浦东教发院软硬件建设区中心机房项目设计与开发

韩昊

摘  要：在现代信息化社会发展的背景下，想要对信息化技术的发展进行适应，就需要建立更多的信息化平台，而信息化平台需要机房等基础设施对其进行支撑。信息化系统的基础就是机房，因此机房是非常重要的部分。但现阶段的机房运维管理和能源利用都相对比较低，无法完全满足使用者的全部需求。云计算技术的发展为机房的设计和建设带来了新的机遇，并且高度智能化的云计算中心机房已是未来IT发展的必然趋势。文章以浦东教发院软硬件建设区中心机房项目的建设和开发为例，对该项目的设计、开发及硬件配置的思路与实现进行了分析阐述。

关键词：软硬件建设;混合云技术;虚拟化平台

中图分类号：TP308         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）23-0093-03

Abstract： In the context of the development of modern information society， if we want to adapt to the development of information technology， we need to establish more information platform， and the information platform needs the infrastructure such as computer room to support it. The foundation of the information system is the computer room， so the computer room is a very important part. At this stage， however， the computer room operation and maintenance management and energy utilization are relatively low， and cannot fully meet the needs of users. The development of cloud computing technology has brought new opportunities for the design and construction of computer room， and the highly intelligent cloud computing center computer room has become the inevitable trend of IT development in the future. Taking the construction and development of the central computer room project in the software and hardware construction area of Pudong Education and Development Institute as an exemplar， this paper analyzes and expounds the design， development and hardware configuration of the project.

Keywords： hardware and software construction; hybrid cloud technology; virtualization platform

引言

浦東教发院市示范性高中软硬件建设项目中的中心机房经过相关的调研，发现老师都有独立的电脑，存在配置不同并且使用方式也多样化的情形，同时其所处环境也不相同。学校都有属于自己的教室和IT实验室，想要用一种方法把整体的需求进行计算是具有一定难度的，因此本文对相关的数据先进行了采样，并且以学校为单位来获得一个学期中存储、网络以及计算资源的消耗量，之后再根据资源的增长趋势，对2020年每个学校使用的存储和网络以及资源进行计算，然后再使用计算机模拟计算所需资源。

1 项目概况

2016年的浦东教发院市示范性高中软硬件建设项目中的中心机房由某知名计算机系统集成公司进行建设，建设工期为一年，投资达几千万。该项目包括了前期的调研和设计方案的确定，以及项目的建设和项目完工之后的验收工作，还有该项目也是浦东新区教育云平台的主要支撑平台之一，因此整个项目的组成包括服务器和存储资源池、负载均衡、虚拟化软件和网络交换机等部分。

2 开发思路与设计原则

2.1 解决思路

根据浦东现代信息化的教育现状，可以构建一种混合云虚拟化的平台解决方案，从而实现透明和无缝的私有云及公有云的组合，高度虚拟化on premise的基础设施想要得到更高的效率就必须配合公有云端资源来获得。无论在任何环境下，所有资产在安全和控制以及透明度的环境下，无缝连成公共和内部资源。

具体可以从两个方面来进行：

（1）从计算模型上看。对云服务和应用充分使用，并向家长和学校提供云服务。浦东教育的解决方案就是拟使用基于虚拟化的云计算来构建自己的云计算平台，然后在教育数据核心部位进行部署，根据成本以及客户的个性化要求，同时面对服务的内部应用环境，以此来得到技术和平台以及产品和运维管理在内的有效支持。

（2）从计算架构上看（如图1）。首先，个人或者企业可以通过云计算技术对计算资源进行远程访问，其中部分相关功能由存储和计算以及虚拟化技术进行提供;其次，把完成的计算机平台可以作为一种服务提供给客户，其中包括应用设计和测试以及开发、托管等，而且此类服务客户不用购买软件和硬件，想要创建、部署和测试相关服务和应用的话，只需要对PaaS平台充分利用就可以;再次，用户想要获得软件服务时，只需要根据SLA使用网络就可以获得自己想要的并带有软件功能的服务，从而也就不需要用户在自己的服务器或者电脑上安装软件产品了;最后，提供移动终端以及PC端的访问支持。

2.2 设计原则

（1）先进性。在进行设计时，要坚持使用现阶段的主流产品，对用户业务服务平台3-5年内的发展要充分考虑，预留升级空间;（2）可用性。设计过程中对系统的可用性要充分考虑，同时对系统设计上的单点故障要摒除;（3）安全性。作为校园基础管理系统，在设计时务必要全方位的考虑系统的安全性;（4）继承性。现阶段校园中各个系统之间的关联越来越紧密，已有系统的高度可集成性新系统要进行提供，避免出现二次建设现象，造成维护成本的提高;（5）扩展性。系统在进行设计时，要对业务未来发展未雨绸缪，并且在构架上要满足对其纵向与横向的扩展需求，还有也要在架构简单明了的基础上将组件的耦合度以及各个模块的功能降低，对兼容性也要充分考虑，使扩展方案可以快速并高效的实现;（6）适应性原则。不能忽视对已有IT资源的投入，使其可以对系统和网络以及应用架构能完全适应，从而再构建过程中减少对系统的大范围改造，进一步使系统建设成本的复杂度降低。

