雙活數(shù)據(jù)中心建設(shè)探析

摘要：該文介紹了安徽省食品藥品檢驗(yàn)研究院數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，數(shù)據(jù)中心采用雙活技術(shù)，論文對(duì)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)要求，數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行介紹。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心;雙活

中圖分類號(hào)：TP319 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）25-0080-03

Abstract： This paper introduces the construction of data center of Anhui Institute of Food and Drug Control， the data center adopts dual live technology， the paper introduces the construction requirements of data center and the design and realization of data center.

Key words： data center; dual live technology

1 引言

隨著信息化進(jìn)程的不斷深入，應(yīng)用系統(tǒng)的規(guī)模越來越龐大，系統(tǒng)故障影響的范圍也越來越廣，客戶對(duì)系統(tǒng)故障的容忍度也越來越低，給業(yè)務(wù)部門帶來的損失也越來越大[1]。出于災(zāi)備的目的，一般會(huì)建設(shè)兩個(gè)數(shù)據(jù)中心，一個(gè)主數(shù)據(jù)中心用于承載業(yè)務(wù)的運(yùn)行，另一個(gè)備份數(shù)據(jù)中心用于備份主數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)和應(yīng)用。一旦發(fā)生災(zāi)難，主數(shù)據(jù)中心宕機(jī)，備份數(shù)據(jù)中心可以快速恢復(fù)數(shù)據(jù)和應(yīng)用，從而減輕因?yàn)?zāi)難給用戶帶來的損失[2]。災(zāi)難是小概率事件，而采用一主一備這種方式，備份數(shù)據(jù)中心只在災(zāi)難發(fā)生時(shí)才能起到作用，這對(duì)于用戶來說是 IT 資源和資金的浪費(fèi)。因此構(gòu)建一個(gè)真正具有高可靠、易擴(kuò)展、高性能和極高的業(yè)務(wù)連續(xù)性的數(shù)據(jù)中心成為用戶當(dāng)前的迫切需求。雙活數(shù)據(jù)中心可以做到：數(shù)據(jù)恢復(fù)點(diǎn)RPO=0恢復(fù)時(shí)間 RTO=0 ， 業(yè)務(wù)負(fù)載分布于 2個(gè)數(shù)據(jù)中心，任何災(zāi)難導(dǎo)致其中一個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，業(yè)務(wù)都不會(huì)中斷。雙活節(jié)點(diǎn)都可以對(duì)此數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫，此虛擬數(shù)據(jù)同時(shí)與主備節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行同步，主備節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)可同時(shí)被讀寫。極大地提高用戶業(yè)務(wù)的可靠性、性能、數(shù)據(jù)安全性及投資保護(hù)[3]。

2 數(shù)據(jù)中心要求

2.1 高性能

1）服務(wù)器高性能

數(shù)據(jù)庫(kù)業(yè)務(wù)需要非常高的計(jì)算能力及數(shù)據(jù)緩存能力，需要盡可能多的配置CPU數(shù)量和內(nèi)存數(shù)量。虛擬化服務(wù)器為虛擬化平臺(tái)中的虛擬機(jī)提供CPU和內(nèi)存計(jì)算資源，需要盡可能配置核數(shù)較多的CPU和大內(nèi)存。

2）存儲(chǔ)高性能

存儲(chǔ)為數(shù)據(jù)庫(kù)業(yè)務(wù)和虛擬化業(yè)務(wù)提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間和IO讀寫性能，需要有強(qiáng)大的處理能力和較高的讀寫速度，存儲(chǔ)需要配置中高檔次的存儲(chǔ)系統(tǒng)，配備大緩存及多塊高轉(zhuǎn)速磁盤已提高存儲(chǔ)的整體性能。

3）網(wǎng)絡(luò)的高性能

存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)需要具備萬兆的鏈路帶寬，數(shù)據(jù)中心與核心網(wǎng)絡(luò)之間要保證足夠的帶寬，需要保證流量無瓶頸傳輸。

