集团云计算数据中心和双活灾备XIO解决专项方案.docx

某某集团

云计算数据中心处理方案

xxxx电子科技
4月25日

目录
1. 方案背景及用户需求 4
1.1. 方案背景 4
1.2. 需求分析 4
2. 双活数据中心解决方案的优势 5
3. X-IO双活数据中心解决方案 6
3.1. 拓扑结构图 6
3.2. 双活数据中心配置 7
3.2.1. 方案配置 7
3.2.2. 智能DNS多站点选择器：跨数据中心基于域名的多活 9
3.2.3. VMware虚拟化平台：数据中心虚拟化互联 7
3.2.4. 虚拟化服务器 8
3.2.5. 光纤通道交换机：SAN扩展存储 8
3.2.6. X-IO ISE高性能存储阵列 8
3.2.7. AAM双活软件 9
3.3. 相关技术参考 9
3.3.1. 双活数据中心路径优化（Internet） 9
3.3.2. 双活数据中心应用网络 11
3.3.3. 双活数据中心数据同步 11
4. X-IO 存储介绍 12
4.1. 背景 12
4.2. 目标 13
4.3. 架构 15
4.3.1. X-IO 网格云存储 体系架构 15
4.3.2. 系统部署架构 16
4.4. 功能 16
4.4.1. ISE Manager 16
4.4.2. 网格Matrix RAID 16
4.4.3. RAGS 16
4.4.4. CADP 17
4.4.5. AAM 17
4.5. 特点 19
5. 配置列表 21

1. 方案背景及用户需求
1.1. 方案背景
伴随企业商业活动越来越依靠于网络，所以越来越多企业在寻求一个强大数据中心架构，这种高可用结构能够降低甚至消除正常和非正常停机对业务可用性造成影响。这意味着不管是否有中止，关键任务应用系统全部能够不间断地发明产值并提升企业业务连续性底线。
而在面对大数据时代来临，和云时代来临，数据中心里不一样步骤全部需要考虑怎样融入大数据和云时代需求，所以在系统架构上就有云化必需性。
所以建立多个数据中心来实现业务容灾成为肯定选择。而企业建立多个数据中心来承载业务系统关键目标是为了实现应用高可用性，所以依据数据中心之间关系，通常将数据中心分为以下两个类型：
l 主数据中心/灾备数据中心
l 双运行双活数据中心
1.2. 需求分析
企业建立多个数据中心来承载业务系统关键目标是为了实现应用高可用性，所以依据数据中心之间关系，通常将数据中心分为以下两个类型：
l 主数据中心/灾备数据中心，
l 双运行双活数据中心
主数据中心/灾备数据中心：
企业拥有两个(或多个)数据中心，一个主数据中心用于承载业务运行，另一个备份数据中心用于备份主数据中心数据和应用（冷备或热备）。一旦发生灾难，主数据中心宕机，能够在备份数据中心恢复数据和应用，从而减轻因灾难给用户带来损失。灾难是小概率事件，而采取一主一备这种方法，备份数据中心只在灾难发生时才能起到作用，这对于一些企业来说是IT资源和资金浪费。还因为备份数据中心应用程序是处于未开启状态，需要手动切换数据源并开启应用程序，这会深入加剧业务不可连续风险。
通常来说，假如是采取这种主和备方法布署，往往需要定时做演练，通常每六个月做一回。 演练时为了确保备用设备真能够作为投产，而且也能够经过演练预估一旦真需要主备之间切换时所需要时间和技术手段和可能发生风险。不过，演练不能够天天做，6个月前演练成功也不代表6个月后会成功。 距离上回成功演练约久也代表备用真有灾难发生时备用设备切换不成功风险会越高。
双运行双活数据中心
企业全部业务系统均可在两个数据中心运行，依据地理位置需要，企业一部分应用在第一个数据中心运行，另一部分应用在第二个数据中心运行，同时两个数据中心实现应用互备，当某个应用系统出现问题时，由另一个数据中心应用来连续提供服务。