3 设计实施和设备选型

3.1 设计实现

想要实现设计方案，首先需要对服务器和存储的容量进行大概的计算。在对学校资源容量进行大概计算时，要以学校为单位，对网络和存储以及资源的消耗展开计算。通过相关调研，共有28个学校，教职工的人数为300人，学生数为2000人。学校一些应用的评估如表1，根据8400+56000=64400的潜在用户，实际有50000名用户对系统进行使用，并且要是根据25%的在线率来计算的话，大约有12500用户同时在线。如果以50个用户对1台云服务器进行访问的话，就需要250台云服务器来对应用业务进行支撑。每台服务器根据4vCPU/16GB的内存来配置来计算，就需要1000vCPU和4TB的内存。区中心项目要对其整体实施拓扑，使用38台刀片服务器来承载其业务并采用负载均衡设备。为了满足WEB的高可用性，还要使用2台主存储服务器和1台备份存储来分别实现高可用和大容量，之后使用2台IO融合交换机作为存储和网络交换机，通过10Gb再汇聚到核心交换机上。

3.2 设备配置

配置联想设备时，刀片机箱需要3套，型号为Flex System，对其CMM机箱管理模块要采用标准配置，提供Web管理界面和CLI命令行，冗余热插拔电源模块要满6个，而冗余热插拔风扇模块要满10个，SI4091全万兆以太网交换模块需要2个。另外，计算网络每台的对内端口需要14个10Gb标准配置，对外端口10个10Gb的标准配置，并且每个交换机还要提供2个10Gb SFP+以及1条7m的DAC线缆。

域控制服务器需要2台，型号是X240，计算节点需配置2颗E5-2658v3CPU，内存为128GB RDIMM DDR4、2块600GB 10KPM的热插拔SAS磁盘以及融合网络端口要2个10Gb。

业务服务应用服务器32台，型号是X240，计算节点需要配置2颗E5-2658v3CPU，内存为128GB RDIMM DDR4、2块300GB 15KPM的热插拔SAS磁盘，融合网络端口要2个10Gb。

数据库服务器的配置二中需要4台，型号为X240，计算节点需配置2颗E5-2697v3CPU，内存为256GB RDIMM DDR4、2块120GB的热插拔SSD磁盘以及融合网络端口需要2个10Gb配置。

数据库服务器的配置一中需要2台，型号为440，计算节点需配置4颗E5-4657v2CPU，内存为256GB RDIMM DDR4、2块120GB的热插拔SSD磁盘以及融合网络端口需要2个10Gb配置。

服务器IO融合接入交換机需2台配置，型号是G8264，该型号的配置需要52个万兆端口和12个FC端口以及8个8GbSFP+模块和4个10GbSFP+模块。

数据集中存储设备需要2台，其型号是VNX5400，需要超过32GB系统缓存的配置，并且二级缓存大于1TB，还有在缓存时要提供必要的保护措施，停电状态下可以使数据写入硬盘，缓存读写的大小可随时调整。自适应光纤主机通道接口要配置8个8Gbps，且对8GbFC 1Gb ISCSI 10Gb 16GbFC等接口要支持。F5负载均衡设备配置时BIGIP2000S型号的要配两台。

4 系统测试

4.1 基本功能测试

基本功能需要测试的包括服务器开机时其状态是否正常;储存设备是否有正常进行工作;融合交换及有没有正常运行;服务器有没有全部识别储存的分配空间;数据的读取是否正常以及内网和外网的链接是否正常等。

4.2 高性能、高可用性测试

对其性能和可用性方面的测试由微软在系统层面进行。

4.3 其他测试

F5负载均衡设备冗余测试的目的是确认F5是否可以正常运行。测试环境要求网络配置完成的同时HA配置也要完成。进行测试时先把主F5的2.1口拔掉，查看PingF5的浮动IP丢包情况，并对备机状态进行查看，然后再重复此流程查看主机状态，其次对主机或者备机重启，最后再次查看PingF5的浮动IP丢包情况，并查看备机状态。测试进行之前的预期结果为断线会主动切换且F5断电后也会主动切换，实际测试结果和预期结果相符，此项测试通过。

5 结束语

机房是网络信息化的核心部位，机房中每个设备的功能和作用各不相同，并且实施的前置条件也有所区别，因此就需要使用计算机对项目中的最优路径进行不断的模拟，从而在规定时间内完成中心机房项目的建设。

参考文献：

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