云计算数据中心项目建设方案

智慧***城县云计算数据中心项目

解

决

方

案

目录

第1章概述 (2)

1.1 项目背景 (2)

1.2 建设目标 (2)

1.3 需求分析 (4)

第2章资源池建设方案 (6)

2.1 总体架构 (6)

2.2 网络架构设计 (8)

2.3 设备选型原则 (10)

第3章云平台功能设计 (12)

3.1 云主机服务 (12)

3.2 云存储服务 (16)

3.3 云负载均衡服务 (22)

3.4 虚拟路由器服务 (23)

第4章数据安全保障方案 (24)

4.1 云平台自身对数据的保护 (24)

4.2 灾备方案 (25)

4.3 灾难等级划分 (26)

4.4 灾难恢复 (27)

第5章云平台运维体系设计 (28)

5.1 自动监控系统 (28)

5.2 自动告警系统 (28)

5.3 资源管理系统 (29)

第6章业务系统迁移指导 (30)

6.1 迁移规划 (30)

6.2 迁移管理流程 (31)

6.3 迁移实施方法 (31)

6.4 应用梳理 (32)

6.5 迁移方式 (33)

第1章概述

1.1 项目背景

根据项目实际情况编制。

1.2 建设目标

1.2.1 建立一套全新的弹性云平台

自购服务器进行应用系统搭建的方式已经不能满足信息化的要求，不仅浪费了大量的资源而且也不能满足向服务型部门转变的要求。因此，本项目通过在 *** 机房中放置足够的计算资源，利用利用虚拟化技术，能够很好的面对未来智慧***城县管理综合指挥中心服务平台业务发展的挑战。

1.2.2 建立一套完整的云平台运维体系

目前政府的信息系统由于过度分散很难建立起一套有效的运维管理体系，信息系统存在资源使用不均衡的情况比较突出，业务系统运行效率不高。对目前设备运行情况也没有一个完整的考量，通过在搭建云平台的契机，借助云平台的高效的智能化运维管理系统，能够有效的提高政府的运维管理能力。通过云平台所建立一套运维管理体系，能够很好的对未来政府的信息化发展提供一个运维管理框架。

1.2.3 迁移服务

云平台建成后政府需要在一段时间内完成现有的信息系统整体搬迁。整个搬迁的过程包含数据完整性保护、数据迁移、业务系统迁移、硬件系统迁移。应用系统可以预先在智慧***城县云计算数据中心服务平台机房中搭建的云平台中预先部署，利用历史数据既可以衡量业务系统部署的完整性，数据的完整性保护以及数据的迁移服务是整个信息系统整体搬迁的重点，如何能够在一定时间内完成数据的迁移而保证数据的完整性是整个信息系统搬迁的难点。

1.2.4 云数据中心保障服务

云平台建设包含有很多新的设备，随着现有机房的设备及应用的整体搬迁到云平台，会出现多厂商应用系统同时运行的状况，并且多业务应用有着一定的复杂性，并且业务需求要求设备运行的连续高可用性，这样业务中断的时间就要求很短，所以需要云平台的运维保障服务，这样可以对多应用提供足够的技术支持，降低业务中断的风险。

最终项目目标：

1.组建符合实际情况的县级监督指挥中心、管理流程和协同工作机制。

2.建立无线专网，有效利用政务网，形成一个上连接县城县管理局，下接区级城县

管理相关部门的城管大队、中队，横向*** 县各业务部门的信息通道和交换枢纽，实现问题的快速发现、快速下达、即时反馈，提高城县管理效率。

3.形成城县管理专业数据库

4.借助GIS、GPS 以及视频监控技术实现对城县管理信息采集、即时定位和传输，并可以对历史轨迹进行回放，实现对工作全过程的监控；通过有效利用和建设视频，实现对重点区域、事发现场的掌控；通过语音喊话系统，对可能引发的或正在发生的违法、违章行为进行警示和制止。

