面向云計(jì)算校園網(wǎng)虛擬化平臺(tái)設(shè)計(jì)與搭建

董寶陽

摘要：高職院校校園網(wǎng)介于園區(qū)網(wǎng)與局域網(wǎng)之間，經(jīng)歷了三代發(fā)展，現(xiàn)階段虛擬化、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)得以綜合應(yīng)用。面向云計(jì)算校園網(wǎng)中虛擬化技術(shù)智能化、自動(dòng)化程度更高，將整合的服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)等資源，虛擬出多個(gè)類似的虛擬設(shè)備或多個(gè)物理資源的單一邏輯表示，進(jìn)一步提高了服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等綜合利用率，還做到了簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)管理、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)中硬件與軟件資源，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理設(shè)備、虛擬設(shè)備的統(tǒng)一管理。

關(guān)鍵詞：校園網(wǎng);虛擬化平臺(tái)設(shè)計(jì);虛擬化平臺(tái)搭建

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）04-0183-03

面向云計(jì)算校園網(wǎng)虛擬化平臺(tái)設(shè)計(jì)遵循科學(xué)性、實(shí)用性、前瞻性、拓展性等原則，既充分利用現(xiàn)有資源，又能將新增設(shè)備融入，實(shí)現(xiàn)校園網(wǎng)資源虛擬化及云平臺(tái)的搭建。面向云計(jì)算校園網(wǎng)虛擬化平臺(tái)搭建，實(shí)現(xiàn)了云服務(wù)與管理系統(tǒng)（H3C CAS）的部署，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化、桌面虛擬化，達(dá)到整合資源、擴(kuò)大資源容量、提高資源利用率，更快、更方便部署系統(tǒng)，簡(jiǎn)化資源管理，提供自動(dòng)的資源分配。

第二代高職校園網(wǎng)多數(shù)采用核心層、匯聚層、接入層等三層設(shè)計(jì)，核心設(shè)備路由器運(yùn)行OSPF路由協(xié)議，核心設(shè)備三層交換機(jī)采用VRRP+MSTP技術(shù)，與此對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的靈活性與可擴(kuò)展性存在不足;服務(wù)器部署分散，利用率不高;網(wǎng)絡(luò)管理與維護(hù)難度大、成本高、效率低。面向云計(jì)算的第三代校園網(wǎng)，利用云服務(wù)與管理軟件將計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)等底層硬件設(shè)備進(jìn)行隔離及模擬和抽象化處理，將軟件、硬件資源虛擬化，形成統(tǒng)一資源池;提高了設(shè)備的利用率、降低了投入成本，方便了網(wǎng)絡(luò)管理與維護(hù)，解決了第二代校園網(wǎng)多種弊端。

面向云計(jì)算校園網(wǎng)虛擬化平臺(tái)IaaS（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）設(shè)計(jì)與搭建包含校園網(wǎng)虛擬化平臺(tái)整體架構(gòu)，物理結(jié)構(gòu)布局，支持校園網(wǎng)云平臺(tái)的軟、硬件選型，虛擬化平臺(tái)規(guī)劃，校園網(wǎng)虛擬化平臺(tái)H3C CAS系統(tǒng)安裝，計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)等資源虛擬化部署。

1 校園網(wǎng)虛擬化平臺(tái)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

校園網(wǎng)虛擬化平臺(tái)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)遵循了前瞻、融合、拓展、高效、穩(wěn)定、易管等原則，在原有校園網(wǎng)的基礎(chǔ)上，新增支持云的交換機(jī)、服務(wù)器、IP-SAN存儲(chǔ)等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)云網(wǎng)絡(luò)、云服務(wù)、云存儲(chǔ)的IaaS平臺(tái)云部署。系統(tǒng)平臺(tái)分為現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源區(qū)，升級(jí)新增網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)等資源區(qū)及H3C CAS云管理平臺(tái)，一體化安全防護(hù)體系，校園PaaS云平臺(tái)，校園SaaS云應(yīng)用，如圖1所示。

2 校園網(wǎng)虛擬化平臺(tái)物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

云計(jì)算校園網(wǎng)物理結(jié)構(gòu)，如圖2。物理結(jié)構(gòu)中包含國際互聯(lián)網(wǎng)（Internet）出口、教育專網(wǎng)（Cernet）出口，網(wǎng)絡(luò)核心區(qū)，網(wǎng)絡(luò)管理中心，計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等池區(qū)。

