智慧校園云數(shù)據(jù)中心方案V3.0

完整版（2023年）

智慧校園云數(shù)據(jù)中心方案

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智慧校園云數(shù)據(jù)中心方案V3.0

目錄

第1章項目概況3

1.1建設(shè)背3

景........................................................................

1.2建設(shè)目3

標(biāo)........................................................................

1.3建設(shè)需4

求.......................................................................

1.3.1設(shè)計原則4

1.3.2建設(shè)思路5

第2章云數(shù)據(jù)中心解決方案5

2.1云數(shù)據(jù)中心框架設(shè)計5

2.1.1云數(shù)據(jù)中心總體設(shè)計5

2.1.2云平臺總體架構(gòu)6

2.2計算資源池設(shè)計9

2.2.1虛擬機(jī)的定義...................................10

2.2.2虛擬化技術(shù)選擇.....................................11

2.2.3計算資源池分類.....................................12

2.2.4服務(wù)器容量規(guī)劃.....................................14

2.2.5虛擬機(jī)資源分配.....................................15

2.2.6虛擬機(jī)的物理分布....................................15

2.2.7虛擬機(jī)模板設(shè)計.....................................16

2.2.8高可用性設(shè)計....................................16

2.2.9動態(tài)資源擴(kuò)展（DRX）.....................................................................18

2.3存儲系統(tǒng)建設(shè)........................................25

2.3.1存儲需求分析.....................................25

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2.3.2解決方案.......................................29

2.3.3方案基本優(yōu)勢...................................30

2.4備份系統(tǒng)建設(shè)........................................41

2.4.1方案架構(gòu).......................................41

2.4.2方案說明.......................................41

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第1章項目概況

1.1建設(shè)背景

根據(jù)《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》，到2020年，全面完成

《綱要》所提出的教育信息化目標(biāo)任務(wù)，形成與國家教育現(xiàn)代化發(fā)展目標(biāo)相適應(yīng)的教育

信息化體系，基本實現(xiàn)所有地區(qū)和各級各類學(xué)校寬帶網(wǎng)絡(luò)的全面覆蓋，基本建成人人可

享有優(yōu)質(zhì)教育資源的信息化學(xué)習(xí)環(huán)境，教育管理信息化水平顯著提高，教育信息化整體

上接近國際先進(jìn)水平，其次對教育改革和發(fā)展的支撐與引領(lǐng)作用充分顯現(xiàn)。

“數(shù)字化校園”的建設(shè)，已經(jīng)為學(xué)校師生的學(xué)習(xí)、生活、科研提供了比較豐富的信

息，而''智慧校園”應(yīng)當(dāng)在“數(shù)字校園”的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步挖掘信息資源的價值，實現(xiàn)

智能化的推送，促進(jìn)知識的智慧傳播與分享。智慧校園發(fā)展的定位，要讓信息化真正成

為提升學(xué)校核心競爭力的手段。

通過“智慧校園”項目的建設(shè)，可以提高學(xué)校的信息服務(wù)和應(yīng)用的質(zhì)量與水平，建

立一個開放的、創(chuàng)新的、協(xié)作的和智能的綜合信息服務(wù)平臺。并且可以通過綜合信息服

務(wù)平臺，實現(xiàn)各個系統(tǒng)的共享、整合，提高學(xué)校的信息化水平和工作效率。

1.2建設(shè)目標(biāo)

“智慧校園”是指通過利用云計算、虛擬化和物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)來改變學(xué)生、教師和

校園資源相互交互的方式，將學(xué)校的教學(xué)、科研、管理與校園資源和應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行整合，

以提高應(yīng)用交互的明確性、靈活性和響應(yīng)速度，從而實現(xiàn)智慧化服務(wù)和管理的校園模式。

它的應(yīng)用基礎(chǔ)是要建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)服務(wù)平臺，需要充分整合利用現(xiàn)有的應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)。

對于學(xué)校數(shù)據(jù)中心整合信息化建設(shè)資源，充分利用現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施，對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心

業(yè)務(wù)平臺進(jìn)行調(diào)整、升級和改造，滿足教務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)和教務(wù)管理服務(wù)需要。

具體包括：

采用云計算相關(guān)技術(shù)，結(jié)合創(chuàng)新建設(shè)模式，搭建標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、功能完善、系統(tǒng)穩(wěn)定、

安全可靠、縱橫互通、集中統(tǒng)一的云計算平臺，為各部門信息資源共享、數(shù)據(jù)交換和系

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統(tǒng)辦公提供良好的支撐。

通過建設(shè)云計算平臺，方便未來將新增應(yīng)用快速部署到云計算平臺上，大大縮短新

IT系統(tǒng)的上線時間，預(yù)期將節(jié)省設(shè)備30）6,節(jié)約能耗5C%o

解決“信息孤島”，實現(xiàn)信息共享，提高信息安全水平，提高工作效率和公共服務(wù)

水平，提供面向社會的專業(yè)性服務(wù)和為社會公眾提供信息服務(wù)。

通過降低成本、提升效率、節(jié)能減排，滿足電子政務(wù)要貫徹落實科學(xué)發(fā)展觀，轉(zhuǎn)變

發(fā)展模式的需要。

滿足在云計算平臺上搭建應(yīng)用系統(tǒng)的需要，包括以三層架構(gòu)為主的應(yīng)用系統(tǒng)，以及

大訪問量的應(yīng)用系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)處理量的應(yīng)用系統(tǒng)以及大計算量的應(yīng)用系統(tǒng)。

1.3建設(shè)需求

1.3.1設(shè)計原則

標(biāo)準(zhǔn)開放

為保證多廠商的良好兼容性，避免廠商技術(shù)鎖定，方案的設(shè)計充分保證與第三方廠

商設(shè)備保持良好的對接。此外，為保證方案的前瞻性，設(shè)備的選型應(yīng)充分考慮對已有的

云計算相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（如EVB/802.IQbg等）的擴(kuò)展支持能力，保證良好的先進(jìn)性，以適應(yīng)未

來的技術(shù)發(fā)展。

業(yè)務(wù)高可用

云計算平臺作為承載未來數(shù)據(jù)中心應(yīng)用的重要IT基礎(chǔ)設(shè)施，承擔(dān)著穩(wěn)定運行和業(yè)

