基于超融合基础架构的IT系统建设研究

基于超融合基础架构的IT系统建设研究一、内网电子邮件业务现状分析(一)内网邮件系统现状信息化工作经过30多年的发展，现在已经有了覆盖政务、业务和对外合作、综合保障等方方面面的信息化管理体系。

内部网络系统延伸到了40多个直属，近千个业务现场，并以电子口岸为支持，建立与政府部门和外部企业互联互通的外部网络体系。

电子邮件已成为消息传递的主要通道，当前基于微软Exchange邮件系统平台也成为各级最为基础的信息系统之一，海量信息通过邮件系统传递、汇集。

电子邮件已从原有的单纯邮件收发服务，演变为提供越来越丰富和强大功能的信息协同平台，对邮件业务的性能、稳定性、并发能力、消息汇集传递能力有了更高的要求。

内网电邮系统建设较早，采用分布式模式建设，系统分布在总部以及各分关，共计47套分布式系统。

当前采用品牌和版本为：邮件系统采用微软Exchange 2010，操作系统为Windows Server 2008 R2，用户规模约5万用户，总部及每个分关用户规模不等，其中，信息中心约3000用户规模，数据量约在6TB左右。

系统管理采用分级管理模式，分布式系统由各分关进行管理。

各分关独立负责各关用户的管理和维护。

认证系统采用微软AD认证体系，采用多域多森林模式。

图示：当前电子邮件平台部署拓扑(二)内网电邮应用主要挑战和迫切需求内网电邮是重要的内网信息化应用，当前用户规模约8万用户，具有较高的使用频度。

随着我国事业的高速发展，总部内部办公对内网电邮的需求也越来越高，需要更高的计算能力、网络带宽和数据存储能力。

当前内网电邮基于分散在各分关的分布式体系设计，随着技术的发展、应用的深入和用户应用形态的演进，当前系统在可靠性、安全性、易用性、维护性等方面已经不适应当前内网电邮应用和发展的需要，也迫切需要对系统架构的升级改造规划。

同时需要考虑如下的系统建设问题：➢能否利用相同的预算管理更多的数据？➢信息技术如何转化成增长动力？➢新业务模式产业化转型，IT架构要随之改变，➢如何从传统架构的束缚中释放潜力？➢IT的投资方向，需要把握未来已知和未知的机遇。

➢创新的步伐需要更加敏捷，以利用已知和未知的市场变化。

1.解决当前分布式资源老化与用户访问愈加频繁的矛盾随着时间的推移，原有内网邮件系统各个节点设备已逐渐老化并即将结束其生命周期，但是用户对内网电邮的应用越来越频繁，用户的访问次数、访问时长、数据收发量都比系统建设之初有很大增长。

电子邮件是I/O密集型系统，不仅实时收发的邮件数量众多，且单封邮件承载的数据量可达GB级，对基础架构I/O性能要求极高。

电子邮件同时也是高并发业务，Web 和客户端访问并发访问压力大，在未来的移动化时代，每一个移动终端都将是一路并发连接，带来更加巨大的并发压力。

超融合基础架构能有效解决I/O性能不足等问题。

需要充分利用新建设和旧有邮件平台资源架构的硬件基础设施资源，实现统一的弹性的资源扩容，可以有效解决资源老化问题，并满足用户访问频繁的需求。

2.增强安全性，减少安全隐患的迫切需要系统管理采用分级管理模式，分布式系统由各分关进行管理。

各分关独立负责各关用户的管理和维护，安全策略分开设置,存在系统和数据多点安全防护，系统操作审计上的潜在风险。

3.提高可靠性，降低宕机风险的迫切需要当前内网电邮系统在总部和各分支总共有47个节点，共计xxx台服务器。

其中xx 个节点是单机部署，xx个节点是双机部署。

共计有单机服务器xx台，双机服务器组xx 对，以及xx个存储系统。

从上述部署情况来看，对于平台部署运行时间较长，存在两大风险。

一是各单机节点宕机风险较大。

二是各数据存储系统也存在一定的宕机风险。

如何确保邮件平台在今后一段时间内的稳定运行，以及用户数据的可靠性保障，将是平台运行维护和后期建设的最大挑战。

4.提高互通性，降低网络带宽占用，提升用户体验分布式部署模式的两个分关之间，收发邮件需要跨广域网传递，当前内网电邮系统的应用，用户之间有较多的附件传送，对分关的网络出口带宽带来较大压力。