通过***县数字城管视频监控系统的使用，我们可以实现：对

***县城县公共设施的远程监管；

对公共场所、居民社区出入口附近的文明管理，防止乱倒垃圾、违章设摊等；1.3 需求分析

智慧***城县云计算数据中心服务平台需要建设满足智慧***城县管理综合指挥中心信息化发展，需要建立高弹性、高可用、高可靠、开放、共享的智慧***城县管理综合指挥中心服务平台，同时也能够实现弹性扩展的云平台用来支撑其业务的发展，建设内容包括：基础环境、网络资源、数据存储、和安全运维等服务，具体需求如下：

1.3.1 基础环境需求

智慧***城县云计算数据中心服务平台需要大量的主机、存储等硬件设备作为系统运行环境支撑，系统要具有高安全性的和高稳定性等部署要求，以云计算、虚拟化技术和弹性管理技术为基础，实现基础资源动态申请，保证部署在平台上应用系统可靠稳定运行，以满足智慧***城县云计算数据中心服务平台的需要。

1.3.2 网络资源需求

智慧***城县云计算数据中心服务平台面向全省提供服务，设计多种不同网络接入方式，需要建立多层级网络管理。对现有的网络管理进行提升和改造，充分利用现代网络技术和公共网络基础设施，构建服务于智慧***城县云计算数据中心服务的跨区

域、实时的网络协同环境。

1.3.3 视频监控需求

视频监控子系统是数字化城县管理监督指挥中心了解全县县政、环卫、交通、治安

状况的窗口，是城管指挥系统不可缺少的子系统。

XX 县数字化城管视频源由两方面组成，一是整合现有公安部门的视频监控系统，

二是在部分城县管理热点增设的视频系统。

1.3.4 计算存储需求

智慧***城县云计算数据中心服务平台需要存储多种数据，包括从业人员管理系统

等基础数据和业务数据，数据量大，数据来源覆盖面广，为保证数据的安全性、完整性，在进行数据存储系统建设时需满足数据集中存储、集中管理，并具有良好的扩展性，确保各相关单位对数据存储的需要及今后数据服务的需求，实现数据的本地备份、异

地备份的功能。

1.3.5 安全服务需求

智慧***城县云计算数据中心服务平台涉及面广，各级单位的业务网络依托互联网

与中心连接，需充分考虑安全问题，能够为系统提供安全服务，包括从网络接入安全、

运用安全、数据资源保护、安全管理以及对出现问题的查找、定位、分析、处理等上

满足系统的安全需求。

1.3.6 运维服务需求

智慧***城县云计算数据中心服务平台需要具有更完善的运维体系来支撑信息系统

的运行，保证部署在平台上的信息系统的稳定性、安全性。因此，需要有专业运维团

队，按照标准的运维规范，以统一运维服务平台、统一运维服务流程的思路为系统提

供运维服务，保证系统稳定、安全、可靠运行。

第2章资源池建设方案

2.1 总体架构

本次私有云建设在*** 当地资源池，根据客户要求私有云满足信息系统安全基础要求。

本项目的托管私有云的虚拟化技术引入，不会对现有的网络架构做本质上的颠覆，原先的架构仍然是延续的，只是在数据中心的基础设施方面，大大减少了需要维护和管理的设备，如服务器、交换机、机架、网线、UPS、空调等等。

下图是智慧***城县云计算数据中心私有云平台架构如下图所示：

私有云平台整体架构设计图

整体分为五大部分：

1.基础设施层

基础设施层包括运行托管私有云所需的IDC 云数据中心机房运行环境，以及计算、存储、网络、安全等设备。云中心机房的部署按照分区设计，主要分为主机资源区、网络资源区、存储资源区等区域。

2.云管理层

云管理层通过虚拟化技术，负责对底层硬件资源进行抽象，对底层硬件故障进行屏蔽，统一调度计算、存储、网络、安全资源池。其核心是虚拟化，提供主机CPU、内存、IO 的虚拟化，通过共享文件系统保证云主机的迁移、HA 集群和动态资源调度。同时通过分布式交换机实现多租户的虚拟化层的网络隔离。在存储资源池的构建上，采用分布式存储技术，实现对服务硬盘的虚拟化整合，并通过2 副本技术保证存储数据的高可靠。云管理的主要功能模块有资源管理，计量管理，安全管理，策略管理、监控管理等。