務(wù)創(chuàng)新的重任。伴隨著數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)的集中，云計算平臺的建設(shè)及運維給信息部門帶來了

巨大的壓力，因此平臺的建設(shè)從基礎(chǔ)資源池（計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)）、虛擬化平臺、云平

臺等多個層面充分考慮業(yè)務(wù)的高可用，基礎(chǔ)單元出現(xiàn)故障后業(yè)務(wù)應(yīng)用能夠迅速進(jìn)行切換

與遷移，用戶無感知，保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性。

統(tǒng)一管理與自動化

云計算的最終目標(biāo)是要實現(xiàn)系統(tǒng)的按需運營，多種服務(wù)的開通，而這依賴于對計算、

存儲、網(wǎng)絡(luò)資源的調(diào)度和分配，同時提供用戶管理、組織管理、工作流管理、自助Portal

界面等。從用戶資源的申請、審批到分配部署的智能化。管理系統(tǒng)不僅要實現(xiàn)對傳統(tǒng)的

物理資源和新的虛擬資源進(jìn)行管理，還要從全局而非割裂地管理資源，因此統(tǒng)一管理與

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自動化將成為必然趨勢。

1.3.2建設(shè)思路

規(guī)模建設(shè)陸續(xù)擴(kuò)容

對于云平臺中的服務(wù)器、存儲資源池構(gòu)建，本次方案采用在現(xiàn)有硬件基礎(chǔ)上建設(shè)的

思路，重點傾向于虛擬化平臺、云平臺的建設(shè)。逐步通過現(xiàn)有服務(wù)器上業(yè)務(wù)應(yīng)用的P2V

遷移，對整合設(shè)備到資源池中，保證最佳的TCO（總體擁有成本）。

以基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（laaS）為基礎(chǔ)，逐步完善PaaS和SaaS建設(shè)

云計算laaS,通常是基于虛擬化技術(shù)（特別是硬件級虛擬化技術(shù)）實現(xiàn)了物理資

源和應(yīng)用系統(tǒng)的松耦合，從而體現(xiàn)物理資源池的理念。然而基于虛擬化技術(shù)僅僅是形成

一個資源池，為了給上層應(yīng)用系統(tǒng)提供彈性的按需分配的物理資源，對于這個資源池我

們?nèi)孕枰M(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)度與管理，從而為這個資源池賦予更多的智能以滿足業(yè)務(wù)的需求。

近兩年來，laaS一直國內(nèi)云計算服務(wù)發(fā)展的基礎(chǔ)，該服務(wù)模式與上層應(yīng)用耦合度

最低，部署相對自由、靈活，相應(yīng)的解決方案產(chǎn)品比較成熟，無需針對業(yè)務(wù)進(jìn)行復(fù)雜的

二次定制開發(fā)，部署和運維成本都較低，而且laaS的部署對最終用戶來說是透明的，

不改變最終用戶的使用習(xí)慣。

本次方案的建設(shè)中，考慮到云計算數(shù)據(jù)中心建設(shè)的實際情況，我們建議初期以提供

laaS服務(wù)為基礎(chǔ)，包括虛擬主機(jī)、虛擬存儲、等服務(wù)，保證對現(xiàn)有應(yīng)用系統(tǒng)和用戶影

響最低的前提下，逐步完成向應(yīng)用向云中的遷移。對于PaaS和SaaS的建設(shè)，待laaS

平臺日益完善，數(shù)據(jù)格式、中間件、數(shù)據(jù)庫形成標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一之后再逐步進(jìn)行建設(shè)。

第2章云數(shù)據(jù)中心解決方案

2.1云數(shù)據(jù)中心框架設(shè)計

2.1.1云數(shù)據(jù)中心總體設(shè)計

云平臺建設(shè)是校園云數(shù)據(jù)中心核心的建設(shè)內(nèi)容，目前IT基礎(chǔ)架構(gòu)架構(gòu)的發(fā)展處在

虛擬化整合和云架構(gòu)階段。針對本項目的業(yè)務(wù)需求，采用虛擬化技術(shù)可以無縫的部署在

信息中心的IT系統(tǒng)中，且滿足平滑遷移、提高應(yīng)用系統(tǒng)的可用性等業(yè)務(wù)要求，并通過

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云平臺技術(shù)實現(xiàn)自動化特性。從技術(shù)上來看，虛擬化技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過5-6年的快速發(fā)展,

并被包括學(xué)校、電力、金融、政府信息中心等大量國內(nèi)外領(lǐng)域使用驗證，有很高的成熟

度、可靠性。

7V層

包安管理自助取柴門尸作流祇務(wù)管悝與報表

虛擬化管理層

年以機(jī)’I痣后潮曾用］境像文佇管理虛擬化管理層

動壬責(zé)源麗

虛擬化內(nèi)核虛擬化內(nèi)核

J8T擬計算布擬存儲SKUWS5

費泳池資源活資源池

硬件基礎(chǔ)設(shè)施層

存儲

2.1.2云平臺總體架構(gòu)

本次項目主要從基礎(chǔ)架構(gòu)整合、應(yīng)用整合等方面，對甘肅中醫(yī)院大學(xué)IT系統(tǒng)規(guī)戈h

從業(yè)務(wù)邏輯方面分析，可以分為云計算運維中心、虛擬網(wǎng)絡(luò)資源池、計算資源池、存儲

資源池等幾大部分，其邏輯關(guān)系用下表表示：

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云平臺

型蜉吟氐郵亙

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整體規(guī)劃如下:

基礎(chǔ)平臺整合

基礎(chǔ)平臺的整合通常包括服務(wù)器資源整合。

服務(wù)器整合的通常表現(xiàn)就是采用虛擬化技術(shù)，將一套性能較強(qiáng)的系統(tǒng)，邏輯的分割

為多個相對獨立的系統(tǒng)，這樣可以將較多的應(yīng)用整合到較少的物理服務(wù)器里面。

應(yīng)用系統(tǒng)整合

應(yīng)用系統(tǒng)的整合主要包括應(yīng)用部署進(jìn)行重新規(guī)劃和數(shù)據(jù)庫整合二個方面。

應(yīng)用系統(tǒng)部署重新規(guī)劃，主要是結(jié)合服務(wù)器虛擬化技術(shù)，將多個業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行集中，

