宁夏水利数据云方案概述

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1、文档编号：文档标识：文档版本：V0.1宁夏水利信息化一期工程水利数据中心数据云方案建议项目建设单位：大唐软件技术股份有限公司文档编制单位：大唐软件技术股份有限公司文档编制日期：二O二年十二月版本修订历史起止日期作者/修订人更改章节修改描述版本/状态2012-12-28宁夏水利数据中心第一标段项目组全部新增V0.11 背景概述随着云计算技术的快速发展和成熟，对 IT 数据中心及其提供的服务产生了 越来越深刻的影响，并在互联网和传统 IT 数据中心和以及行业 IT 数据中心中获 得了越来越多的应用。在宁夏水利厅领导和支持下，数据中心经过前期建设努力 取得了数据(管理、采集、存储、应用访问等)体系化

2、服务的成就，虽然在建设 之初水利 IT 架构和服务并没有重点遵循和参考云计算技术，但由于较好地参考 和实现 SOA 架构和网络服务，为后期实现云计算网络架构与服务打下了基础， 提供了云化服务的一些基础和可能性。本方案建议说明书主要面向 IT 数据中心的数据和服务，结合云计算特征和 优势，提供了初步的建设方案和方案分析，供领导、专家和信息建设人员参考。2 云计算与价值描述2.1 云计算简介互联网诞生后很多学者和专家意识到In ter net网络引起了 IT关注点从技术能 力实现向网络提供服务的转变，由于In ter net网络经常表示为云形图案，有学者 提出了云计算(Cloud computi

3、ng)的词汇，当时主要指In ter net计算和网络计算。 云计算本身也是分布式计算、并行计算、网格计算等技术发展的结果，与这些技 术不同的是，云计算更关注服务，可以说服务是云计算的核心。随着 IT 软硬件技术与上述计算技术等的发展和进步，出现了计算服务虚拟化、网络服务虚拟化、存储服务虚拟化、数据服务虚拟化、平台服务虚拟化以及 应用服务虚拟化等等很多具有云计算特征的技术能力和产品，它们相比传统 IT 服务在虚拟和抽象化能力、屏蔽复杂细节能力、按需使用服务能力、分布式和扩 展能力等的优势越来越明显，并都称呼云计算。一时间云计算概念和定义百花齐 放，很长一段时间引起定义上的混乱，但现在基本主要只

4、剩下NIST、wiki以及几 大厂家的文字化概念定义被大家认可，而且具有相类似的内涵。2.1.1 概念定义美 国 国 家 标 准 与 技 术 研 究 所 （National Institute of Standards andTechnology,NIST是直属美国商务部的一家从事物理、生物和工程方面的基础和应 用研究、以及测量技术和测试方法研究的研究机构，提供标准、标准参考数据及 有关服务，在国际上享有很高的声誉。NIST对云计算的定义最为大家接受，内容描述如下：云计算是一种模型，它可以实现随时随地，便捷地，随需应变地从可配置计 算资源共享池中获取所需的资源（例如，网络、服务器、存储、应用、

5、及服，务） 资源能够快速供应并释放，使管理资源的工作量和与服务提供商的交互减小到最 低限度。2.1.2技术特征与价值依据NIST描述，云计算具有下列技术和价值特征：服务的抽象：消费者（客户人或客户应用）可以基于标准的网络接口直 接使用服务而不用关注服务实现的细节，降低消费者和云的接口复杂度。服务可以是基础资源设施层提供的计算资源时间服务、存储资源空间服 务、网络带宽服务等，以及数据与业务平台层提供的 PaaS 服务，以及 应用软件层提供的 SaaS 服务。 随需应变的自助服务：消费者可以单方面地按需自动获取服务能力，如 服务器时间和网络存储，从而免去了与每个服务提供者进行交互的过程 无处不在的

