軟件定義數據中心在國家電網的應用實踐

【編者按】伴隨着國家電網的IT架構演變歷程，做爲國家電網直屬單位的南瑞信息系統集成公司（如下簡稱「南瑞集成」）在虛擬化和雲計算領域進行了深刻的探索，歷經了傳統架構到虛擬化再到軟件定義數據中心（SDDC）的演變。在本文中，南瑞集成CTO徐戟深度介紹了國家電網的軟件定義數據中心應用實踐。

數據中心變革的動力是什麼？

縱覽中國信息化時代的整個過程，數據中心變革的動力究竟是什麼？其實能夠分爲三個階段來看。首先是90年代初期，當時的應用都是TS結構，也就是終端服務器結構的，依靠一個強而有力的服務器拖起不少終端，全部的計算都在服務器端進行。這種終端/服務器模式推進了中型機、大型機的發展；接下來，隨着技術發展逐漸開始有了C/S架構，服務器客戶端架構開始流行，後來出來了BS架構、BSS架構等等。這種架構的出現，解放了服務器的計算能力，大力推進了小型機的發展；如今，隨着互聯網應用逐漸普遍，分佈式的架構也在迅速發展。所以，數據中心變革很重要的推進力是應用架構的變革，應用架構推進了數據中心的變化。

傳統數據中心存在哪些問題？

傳統的架構是90年代中後期造成的，以IOE爲核心，以大型數據庫、集中式存儲加上高性能的服務器組成架構，這種架構雖然在當時能夠知足業務的迅速擴張，可是隨着業務到了必定規模的時候，傳統數據中心存在的問題就會暴露出來：

• 以IOE 爲核心，受制於人；

• 擴展能力不足，性價比不高；

• 煙囪式建設，離散式管理；

• 設備種類繁多，運維難度大；

• 個體差別大，沒法制定統一維護策略；

• 部署週期長，嚴重影響系統上線進度；

• 資源調度不靈活，大量系統等待擴容，同時大量系統資源利用率嚴重不足；

• 浪費嚴重，機房空間難覺得繼。

若是繼續不作改變的話，企業的IT成本就過高了，因而企業開始寄但願於分佈式的架構，有了一個很火的詞——去IOE。其實去IOE本質是分佈式架構替代傳統架構的IT架構的變革，互聯網企業在這裏面作的很好，這方面傳統行業必須向互聯網企業學習，可是傳統行業的應用特色和互聯網行業的應用特色是不同的，簡簡單單的用分佈式架構來替換傳統架構是不現實的，須要根據本身實際狀況去考慮應對的策略。

因此南瑞集成的策略是「按需定製、深度集成」，經過對服務器、交換機、存儲、高性能IO等IT基礎設備，以及操做系統、數據庫等軟件進行深度集成（進行碎片化處理），並對相關參數配置以最佳實踐數值，定製真正契合企業須要的深度集成軟硬件一體的解決方案。

國家電網IT架構發展路線

如上圖所示，國家電網的發展路線是逐漸把小而散的系統整合成一個大的系統，甚至到國家電網總部進行部署。可是咱們後來發現這些系統的資源使用率很低，咱們在機房裏作過調研，一千多臺服務器中CPU小於1%的服務器佔了70%。因此5、六年前國家電網開始進行虛擬化資源池的建設，這個建設仍是頗有成效的，經過虛擬化建設使IT資源獲得了很好的利用，不用繼續投資去擴充機房與服務器，節約的資金量是每一年是以幾十個億來計的。

隨着資源池的建設使用，咱們發現光創建一個資源池是不夠的，沒有解決資源調度需求的敏捷性，雖然對資源整合、資源使用率提升了，可是運維和其餘方面仍是有不少問題，因此咱們開始着手搭建下一代數據中心——經過軟件定義的數據中心，其中有四點是咱們的硬性要求：

• 全整合。整個軟件定義的數據中心應該把全部的IT基礎架構都歸入起來，剛開始可能作不到，可是隨着整個建設不斷的進行，必須將所有的IT架構歸入進來；

• 敏捷。例如，在軟件定義的數據中內心想要去建設一個平臺，我能夠經過固有的模板很快生成總體的架構出來，好比說創建一個環境，須要2臺數據庫服務器，須要5個T的存儲，須要20臺應用服務器等等，這些東西能夠在快速的完成部署、交付使用。

• 安全。咱們對於安全的見解有不少已通過時，好比說物理隔離概念是什麼？當年推動資源池建設的時候，不少應用部門和咱們談，咱們須要物理隔離，就是網絡硬件不能在一塊兒，那咱們還怎麼作資源池？隨着後來對整個物理隔離的概念從新的定義，這個壁壘逐漸的消失。