同時根據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)類型，進(jìn)行合理的資源分配。

物理拓?fù)浼軜?gòu)規(guī)劃：

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建設(shè)內(nèi)容：

1、數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)：

數(shù)據(jù)中心建設(shè)面臨的大量的服務(wù)器接入、通常在數(shù)據(jù)中心前端部署數(shù)據(jù)中心交換機(jī)、滿

足高密服務(wù)器接入需求，本次網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心前端部署二臺萬兆數(shù)據(jù)中心交換機(jī)，滿足服

務(wù)器的高密接入。

2、服務(wù)器池化建設(shè)：

采用刀片服務(wù)器融合架構(gòu)，提供統(tǒng)一的機(jī)框、電源、風(fēng)扇、交換單元，較好的擴(kuò)容

性能滿足了數(shù)據(jù)中心資源池的需求。

3、存儲池化建設(shè)：

部署數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一存儲，通過FCSAN方式實現(xiàn)高性能數(shù)據(jù)存儲中心。

4、虛擬化軟件：本次方案建設(shè)采用虛擬化云數(shù)據(jù)中心建設(shè)模式、云計算核心的建設(shè)內(nèi)

容即為虛擬化、推薦采用***CAS虛擬化軟件，對服務(wù)器進(jìn)行虛擬化，通過虛擬化，

一臺物理服務(wù)器虛擬出多個虛擬服務(wù)器，不同的服務(wù)器滿足不同的業(yè)務(wù)建設(shè)需求，

實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心高可靠性，高可用性特性。

本方案在多個層面考慮系統(tǒng)冗余，保證系統(tǒng)高可用。具體包括：

-系統(tǒng)層高可用

虛擬機(jī)高可用

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-借助虛擬化，應(yīng)用系統(tǒng)可以不進(jìn)行任何改變即實現(xiàn)HA

中間件層高可用

-應(yīng)用服務(wù)器采用集群方式構(gòu)建；

-數(shù)據(jù)庫服務(wù)器建立雙機(jī)HA；

應(yīng)用高可用

-針對高可用進(jìn)行設(shè)計，確保集群可以正常運作；

針對此次項目，管理軟件將運行在虛擬機(jī)之上，采用虛機(jī)HA及應(yīng)用集群方式保證

雙重的高可用性。

針對用戶虛機(jī)，管理軟件將自動監(jiān)測所有虛機(jī)的狀態(tài)，當(dāng)物理機(jī)發(fā)生故障時，管理

軟件將自動切換該虛機(jī)至其他物理機(jī)，確保用戶虛機(jī)的可用性。

2.2計算資源池設(shè)計

服務(wù)器是云計算平臺的核心之一，其承擔(dān)著云計算平臺的“計算”功能。對于云計

算平臺上的服務(wù)器，通常都是將相同或者相似類型的服務(wù)器組合在一起，作為資源分配

的母體，即所謂的服務(wù)器資源池。在這個服務(wù)器資源池上，再通過安裝虛擬化軟件，使

得其計算資源能以一種虛擬服務(wù)器的方式被不同的應(yīng)用使用。這里所提到的虛擬服務(wù)器，

是一種邏輯概念。對不同處理器架構(gòu)的服務(wù)器以及不同的虛擬化平臺軟件，其實現(xiàn)的具

體方式不同。在x86系列的芯片上，其主要是以常規(guī)意義上的VMware虛擬機(jī)或者***loud

虛擬機(jī)的形式存在。后續(xù)的方案描述中，都以***虛擬化軟件進(jìn)行描述。

?CVK：CloudVirtualizationKernel,虛擬化內(nèi)核平臺

運行在基礎(chǔ)設(shè)施層和上層操作系統(tǒng)之間的“元”操作系統(tǒng)，用于協(xié)調(diào)上層操作系統(tǒng)對

底層硬件資源的訪問，減輕軟件對硬件設(shè)備以及驅(qū)動的依賴性，同時對虛擬化運行環(huán)境

中的硬件兼容性、高可靠性、高可用性、可擴(kuò)展性、性能優(yōu)化等問題進(jìn)行加固處理。

?CVM：CloudVirtualizationManager,虛擬化管理系統(tǒng)

主要實現(xiàn)對數(shù)據(jù)中心內(nèi)的計算、網(wǎng)絡(luò)和存儲等硬件資源的軟件虛擬化，形成虛擬資

源池，對上層應(yīng)用提供自動化服務(wù)。其業(yè)務(wù)范圍包括：虛擬計算、虛擬網(wǎng)絡(luò)、虛擬存儲、

高可靠性（HA）、動態(tài)資源調(diào)度（DRS、虛擬機(jī)容災(zāi)與備份、虛擬機(jī)模板管理、集群文件

系統(tǒng)、虛擬交換機(jī)策略等。

采用購置的虛擬化軟件對多臺PC服務(wù)器虛擬化后，連接到共享存儲，構(gòu)建成虛擬

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化資源池，通過網(wǎng)絡(luò)按需為用戶提供計算資源服務(wù)。同一個資源池內(nèi)的虛擬機(jī)可以共享

資源池內(nèi)物理服務(wù)器的CPU內(nèi)存、存儲、網(wǎng)絡(luò)等資源，并可在資源池內(nèi)的物理服務(wù)器上

動態(tài)漂移，實現(xiàn)資源動態(tài)調(diào)配。

計算資源池邏輯組網(wǎng)架構(gòu)圖如下所示：

計算資源池邏輯組網(wǎng)架構(gòu)

建成后的虛擬化系統(tǒng)，虛擬機(jī)之間安全隔離；虛擬機(jī)可以實現(xiàn)物理機(jī)的全部功能；

兼容主要服務(wù)器廠商的主流X86服務(wù)器、主流存儲陣列產(chǎn)品、運行在X86服務(wù)器上的主

流操作系統(tǒng)，并支持主流應(yīng)用軟件的運行。

2.2.1虛擬機(jī)的定義

虛擬機(jī)與物理服務(wù)器類似，它們主要的區(qū)別在于虛擬機(jī)并不是由電子元器件件組成的,

而是由一組文件構(gòu)成的。每臺虛擬機(jī)都是一個完整的系統(tǒng)，它具有CPU內(nèi)存、網(wǎng)