3.云服务层

云服务层提供IaaS、PaaS 和SaaS 三层云服务：

IaaS 服务：包括云主机、云存储（云数据盘、对象存储）、云数据库服务、云防火墙、云负载均衡和云网络（租户子网/IP/域名等）。IaaS 层服务向PaaS 层提供开放API 接口调用。

PaaS 服务：包括消息处理队列、通用中间件（请求代理、事物处理、地理信息）、数据交换平台、开发测试平台，为上层政务应用提供标准统一的平台层服务，并提供 API 接口和SDK 开发包，供SaaS 层软件开发与部署调用。

SaaS 服务：包括本期需要上线的指挥中心管理系统。本层服务的提供由应用软件开发商完成。

上述云服务通过自助服务门户，向用户提供自助的线上全流程自动化交付。用户可以在自助服务门户上进行服务的申请，完成审批后相应的云资源将会交付给用户远程控制使用。

4.安全保障体系

云安全防护为基础设施层、云管理层、云服务层提供全方位的安全防护，包括防 DDoS 攻击、漏洞扫描、主机防御、网站防御、租户隔离、认证与审计、数据安全等模块。满足国家安全等级保护3 级的部署要求。

5.运行管理体系

此模块为云平台运维管理员提供设备管理、配置管理、镜像管理、备份管理、日志管理、监控与报表等，满足云平台的日常运营维护需求。对云平台提供给客户的云服务进行配置与管理，包括服务目录的发布，组织架构的定义，用户管理、云业务流程定制设计以及资源的配额与计费策略定义等，此部分的功能实现根据客户要求进行定制。

3台超融合节点

2台超融合控制节点

高端数据库服务器

2.2 网络架构设计

物理资源层应包括运行私有云所需的机房运行环境，以及计算、存储和网络等设备。 数据中心机房满足 GB 50174-2008 《电子信息系统机房设计规范》中的 A 级要求， 满足国际公认的 ANSI-TIA-942-2005《数据中心通信基础设施标准》里的 Tier 3 级以上 主要指标。组网设计采用“核心－接入”两层扁平化设计,根据模块化的分区的方式， 物理组网示意图，如下图所示：