2.2 高可靠性

數(shù)據(jù)中心需要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)不丟失、業(yè)務(wù)不中斷。企業(yè)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)可以在虛擬機(jī)之間隨意的遷移而業(yè)務(wù)不會(huì)中斷。下面分別對(duì)服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)三個(gè)方便的可靠性進(jìn)行要求：

1）服務(wù)器的高可靠性

安徽省食品藥品檢驗(yàn)研究院的核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)都運(yùn)行在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和虛擬化服務(wù)器上，需要保證一臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)，業(yè)務(wù)系統(tǒng)可以無中斷切換到其他服務(wù)器上，并且可以做到服務(wù)器故障排除后業(yè)務(wù)可以遷至原有服務(wù)器。實(shí)現(xiàn)任何服務(wù)器的單點(diǎn)故障對(duì)整個(gè)業(yè)務(wù)運(yùn)行沒有任何影響。

2）存儲(chǔ)的高可靠性

存儲(chǔ)系統(tǒng)需要做到數(shù)據(jù)的不丟失，業(yè)務(wù)不中斷，當(dāng)一臺(tái)存儲(chǔ)出現(xiàn)問題后，數(shù)據(jù)仍可以在另一臺(tái)存儲(chǔ)上進(jìn)行讀寫。需要滿足存儲(chǔ)A的控制器和存儲(chǔ)B的磁盤同時(shí)故障業(yè)務(wù)不中斷，反之也需滿足。要最大限度的利用磁盤空間，同時(shí)保證raid組的至少兩塊磁盤故障，數(shù)據(jù)不丟失。

3）網(wǎng)絡(luò)的高可靠性

存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)需要保證服務(wù)器到達(dá)存儲(chǔ)的路徑大于兩條，同時(shí)需要做到一臺(tái)FC交換機(jī)或網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)出現(xiàn)故障不會(huì)影響業(yè)務(wù)運(yùn)行。數(shù)據(jù)中心和核心網(wǎng)絡(luò)之間線路和設(shè)備都需要做到負(fù)載均衡、冗余備份。

2.3 高擴(kuò)展性

1）計(jì)算資源的高擴(kuò)展

當(dāng)計(jì)算資源緊張時(shí)需要增加計(jì)算資源時(shí)，需要做到新的服務(wù)器資源能夠快速、方便的融入現(xiàn)有的計(jì)算池資源中，并可以承接相應(yīng)的業(yè)務(wù)。

2）存儲(chǔ)資源的高擴(kuò)展

增加存儲(chǔ)的磁盤后，存儲(chǔ)資源可以自動(dòng)整合到現(xiàn)有的存儲(chǔ)資源中。并且可以自動(dòng)加入raid組中。

3）網(wǎng)絡(luò)資源的高擴(kuò)展

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)接口不夠時(shí)或者網(wǎng)絡(luò)鏈路帶寬需要擴(kuò)大時(shí)，新增的網(wǎng)絡(luò)資源需要做到和現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源無縫整合，以提供更多的端口數(shù)量已經(jīng)更大的傳輸帶寬。

2.4 高安全性

1）服務(wù)器的高安全

需要提供防惡意程序占用服務(wù)器計(jì)算資源的策略、提供針對(duì)七層應(yīng)用系統(tǒng)防護(hù)的策略以及虛擬主機(jī)安全防護(hù)策略。保證企業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的安全，做到防滲透、防跨站攻擊、防XSS攻擊、防掛馬。

2）存儲(chǔ)系統(tǒng)的安全

企業(yè)的重要數(shù)據(jù)都存放在存儲(chǔ)系統(tǒng)中，為了保障數(shù)據(jù)的安全，需要做到數(shù)據(jù)的不丟失，不外泄，不被非法訪問等。對(duì)于意外情況導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失需要做到數(shù)據(jù)的可恢復(fù)。

3）網(wǎng)絡(luò)的安全性

網(wǎng)絡(luò)上需要做到防ARP攻擊、防DOS攻擊、防不明身份者接入網(wǎng)絡(luò)等策略。

2.5 系統(tǒng)的備份

數(shù)據(jù)中心除了需要做到數(shù)據(jù)的不丟失外還需要對(duì)操作系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)、文件數(shù)據(jù)、郵件數(shù)據(jù)等進(jìn)行備份。保證人為的邏輯錯(cuò)誤導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失，能夠按需及時(shí)恢復(fù)某一時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)。