2. 双运行/双活数据中心处理方案优势
双运行/双活数据中心是指两个数据中心同时承载业务，不分主备，而是互为备份，在一个数据中心站点出现故障时，另一个站点能够无缝即时接管业务，确保业务不中止。相较于传统建设一主一备数据中心方法，双活数据中心降低了IT资源和资金浪费，能够愈加好地确保数据和应用实时性和业务连续性，实现了最高等级可用性，也搭减低一旦发生灾难时备用设备没法切换工作风险。
其最大特点以下：
一、显著提升主备站点资源利用率，降低TCO总体拥有成本。
充足利用资源，避免了一个数据中心常年处于闲置状态而造成浪费。经过资源整合，双活数据中心服务能力是双倍。
二、应用程序连续可用性，实现业务零中止
双活数据中心最大优势在于能够提升业务连续性。以服务器虚拟化及存放虚拟化为技术关键，实现了双活数据中心异地容灾，当一个数据中心出现宕机时，另一个数据中心能够即时接管业务，避免应用宕机。双活数据中心架构下，假如其中一个数据中心停机，另外一个数据中心还在运行，对用户来说是不可感知。
三、在数据中心内和数据中心之间迁移和布署应用程序及数据。
基于VMware vSphere集群环境。应用系统能够在数据中心当地和数据中心之间，依据业务需求在不一样地理位置数据中心进行迁移，从而增强了业务布署灵活性。
3. X-IO双运行/双活数据中心处理方案
3.1. 拓扑结构图
此次某某集团网络拓扑结构图以下：

3.2. 数据中心配置
3.2.1. 方案配置
l VMware虚拟化平台
l 虚拟化服务器
l 光纤通道交换机
l X-IO ISE高性能存放阵列
l AAM双活软件
3.2.2. VMware虚拟化平台：数据中心虚拟化互联
企业能够构建一个大规模虚拟化数据中心网络。因为供电制冷限制，容灾备份等要求，我们能够设计构建物理上分离但逻辑上一体跨数据中心网络，基于这个网络来建立分布式虚拟化数据中心。经过这个网络，计算能力能够在不一样数据中心之间自由流动。我们只有把一个数据中心网络经过技术延伸到远端数据中心，才能实现这么业务需求。经过光纤网络实现多个数据中心网络整合和虚拟化，实现计算资源在不一样数据中心间自由流动，也为双活数据中心实现提供了网络确保。