絡(luò)設(shè)備、存儲設(shè)備和BIOS,因此操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序在虛擬機(jī)中的運行方式與它們在物

理服務(wù)器上的運行方式?jīng)]有任何區(qū)別。

與物理服務(wù)器相比，虛擬機(jī)具有如下優(yōu)勢：

1.在標(biāo)準(zhǔn)的x86物理服務(wù)器上運行。

2.可訪問物理服務(wù)器的所有資源（如CPU、內(nèi)存、磁盤、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和外圍設(shè)備），

任何應(yīng)用程序都可以在虛擬機(jī)中運行。

3.默認(rèn)情況，虛擬機(jī)之間完全隔離，從而實現(xiàn)安全的數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)連接和數(shù)據(jù)

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存儲。

4.可與其它虛擬機(jī)共存于同一臺物理服務(wù)器，從而達(dá)到充分利用硬件資源的目的。

5.虛擬機(jī)鏡像文件與應(yīng)用程序都封裝于文件之中，通過簡單的文件復(fù)制便可實現(xiàn)

虛擬機(jī)的部署、備份以及還原。

6.具有可移動的靈巧特點，可以便捷地將整個虛擬機(jī)系統(tǒng)（包括虛擬硬件、操作

系統(tǒng)和配置好的應(yīng)用程序）在不同的物理服務(wù)器之間進(jìn)行遷移，甚至還可以在虛擬機(jī)正

在運行的情況下進(jìn)行遷移。

7.可將分布式資源管理與高可用性結(jié)合到一起，從而為應(yīng)用程序提供比靜態(tài)物理

基礎(chǔ)架構(gòu)更高的服務(wù)優(yōu)先級別。

可作為即插即用的虛擬工具（包含整套虛擬硬件、操作系統(tǒng)和配置好的應(yīng)用程序）

進(jìn)行構(gòu)建和分發(fā)，從而實現(xiàn)快速部署。

2.2.2虛擬化技術(shù)選擇

X86服務(wù)器虛擬化技術(shù)是在一個物理服務(wù)器上獨立并行運行具有不同操作系統(tǒng)的

虛擬機(jī)，而每個虛擬機(jī)都擁有一套獨立的虛擬硬件（如CPU內(nèi)存、網(wǎng)卡、磁盤等）。

其原理是把PC服務(wù)器資源轉(zhuǎn)化成邏輯計算資源，通過對物理計算資源的邏輯劃分，使

應(yīng)用系統(tǒng)安全、高效、隔離的運行，提高資源利用率。

適用程序標(biāo)甫程存蒞用軸片

（App）（App）（App）

客戶操作系統(tǒng)客戶操作系統(tǒng)客戶操作系統(tǒng)虛擬機(jī)

（GuestOS）（GuestOS）（GuestOS）（VM）

虛擬硬件虛擬硬件虛擬硬件

虛擬機(jī)管理器＜VMM）

硬件（CPU、內(nèi)存、硬盤等,

服務(wù)器虛擬化架構(gòu)

虛擬化對傳統(tǒng)的物理服務(wù)器而言，在以下三個方面突破了傳統(tǒng)的應(yīng)用模式：

1）它是一個抽象層，它將物理硬件和操作系統(tǒng)分離，從而提供更高的IT資源利

用率和靈活性。

2）虛擬化允許具有不同操作系統(tǒng)的多個虛擬機(jī)在同一實體機(jī)上獨立并行運行。每

個虛擬機(jī)都有自己的一套虛擬硬件，可以在這些虛擬硬件上加載操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。

無論實際采用了什么物理硬件組件，操作系統(tǒng)都將它們視為一組標(biāo)準(zhǔn)化的硬件。

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3）虛擬機(jī)被封裝在文件中，因此可以快速對其進(jìn)行保存、復(fù)制和部署?？稍趲酌?/p>

鐘內(nèi)將整個系統(tǒng)（完全配置的應(yīng)用程序、操作系統(tǒng)、BIOS和虛擬硬件）從一臺物理服

務(wù)器遷移至另一臺物理服務(wù)器，以實現(xiàn)零停機(jī)維護(hù)和連續(xù)的工作負(fù)載整合。

由于虛擬架構(gòu)使操作系統(tǒng)擺脫了和底層硬件驅(qū)動之間的緊耦合關(guān)系，操作系統(tǒng)和上

層應(yīng)用可在計算資源池內(nèi)平滑遷移，為應(yīng)用系統(tǒng)提供具有高性能計算能力、安全穩(wěn)定、

靈活的硬件承載平臺。X86服務(wù)器虛擬化體系結(jié)構(gòu)主流的有兩種：寄居架構(gòu)和裸金屬架構(gòu),

其架構(gòu)如下圖所示:

寄居架構(gòu)裸金屬架構(gòu)

計算虛擬化技術(shù)分類

寄居架構(gòu)就是在操作系統(tǒng)之上安裝和運行虛擬化程序，依賴于主機(jī)操作系統(tǒng)對設(shè)備

的支持和物理資源的管理。因為虛擬化軟件運行在主機(jī)操作系統(tǒng)之上，因此效率低、可

靠性不高，主要應(yīng)用于桌面級應(yīng)用。

裸金屬架構(gòu)是直接在硬件上面安裝虛擬化軟件，再在其上安裝虛擬機(jī)的操作系統(tǒng)和

應(yīng)用。虛擬化軟件本身就是一個微內(nèi)核，因為直接運行在主機(jī)硬件之上，效率高、可靠

性高。

本項目建議選用裸金屬架構(gòu)，同時.，借助硬件輔助虛擬化，可以充分發(fā)揮服務(wù)器

CPU內(nèi)存、10性能，虛擬化管理平臺的服務(wù)器性能消耗不超過1%

2.2.3計算資源池分類

為了提升虛擬化系統(tǒng)的可靠性，在虛擬化平臺的計算資源池建設(shè)時，可以將多個物

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智慧校園云數(shù)據(jù)中心方案V3.0

理主機(jī)合并為一個具有共享資源池的集群。虛擬化軟件管理系統(tǒng)的1IA功能組件會監(jiān)控

該集群下所有的主機(jī)和物理主機(jī)內(nèi)運行的虛擬機(jī)。當(dāng)物理主機(jī)發(fā)生故障，出現(xiàn)宕機(jī)時，HA

