二、项目运行情况及社会效益、经济效益

基于云计算及虚拟化技术的校园云数据中心建成后,极大地提高了设备的利用率,增强了数据中心设备的稳定性和安全性,能耗下降到原来的1/2,而性能提高了5倍,为下一步数字化校园的各项应用奠定了基础。

1、将原来运行在80多台物理服务器上的系统迁移到虚拟服务器上后,明显提高了设备利用率,设备功耗也由原来的60多KW,降低到30KW。

2、通过采用服务器虚拟化技术,改变了基础设施复杂的现状,允许管理人员使用强大的集中管理控制台对多台服务器进行集中管理。使管理员从简单机械的重复操作(如重装系统)中解脱出来,极大地降低了管理工作量。

3、由于在虚拟化数据中心建设的成功实施,学校在2010年被VMWare公司评选为“VMware中国区最佳客户实践奖”,先后有130多所国内高校来我校参观交流。

4、2011年7月学校成功举办了中国教育云实践研讨会, VMWare、思科、EMC、F5、怡德数码、永恒电子等多家世界著名企业高管对我校的校园云数据中心的建设给予很高的评价,对虚拟化和云计算在中国教育的普及将产生积极的影响力。VMware中国区销售总监李晓芒评价说:“山东科技大学校园云数据中心建设,不但引领了中国云计算探索和实践的风潮,同时也必将助力山东科技大学取得更大的跨越式发展。” EMC中国区副总裁陈毅威评价说:“2011中国教育云实践研讨会让我们充分学习了行业内的最佳实践。山东科技大学校园云数据中心将几乎全部应用搭建在云平台。这称得上是最脚踏实地的云计算实施案例,这一成功的实践让云计算不仅仅停留在技术层面,而是真正让云落地。”怡德数码董事长顾新国认为,“山东科技大学校园云数据中心的建设,实践了虚拟化,大大提高了老师和学生对云计算的认识,对中国教育IT技术的应用和发展起到了积极的推动作用。” 思科中国区副总裁张云杰在信中写道:“很高兴地看到,山东科技大学校园云数据中心采用完全基于虚拟化技术设计的思科统一计算平台 UCS,承担了学校主要应用,并具备了500个虚机的能力。”F5中国区总经理张毅强表示:“山东科技大学的云计算中心给我留下了深刻的印象!‘虚拟化’、‘云计算’已经成为当今IT界最热门的话题,但我们看到绝大多数的客户还是停留在概念或者讨论或者试验阶段,真正像山东科技大学这样具体实施应用的还很少见。”

 
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