基于OpenStack架构的高校公共云服务平台构建

基于OpenStack架构的高校公共云服务平台构建

韦程馨

韦程馨

广西中医药大学广西南宁530200

摘要：随着教育信息化的不断发展，高校信息建设进入了“云时代”，传统的数据中心架构已经无法满足学校对服务器和存储等IT资源的需求，正面临着诸多的发展问题。要解决这些问题，高校信息化建设必须向云迁移，迫在眉睫要建立一个全新的公共云服务平台，而当前在国内云平台产品市场有AWS、Vmvare和Openstack三大架构，其中OpenStack架构云在教育行业发展迅速，如何构建好云计算平台，推动学校信息化水平，是值得大家思考。本文将从高校数据中心现状，云平台的优势，并以某高校Openstack云平台的构建为例，探讨云平台的解决方案。

关键词：Openstack；云计算；虚拟化；信息化

一、当前高校数据中心的现状和面临问题

随着虚拟化技术在高校数据中心的应用，目前许多高校都采用传统架构+服务器虚拟化应用模式，但伴随着学校信息化的发展，这成为了制约学校信息系统、师生体验提升及业务发展的瓶颈，也成为诸多运维人员的“心头大患”，传统架构主要存在以下问题：

1）高性能设备在传统架构中“郁郁不得志”，资源利用率低。传统架构下，物理服务器、存储等独立运行的硬件资源不能共享，造成硬件资源的浪费，业务系统往往处在高投入、低效率。

2）运维成本高，业务部署慢。目前学校的很多应用是以“一机一应用”的模式进行部署，随着学校新应用业务系统的增加，服务器、存储和网络的设备数量也会出现迅速的扩展，造成占空间、电力供应、散热制冷和维护成本的增加。此外，当有新的业务系统，提交申请人要等待时间较长，等待相关部门和运维人员完成硬件选型、采购申请、上架安装、操作系统和应用程序安装以及网络配置等流程和操作，使得业务的部署极为缓慢。

3）管理维护复杂。服务器虚拟化+外挂存储+不同品牌的网络设备，以串接的方式部署，需要运维人员管控设备众多，无法统一监控IT资源池状态，更谈不上运维管理集中化的IT构建策略和对数据中心的业务维度运行统一监控。

二、云平台的优势

云计算（cloudcomputing）是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。云平台包括：云管理平台、服务器虚拟资源池、网络/安全虚拟资源池、存储虚拟资源池4个部分。云平台具有多方面的优势:首先，它可以实现数据共享。改变人和人的依赖，通过公共数据平台与数据交换平台的结合，实现校园共享信息的实时共享。通过公共数据平台与数据交换平台的结合，使系统间的共享数据的使用不再是业务系统之间的调用，避免业务系统之间的数据相互依赖。其次，能实现对数据中心基础设施进行智能化运维管理，能够实现将IT资源以云服务的方式面向用户提供服务，用户可通过网络自助的访问服务门户、组织与业务流管理和云资源管理等应用。通过安全的虚拟化和网络的全局统一动态分配，可以简化数据中心的网络部署，实现云网融合即云+网+安全。

三、Openstack云架构的构建

OpenStack最初是一个由NASA和Rackspace公司共同开发的项目，它可以在市场上大部分硬件产品上运行云计算框架系统。OpenStack架构包含了云计算中的各类模式，使用OpenStack架构搭建的云平台通常分为三层和两个体统，基础设施服务层(IaaS)、平台服务层(PaaS)、应用软件服务层(SaaS)，信息安全体系和运营管理体系，其中信息安全体系和运营管理体系由信息安全管理平台和运营管理平台构成。

基础设施服务层（InfrastructureasaSer-vice，IaaS），是指通过网络访问可以获得服务器、存储设备等基础硬件的服务。

2）平台服务层（PlatformasaService，PaaS），它是将软件开发平台作为一种服务以SaaS的模式提供给用户使用。

3）软件服务层（SoftwareasaService，SaaS），用户不需要购买软件，而是通过互联网租用服务商提供的基于WEB软件来管理企业经营活动的一种软件提供模式。

基于Openstack架构的云平台构建解决方案，以广西中医药大学为例。

Openstack架构云平台建设目标：1）在新硬件平台构建云计算平台。2）实现80个业务系统的数据迁移，对现有30台旧服务器和150T存储进行重构建，并纳入到新的云平台资源池统一管理。3）实现融合后的服务器、存储等资源按需动态自助申请分配功能。

主要采用的设备包括：H3CCAS虚拟化平台、H3CloudOS云管理、3par存储与刀片服务器。硬件部分包括：1套刀箱系统，包含12块2路高性能刀片服务器、2块FC交换机模块（每个模块对外提供8个8GFC接口）、2块万兆刀片交换模块（每个模块对外提供4个40Gb万兆以太网光口和8个10Gb万兆以太网光口）；1台高性能FC-SAN磁盘阵列（配置68块1.2T10000转SAS硬盘）支持业务系统IOPS访问功能。

软件部分包括：云计算虚拟化层，1套基于KVM开发的H3CCAS，裸金属架构，作为虚拟化软件内核层实现计算、网络、存储、安全虚拟化的全面融合；云管理层，H3CCloudOS作为云平台的中间层，通过OpenStack实现计算、存储、网络资源的统一调度，实现将传统IT资源以云服务的方式向用户提供服务，同时兼容Vmware、KVM等虚拟化软件，并能接管现服务器部署的Vmware虚拟化计算层，实现业务系统的无缝对接。

整个云平台解决方案的实施分三个阶段

第一阶段：重点构建Iass和Pass，首先要整合现有资源搭建一套高可用、高性能的云资源平台，完成安装H3CCAS虚拟化平台和H3Cloudos云管理平台，并对接联调3par共享存储。

第二阶段：数据迁移。数据中心现有的华为、曙光等各种旧服务器，主要部署Vmware虚拟化平台和其他非虚拟化平台，存储硬件平台以华为S2600T为主，要迁移数据容量为95T，主要采用P2V和V2V把实体机系统迁移到云虚拟化平台上。

第三阶段：重点构建SaaS，对旧服务器和存储重新构建，并完成CAS的安装与H3C云平台对接，同时进行关键业务备份容灾。构建完成后的结构图如，图1所示

图1广西中医药大学云平台网络结构图

部署完成后经过3个月的试运行测试，Openstack架构云平台实现了对硬件资源的整合和虚拟化，对功能服务器的模板制作与部署，对云计算资源进行启动、停止、删除、回收等应用，能对整个云计算平台运行性能进行实时监控和日志报告等功能，还实现用户交换接口，用户可以方便地登录到云计算平台，同时学校的信息化水平显著提升。

结束语：未来30年，将是云计算的时代。云计算将引发软件开发部署模式的创新，成为承载各类应用的关键基础设施，并为大数据、物联网、人工智能等新兴领域的发展提供基础支撑平台，同时高校越来越多的信息和信息终端也将依托云计算平台而存在。

参考文献：

[1]高校云计算资源共享平台建设研究邹流乡，王朝斌，西华师范大学学报(自然科学版)第35卷，第1期2014.

[2]基于OpenStack的高校云数据中心研究与实现，宋凌怡，赤峰学院学报（自然科学版），第32卷，第8期上.

[3]高校数据中心从传统虚拟化迈向云计算，李锴淞，中国管理信息化，2015年4月第18卷第7期.

作者简介

韦程馨，男，硕士，研究方向：计算机网络及应用。