6、网络访问：获取服务的形式主要通过网络进行，在网络所及 之处提供服务屏蔽了地域、空间以及各类技术的影响，让云服务触手可 及。 资源共享池：服务提供者将各类服务资源汇集到资源池中，通过多租户 模式共享给多个消费者，根据消费者的需求对不同的物理资源和虚拟资 源进行动态分配或重分配。资源的所在地具有保密性，消费者通常不知 道资源的确切位置，也不用关心控制资源的管理、分配、扩容减容、调 度等细节，资源类型可以包括虚拟机（存储、处理、内存、带宽）资源 池和各类平台服务资源池。快速而灵活的横向扩展能力（Scale out）:服务资源池建设后具有快速而灵 活的横向扩展能力，能够快速而灵活地提供各种功能以实现扩

7、展，并且 可以快速释放资源来实现收缩。对消费者来说，可取用的功能是应有尽 有的，几乎可以在任何时间进行任意数量的购买和消费。 服务计量能力：云系统利用一种计量功能（通常是通过一个付费使用的 业务模式）来自动调控和优化资源利用，根据不同的服务类型或者 SLA 约定按照合适的度量指标进行计量（如存储、处理、带宽和活跃用户账 户）和监控，控制和报告资源使用情况，提升服务提供者和服务消费者的透明度。根据服务技术层次的不同，云计算有不同的服务模型层次，目前常见云计算 服务模型可以分为三个层次：1. 基础设施即服务（laaS ）:该模式的云服务，是租用处理、存储、网络和 其他基本的计算资源，消费者能够在上

8、面部署和运行任意软件，包括操 作系统和应用程序。消费者不管理或控制底层的云计算基础设施，但可 以控制操作系统、存储、部署的应用也有可能选择网络构件（例如VLan、 主机防火墙）laaS服务主要是业务和应用平台无关的基础设施资源服 务，云计算中心提供应用运行所需的计算环境，用户提供应用程序和应 用部署平台。2. 平台即服务（PaaS）:该模式的云服务，是将消费者创建或获取的应用 程序，利用资源提供者指定的编程语言和工具部署到云的基础设施上。消费者不直接管理或控制包括网络，服务器，运行系统，存储，甚至单 个应用的功能在内的底层云基础设施，但可以控制部署的应用程序，也 有可能配置应用的托管环境。Pa

9、aS服务主要是能力平台化后的服务，这 些服务可以是业务相关服务，也可以是不直接相关业务的中间件或基础 数据信息类能力服务。PaaS服务模式中，云计算中心将一个完整的应用 程序运行平台作为一种服务提供给客户，客户不需要购买和开发底层基 础设施和平台软件，只需要利用 PaaS 平台就能够创建、测试和部署应 用程序。和 laaS 服务不同， laaS 服务中的虚拟化技术，主要是把大的资 源划分为可独立使用的小单元（如虚拟机、虚拟存储、虚拟网络等，变 大为小)，但并不能为具有业务服务或信息服务提供资源池的横向扩展 能力(Scale out),而通过PaaS层服务的建设，可以把应用所必需的业务 服务或信

10、息服务组装为服务资源池，利用分布式技术实现变小为大，同 时屏蔽掉对应用的复杂性。3. 软件即服务(SaaS ):该模式的云服务，是在基础设施或者PaaS平台上 运行的、由提供者提供的应用程序。这些应用程序可以被各种不同的客 户端设备和应用(如Web浏览器)界面所访问。实际上， IaaS/PaaS/SaaS 是服务模式的三大主类划分，当前随着各层服务的 专业化发展，出现了更多更细也更具体的云服务XaaS，如：1. 数据即服务 DaaS( Data as a service)；2. 数据库即服务 DBaaS( Database as a service)；3. 商业智能即服务 IaaS( Inte

11、lligenceas a service)；4. 存储即服务( SaaS， storage as a service)；5. 网络即服务( NaaS， network as a service)；6. 通信即服务( CaaS， communications as a service)；7. 消息即服务( MaaS， message as a service)；8. 人力资源服务( Workforce as a service)；9. 桌面即服务( Desktop as a service)；10. 各类邮件云、安全云、认证云等等；2.2 云计算在宁夏水利数据中心中的价值展望一般情况下，建设应用