3 數(shù)據(jù)中心整體方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 數(shù)據(jù)中心拓?fù)?/p>

3.2 數(shù)據(jù)中心高性能的實(shí)現(xiàn)

1）服務(wù)器高性能

服務(wù)器的高性能主要體現(xiàn)在高速度的運(yùn)算能力、長(zhǎng)時(shí)間的可靠運(yùn)行、強(qiáng)大的外部數(shù)據(jù)吞吐能力等方面。服務(wù)器的構(gòu)成有處理器、硬盤、內(nèi)存、系統(tǒng)總線等，它們是為運(yùn)行在服務(wù)器上的軟件而特別制定的，因而服務(wù)器高性能需要結(jié)合當(dāng)前校方的具體應(yīng)用軟件而體現(xiàn)出來。考慮整體應(yīng)用是Vmware的虛擬化產(chǎn)品，針對(duì)Vmware虛擬化的使用特點(diǎn)，我們?yōu)榉?wù)器配備4路CPU和256G內(nèi)存，以保證虛擬機(jī)安裝快捷、運(yùn)行流暢。

2）存儲(chǔ)高性能

存儲(chǔ)的高性能主要有IOPS（每秒進(jìn)行讀寫操作的次數(shù)）值體現(xiàn)，影響IOPS的主要有存儲(chǔ)控制器的性能和硬盤的讀寫速度。本次采用的存儲(chǔ)采用大量業(yè)界先進(jìn)技術(shù)，包括大容量緩存擴(kuò)展、PCI-E 2.0、SAS 2.0、SSD等，構(gòu)建高性能的存儲(chǔ)平臺(tái)。本次采用10K SAS硬盤，通過64G緩存實(shí)現(xiàn)高IOPS。

3）網(wǎng)絡(luò)的高性能

網(wǎng)絡(luò)的高性能體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)鏈路上，存儲(chǔ)和服務(wù)器之間采用8GB的光纖接口，可以保證鏈路的高性能。同時(shí)服務(wù)器與數(shù)據(jù)中心交換機(jī)之間采用多條千兆線路聚合，數(shù)據(jù)中心交換機(jī)與核心之間采用鏈路聚合技術(shù)保證鏈路的高性能。

3.3 數(shù)據(jù)中心高可靠性的實(shí)現(xiàn)

數(shù)據(jù)中心需要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)零丟失、業(yè)務(wù)零中斷。企業(yè)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)可以在虛擬機(jī)之間隨意的遷移而業(yè)務(wù)不會(huì)中斷。下面我們從三個(gè)方便說明雙活數(shù)據(jù)中心的高可靠。

1）服務(wù)器的高可靠性

服務(wù)器為前端應(yīng)用提供運(yùn)行環(huán)境，如果服務(wù)器出現(xiàn)故障則會(huì)中斷對(duì)外界的服務(wù)。在此我們?yōu)殡p活數(shù)據(jù)中心配備了三臺(tái)服務(wù)器，三臺(tái)服務(wù)器之間采用虛擬化技術(shù)將服務(wù)器的資源整合在一起，做到了三臺(tái)服務(wù)器相互協(xié)作的目的，并且當(dāng)故障服務(wù)器恢復(fù)正常后業(yè)務(wù)會(huì)自動(dòng)遷移至其上運(yùn)行。簡(jiǎn)單地說就是一臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障了，故障服務(wù)器上的應(yīng)用會(huì)無中斷的切換到其他兩臺(tái)服務(wù)器上。

