薛燕娜 楊文軍

摘要：為應(yīng)對各場景應(yīng)用中大量終端、服務(wù)器的使用需求，解決各場景中硬件的重復建設(shè)，造成計算、人力、投入等資源的浪費和硬件資源的“孤島”問題，提出了基于結(jié)合超融合技術(shù)+云桌面方案進行融合底層的架構(gòu)方式，組成超大集群，將云桌面、超融合軟硬資產(chǎn)全部池化，從而實現(xiàn)資產(chǎn)復用和共享。該架構(gòu)具有統(tǒng)一管理控制、卓越的并發(fā)I/O處理和資源協(xié)調(diào)能力，同時簡化IT運維管理、降低運維成本、提高數(shù)據(jù)安全性和訪問的靈活性。

關(guān)鍵詞： 超融合；云桌面; 終端; 集群；池化

中圖分類號：TP308；TP333 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）11-0072-03

0 引言

高校中根據(jù)教學、實訓、移動辦公等應(yīng)用需求分別創(chuàng)建了超融合、云桌面兩大獨立平臺，但隨著時間的推移，用戶量、存儲和多種教學場景等數(shù)據(jù)量會逐漸增多，占用的硬件資源、存儲資源和I/O處理會明顯提高，需要對超融合、云桌面兩平臺分別進行軟硬件資源的持續(xù)擴容，因兩大平臺相互獨立，無法實現(xiàn)軟硬資源的相互共享，這樣就造成場景的重復建設(shè)，提高建設(shè)成本、降低運維效率。所以本文結(jié)合兩大平臺使用情況及問題，提出了將超融合、云桌面進行底層融合的技術(shù)架構(gòu)，兩平臺用同一底座，組成超大集群，軟硬資源全部池化、相互共享、資產(chǎn)復用和統(tǒng)一集中管理等，實現(xiàn)計算資源的合理分配，提高硬件資源利用率及管理效率。

1 超融合+云桌面相關(guān)技術(shù)

1.1 超融合架構(gòu)

超融合架構(gòu)[1]是集成計算資源和存儲設(shè)備的信息基礎(chǔ)架構(gòu)。在這樣的架構(gòu)環(huán)境中，同一套單元設(shè)備中不但具備了計算、網(wǎng)絡(luò)、存儲和服務(wù)器虛擬化等資源和技術(shù)，而且多套單元設(shè)備可以通過網(wǎng)絡(luò)聚合起來，實現(xiàn)模塊化的無縫橫向擴展，形成統(tǒng)一的資源池。和傳統(tǒng)的三層架構(gòu)相比，超融合架構(gòu)可以為數(shù)據(jù)中心帶來高可靠、高可用、靈活擴展、管理維護簡單、綠色環(huán)保等優(yōu)勢。

超融合技術(shù)架構(gòu)[2]主要組件有三大部分：計算虛擬化+網(wǎng)絡(luò)虛擬化+存儲虛擬化，如圖1所示。超融合的特點之一就是，存儲虛擬化基于分布式存儲系統(tǒng)，融合了分布式緩存、SSD讀寫緩存加速、多副本機制等多種存儲技術(shù)，在功能上與獨立共享存儲完全一致。分布式存儲采用多副本機制，一份數(shù)據(jù)同時存儲在多個不同的物理服務(wù)器硬盤上，提升數(shù)據(jù)可靠性，保障關(guān)鍵業(yè)務(wù)安全穩(wěn)定運行。也就是說，超融合架構(gòu)會對數(shù)據(jù)做備份。一份數(shù)據(jù)會復制2-3份，存儲在不同的服務(wù)器里。即使1臺服務(wù)器宕機，數(shù)據(jù)也不會丟失，安全可靠。

1.2 云桌面管理架構(gòu)

云桌面[3]是云計算和虛擬化技術(shù)，將用戶桌面環(huán)境從物理設(shè)備中解耦，實現(xiàn)中心化的管理。主要有兩種類型為VDI、VOI，是通過數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器生成若干個虛擬機，這些虛擬機就是云桌面，如圖2所示。但是終端無法直接連接到虛擬機（云桌面），需要通過技術(shù)將虛擬機轉(zhuǎn)換為云桌面發(fā)放出來，發(fā)放后只需要客戶機（PC、手機）等連接到數(shù)據(jù)中心云桌面服務(wù)平臺，最終就可以得到桌面的使用。

隨著虛擬化技術(shù)的不斷成熟，利用虛擬技術(shù)對各個物理設(shè)備進行虛擬化處理，從而使用資源的利用率有效提升，以此節(jié)約成本、提高應(yīng)用質(zhì)量。在虛擬化的技術(shù)下，軟硬件之間聯(lián)系會更加靈活，可擴展性也便捷，在高校中多種不同的教學、機房、移動辦公等場景得到普遍應(yīng)用。云桌面[4]與終端數(shù)據(jù)信息分離、后臺集中管理和存儲，用戶可以通過任意網(wǎng)絡(luò)接入云桌面，資源都集中到數(shù)據(jù)中心，能夠彈性分配資源，提高資源利用率。用戶可根據(jù)實際需求定制個性化設(shè)置，以滿足多元化的需要。

2 超融合+云桌面底層融合架構(gòu)的建設(shè)