12、或者 SaaS 层服务是不一定需要 IaaS 和 PaaS 层服务或 者技术。如果没有IaaS服务和虚拟资源池，应用（或者SaaS层服务）PaaS层 服务将需要与各类物理资源基础设施设备紧耦合，同时带来系统移植和 IT 管理 上的复杂性，以及面临基础资源利用率低和负载不均衡问题。而如果没有PaaS服务和资源池能力，应用或者SaaS层服务将不仅需要与物 理或者虚拟资源基础设施、操作系统环境、中间件环境耦合紧密，更要独立花大 力气解决网络分布下的分布式部署、访问、负载均衡与安全等问题，而且业务的 发展变化必然带来 SaaS 和应用在功能、信息、数据上的不断发展变化，不利于 最终系统的需求稳定。通过

13、PaaS层服务的建设，不仅可以将应用（或SaaS服务） 从复杂的技术平台与环境细节中解耦出来，降低能力实现复杂度，而且有助于实 现核心业务数据和信息（核心价值）的平台化与专业化，增强数据中心平台的核 心价值。综上所诉，云计算在宁夏水利数据中心可以带来下列价值：1. 通过基础设施云的建设，把基础软硬件设施进行虚拟化，构建虚拟资源 池。虚拟资源池一方面可以变大为小，增加硬件资源利用率的同时而又 不对平台软件和应用服务产生直接影响，进而节约硬件和 OS 等基础成 本；另一方面虚拟化资源的统一提供与管理可以提高IT管理效率，提供 更快捷的资源交付就绪能力，降低人工管理出错风险。2. 通过数据中心平台服

14、务云的建设，把水利业务所需的数据和信息服务云 强化，打造出数据和信息服务资源池的平台云能力。数据和信息服务资 源池不仅可以把水利应用中关键的、核心的数据、信息和服务逻辑平台 化，而且可以依据分布式技术变小为大，把各个基础设施的有限节点 / 集群能力转换为弹性的平台能力，把水利数据中心核心价值平台化，有 助于在平台之上搭建更丰富的、更灵活的、更高规格能力的松耦合应用， 同时节约软硬件和许可资源的总体拥有成本。221 IaaS与虚拟化资源池通过 IaaS 与虚拟化资源池的建设，可以把不同规格的物理计算服务器资源、 磁盘存储资源和网络资源进行虚拟化后，提供给各类应用、中间件或者 PaaS 平 台使用

15、。目前虚拟化技术已经经过多年的发展与成熟，已有大量的服务模式和建设模 式可以借鉴。其主要思路是以虚拟机+虚拟存储+虚拟网络的形式，为应用或者平 台提供基础设施服务。在虚拟化前，以往一般需要依据应用建设需要购买服务器 直接搭建环境，硬件环境安装、os与补丁安装、网络与防火墙配置，以及相关 的测试和管理流程是比较漫长，而且资源大多是独享的，利用率低。虚拟化后， 可以在物理设备上根据应用的需要（CPU、内存、网络）快速地划分出所需要的 虚拟机和虚拟存储，而且可以共享提高物理资源的利用率，当物理节点出现过载 时，可以快速把虚拟机迁移到富裕设备。虚拟机的好处还在于它不直接影响应用， 甚至不影响应用的操作

16、系统环境。实现虚拟机和虚拟资源管理的软件与工具也比较多，包括VMware、思杰、 微软、 Redhat 等的商业产品和工具，也包括 openstack、 Eucalyptus 等开源免费 产品和工具，以及云计算集成商开发的工具。222 PaaS与平台服务资源池前面提到 IaaS 层服务和相关技术解决了资源大变小的问题，但考虑到应用 的多样性、应用需求的易变性、应用流程的灵活性需求，以及核心数据价值信息 需求的公共性，各行业企业越来越重视数据与信息服务平台的意义和建设，并出 现了 SOA等架构技术和产品应用。幸运的是，宁夏水利数据中心及时跟进了 SOA 等技术浪潮，并建立相关的架构与平台系统，如下图示。元数