功能組件會立即響應(yīng)并在集群內(nèi)另一臺主機(jī)上重啟該物理主機(jī)內(nèi)運行的虛擬機(jī)。當(dāng)

某一虛擬服務(wù)器發(fā)生故障時，HA功能也會自動的將該虛擬機(jī)重新啟動來恢復(fù)中斷的業(yè)

務(wù)。

在搭建服務(wù)器資源池之前，首先應(yīng)該確定資源池的數(shù)量和種類，并對服務(wù)器進(jìn)行歸

類。歸類的標(biāo)準(zhǔn)通常是根據(jù)服務(wù)器的CPU類型、型號、配置、物理位置來決定。對云計算

平臺而言，屬于同一個資源池的服務(wù)器，通常就會將其視為一組可互相替代的資源。所

以，一般都是將相同處理器、相近型號系列并且配置與物理位置接近的服務(wù)器一一比如相

近型號、物理距離不遠(yuǎn)的機(jī)架式服務(wù)器或者刀片服務(wù)器。在做資源池規(guī)劃的時候，也需

要考慮其規(guī)模和功用。如果單個資源池的規(guī)模越大，可以給云計算平臺提供更大的靈活

性和容錯性：更多的應(yīng)用可以部署在上面，并且單個物理服務(wù)器的宕機(jī)對整個資源

池的影響會更小些。但是同時，太大的規(guī)模也會給出口網(wǎng)絡(luò)吞吐帶來更大的壓力，各個

不同應(yīng)用之間的干擾也會更大。如果有條件的話，通常推薦先審視一下自身的業(yè)務(wù)應(yīng)用。

可以考慮將應(yīng)用分級，將某些級別高的應(yīng)用盡可能地放在某些獨立而規(guī)模較小的資源池內(nèi),

輔以較高級別的存儲設(shè)備，并配備高級別的運維值守。而那些級別比較低的應(yīng)用，

則可以被放在那些規(guī)模較大的公用資源池（群）中。

初期的資源池規(guī)劃應(yīng)該涵蓋所有可能被納管到云計算平臺的所有服務(wù)器資源，包括

那些為搭建云計算平臺新購置的服務(wù)器、內(nèi)部那些目前閑置著的服務(wù)器以及那些現(xiàn)有的

并正在運行著業(yè)務(wù)應(yīng)用的服務(wù)器。在云計算平臺搭建的初期，那些目前正在為業(yè)務(wù)系統(tǒng)

服務(wù)的服務(wù)器并不會直接被納入云計算平臺的管轄。但是隨著云計算平臺的上線和業(yè)務(wù)

系統(tǒng)的逐漸遷移，這些服務(wù)器也將逐漸地被并入云計算平臺的資源池中。

對于X86系列的服務(wù)器，除了用于生產(chǎn)系統(tǒng)的資源池以外，還需要專門搭建一個測

試用資源池，以便云計算平臺項目實施過程以及平臺上線以后運維過程中使用。

在云計算平臺搭建完畢以后，服務(wù)器資源池可以如下圖所示：

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生產(chǎn)用生產(chǎn)用

資源池

N計算V臺

原育宰臺

■病鼠病串病國府

業(yè)身系統(tǒng)業(yè)務(wù)系琉業(yè)務(wù)系饒業(yè)更系跳業(yè)務(wù)昂班業(yè)務(wù)系統(tǒng)

在云計算平臺上線以后，原有非云計算平臺上的應(yīng)用會逐步向云計算平臺遷移，空

出的服務(wù)器資源池也會逐漸并入云計算平臺的資源池中。其狀態(tài)可以用下圖所示:

生產(chǎn)用生產(chǎn)用

資源電資簿池

擴(kuò)產(chǎn)網(wǎng)帕?生產(chǎn)獷產(chǎn)用毓*生產(chǎn)新盛生產(chǎn)

黃源電食薄池資源池貨源池資源池

云計算平臺

原有平白

業(yè)務(wù)系歧

2.2.4服務(wù)器容量規(guī)劃

單臺服務(wù)器所能支持虛機(jī)數(shù)量的決定因素主要取決與兩方面:

1.服務(wù)器的硬件配置

CPU性能-一多核高主頻技術(shù)使得CPU成為性能瓶頸的可能性越來越低

內(nèi)存大小—做為硬指標(biāo)的內(nèi)存，配置越高，所

能支持的虛機(jī)數(shù)量越多

網(wǎng)絡(luò)端口-一千兆網(wǎng)環(huán)境已很普遍，網(wǎng)絡(luò)帶寬大多有保證，更多從管理角度來考

慮

卡一-磁盤訪問性能對虛機(jī)數(shù)量有一定影響，建議采用10G以太網(wǎng)或者8Gbps

FC以減少鏈路影響

本地磁盤--內(nèi)置磁盤的可用性及10吞吐能力均較弱，不建議在其上存放虛

擬機(jī)，推薦使用外置高性能磁盤陣列

2.應(yīng)用負(fù)載大小

由于物理服務(wù)器資源自身的最大限制，應(yīng)用負(fù)載越大，所能同時運行的虛機(jī)數(shù)

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量越少

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建議將不同應(yīng)用訪問特性的應(yīng)用混合部署在同一物理服務(wù)器上

靈活運用DRS和VMotion技術(shù)可將物理機(jī)與虛機(jī)的比率關(guān)系調(diào)到最優(yōu)

考慮到HA及DRS所要求的資源冗余，所有運行虛機(jī)在正常負(fù)載下，總體資源使用

率不超過三分之二會比較合適

在部署虛擬化時，對物理服務(wù)器的硬件配置需要考慮以下因素：

可用的CPU目標(biāo)數(shù)量盡可能多，單臺服務(wù)器建議配置6個以上的CPU核。超

線程技術(shù)并不能提供等同于多核處理器的好處；建議關(guān)閉CPU的超線程功能

使用具有EM64T能力的IntelVT或AMDV技術(shù)的CPU可以同時支持運行32

位和64位的虛擬機(jī)