• 高可用。整個IT平臺提供了跟業務應用連續性相關的全部因素，而不須要在應用系統再去獨立的設計。

上圖是咱們軟件定義數據中心的架構圖，物理資源層包括分佈式存儲、分佈式系統、傳統的網絡和設備，上一層資源管理層次進行管理。最終平臺服務層對外提供相應的服務，數據管理層進行全部的數據的備份和容災等，運維管理層來實現自動化的運維和監控、分析。

目前此軟件定義數據中心目前在國網的應用場景主要有如下幾個：

• 國網測試雲平臺

• 一體化售電平臺（企業公有云）

• 智能電網綜合IT平臺（企業公有云）

• 電力調度雲平臺

對於將來咱們也有一些願景，咱們但願軟件定義數據中心能夠實現如下幾點：第一，是構建兼容化的；第二，技術自主化；第三，能力服務服務化；第四，供應快速化；第五，資源彈性化；第六，管理自動化；第七，管控集中化。

傳統行業數據中心如何擁抱私有云平臺？

接下來談談傳統行業數據中心如何去擁抱私有云平臺，主要有四個問題。

第一，咱們是採用選擇一站式仍是開放式的架構？

其實這跟企業策略有關。首先，開放式要有足夠的研發能力；其次，有沒有作好持續投入的準備，在這個平臺上隨着業務愈來愈多，隨着需求愈來愈大，研發費用須要不斷的投入，開放式的架構才能支撐這樣一個項目。

固然咱們還有其餘的選擇，就是在一個超融合架構上進行二次開發，這樣要求超融合架構具備足夠的開放性，可以開放幾乎全部的API給這些用戶，這樣能夠在上面作很深度的二次開發，投入會更小一些。

第二，如何融合之前的存量的設備？

我看過青雲的資料，發現他們能夠經過系統集成的方式來整合。將來他們還會開放相應的API接口來對接傳統的軟硬件平臺，這點很是重要。我認爲整個數據中心最後全要歸入到軟件定義框架中來，纔算是完整。

第三，如何聚合計算能力？

全部的雲平臺都是將基礎資源虛擬化，整個資源打散給你們用，這解決了計算能力過剩的問題，如何解決計算能力強制性的要求？目前咱們看到的公有云、私有云的解決方案裏並無很好的答案，這並不只僅是說在IaaS層面解決的問題，實際上是要靠集羣的技術，包括分佈式數據庫，Hadoop等分佈式算法這樣的技術實現聚合。

第四，如何規避政策壁壘。

IT政策要與時俱進，傳統的政策是90年代創建起來的，咱們有必要對IT政策進行修正，這是領導層面對的問題。同時對物理隔離的概念須要打破，若是抱着物理隔離來擁抱雲是不可能的。

創建屬於本身的軟件定義數據中心

在數據庫方面基於開源技術開發了四款解決方案，NBase數據庫是由南京南瑞集成公司自主研製的數據庫系列產品，其數據庫產品包括高可用數據庫集羣(NBase-E)產品、分佈式數據庫集羣（NBase-D）產品、分析型數據庫集羣（NBase-C）產品、NoSQL平臺（NBase-H）產品。

另外還有瑞騰（Return）高性能計算平臺，它是爲國網核心業務系統量身打造的一個高性能、可擴展的計算平臺，利用目前前沿的高性能計算組件，使用自主的定製化服務器、IB交換機、分佈式存儲系統整合。如上圖，瑞騰高性能計算平臺，上面是計算的節點，咱們可使用四路的PC服務器，插上SSD的卡，SSD容量是有限的，咱們後面有一個層，是分佈式存儲，標準配置是9060的存儲，隨着須要能夠進行擴展。

寫在最後

文章最後分享兩句話，第一句1984年 John Gage說的：「網絡就是計算機」，第二句呂健院士說的：「應用場景就是計算機」，1984年說出網絡就是計算機的時候大部分人都不明白，由於當時大部分人不知道網絡是什麼。第二句話應用場景就切合了「按需定製，深度集成」，我以爲後續其餘的傳統企業按照這8個字來作文章，應該是一個比較正確的道路。

做者簡介： 徐戟，南瑞信息系統集成公司CTO，網名白鱔，《DBA的思想天空：感悟Oracle數據庫本質》、《Oracle優化日記》、《Oracle Rac日記》等暢銷書做者。1992年開始從事系統集成行業，曾供職於DEC、賽格計算機、長天集團、聯想金融事業部等，擔任過技術總監、應用體系總監。