对于当采用集中式邮件平台的部署模式，总部与分关发送邮件、或两个分关之间收发邮件，只需要在服务器之间进行数据交换，对分关的网络出口带宽几乎没有压力，网络带宽占用会大幅降低。

同时，当前邮箱系统分布式部署模式，不利于邮件平台与其他办公和业务系统统一对接，无法提高内网信息系统的用户应用体验。

5.解决平台弹性扩容，适应未来业务容量发展要求由于当前平台采用了传统的服务器加存储的部署模式，各子系统资源独立，无法统一对资源池中的各项资源进行分配和调整。

当内网邮件系统未来需要增加计算能力，或数据存储扩容时，需要分别购置或更换硬件设备和数据迁移，无法做到简单的弹性扩容。

6. 加强管理性，提高总体运维管理效率的迫切需要可以统一运维是未来运维管理的要求之一。

对分散部署的内网邮件系统而言，无法进行统一的日常运维和运行监测，各个份关的实际系统环境情况不一致的情况时有发生，各数据中心都会存在多个版本的服务器、操作系统、管理程序和多套存储设备，而且它们通常来自不同的供应商。

IT 管理员不得不心力交瘁的处理各种复杂的任务，同时还要用心维护遗留的设备。

数据中心面临成本与复杂性、IT 孤岛、无暇创新的难题：部署、管理和扩展数据中心变得极其昂贵和消耗时间；老旧的基础设施造成不灵活的数据孤岛，需要专门管理；IT 人员忙于解决日常运维事务而错失机遇。

无法保障一致的运维标准，也不利于提高内网电邮整体运维管理水准。

从整体加强管理，提升运维水平的角度来看，需要进一步优化平台，保障内网电邮的安全、可靠运行。

因此，迫切需要建立以超融合基础架构为核心的统一的信息平台对的各信息化系统进行整合。

与传统IT 基础架构相比，超融合基础架构具有I/O 性能高、数据可靠性高、维护SAN 存储FC-SAN 交换机FC-SAN 交换机快照保护CDP 快照保护CDP成本低、扩展弹性大等特点，能更充分的利用设备的计算和存储资源。

内网电邮迁移到超融合基础架构中，可以充分利用超融合基础架构的特性，无论是I/O性能还是计算能力都会有大幅提升，为内网电邮应用需求提供有力支撑。

并为其他信息系统向超融合基础架构迁移建立示范，为其他办公和业务系统向超融合基础架构迁移奠定良好基础。

二、内网电子邮件使用超融合基础架构的设计(一)什么是超融合基础架构如前面描述，当前的数据中心都会存在多个版本的服务器、操作系统、管理程序和多套存储设备，而且它们通常来自不同的供应商。

IT管理员不得不心力交瘁的处理各种复杂的任务，同时还要用心维护遗留的设备。

数据中心面临成本与复杂性、IT孤岛、无暇创新的难题：部署、管理和扩展数据中心变得极其昂贵和消耗时间；老旧的基础设施造成不灵活的数据孤岛，需要专门管理；IT人员忙于解决日常运维事务而错失机遇。

