數據中心解決方案

　　分布式數據中心解決方案

　　技術背景

　　數據大集中之后，企業的經營活動越來越依賴于數據中心與網絡等IT基礎設施，IT的7*24全天業務連續運營成為大型企業IT建設運營與企業經營追求的目標。如何實現減少甚至消除正常和非正常的停機對業務可用性造成的影響，不僅是IT建設與運維團隊的目標，更成為企業決策層所關注的。

　　出于災備(Disaster Recovery)的目的，企業一般都會建設兩個或多個數據中心(如圖1所示)。主數據中心承擔用戶的核心業務，其他的數據中心主要承擔一些非關鍵業務并同時備份主中心的數據、配置、業務等。正常情況下，主中心和備中心各司其職，發生災難時，主數據中心宕機、備份數據中心可以快速恢復數據和應用，從而減輕因災難給用戶帶來的損失。由于災難是小概率事件，而采用一主一備這種方式，備份數據中心只在災難發生時才能起到作用，并且隨著企業容災建設標準(《信息系統災難恢復規范》GB/T 20988-2007)的提升，備份IT資源和資金會投入越來越大，相互直接又不能夠復用，從而造成浪費。另外主備模式的應用，備中心在接替主中心時需要較長的時間、關系復雜，往往會嚴重影響用戶的業務辦理。典型的如國內外銀行等高端用戶多采用"兩地三中心"(即生產數據中心、同城災備中心、異地災備中心)建設方案。這種模式下，多個數據中心是主備關系，即存在主次，業務部署優先級存在差別，針對災難的響應與切換周期非常長，RTO與RPO目標無法實現業務零中斷，資源利用率低下，投資回報無法達到預期。兩地三中心本質上是一種通過簡單資源堆砌提高可用性的模式，對高可用的提高、業務連續性的保證仍然只是量變，業務連續性及容災備份一直沒有實質性的跨越。

　　目前，以銀行為代表的、包括政府、公共交通、能源電力等諸多行業用戶，開始將關注點轉向"分布式雙活數據中心"(Distributed Active/Active Data Centers)的建設(如圖2所示)。

　　分布式數據中心的定義

　　分布式雙活數據中心將業務分布到多個數據中心，彼此之間并行為客戶提供服務，分布式雙活包括兩大關鍵特征——分布式和雙活，體現出企業級用戶在建設與使用數據中心時對資源調度利用和業務部署靈活性的新思路。

　　所謂分布式，一是指數據中心在機房基礎設施、地理空間、計算/存儲/網絡資源的軟硬件部署上是分布而非集中的，滿足災備建設與業務聯系的要求，多個DC在建設上可以循序漸進的展開，彼此保持一定的獨立性，未來擴容升級可與現有架構保持良好兼容;二是資源的調度可以跨越多個數據中心，運維管理可以基于全局，多個數據中心間實現有機結合與資源共享，邏輯上可以視為一個全局的大數據中心。

　　所謂雙活，一是多中心之間地位均等，正常模式下協同工作，并行的為業務訪問提供服務，實現了對資源的充分利用，避免一個或兩個備份中心處于閑置狀態，造成資源與投資浪費，通過資源整合，雙活數據中心的服務能力往往雙倍甚至數倍于主備數據中心模式;二是在一個數據中心發生故障或災難的情況下，其他數據中心可以正常運行并對關鍵業務或全部業務實現接管，達到互為備份的效果，實現用戶的"故障無感知"。

　　分布式數據中心技術體系

　　數據中心網絡系統只是數據中心總體IT系統的一個組成部分，建設分布式雙活數據中心需要網絡、計算、存儲等多個IT系統之間緊密合作才能實現。分布式雙活數據中心的技術體系內容非常豐富，從數據中心前端的全局負載均衡(GSLB)到服務器前端的負載均衡(SLB)和服務器集群HA技術，再到后端的數據庫系統和存儲系統技術，涉及數據中心整體解決方案的方方面面。

　　分布式數據中心前段網絡雙活

　　在分布式雙活數據中心網絡環境下，通過數據中心前端分布式網絡雙活技術，用戶能快速訪問"距離最近"的可用數據中心相對應的業務，提高服務響應速度，提升用戶訪問體驗。數據中心的業務對外發布時，可以采用純IP地址也可以采用DNS域名方式。根據業務對外發布方式的不同，數據中心前端也相應采用不同的技術實現分布式網絡雙活。

　　如圖3所示，當業務采用純IP方式對外發布時，正常情況下只有主中心DC A對外發布業務路由，從而將用戶訪問流量牽引到主中心，實現主中心業務訪問。而備中心DC B的流量管理設備(支持RHI特性)只探測業務地址，因沒有探測到而不對外發布業務路由，實現主中心的備份作用。

　　圖3 純IP地址方式發布業務正常情況由主中心提供業務

　　當主中心業務遷移到備中心后，備中心的'流量管理設備探測到業務IP已經轉移到備中心，從而對外發布業務路由，引導用戶訪問備中心的業務IP，從而實現基于純IP發布業務的數據中心前端網絡雙活。

　　當業務系統基于DNS域名方式對外發布時，可以采用基于智能DNS解析的GSLB。GSLB解決了第一步即引導數據中心前端廣域網用戶流量訪問適當的數據中心問題，所以GSLB的應用環境往往是基于域名的多數據中心之間的負載分擔和相互之間的容災備份。