磁盘阵列 备份一体机

FC SAN

磁盘阵列

物理网络拓扑图

2.2.1 系统组成

数字城管视频监控子系统系统主要由中心管理平台、现场监控点、监控指挥中心和 传输网络四部分组成。

(1)监控系统中心管理平台 系统由数据库、应用服务模块、接入服务模块、分发服务模块、存储服务模块、无

线视频管理模块、网管服务模块及接口模块等组成。 数据库：用于系统平台的核心运行

数据和业务数据的读写与保存。由数据库服务器

和磁盘存储介质组成。

Internet

防火墙

堆叠 防火墙 公安专网

公安视频专网 网闸 S i 核心交换机

0 平方米 S i

业务接入交换机

簇

存储管理接入交换机

簇堆

叠 堆

叠

视频流 视频流 视频流 管理 数据库 转化 IP SAN

应用服务模块：采用J2EE 架构完成设备管理、用户管理、权限管理、业务管理、

日志管理等事务性处理功能；

接入服务模块：负责响应客户端和设备提交的系统请求服务，并进行视频分发和存储的调度管理；

分发服务模块：是针对热点视频访问，可减少前端的并发访问量，支持多级部署，且有完善的触发机制；

存储服务模块：是系统的客户图像数据存储管理中心，主要完成图像中心存储的管理和监测功能；

无线视频管理模块：利用无线运营商的3G 网络，支持使用移动手机实时浏览各类

视频采集点的视频图像；

网管服务模块：实时监控系统中各个设备的运行状态，并将显示给网管人员，在系统出现异常情况下给出相应的告警信息，便于网管人员对整个系统的运行进行配置和管理；

接口模块：用于将视频监控子系统与其他应用系统的对接互联。 (2)现场监控点目前视频监控点主要是固定点视频，一般是对固定场所的长期监管，并根据现场的网络传输条件选择有线或无线传输。如街道、广场、社区、涵洞及车站码头等。可以将机动车占道、乱贴乱画、街头设摊、路面塌陷、井盖丢失、排水堵塞、树木损毁等管理问题在第一时间得以了解掌握，并及时有效处理。主要设备有摄像机、防护罩、视频编码器、支架立杆、防雷器等。如图所示：

(3)监控指挥中心监控指挥中心主要是对实时视频的查看、控制，历史图像的调阅，视频图像在监控大屏幕上的投放，以及报警预案联动反应等。按照多级部署，设置 1 个县级监控中心，并根据监控人员各自职能要求分配相应权限等级。

主要设备有：主控电脑、数字显示终端和电视墙等。视频监控系统的监控指挥中

心可纳入到整个数字城管的指控中心。同时，可与GPS/GIS 系统整合，实现在 GIS 地

图上显示视频监控点的位置，并通过 GIS 地图上直接

点击调用实时/历史视频资源。

2.2.2 视频接入

XX 县“平安城县”建设目前已经建成大量的视频监控点，该部分视频能够覆盖***大部分区域，可以满足部分城县管理的需求。该部分视频的接入，由城管局协调视频系统的接口服务，由数字城管应用软件承建商负责完成对接，或采用平台接入的方式，在数字城管监督指挥中心设置1 台专用电脑，来接入已建视频网络，同时和数字城管业务进行对接，实现业务功能对接。

2.2.3 具体功能

(1)网络化图像传输

在***县电子政务网内，任意一个授权用户都可以通过浏览器均可以观看来自现场摄像机的实时图像。每一个授权用户可以观看的图像在数量理论上没有限制。

(2)图像监视网络内部的操作员通过显示器以及模拟监视器可以观察所有摄像机的

图像。 (3)图像远程传输

XX 县电子政务网内部任意授权合法用户均可以登录到iDVR 服务器，通过服务器远程观看现场图像（授权范围内）历史记录图像。

(4)实时抓图

支持对视频画面的抓图，并以jpg 格式保存和传输。

2.3 设备选型原则

根据实际业务需求和上述配置原则，物理设备选型遵循以下要求：物理服务器的选型：

1) 常规大内存型应用，主要用于承载业务系统的云主机服务，采用2 路CPU 服务器，CPU 核数≥8 核，配置E5-2650 及以上的CPU；内存≥256G；

2) 高计算型应用，主要用于数据库服务等，采用4 路CPU 服务器，CPU 核数≥8 核，

配置E5-4620 及以上的CPU；内存≥64G；数据库

区FC 存储选型：

1) 存储设备支持：FC 光纤通道存储设备

2) 支持数据分层存储，可以在SSD、15K、10K、7.2K 硬盘之间动态迁移数据；

3) 单台阵列要求配置≥2 个SAN 存储节点或控制器；

4) 实际配置前端口≥4 个；后端口速率≥6Gb SAS 接口；配置10k rpm 900 SAS 硬盘，容量≥10TB

备份 IP 存储选型：

1) 配置≥320T 总容量；存储阵列支持无限个Lun，每卷支持无限个快照；

2) 本次配置≥4 个控制器，所配磁盘阵列可在线扩展至≥32 个控制器，不会导致业务中断；

3) 支持跨存储设备的RAID0/1/5/6/10；网

络设备选型：

1) 核心交换机：交换容量≥17.5Tbps，包转发率≥5000Mpps；采用主控引擎、交换引擎、接口单元硬件槽位分离的全分布式架构；支持1:N、N:1、纵向虚拟化；支持云中心大二层互联技术。