数据中心已变得极其复杂，传统架构使得基础设施的生命周期的每个阶段（购买、部署、管理、扩容）都面临挑战。

源自Facebook、Google互联网公司的Web-Scale IT，则构想了一种更好的方法来创建和管理数据中心。

典型的互联网数据中心通常包含10万台+的X86定制服务器，跨广域网，在全国各地乃至全球部署，应用测试、系统上线、软件更新极其频繁，后台有大规模的运维团队支持。

图示：互联网架构的超融合数据中心互联网思维下的数据中心设计原则是：K.I.S.S.（keep it simple and stupid），从系统设计层面消除单点故障和瓶颈，采用分布式、虚拟化、云化的软件架构，通过自动化管理、自恢复设计进行运维管理，极端关注能效、运营效率，以降低TCO。

Web-Scale IT使得这些公司能够达到前所未有的业务敏捷性、可预测的规模和较低的总体拥有成本。

IT基础设施可以按照预想扩展到数千台服务器和多达ZB级的数据，并且可以持续运行而不会中断。

从而使得公司可以快速的开发和发布产品，并将新产品和服务推向市场。

Web-Scale IT对数据中心技术的方方面面：从基础设施、应用设计到IT组织和处理都产生了深远的影响。

基于Web-Scale IT的超融合基础架构，可以解决传统架构面临的问题和瓶颈。

帮助用户将焦点从复杂的基础架构转到管理的易用性和系统堆栈的简化。

基于Web-Scale IT的超融合基础架构与传统IT有很大的区别：✓标准的、即刻可用的X86服务器提供计算和存储资源，而不再需要单独的类似于SAN的存储资源；✓可以降低空间和能源需求，并简化基础设施的购买；✓凭借智能软件，IT环境可根据需要逐步进行小容量扩展；✓100%软件定义的，无需依赖硬件即可进行弹性扩容、性能加速或实现任何核心功能，可快速增加新的功能而无需进行硬件升级；✓可在不停机的情况下配置基础设施，以支持不同的应用需求；✓软件在整个集群中分配数据、元数据和各种操作；在数据和控制路径中没有任何瓶颈或阻碍，整个环境可无限扩展；✓专门为弹性扩展和不间断运行而创建的，可从单点故障中快速恢复，无需降低应用或数据可用性的级别；✓分布式软件隔离了故障，并使用全部资源来恢复正常工作，同时集群可保持持续运行；✓大量的自动化和全方位的REST API降低了运营成本，同时大量分析可获得有用结论，并提高数据驱动的效率，企业能以更低运营成本实现更多的功能；那么为什么现在超融合概念得到了普遍的认同？是什么在驱动超融合的快速发展？第一：业务创新要求IT基础架构更灵活和敏捷：传统孤立、割裂的三层架构，稳定性有余，灵活性不足；第二：数据中心面临效率和成本的挑战：如何提高运营效率，降低总体拥有成本是所有IT人员面临的挑战；第三：硬件资源充足：CPU性能越来越强，内存越来越来越大，HDD容量越来越高，SSD的容量不断提升，万兆以太网络逐渐普及，与此同时，硬件采购成本持续降低，单位提供的资源密度提升；第四：软件智能走向成熟：虚拟化、、分布式、云计算技术愈加成熟，使得我们对资源管理的粒度可以做的很小，而在节点规模上可以做的很大；超融合基础架构（Hyper-Converged Infrastructure，HCI）,核心的概念表述如下：✓天然的将两个或者多个组件组合到一个独立的单元中：在一个超融合系统中，至少有两个或者两个以上的组件天然的整合在一起（而非简单的捆绑在一起或者安装在一个机柜中）；✓采用标准的服务器硬件：不再需要专门的SAN存储；✓软件与硬件紧密结合：实现资源整合、统一管理与调配，及存储功能；✓虚拟化：与Hypervisor虚拟化层紧密结合，实现计算、存储、网络虚拟化；总结超融合系统的四个典型特征：✓计算与存储资源融合；✓软件定义的基础架构；✓分布式的自治系统；✓线性的横向扩展；超融合基础架构通过指将计算资源、存储资源和网络资源融合在一起，把传统的虚拟计算平台加共享存储的方式变成虚拟计算平台自带分布式存储的方式，每台服务器里面自带的存储组成存储池，通过分布式存储软件技术整合为统一的存储池。