采用同一廠商、同一產(chǎn)品家族和同一代處理器的服務(wù)器組成的集群，可以獲得

最好的虛擬機(jī)遷移兼容能力

內(nèi)存資源往往比CPU資源更會成為潛在的瓶頸，盡可能采用最大容量的內(nèi)存條

（單條8G瞰果優(yōu)于兩條4G0o

2.2.5虛擬機(jī)資源分配

1.虛擬機(jī)CPU分配原則：

盡量使用最少的vCPUs,如果是單線程應(yīng)用，無需多線程處理。

虛擬CPU數(shù)量不要等于或超過物理CPU核數(shù)，如雙路雙核的服務(wù)器配置，虛機(jī)

最多使用兩個虛擬CPU

2.內(nèi)存分配原則：

內(nèi)存總量為在資源評估后，計算虛擬機(jī)評估結(jié)果所需實際內(nèi)存盡量避免大于物

理內(nèi)存的總和。因為應(yīng)用程序而產(chǎn)生的更多內(nèi)存需要用磁盤內(nèi)存來解決，會導(dǎo)致系統(tǒng)性

能下降。

關(guān)鍵應(yīng)用可考慮固定內(nèi)存的方法以保證性能的穩(wěn)定性

2.2.6虛擬機(jī)的物理分布

同一個資源池內(nèi)的虛擬機(jī)在物理服務(wù)器上的分布，要盡可能考慮平衡負(fù)載的原則，

即保證資源池內(nèi)的物理服務(wù)器CPU內(nèi)存資源占用率均衡，避免某單臺物理服務(wù)器上的

負(fù)載特別高，而其它處于閑置狀態(tài)。

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個別業(yè)務(wù)應(yīng)用可能會存在某個時段負(fù)載突發(fā)上升的情況，如公務(wù)員報考系統(tǒng)，對于

這類應(yīng)用，需要部署DRS劭態(tài)資源調(diào)度）和DRX（動態(tài)資源擴(kuò)展）：

通過動態(tài)資源調(diào)度（DRS集群的部署，可以解決單個虛擬機(jī)負(fù)載過高時，位于

同一臺物理服務(wù)器上的其它業(yè)務(wù)應(yīng)用虛擬機(jī)不會被“餓死”。

通過動態(tài)資源擴(kuò)展（DRX詳細(xì)方案描述見2.2.9）集群的部署，可以解決當(dāng)

單個虛擬機(jī)負(fù)載超過物理服務(wù)器性能后，快速克隆多個同樣業(yè)務(wù)的虛擬機(jī)，

配合負(fù)載均衡

（U3）設(shè)備，完成對負(fù)載的分擔(dān)。

2.2.7虛擬機(jī)模板設(shè)計

業(yè)務(wù)應(yīng)用模板是由虛擬機(jī)配置定義、操作系統(tǒng)、基礎(chǔ)應(yīng)用三部分組成。

1.虛擬機(jī)配置定義：包括虛擬機(jī)的vCPU內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)策略、虛擬存儲vDisk等

參數(shù)的定義。

2.操作系統(tǒng)：包括WindowsServer、Linux等支撐上層業(yè)務(wù)應(yīng)用的操作系統(tǒng)，以

及操作系統(tǒng)配套的相應(yīng)補(bǔ)丁及病毒。同時可以根據(jù)應(yīng)用模板的類型，開起相應(yīng)的系統(tǒng)服

務(wù)（如HS、DHCP等）。

3.基礎(chǔ)應(yīng)用：包括中間件、WEB服務(wù)端等基本應(yīng)用，根據(jù)應(yīng)用模板的類型，決定

模板需要安裝的基礎(chǔ)應(yīng)用。

業(yè)務(wù)應(yīng)用模板的設(shè)計是云平臺業(yè)務(wù)快速部署的基礎(chǔ)，通過虛擬機(jī)模板快速部署虛擬

機(jī)，可以大幅節(jié)省安裝操作系統(tǒng)、病毒與補(bǔ)丁、系統(tǒng)服務(wù)、中間件的時間，由相應(yīng)模板

部署的虛擬機(jī)就相當(dāng)于是一臺安裝好操作系統(tǒng)、病毒庫、基礎(chǔ)應(yīng)用的服務(wù)器，只需安裝

相應(yīng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件即可讓業(yè)務(wù)快速上線。

在采用云計算來向用戶交付服務(wù)時，用戶通過云門戶自助申請的IT服務(wù)資源就

是業(yè)務(wù)應(yīng)用模板，因此需要提前設(shè)計好相應(yīng)的IT服務(wù)模板向云門戶發(fā)布，當(dāng)用戶申請該

服務(wù)時，云平臺根據(jù)模板進(jìn)行資源編排，快速生成虛擬機(jī)相關(guān)資源交付給用戶使用。

模板的設(shè)計一定要具有通用性，避免設(shè)計大而全的模板，這樣的模板在部署為一個

虛擬機(jī)之后，沒有通用性將再也沒有人使用。

2.2.8高可用性設(shè)計

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高可用性包括兩個方面:

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1.虛擬機(jī)之間的隔離：每個虛擬機(jī)之間可以做到隔離保護(hù)，其中一個虛擬機(jī)發(fā)生

故障不會影響同一個物理機(jī)上的其他虛擬機(jī);