　　圖4 DNS方式GSLB的基本模型

　　(如圖4所示)GSLB 基于DNS的流量管理機制主要完成DNS解析請求的負載均衡、服務器狀態監控、用戶訪問路徑優化。用戶訪問應用時，域名解析請求將由GSLB負責處理，它通過一組預先定義好的策略，將最接近用戶的節點地址提供給用戶，使其可以得到快速的服務。同時，它還與分布在各DC的所有GSLB節點保持通訊，搜集各節點的健康狀態，以保證不將用戶的請求分配到任何一個已經不可用的節點上。GSLB 通過就近探測實現負載分擔(如圖5所示)。

　　圖5 GSLB就近探測原理

　　數據中心A、B、C各部署一個GSLB，其中DC A的GSLB為主GSLB，響應流程如下：

　　1. Local DNS向主GSLB發起域名解析請求;

　　2. GSLB-A、GSLB-B、GSLB-C將訪問local DNS的延遲時間等相關信息返回給GSLB-A匯總，并判斷最優的地址返回給local DNS;

　　3. 以站點的響應時間作為引導用戶的依據，用戶的訪問請求被導向到性能好，響應時間快的站點。

　　DNS方式的GSLB主要功能和特性如下：

　　應用智能：感知應用，及時發現業務中斷;

　　可管理：自動切換，通知用戶改變數據訪問點;

　　高性能：支持流量在數據中心的動態負載均衡。

　　分布式數據中心后端網絡互連技術

　　通過虛擬機動態遷移技術(如VMware的vMotion)可實現數據中心間的計算資源動態調配，通過服務器高可用集群技術可實現數據中心間應用級容災，這兩種應用場景統稱為"分布式數據中心(Distributed Data Center)部署方式"，其特點是一個應用系統在IP地址不變的情況下可以在不同數據中心對外提供服務，但同一時段此應用只出現在一個數據中心，數據中心的訪問用戶不感知這種變化。虛擬化從根本上改變了數據中心網絡架構的需求，最重要的一點就是，虛擬化引入了虛擬機動態遷移技術，從而要求網絡支持大范圍的二層域，大二層網絡技術應運而生，以幫助解決二層網絡的擴展。

　　以太網虛擬化互聯(EVI：Ethernet Virtual Interconnection)技術基于現有的服務提供商網絡和企業網絡，給分散的物理站點提供靈活的二層互聯功能。EVI解決方案部署非常簡單，成本低廉，只需要在站點邊緣部署一個或多個支持EVI功能的設備，企業網絡和服務提供商網絡無需做任何變動

　　數據中心之間需要二層互聯，建議在數據中心添加獨立的邊緣層設備負責數據中心之間的二層互聯，邊緣層支持設備冗余以提升高可靠性。當然，如果數據中心匯聚層設備支持MDC，可以在現有匯聚層設備上劃分出一個邏輯獨立的邊緣層設備。這樣可以減少網絡設備的數量，降低成本。標準的EVI部署模型如圖10所示。

　　圖10 EVI部署模型

　　在數據中心添加獨立的邊緣層設備負責數據中心之間的二層互聯，邊緣層支持設備冗余以提升高可靠性。數據中心的多個POD的匯聚層設備通過二層鏈路連接到邊緣設備，從而不同數據中心站點之間的POD之間形成大的二層轉發域。

　　云數據中心解決方案

　　云計算數據中心是一種基于云計算架構的計算、存儲及網絡資源松耦合，完全虛擬化各種IT設備、模塊化程度較高、自動化程度較高、具備較高綠色節能程度的新型數據中心。數據中心從物理上聚集了大量服務器，是網絡的邏輯中心，提供業務的源頭。數據中心應具備十分豐富的帶寬資源、安全可靠的機房設施、高水平的網絡管理、十分完備的增值服務。數據中心的實質是創造盡可能多的基于帶寬的增值價值。

　　云數據中心特點：一是高度虛擬化，包括服務器、存儲、網絡、應用等虛擬化，用戶可以按需調用各種資源;二是自動化管理程度，包括物理服務器、虛擬服務器管理，相關業務自動化流程管理、客戶服務收費等自動化管理;三是綠色節能，云計算數據中心在各方面符合綠色節能標準，一般PUE值不超過1.5。

　　虛擬化數據中心架構圖

　　云數據中心解決方案包括虛擬化平臺、虛擬化數據中心管理、虛擬化數據中心運維、虛擬化數據中心備份、虛擬化數據中心安全等。虛擬化數據中心的基礎和應用運行平臺，實現所有計算資源的池化，能夠實現共享、動態、集中監控、集中管理、擴展和高可用特性。虛擬化數據中心的管理平臺可實現對底層基礎架構的管理，實現對虛擬化資源的管理，在統一的管理平臺上實現跨地域，多數據中心的管理。虛擬化數據中心運維平臺是確保虛擬化數據中心進行自動化操作的關鍵平臺，也是和未來的有云門戶進行接口的.平臺。虛擬化備份平臺對整個數據中心中的應用、數據實現集中的備份和恢復，確保當出現系統故障、誤操作等情況下的應用系統可用性和可恢復。集中的虛擬化數據中心安全，根據不同用戶、不同管理員的使用權限和角色，對其能夠訪問的系統，能夠執行的操作進行詳細的定義。

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