3.2.3. 虚拟化服务器
方案中使用2台新购IBM 3850 X5物理服务器，（每台服务器2颗10核Intel Xeon E7-4850 (2.0GHz, 24MB)处理器，256GB内存，2块8Gb 双口HBA卡，）及升级一台现有IBM 3850，安装ESXi 虚拟化软件，并承载主数据中心全部虚拟机。
灾备数据中心则使用两台现有IBM服务器及两台光纤交换机和灾备中心X-IO组成虚拟化平台，承载灾备数据中心全部虚拟机。
3.2.4. 光纤通道交换机：SAN扩展存放
建立同城灾备中心最大优势是能够利用在同城范围，即50公里以内能够使用裸光纤来实现两个数据中心之间互连。为了充足利用带宽，还能够采取CWDM或DWDM波分复用方案来提升站点之间带宽和可用性。有了高带宽在两个数据中心之间SAN相连接，使数据同时复制成为了可能，能够实施高速数据复制和恢复业务连续性策略。
3.2.5. X-IO ISE高性能存放阵列
后端数据存放设备采取企业级高性能磁盘阵列X-IO ISE-228两台，主存放设备使用X-IO ISE-228为虚拟化平台提供存放支撑，另一台X-IO ISE-228放置于灾备数据中心和主存放经过光纤连接组成统一LUN，实现数据同时读写。
为了提升虚拟化平台运行效率，两台X-IO ISE-228存放均配置使用RAGS功效，以最大程度提升存放IOPS同时确保在磁盘空间98%时保持IOPS不变。
详见第4章节
3.2.6. AAM双活软件
见第4章，第4.4.5小节
3.3. 相关技术参考
3.3.1. 智能DNS多站点选择器：跨数据中心基于域名多活
对于基于域名进行访问应用，比如经典B/S架构服务。能够经过智能DNS多站点选择器实现设置在多个地点或独立拓扑中数据中心之间负载均衡。其目标是将用户端引导至最适合或最好数据中心。
传统基于BINDDNS系统存在部分缺点：
● BIND 无法决定其提供地址设备“可用性”
● BIND 只有一个简单均衡方法循环（Round Robin）
为了帮助确保数据中心可用性，需要配置专业智能DNS多站点选择设备，实现数据中心间全局负载均衡和智能故障切换，以帮助确保业务连续性、全方面域名系统（DNS）和动态主机配置协议（DHCP）支持，并抵御基于 DNS 分布式拒绝服务攻击。
智能DNS多站点选择器关键功效和机制：
● 智能DNS多站点选择器含有丰富和智能就近性探测策略：
智能DNS多站点选择器使用就近策略Source-list方法，能够实现全局负载均衡，为用户端提供就近性访问能力。
智能DNS多站点选择器使用DRP协议和对应路由器探针交互实现为用户提供就近DNS解析
● 智能DNS多站点选择器keepalive机制kal-ap检测VIP负载和在线信息（Load and VIP online status）
● 智能DNS多站点选择器实现多中心自动切换和负载均衡策略，多台智能DNS多站点选择器实现统一管理集群：
智能DNS多站点选择器利用其功效来依据网络中特定设备运行情况来做出智能DNS决议。因为能够实现网络设备运行情况监控，并依据从网络中这些设备中搜集信息来决定提供哪些资源统计，智能DNS多站点选择器为现有DNS基础设施增加了很多智能特征。智能DNS多站点选择器并不是现有DNS域名服务器一个替换产品，相反，智能DNS多站点选择器和DNS控制方法一同提供高可用性，可提升现有域名服务器价值。
基于域名应用容灾技术和基于IP地址应用容灾技术相结合，能够实现完整跨数据中心应用容灾处理方案,本部分为可选方案。
3.3.2. 双活数据中心路径优化（Internet）
路径优化技术（Internet）：怎样引导用户去最适合数据中心访问应用。
DNS重定向（GSLB），经过智能DNS技术，在多个数据中心之间实现负载分担，要求应用采取域名方法进行访问，能够实现数据中心双活
健康路由注入（RHI），这是一个路由机制，它许可两个数据中心使用同一个IP地址。这意味着同一个IP地址（主机路径）被公布为不一样metric。上游路由器能够同时看到两条路径，并将metric愈加好路径插入到其路由表中。适适用于经过IP访问应用，实现应用灾备。
3.3.3. 双活数据中心应用网络
应用网络技术：将同一个网络扩展到多个数据中心，而且实现服务器和应用虚拟化
服务器负载均衡技术：对访问数据中心内服务器负载进行均衡或说分担。在多数据中心建设中，需含有和广域负载分配系统联动能力，和支持和服务器虚拟化整合：即怎样感知应用服务器位置、CPU、内存利用率，能够和虚拟化技术结合，实现应用在多个数据中心之间漂移。
虚拟化技术：有利于整合数据中心服务器（虚拟机），以提升计算资源利用率和改善负载流动性，对业务连续性相关键意义。
3.3.4. 双活数据中心数据同时
存放同时：提供给用对于当地存放有效访问，并处理数据中心之间进行远程数据同时写入问题。
同时数据写入技术：
● 在两个数据中心，提供同时对两个镜像副本读写访问
● 距离受到严格限制
● 基于阵列镜像
● Active-Active Mirroring提供主动-主动复制