2.物理機(jī)發(fā)生故障不會影響應(yīng)用：故障物理機(jī)上運行的虛擬機(jī)可被自動遷移接管,

即虛擬機(jī)可以在同一集群內(nèi)的多臺服務(wù)器之間進(jìn)行遷移，從而實現(xiàn)多臺物理服務(wù)器的之

間的相互熱備，實現(xiàn)當(dāng)其中一個物理服務(wù)器發(fā)生故障時，自動將其上面的虛擬機(jī)切換到

其他的服務(wù)器，應(yīng)用在物理機(jī)宕機(jī)情況下保證零停機(jī)。虛擬機(jī)的遷移需要依賴共享存儲，

關(guān)于共享存儲，后續(xù)章節(jié)將詳細(xì)介紹。

***CAS虛擬化平臺HA功能會監(jiān)控該集群下所有的主機(jī)和物理主機(jī)內(nèi)運行的虛擬

主機(jī)。當(dāng)物理主機(jī)發(fā)生故障，出現(xiàn)宕機(jī)時，HA功能組件會立即響應(yīng)并在集群內(nèi)另一臺主

機(jī)上重啟該物理主機(jī)內(nèi)運行的虛擬機(jī)。當(dāng)某一虛擬服務(wù)器發(fā)生故障時，HA功能也會

自動的將該虛擬機(jī)重新啟動來恢復(fù)中斷的業(yè)務(wù)。

除了對集群中的物理服務(wù)器節(jié)點進(jìn)行持續(xù)檢測之外，***CASHA軟件模塊還對運

行于物理服務(wù)器節(jié)點之上的虛擬機(jī)進(jìn)行持續(xù)檢測。

在每臺服務(wù)器節(jié)點上都運行了一個LRMd（LocalResourceManagerdaemon,本地

資源管理器守護(hù)進(jìn)程），它是HA軟件模塊中直接操作所管理的各種資源的一個子模塊，

負(fù)責(zé)對本地的虛擬化資源進(jìn)行狀態(tài)檢測，并通過shell腳本調(diào)用方式實現(xiàn)對資源的各種

操作。

當(dāng)LRMd守護(hù)進(jìn)程檢測到本機(jī)的某臺虛擬機(jī)出現(xiàn)通信故障時，首先將事件通知給DC,

由DC統(tǒng)一將該虛擬機(jī)狀態(tài)告知集群內(nèi)所有的物理服務(wù)器節(jié)點，并按照一定的策略算法，

為該故障的虛擬機(jī)選擇一個空閑的服務(wù)器節(jié)點，在該節(jié)點上重啟該虛擬機(jī)。

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使用虛擬化軟件HA特性進(jìn)行虛擬機(jī)故障切換

2.2.9動態(tài)資源擴(kuò)展（DR》

政務(wù)業(yè)務(wù)訪問量的突發(fā)性變化和對應(yīng)的政府信息中心IT資源的供給是一對矛盾體。

對于信息中心IT管理人員來講，一個很重要的任務(wù)就是在這兩者之間達(dá)到一個相對的

平衡。云計算技術(shù)的出現(xiàn)和部署可以使政府信息中心IT資源以更小粒度使用和交付，

同時顯著的增強(qiáng)了政府信息中心IT資源使用效率和調(diào)度的靈活性、敏捷性。從而使得

上述平衡可以更加容易獲得。但由于各IT管理系統(tǒng)的割裂，導(dǎo)致上述過程并無法有機(jī)

的自動完成。因此迫切需要一個新的解決方案通過整合和自動化部署來實現(xiàn)IT資源

供給和業(yè)務(wù)需求的動態(tài)平衡。

云計算帶來的新變化與新需求

部分政府信息中心業(yè)務(wù)的訪問量會周期性或隨機(jī)的出現(xiàn)波動。有些業(yè)務(wù)的波動幅度

很大，其峰值訪問量甚至?xí)稣ＴL問量的好幾倍（典型的如：公務(wù)員報考期間對報

考系統(tǒng)的訪問量會極大的超過非報考期間的訪問量）。隨著訪問量的彈性變化，這類業(yè)

務(wù)對IT資源的需求也存在較大的波動，這就要求政府信息中心IT基礎(chǔ)架構(gòu)能夠支撐

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智慧校園云數(shù)據(jù)中心方案V3.0

這

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智慧校園云數(shù)據(jù)中心方案V3.0

樣的彈性擴(kuò)展需求，IT部門面臨很大的挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對這樣的IT需求，通常有以下

兩種部署方式。

靜態(tài)部署：IT部門按照業(yè)務(wù)峰值應(yīng)用的IT需求來規(guī)劃部署對應(yīng)的IT資源，這些

IT資源（主要是服務(wù)器）專機(jī)專用，服務(wù)器部署好以后保持長期穩(wěn)定運行狀態(tài)，無

論當(dāng)前業(yè)務(wù)負(fù)載量大小是否發(fā)生變化，均由這些服務(wù)器對外提供業(yè)務(wù)。

動態(tài)擴(kuò)展：IT部門動態(tài)調(diào)整服務(wù)器的數(shù)量來應(yīng)對業(yè)務(wù)訪問量彈性變化的需求，

即在業(yè)務(wù)訪問量上漲前或初期，通過增加服務(wù)器來新增對業(yè)務(wù)容量。業(yè)務(wù)訪問量下降時，

將新增的服務(wù)器回收用于支撐其他業(yè)務(wù)。

比較項動態(tài)擴(kuò)展方式靜態(tài)部署方式

響應(yīng)敏響應(yīng)慢。物理服務(wù)器擴(kuò)展流程復(fù)雜，響應(yīng)快。業(yè)務(wù)服務(wù)器部署完成并納

捷度周期長，難以快速響應(yīng)業(yè)務(wù)需求管后，無需人工干預(yù)即可響應(yīng)業(yè)務(wù)