校園網(wǎng)中相關(guān)設(shè)備與資源實(shí)施云部署，形成了計(jì)算池、網(wǎng)絡(luò)池、存儲(chǔ)池等資源池化，如何保證相關(guān)資源穩(wěn)定、智能、高效的運(yùn)行和自動(dòng)化管理，云部署及管理平臺(tái)尤為重要。華為3com公司的H3C CAS 云產(chǎn)品，可以實(shí)現(xiàn)從部署到管理云服務(wù)的解決方案。華為3com公司的云系統(tǒng)CAS（Cloud Automation System）由虛擬化內(nèi)核平臺(tái)CVK（Cloud Virtualization Kernel）、虛擬化管理系統(tǒng)CVM（Cloud Virtualization Manager）、云業(yè)務(wù)管理中心CIC （Cloud Intelligence Center）等組成。云系統(tǒng)CAS功能方面，CVK實(shí)現(xiàn)OS對(duì)硬件設(shè)施層的自由訪問;CVM實(shí)現(xiàn)虛擬化資源的管理及資源調(diào)度;CIC實(shí)現(xiàn)組織管理、VM的申請(qǐng)、云業(yè)務(wù)的自助式服務(wù)。

3 校園網(wǎng)虛擬化平臺(tái)所需設(shè)備

根據(jù)校園網(wǎng)虛擬化平臺(tái)物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)要求，校園網(wǎng)虛擬化平臺(tái)搭建所需清單，如表1。網(wǎng)絡(luò)池區(qū)設(shè)備支持支持IEEE802.1BQG EVB、鏈路聚合技術(shù)、IRF2 LACP MAD技術(shù)、負(fù)載均衡技術(shù)、IRF2 技術(shù);計(jì)算池區(qū)服務(wù)器硬件支持如Intel-VT或AMD-V硬件輔助虛擬化技術(shù)，服務(wù)器部署H3C CAS云系統(tǒng)，支持DRS與EVB、HA、DRS、EVB技術(shù);存儲(chǔ)池區(qū)設(shè)備支持互聯(lián)網(wǎng)小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口（iSCSI）技術(shù)和IP-SAN網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù);網(wǎng)絡(luò)管理中心虛擬化平臺(tái)搭建及虛擬化管理采用了H3C CAS企業(yè)版、H3C iMC。

4 校園網(wǎng)虛擬化平臺(tái)規(guī)劃

4.1 服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)IP地址規(guī)劃

服務(wù)器上根據(jù)不同的業(yè)務(wù)，分為管理服務(wù)器、多個(gè)業(yè)務(wù)服務(wù)器，對(duì)應(yīng)不同網(wǎng)卡有iLO網(wǎng)卡、管理網(wǎng)卡、存儲(chǔ)網(wǎng)卡、業(yè)務(wù)網(wǎng)卡。服務(wù)器網(wǎng)卡地址規(guī)劃將服務(wù)器、網(wǎng)卡、IP地址，形成對(duì)應(yīng)規(guī)劃表是施工與維護(hù)的需要。網(wǎng)卡所用IP地址規(guī)劃，如例表2。

在CAS虛擬化平臺(tái)虛擬機(jī)與虛擬機(jī)之間、虛擬機(jī)與虛擬交換機(jī)之間、虛擬機(jī)與外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，要明確物理網(wǎng)卡、虛擬交換機(jī)、業(yè)務(wù)模式的對(duì)應(yīng)關(guān)系例表3。

存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的IP地址規(guī)劃，如例表4

4.2 主機(jī)池、集群、主機(jī)和共享文件系統(tǒng)規(guī)劃

主機(jī)池規(guī)劃：CAS系統(tǒng)中主機(jī)池根據(jù)二層網(wǎng)絡(luò)來劃分，主機(jī)池要與共享文件系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)。

集群規(guī)劃：CAS系統(tǒng)中按照主機(jī)池-集群-主機(jī)順序依次進(jìn)行創(chuàng)建，其中要選中DRS和HA功能。

主機(jī)規(guī)劃：主機(jī)的命名要規(guī)范，例表5。

共享文件系統(tǒng)規(guī)劃：共享文件系統(tǒng)要與主機(jī)池一一對(duì)應(yīng)，32臺(tái)主機(jī)共用一個(gè)共享文件系統(tǒng)。

服務(wù)器的Initiator信息規(guī)劃：在IP SAN中存儲(chǔ)卷的Target被服務(wù)器的Initiator信息代替并進(jìn)行連接，服務(wù)器的Initiator信息唯一性。如例表6。

4.3 虛擬機(jī)規(guī)劃

根據(jù)實(shí)際需求，對(duì)虛擬機(jī)（VM）及其相應(yīng)資源的進(jìn)行分配，可以設(shè)置虛擬機(jī)優(yōu)先級(jí);內(nèi)存按可用與空閑2比1進(jìn)行分配;網(wǎng)卡選擇“Virtio”類型;外存選用“IDE硬盤”或“Virtio硬盤”。

4.4 云服務(wù)組織規(guī)劃

對(duì)組織劃分要分清級(jí)別和所在的組織，要建立相應(yīng)的對(duì)照表。例表7。

5 校園網(wǎng)虛擬化平臺(tái)搭建及部署

5.1 服務(wù)器中安裝H3C CAS系統(tǒng)