4. X-IO 存放介绍
4.1. 背景
传统存放系统已经采取了三十多年，经过把很多块硬盘安装在一起，并经过中央处理器管理使用，结构上这么多年来全部没有很大改变。 我们通常称这种存放系统结构为帧结构。 传统存放系统不是为了现今一代你们而设计，所以没有很好考虑存放IOPS要求。 一样，传统存放系统不是为了实时应用而设计，所以没有很好措施提供很高IO。 实时应用时代，需要新一代技术去支撑。
过去几年，新一代存放体SSD固态盘也为存放行业带来了很大期望。 SSD能够提供很高读IOPS，能够满足实时应用快速读数据需求。 不过，SSD有多个很不好缺点，第一，SSD成本很高；第二，SSD写数据寿命很有限，通常企业级SSD大约只能够写3万次到5万次左右就报废，而且SSD死掉时候，全部在该片SSD上数据全部会完全消失； 第三，为了数据安全考虑，通常会考虑SSDHA，来避免单点故障风险。
X-IO高速实时云存放，就是为了新实时应用年代而设计，同时能够提供像SSDIOPS速度，却像硬盘存放方案低成本，并提供比传统存放高一百倍可用可靠性。
4.2. 目标
X-IO实时云存放处理方案，能够帮助用户实现下列目标：
l 从IOPS提升来看
X-IO经过独有RAGS专利技术，能够把一块一万转SAS硬盘IOPS从120提升到400左右，所以，在一个3U模块里，利用40块10000转SAS盘就能够提供大约16000左右IOPS性能。
假如再加上SSD和X-IO独有CADP实时数据优化逻辑（或称第二代分层技术，或称智慧分层技术），把在硬盘上读频繁热点数据每5秒迁移到SSD来提供给应用读取，而且关键是知道把读和写热点数据分开处理，能够大大提升IOPS性能。在一个3U模块里， 利用这方法，能够利用30块10000转SAS盘就能够提供大约60000左右IOPS性能。
l 从高可用性角度来看
在每一台X-IOISE存放模块里，全部关键元件全部是采取双活HA设计，包含控制器，电源组件，后备超级电容组件等。 经过这么设计，能够提供很高系统可用性。
l 从高可靠性角度来看
X-IO经过独有硬盘防过热和防震处理专利技术，能够把硬盘故障率从传统存放系统行业平均5%下降到不到0.1%。 并经过Seagate授权硬盘检测，自我维修功效和数据自动迁移技术，达成安装使用7年里完全不需要像传统存放系统需要换硬盘，而造成额外运维成本，影响服务成本和更换硬盘窃密风险成本。
同时，X-IO采取了最新网格RAID技术（Matrix RAID）,能够许可同时做多块硬盘数据重建，排除了传统RAID 5或RAID 6技术只能够同时处理1块或2块硬盘数据重建单点故障情况，和系统性能在数据重建时出现下降情况。
l 从存放容量和扩展性角度来看
X-IO是采取新一代网格存放模块化结构，每一台3U ISE存放模块全部能够单独作为一台存放系统，也能够把多台ISE横向堆叠扩容，并合并成一台包含有多个3U ISE存放模块一台大容量存放系统。 X-IO并没有限制多小块模块作为一台单一存放系统数量，所以你能够利用很多个X-IO ISE模块构建一台PB级以上大容量存放系统。
X-IO支持在线扩容，并因为是云结构，所以你在扩容时候完全不需要像传统存放需要考虑中央控制器处理能力问题。
l 从节能角度来看
X-IO从第一天产品开发开始，就把节能作为一个关键目标。 每一个满插40块盘3U ISE模块功耗平均只需要600W左右，而空调要求大约是每小时2050BTU左右，比传统存放能够节省30%到80%电力成本。
l 从节省空间角度来看
每一个3U ISE模块，能够满插40块硬盘或30块硬盘和10块SSD盘，并提供最高38.4TB可用容量，比传统存放能够节省30%到80%空间成本。
l 从带宽角度来看
每一个3U ISE模块，提供8个8G光口，并支持DAS或是经过SAN交换机来连接。 X-IO支持多个ISE模块带宽汇聚，在6月份美国微软Tech Ed大会上就曾经演示过利用10台ISE，连接到40G 交换机来汇聚，并提供超出15Gbps连续带宽。
l 从TCO角度来看
X-IO在5个方面能够为用户降低TCO，包含：
1， 节省30%-80%电力成本
2， 节省30%-80%空间成本
3， 全部X-IO设备全部提供5年硬件无偿保修，能够节省传统存放第4,5年保修成本
4， 节省更换硬盘人力成本，服务中止成本和数据窃密风险成本
5， 行业最低每IOPS成本
4.3. 架构
4.3.1. X-IO 网格云存放 体系架构
X-IO把传统存放SAN控制器省掉，并直接和服务器Hypervisor层直接沟通，以下图所表示：