2) 服务器千兆接入交换机，交换容量≥300Gbps，转发性能≥160Mpps。

3) 服务器万兆接入交换机，交换容量≥1200Gbps，转发性能≥700Mpps；支持802.1Qbg 标准协议；支持全万兆线速转发，40GE 上连。

4) 负载均衡，支持全面的四至七层负载均衡和链路负载均衡功能，支持 IPv6 基础特性及IPv6 的负载均衡。

5) 防火墙，采用核心交换机相同的架构，支持 N:1 安全集群来统一配置管理；支持虚拟防火墙功能，支持IPv6 基础特性。

6) 入侵防御，通过国际权威安全组织（通用漏洞披露组织）兼容性认证，支持深入七层的分析检测技术，并能主动防御。

第3章云平台功能设计

3.1 云主机服务

弹性云主机服务允许用户自由选择不同标准规格云主机，智慧***城县管理综合指挥中心服务平台可根据需要选择操作系统种类、VCPU 数量、内存容量、系统盘容量，实现对云主机的灵活定制和动态创建；智慧***城县云计算数据中心服务平台可以通过Web 控制台对云主机进行创建、开机、关机、重启、续订、退订等操作；允许智慧***城县云计算数据中心服务平台根据需要对云主机弹性扩展内存和系统盘容量；智慧***城县云计算数据中心服务平台可实时查看VCPU 使用率、内存使用率、磁盘读写、网络流量等云主机重点性能指标情况。

3.1.1 支持多种操作系统

弹性云主机支持主流的Windows 和Linux 操作系统，允许智慧***城县管理综合指挥中心服务平台自定义个性化模板。

3.1.2 支持多种规格

云主机规格为虚拟机的配置模板，定义了虚拟机的CPU 数量（vCPUs）、内存容量（Memory_MB）、磁盘容量（Disk）及临时磁盘（Ephemeral）、Swap 分区等一些参数。

弹性云主机允许智慧***城县云计算数据中心服务平台根据不同需求选择标准配

置或自定义配置，动态升级vCPU 和内存配置。也允许智慧***城县云计算数据中心服务平台从两个维度扩展业务服务能力，一个维度是在现有弹性云主机上扩展vCPU、内存、磁盘，另一个维度是在弹性负载均衡支持下按现有弹性云主机规格扩展弹性云主机数量，快速提升业务服务能力。

图标准云主机规格

智慧***城县云计算数据中心服务平台可以在web 控制台上可以通过下图所示界面进

行云主机规格的选择和定制：

图4-4 弹性云主机规格选择界面

3.1.3 支持快照功能

快照用于捕捉硬盘在某一个时刻的状态，未来可以随时恢复到这个状态。智慧XX

城县云计算数据中心服务平台可以采用快照方式备份当前使用的弹性云主机。快照功能原理：底层在创建虚拟机时，会根据其选用的镜像，创建一个基础缓存镜像文件，以便于

让所有使用同一镜像的虚拟机不必多次全量拷贝源镜像；之后在基础缓存镜像文件的基

础上，创建增量镜像文件，即虚拟机的系统磁盘。

增量快照：通过对增量镜像文件做快照及备份，即完成了对虚拟机的增量快照及备份，因为增

量镜像文件相对源镜像文件要小得多，所以增量快照功能完成的速度较快，但是不可独

立恢复。

快照功能

全量快照：将增量快照及备份与基础缓存镜像文件转换合并起来，就完成了对虚拟机的全量快

照及备份，因为基础缓存镜像文件较大，所以全量快照功能完成的速度较慢，但是可以独立恢复。

3.1.4 支持自定义镜像

镜像，是指云主机所使用的根分区或系统盘，可以快速地通过镜像复制出一台云主机，免除传统冗长的装机过程。同时还支持制作镜像快照，对云主机进行备份快照，该快照还能像普通镜像一样随时创建新的虚机使用。

云平台智慧***城县云计算数据中心服务平台自行制作标准格式的系统镜像，上传到云平台后，经过简单配置即可以展示在网站上供智慧***城县云计算数据中心服务平台选择创建基于自定义个性化模板的弹性云主机。