如上圖，故障服務(wù)器上的虛擬主機(jī)會(huì)自動(dòng)遷移至正常運(yùn)行的服務(wù)器上。

2）存儲(chǔ)的高可靠性

在雙活數(shù)據(jù)中心的中，存儲(chǔ)系統(tǒng)是重中之重，它作為整個(gè)企業(yè)數(shù)據(jù)的載體，這就意味著必須保證存儲(chǔ)的高可靠性。為了實(shí)現(xiàn)這一目的我們建議選擇對(duì)稱存儲(chǔ)解決方案，對(duì)稱存儲(chǔ)采用兩套相同的存儲(chǔ)系統(tǒng)且兩套存儲(chǔ)系統(tǒng)都處于Active 狀態(tài)。這就做到了兩套存儲(chǔ)不論那一套存儲(chǔ)出現(xiàn)問題都不會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失和業(yè)務(wù)的中斷。同時(shí)我們使用CRAID 技術(shù)，這樣既可以保證可用的磁盤數(shù)量多又能保證多塊盤出現(xiàn)故障時(shí)業(yè)務(wù)不中斷。

3）網(wǎng)絡(luò)的高可靠性

網(wǎng)絡(luò)是所有應(yīng)用的對(duì)外界提供服務(wù)的基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)故障雖然不會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失，但是也會(huì)是業(yè)務(wù)中斷。在雙活數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中，存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)采用兩臺(tái)FC交換機(jī)作為存儲(chǔ)和服務(wù)器連接的接口，兩臺(tái)FC交換機(jī)互為備份，再結(jié)合多路徑軟件可以保證兩條以上的鏈路連接服務(wù)器和存儲(chǔ)，這樣就可以充分的保證存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)高可靠性。數(shù)據(jù)中心的和核心網(wǎng)絡(luò)之間的高可靠性由兩臺(tái)專業(yè)的數(shù)據(jù)交換機(jī)來保證，這兩天數(shù)據(jù)中心交換機(jī)可做虛擬化技術(shù)將兩臺(tái)設(shè)備虛擬成一臺(tái)設(shè)備，同時(shí)采用鏈路聚合技術(shù)與核心網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行對(duì)接。保證了鏈路的負(fù)載均衡、冗余備份。

3.4 數(shù)據(jù)中心高擴(kuò)展性的實(shí)現(xiàn)

1）計(jì)算資源的高擴(kuò)展性

當(dāng)企業(yè)的業(yè)務(wù)增多后，可能會(huì)出現(xiàn)服務(wù)器資源不夠用的情況，需要增加計(jì)算資源。這時(shí)企業(yè)只需要購(gòu)買服務(wù)器即可。當(dāng)新購(gòu)的服務(wù)器加入虛擬化平臺(tái)中后他的資源會(huì)被自動(dòng)加入資源池中。目前vmware廠家支持的服務(wù)器數(shù)量可以滿足任何虛擬化的需求。

2）存儲(chǔ)資源高擴(kuò)展性

隨著企業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的增多，數(shù)據(jù)量會(huì)越來越大。存儲(chǔ)資源會(huì)出現(xiàn)短缺的情況，當(dāng)存儲(chǔ)資源不夠時(shí)，可以增加磁盤的數(shù)量。中高端存儲(chǔ)的至少可以擴(kuò)展至516塊磁盤，可以滿足企業(yè)現(xiàn)在及未來的需求。

3）網(wǎng)絡(luò)資源的高擴(kuò)展性

網(wǎng)絡(luò)接口或者鏈路緊張時(shí)，通過增加設(shè)備的方式進(jìn)行擴(kuò)展。新增加的設(shè)備可以和現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)無縫對(duì)接，數(shù)據(jù)中心交換機(jī)可以擴(kuò)展到8臺(tái)設(shè)備的橫向虛擬化。

4）應(yīng)用層安全

雙活數(shù)據(jù)中心中運(yùn)行的都是企業(yè)的應(yīng)用系統(tǒng)，這需要充分的保證其安全性。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)防火墻已經(jīng)無法滿足現(xiàn)有的安全需要，很多的攻擊都是針對(duì)防火墻已經(jīng)開放的端口應(yīng)用，通過對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)代碼的掃描和攻擊。針對(duì)這樣的安全形勢(shì)，對(duì)于數(shù)據(jù)中心中的應(yīng)用系統(tǒng)的防護(hù)，我們?cè)诤诵木W(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心之間增加一臺(tái)WEB防火墻，WEB防火墻可對(duì)做到杜絕不安全訪問，非法滲透，入侵，掃描等，提供防SQL注入，跨站、掛馬等策略，在保證網(wǎng)絡(luò)端口安全的前提下，進(jìn)一步滿足應(yīng)用層面的安全需要。