4.3.2. 系统布署架构
X-IO支持直连DAS结构，和SAN交换机连接结构。
4.4. 功效
4.4.1. ISE Manager
ISE Manager是一个Windows 或Linux上运行管理用户端，能够利用单一个ISE Manager管理界面同时管理多台 ISE存放模块。
4.4.2. 网格Matrix RAID
X-IO采取了最新网格RAID技术（Matrix RAID）,能够许可同时做多块硬盘数据重建，排除了传统RAID 5或RAID 6技术只能够同时处理1块或2块硬盘数据重建单点故障情况。
4.4.3. RAGS
RAGS是X-IO独有技术，经过把全新数据读写逻辑固件，灌进10000转Seagate硬盘里，能够把IOPS从120提升到400左右，并确保从刚开始用时候，到98%使用率时候IOPS一直维持在最高400左右。 RAGS是内含功效，不需要额外付费。
4.4.4. CADP （第二代分层技术，或称智慧分层技术）
X-IO独有CADP实时数据优化逻辑，把在硬盘上读频繁热点数据每5秒迁移到SSD来提供给应用读取，并能够大大提升IOPS性能。 同时，假如在硬盘上热点时写频繁数据，却会保留在硬盘上，这么能够避免过分消耗SSD写数据寿命。 在一个3U模块里， 利用这方法，能够利用30块10000转SAS盘和10块SSD盘，就能够提供大约60000左右IOPS性能。 CADP是内含功效，不需要额外付费。
4.4.5. AAM
AAM (Active Active Mirroring)双活零停机灾备功效，是存放行业最成功双活灾备方案之一，突破了传统存放主备方案需要手工切换和备机不能上线问题。AAM只需使用系统多重路径驱动程序即可管理负载均衡和故障转移-故障恢复，即能够把2台ISE里指定LUN设定为同一个LUN，并表示给服务器。两台ISE之间会自动做数据校验同时，而服务器也能够从比较响应快一台ISE读数据。假如其中一台ISE出现故障，服务器在不需要停机和手工切换情况下，继续工作，应用不会停顿，假如重新建立了ISE访问，则AAM会重新同时镜像并使路径恢复联机。(此为付费功效)

Active-Active Mirroring：使用 Active-Active Mirroring 和 VMware vSphere 5 群集来创建无单点故障共享存放配置。
配置条件要求：

最大距离
ISE-2 和 Hyper ISE - 基础镜像、迁移和复制高达 40 千米
最大基础镜像数
120
最大带 Active-Active Mirroring 镜像数
16
复制类型
同时；光纤通道
基础镜像、迁移、复制操作系统支持
ISE-1、ISE-2 和 Hyper ISE 支持全部操作系统
Active-Active Mirroring操作系统支持
ISE-2 和 Hyper ISE 上支持群集：VMware vSphere 5.1、Windows Server 单节点：Windows 和 Linux
异地站点：限 VMware vSphere 5.1 以上版本
ISE 数量
1 对 1（双方均已取得许可）：必需是同一代 ISE
（即，ISE-1 是第一代。ISE-2 和 Hyper ISE 是第二代）

4.5. 特点
ü 高IOPS存放
X-IO一台3U高ISE存放模块，能够提供从8000到60000 IOPS，是存放行业里利用硬盘能够达成最高IOPS密度方案。XIO独有RAGS技术能够确保全部硬盘能够使用到从0%到100%满时速度不变。 EMC和HP硬盘速度会从50%满时开始下降，到70%满时速度会下降超出50%。
ü 高可用，高可靠，5年硬件无偿保修
每一台ISE存放模块里，标配双电源，双控制器，双后备超级电容，提供很高可用性。
每一台ISE存放模块里硬盘，全部能够维持低于0.1%AFR (年故障率)。 而且，并经过Seagate授权硬盘检测，自我维修功效和数据自动迁移技术，达成安装使用7年里完全不需要像传统存放系统需要换硬盘，而造成额外运维成本，影响服务成本和更换硬盘窃密风险成本。
X-IO提供全球5年无偿硬件保修。其它厂家则提供三年质保，第四年及第五年续保费用为所购产品列表价20%。
ü 低耗电，高密度，超低TCO
节省30%-80%电力成本
节省30%-80%空间成本
全部X-IO设备全部提供5年硬件无偿保修，能够节省传统存放第4,5年保修成本
节省更换硬盘人力成本，服务中止成本和数据窃密风险成本
行业最低每IOPS成本
ü 100% 和VMWare, Citrix, Hyper V等兼容
ü 扩容性
XIO采取是完全横向扩容架构，扩容将带来成倍性能峰值提升。EMC只有最高端Isilon产品系列和HP最高端3PAR产品系列是采取此种架构。

5. 配置列表

设备类型
设备型号
数量

主数据中心
虚拟化平台
VMware vSphere 5.5企业版
X CPU

VMware vCenter 5.1标准版
x套

服务器
IBM 2CPU 256G内存2HBA
x台
升级现有1台
主存放
X-IO ISE-2xx xxTB 含双活软件：Active-Active Mirroring双活零停机灾备
1台

SAN交换机
光纤交换机 24口 16口激活
2台

灾备数据中心
虚拟化平台
VMware vSphere 5.5企业版
X CPU

容灾存放
X-IO ISE-xxx xxTB 含双活软件：Active-Active Mirroring双活零停机灾备
1台