目前支持的镜像格式有iso、qcow2、qcow、raw、vmdk 等多种模式，常用为qcow2 格式的镜像。当镜像制作完成后，将上传到镜像库中，由镜像管理服务模块来管理所有的镜像。

3.1.5 支持配置动态伸缩

智慧***城县云计算数据中心服务平台云平台支持对云主机配置的动态伸缩，通

过修改云主机初始的规格来修改云主机的当前配置，可以修改的主要项包括：内存容量（可增减）、cpu 数量（可增减）、磁盘容量（仅增）。动态升级时先关闭虚拟机，之后在启动时将应用新的规格作为配置模板。

3.1.6 支持在线迁移

智慧***城县云计算数据中心服务平台运维管理员登陆运维管理平台，针对智慧***城县云计算数据中心服务平台的虚拟机执行迁移操作。迁移是在线热迁移，迁移中不需要关闭智慧***城县云计算数据中心服务平台云主机，保证了用户业务连续不中断，为智慧***城县云计算数据中心服务平台的IT 管理站带来良好体验。

在迁移过程中，目的主机会与源主机建立通信通道，用于接收源主机发送过来的数据；而虚拟机处于共享存储之中，这样就使虚拟机在迁移时不需要关闭电源而使业务不必中断。

3.1.7 支持防火墙功能

云平台基于安全组规则实现虚拟防火墙的功能。安全组是云主机的虚拟网卡上行和下行流量的防火墙，如下图所示，表示虚拟网卡的上行安全组规则。云主机的所有数据流量都是通过虚拟网卡进出的，安全组包含一组白名单安全组规则，一个安全组规则允许某一特定数据包流入、流出虚拟网卡，从而实现了类似传统防火墙的功能。而且与一般的云平台不同，这里的安全组作为一个防火墙针对的是某一个虚拟网卡，而不是一个云主机，云主机如果有多个虚拟网卡，可以针对每个虚拟网卡来设置安全组，这样可以实现更加细粒度控制安全。

虚拟防火墙示意图

3.2 云存储服务

3.2.1 整体存储架构

3.2.1.1 系统概述

*** 分布式云存储是为政府/政府提供革命性符合成本效益的高性能存储平台。本系统的设计原则如下：

● 必须考虑到支持TB、PB、EB 级的容量无缝扩展；

● 必须考虑到支持线性的扩展；

● 必须考虑到存储的可靠性和容错性；

● 必须考虑到存储分层和自动负载均衡；

● 必须考虑到存储的初建成本和扩容成本；

● 必须考虑到异地数据容灾，保证最终用户数据的安全性；

● 必须考虑到不被硬件厂商锁定；

● 必须考虑到运维人员的维护复杂度，降低运维成本；

● 必须考虑到同既有的应用程序集成，降低集成复杂度；基于上述设计原则，智

慧***城县云计算数据中心服务平台分布式云存储系统采

用先进的分布式对象存储设计，同时整合文件存储、块存储和对象存储三种技术，为各种不同类型的客户应用提供适合其需求的存储服务。系统整体架构如下图所示：

分布式云存储系统整体架构

● 丰富的管理分发功能

支持策略管理，如分发、QoS 和存储分层；提供详

尽的监控和报告；数据监控和自动修复功能；根

据策略进行对象分发、对象复制和对象再平衡。高

可用性

多层级的可用性设计。每台节点均可支持 RAID 阵列，确保节点内部数据安全和高可用。同时分布式存储集群支持实时多副本功能。数据在集群中实时保存n 份副本，可确保任意(n-1)台节点出现故障，数据依旧安全且可访问。多数据中心的不同云存储集群间支持数据互备互援，确保发生人力不可控的灾难时，数据依旧安全。

● 卓越的存储性价比

支持数据去重、数据压缩和SSD 加速功能。可有效节省存储空间，提高存储服务的成本优势，同时在可控的成本范围内大幅提升存储性能。