5）虛擬化層的安全

為了保證虛擬化中的虛擬服務(wù)器不受病毒的侵害，我們?cè)诜?wù)器上安裝了虛擬化安全防護(hù)軟件，可以為各個(gè)服務(wù)器上的虛擬機(jī)提供安全保護(hù)，猶如虛擬主機(jī)前面的一道防毒墻，可以阻斷攻擊者的攻擊。同時(shí)可以抑制病毒在虛擬主機(jī)之間傳播。

與傳統(tǒng)的需要安裝agent的殺毒系統(tǒng)不同，本次采用的是趨勢(shì)的無代理防毒系統(tǒng)，運(yùn)行在虛擬化層面，避免了傳統(tǒng)殺毒針對(duì)磁盤掃描引起的存儲(chǔ)IO風(fēng)暴，對(duì)虛擬化性能的影響降至最低，后期也可以擴(kuò)展深度檢測(cè)包工具，可以實(shí)現(xiàn)針對(duì)每個(gè)虛擬機(jī)的精細(xì)化安全策略。

6）數(shù)據(jù)層的安全

雙活存儲(chǔ)能夠解決業(yè)務(wù)連續(xù)性的問題，但是針對(duì)一些人為的操作導(dǎo)致數(shù)據(jù)出錯(cuò)，我們還需要備份系統(tǒng)來解決這樣的問題。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)操作系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)、文件數(shù)據(jù)、郵件數(shù)據(jù)等的備份，我們?cè)跀?shù)據(jù)中心交換機(jī)上部署一臺(tái)數(shù)據(jù)備份柜，其支持各種操作系統(tǒng)和vmware虛機(jī)的在線增量備份、應(yīng)用系統(tǒng)保護(hù)、文件數(shù)據(jù)保護(hù)、郵件數(shù)據(jù)備份、存儲(chǔ)柜數(shù)據(jù)同步。結(jié)合vmware虛擬化環(huán)境，我們?cè)谟龅叫枰謴?fù)某個(gè)虛機(jī)的時(shí)候，可以直接把這個(gè)虛機(jī)掛載到我們的虛擬化環(huán)境中，快速的恢復(fù)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

雙活數(shù)據(jù)中心方案分別從數(shù)據(jù)中心的高性能、高可靠性、高擴(kuò)展性、高安全性等方便考慮，保證數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)系統(tǒng)不中斷，數(shù)據(jù)不丟失。

高性能上我們?yōu)榉?wù)器選擇了高性價(jià)比的配置，配備了多核數(shù)的CPU和大的內(nèi)存，存儲(chǔ)方面選擇配備多塊磁盤提高存儲(chǔ)的IOPS。

高可靠性上服務(wù)器采用虛擬化技術(shù)進(jìn)行資源的整合，可以做到業(yè)務(wù)系統(tǒng)在虛機(jī)之間的熱遷移，保證業(yè)務(wù)的不中斷。存儲(chǔ)采用對(duì)稱存儲(chǔ)系統(tǒng)，保證存儲(chǔ)資源的雙活。網(wǎng)絡(luò)采用多設(shè)備多路徑的方式提高可靠性。

高擴(kuò)展性方面，無論是計(jì)算資源的擴(kuò)展、存儲(chǔ)資源的擴(kuò)展還是網(wǎng)絡(luò)資源的擴(kuò)展都可以做到靈活擴(kuò)展。

高安全性上我們采用下一代防火墻來保障業(yè)務(wù)系統(tǒng)的安全性，利用虛擬化安全防護(hù)保障虛擬主機(jī)的安全。在數(shù)據(jù)層面我們通過備份系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)保護(hù)。從各個(gè)方面保證系統(tǒng)的安全性。

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