Flex server服務(wù)器iLo配置。添加管理IP-添加管理員-注冊(cè)，連接交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程PC對(duì)服務(wù)器的管理及控制。

服務(wù)器存儲(chǔ)器磁盤的格式配置。啟動(dòng)RAID（獨(dú)立磁盤冗余陣列）配置程序，本地磁盤設(shè)置為RAID 1+0模式。

FlexServer R390服務(wù)器中安裝H3C CAS系統(tǒng)。利用配置好的iLo，用交換機(jī)將FlexServer R390服務(wù)器與連接含ISO（CAS系統(tǒng)源文件）的PC連接，采用虛擬光驅(qū)“Virtual Drivers”，安裝H3C CAS云管理系統(tǒng)，選擇CVM/CIC，設(shè)置管理網(wǎng)卡地址，設(shè)置用戶密碼，選擇磁盤分區(qū)格式，安裝成功。

5.2 計(jì)算虛擬化資源部署

在安裝CAS的FlexServer R390服務(wù)器中，本地PC打開IE，輸入http：//服務(wù)地址IP：8080/cas;進(jìn)入CAS云管理平臺(tái)，依次添加主機(jī)池并命名;添加集群并命名，選中“啟用HA”和“開啟動(dòng)態(tài)資源調(diào)整”;添加主機(jī)，設(shè)置管理IP、用戶名及密碼。

5.3 網(wǎng)絡(luò)虛擬化資源部署

5.3.1 IRF2虛擬化技術(shù)

（1）S12500核心交換機(jī)上實(shí)現(xiàn)IRF 2虛擬化技術(shù)相關(guān)配置如下，拓?fù)鋱D如3。成員編號(hào)設(shè)置，[S1] irf member 1;創(chuàng)建IRF端口，[S1] irf-port 2;綁定，[S1-irf-port 2] port group interface ten-GigabitEthernet 1/0/23;切換到IRF模式，[S1] chassis convert mode irf;設(shè)置成員編號(hào)，[S2] irf member 2;創(chuàng)建IRF端口，[S2] irf-port 1 其余同上S1命令重復(fù)。（2）S12500核心交換機(jī)上實(shí)現(xiàn)IRF端口聚合相關(guān)配置如下，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如上圖5-1。進(jìn)入聚合模式，[S1]interface Bridge-Aggregation1;設(shè)置動(dòng)態(tài)模式，[S1-Bridge-Aggregation1] link-aggregation mode dynamic;GigabitEthernet1/0/22加到聚合組，[S1-Ten-GigabitEthernet1/0/22]port link-aggregation group 1 ;GigabitEthernet2/0/22加到聚合組，[S1-Ten-GigabitEthernet 2/0/22]port link-aggregation group1;兩個(gè)交換機(jī)S1、S2看作一個(gè)設(shè)備。（3）S12500核心交換機(jī)上實(shí)現(xiàn)LACP MAD檢測(cè)相關(guān)配置如下，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如上圖5-1。進(jìn)入聚合模式，[S1]interface Bridge-Aggregation1;啟用LACP MAD檢測(cè)，[S1-Bridge-Aggregation1]mad lacp enable。

5.3.2 云平臺(tái)虛擬交換機(jī)（VSwitch）配置

CAS系統(tǒng)中虛擬交換機(jī)（VSwitch）配置過程。CAS中添加完主機(jī)后，進(jìn)入主機(jī)界面，選擇“虛擬交換機(jī)”->“增加”按鈕，命名虛擬交換機(jī)為“VSwitch-storage”，“轉(zhuǎn)發(fā)模式”為“VEB”;為網(wǎng)絡(luò)接口配地址，開啟LACP功能。

5.4 存儲(chǔ)虛擬化資源部署

IP存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)（IP SAN）在云平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)，要完成在FlexStorage P4500存儲(chǔ)設(shè)備的劃分。進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)地址（IP）相關(guān)設(shè)置;安裝集中管理控制臺(tái)（CMC）;發(fā)現(xiàn)存儲(chǔ)設(shè)備P4500，右鍵選擇“重新配置RAID”;添加管理用戶，創(chuàng)建集群，創(chuàng)建卷并分配卷，share卷分配給服務(wù)器。

面向云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）校園網(wǎng)虛擬化平臺(tái)設(shè)計(jì)與搭建，做到了整體架構(gòu)科學(xué)、實(shí)用;實(shí)現(xiàn)了CAS 云系統(tǒng)的安裝;部署了計(jì)算資源的虛擬化，CAS系統(tǒng)中創(chuàng)建主機(jī)池、集群、主機(jī)（VM）的;VSwitch創(chuàng)建，IRF 2網(wǎng)絡(luò)虛擬技術(shù)的實(shí)現(xiàn);IP SAN 存儲(chǔ)虛擬化的配置。啟用了HA和動(dòng)態(tài)資源調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了“智能、高效、動(dòng)態(tài)、靈活” 校園網(wǎng)的資源配置與管理。

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