訪問變化需求

運維復(fù)復(fù)雜度高。資源擴(kuò)展和收縮時，均需復(fù)雜度低。一次部署，長期使用

雜度要進(jìn)行服務(wù)器和業(yè)務(wù)系統(tǒng)的部署

資源利資源利用率較高。業(yè)務(wù)對應(yīng)的IT資源利用率低。資源按最大需求部

用率資源隨著業(yè)務(wù)訪問量的變化而彈性變署。業(yè)務(wù)量低時，部署的資源無法

化。業(yè)務(wù)需求和IT資源供給達(dá)到一得到充分利用

定程度的平衡，資源能比較充分的利

用

成本相對低。資源充分利用，靈活調(diào)配高。較多的閑置資源

適用場適用于業(yè)務(wù)訪問量波動有規(guī)律而且適用于業(yè)務(wù)波動隨機(jī)性強(qiáng)或波動比

景不頻繁的場景較頻繁的場景

兩種部署模式比較

通過上表對兩種部署方式的對比可以看出，兩者各有優(yōu)缺點，政府信息中心IT

部門可以根據(jù)本政府信息中心自身的業(yè)務(wù)特點來選擇部署。通常來講，大多政府信息中心

業(yè)務(wù)訪問的隨機(jī)性都比較強(qiáng)，所以傳統(tǒng)IT環(huán)境下通常會選擇靜態(tài)部署方式。

對政府信息中心IT部門來講，云計算帶來了全新的IT基礎(chǔ)架構(gòu)建設(shè)、使用和交付

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智慧校園云數(shù)據(jù)中心方案V3.0

模式，其中，云計算的基礎(chǔ)一一計算虛擬化技術(shù)尤為突出?？偟膩碚f，計算虛擬化給政

府信息中心IT基礎(chǔ)架構(gòu)帶來如下兩個變化。

更細(xì)粒度的IT資源使用和交付模式。計算虛擬化是“一虛多”的技術(shù)，即將一臺

物理服務(wù)器虛擬化為多臺虛擬服務(wù)器，各虛擬服務(wù)器均作為獨立的實體來承載政府信息

中心業(yè)務(wù)。當(dāng)政府信息中心業(yè)務(wù)系統(tǒng)承載的主體由傳統(tǒng)的硬件服務(wù)器轉(zhuǎn)變?yōu)樘摂M服務(wù)器

后，IT部門是在將IT資源以更細(xì)粒度的虛擬服務(wù)器交付給業(yè)務(wù)部門。政府信息中心

物理服務(wù)器可以為多個業(yè)務(wù)部門所共享，極大的提升了物理服務(wù)器的利用率。

快速敏捷的IT基礎(chǔ)資源交付和部署模式。在傳統(tǒng)IT部署中，物理服務(wù)器涉及硬

件產(chǎn)品的采購、組裝、上架等流程，流程復(fù)雜且周期長；而虛擬服務(wù)器的部署則不涉及這

些問題。同時，由于虛擬化的特質(zhì)，虛擬服務(wù)器可以通過快速的克隆復(fù)制來實現(xiàn)快速的

批量部署。因此，IT部門可以通過快速部署虛擬服務(wù)器的方式迅速響應(yīng)政府信息中心

業(yè)務(wù)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)承載需求和變化。另外，虛擬服務(wù)器可以在多個硬件服務(wù)器之間靈活的

遷移的特點，極大的提升了IT資源調(diào)度的靈活性。

政府信息中心將其業(yè)務(wù)系統(tǒng)部署于虛擬服務(wù)器上對外提供服務(wù)，可以在保證各業(yè)務(wù)

系統(tǒng)的獨立性、安全性和可靠性的同時極大的提升物理服務(wù)器的利用率和資源調(diào)度靈活

性。正由于上述計算虛擬化技術(shù)給政府信息中心IT建設(shè)帶來的諸多好處，越來越多的

政府信息中心將業(yè)務(wù)部署于虛擬服務(wù)器上進(jìn)行承載。

計算虛擬化簡化了部署業(yè)務(wù)服務(wù)器的流程和具體工作，極大的縮短了新業(yè)務(wù)服務(wù)器

的部署周期，使得通過快速增減業(yè)務(wù)服務(wù)器來應(yīng)對業(yè)務(wù)訪問量的突發(fā)性變化成為可能。

因此，部署了云業(yè)務(wù)環(huán)境的政府信息中心開始考慮采用動態(tài)部署方式來應(yīng)對業(yè)務(wù)訪問的

突發(fā)性需求。但采用動態(tài)資源部署方式的一個不能忽略的前提是：政府信息中心IT管

理人員能夠?qū)I(yè)務(wù)訪問量的突發(fā)性變化具備很強(qiáng)的敏感性，并且能夠迅速采取應(yīng)對措施。

但當(dāng)前的IT基礎(chǔ)架構(gòu)中，政府信息中心業(yè)務(wù)負(fù)載監(jiān)控平臺、虛擬服務(wù)器管理平臺和業(yè)

務(wù)分發(fā)的系統(tǒng)之間往往是割裂的，沒有整合形成統(tǒng)一方案。IT管理人員在感知到業(yè)務(wù)

訪問變化時，只能通過手工進(jìn)行虛擬服務(wù)器的增減和在業(yè)務(wù)分發(fā)系統(tǒng)的相應(yīng)配置。這無

疑缺乏靈活性且效率低下。

因此，政府信息中心需要一個新的解決方案，整合上述的業(yè)務(wù)負(fù)載監(jiān)控平臺、虛擬

服務(wù)器管理平臺和業(yè)務(wù)分發(fā)系統(tǒng)，自動化的實現(xiàn)上述三個業(yè)務(wù)系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)部署，為政府

信息中心IT基礎(chǔ)架構(gòu)注入智能，增強(qiáng)IT資源調(diào)配的自動化能力。同時構(gòu)建一個統(tǒng)一

的管理平臺來實現(xiàn)針對支撐政府信息中心特定業(yè)務(wù)的一組虛擬服務(wù)器的運行狀況進(jìn)行統(tǒng)

一的監(jiān)控、管理和集中展示。針對這些需求，***推出了“面向應(yīng)用的云動態(tài)資源擴(kuò)展

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智慧校園云數(shù)據(jù)中心方案V3.0

解決方案”---DRX（DynamicResourceextension,動態(tài)資源擴(kuò)展）解決方案。

面向應(yīng)用的云動態(tài)資源擴(kuò)展解決方案

解決方案邏輯架構(gòu)

該方案的關(guān)鍵在于其實現(xiàn)政府信息中心業(yè)務(wù)負(fù)載和IT支撐資源供給水平的自動關(guān)

聯(lián)。通過感知業(yè)務(wù)系統(tǒng)的負(fù)載狀況，并根據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的實際負(fù)載狀況自動聯(lián)動IT基

礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行基礎(chǔ)資源的彈性擴(kuò)展，實現(xiàn)了政府信息中心業(yè)務(wù)需求向IT需求的自動映射和

資源調(diào)度。為了實現(xiàn)上述目標(biāo)，解決方案應(yīng)該包括如下四大功能：服務(wù)器資源虛擬化和

池