2.1 超融合+云桌面底層融合架構(gòu)建設(shè)方案

在教學、實訓、科研和辦公等不同場景中會有大量各種終端、通用虛擬服務(wù)器等，各場景資源重復建設(shè)，造成嚴重的資源（計算資源、人力資源、學校投資等）浪費和硬件資源的“孤島”現(xiàn)象。將基于底層的超融合和云桌面架構(gòu)結(jié)合，形成“一基、一底、一硬、一軟、一平臺”的建設(shè)模式，同時具備云桌面、超融合虛擬化兩種不同的服務(wù)能力，通過融合，兩大技術(shù)優(yōu)勢互補，可以滿足多種專業(yè)教學的多樣性需求。

基于云桌面應(yīng)用場景+超融合技術(shù)，組成超大集群，將學?，F(xiàn)有的硬件資源全部池化，實現(xiàn)資源的復用性和共享性。利用融合技術(shù)[5]在分布式存儲的基礎(chǔ)上，把數(shù)據(jù)分層，分層后對安全性要求高的數(shù)據(jù)，比如教學、辦公、科研、主鏡像、核心業(yè)務(wù)等數(shù)據(jù)，采用多副本、CDP或糾刪碼等方式做數(shù)據(jù)安全保障；同時對安全性要求較低的數(shù)據(jù)，為節(jié)約存儲空間的占用率，采用單副本保存的方式，解決常規(guī)存儲方式將原數(shù)據(jù)備份多次，磁盤占用率居高不下的問題，同時降低了數(shù)據(jù)交換的網(wǎng)絡(luò)帶寬占用率，降低整體建設(shè)成本，提高性價比。

部署步驟如圖3所示：1） 將云桌面、超融合底層系統(tǒng)版本升級到最新，可以相互管理；2） 通過10G網(wǎng)絡(luò)把多臺物理服務(wù)器進行互聯(lián)，將管理通信口、數(shù)據(jù)通信口、業(yè)務(wù)通信口、存儲通信口、終端通信口測試調(diào)通；3） 利用超融合平臺接管云桌面[6]，將云桌面用戶虛擬熱遷移到超融合平臺中，依次遷移；4） 將云桌面物理服務(wù)器依次整合到資源池中，把所有硬件資源進行虛擬化，形成超大資源共享池；5） 通過統(tǒng)一云管理平臺進行對VDI、HCI進行資源的智能分配與管理；6） 通過萬兆網(wǎng)絡(luò)接入到云平臺；7） 用戶登錄云桌面在線辦公及訪問其他通用業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

2.2 超融合+云桌面底層融合架構(gòu)建設(shè)的實施

結(jié)合學校實際需求和不同場景，將現(xiàn)有兩大平臺進行本地相應(yīng)融合，總虛擬機[7]共370臺，云桌面虛擬150臺，業(yè)務(wù)虛擬機220，部署整合時，將所有X86物理主機依次加入集群中，形成超大集群資源池，進行統(tǒng)一彈性調(diào)度、集中管理、HA動態(tài)故障切換、數(shù)據(jù)容災。超融合+云桌面融合架構(gòu)設(shè)備列表如表1所示。

2.3 超融合+云桌面底層融合架構(gòu)的應(yīng)用價值和成效

本文將超融合和云桌面底層融合起來協(xié)調(diào)工作可以提供更強大、靈活和高效的IT基礎(chǔ)架構(gòu)，為高校后期建設(shè)提供技術(shù)性支撐和應(yīng)用方面的優(yōu)勢。

1） 高效集成管理， 該底層融合架構(gòu)通過提供統(tǒng)一的管理界面或控制平面，管理員可以更輕松地統(tǒng)一VDI資源與通用集群，資源、應(yīng)用和運維一體化管理模式，監(jiān)控、配置和維護整個系統(tǒng)，簡化了管理環(huán)境，提高了管理效率。

2） 彈性伸縮承載，該底層融合架構(gòu)在有需求的時候可以隨時增加或減少計算和存儲資源，例如增加新的硬件或服務(wù)，DRX/DRS動態(tài)添加CPU或內(nèi)存資源和智能資源調(diào)度，可同時承載HCI、VDI多種虛擬機，資源靈活擴展，自定義調(diào)度策略，提升桌面等業(yè)務(wù)體驗。另外，可以根據(jù)用戶需求動態(tài)地調(diào)整通用業(yè)務(wù)、云桌面業(yè)務(wù)的數(shù)量和性能，提供了靈活的運行環(huán)境，這種靈活性和可擴展性對于適應(yīng)業(yè)務(wù)的快速發(fā)展和變化至關(guān)重要。

3） 高可用性和容錯性， 該底層融合架構(gòu)通過協(xié)同工作，系統(tǒng)可以更好地應(yīng)對硬件故障或其他異常情況，從而提高系統(tǒng)的可用性和穩(wěn)定性。分布式存儲采用UIO、Cache加速提升存儲系統(tǒng)性能，采用冗余策略、三網(wǎng)鏈路聚合等技術(shù)保證系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的高可靠。分層算法智能識別熱數(shù)據(jù)存放于SSD分層中，提高讀性能；數(shù)據(jù)寫入SSD中分層空間寫入一次即可用，無需再寫入到讀緩存中，提高寫性能。支持節(jié)點、硬盤和Cache盤獨立按需擴展，節(jié)點和硬盤擴展之后，數(shù)據(jù)會在后臺自動按需負載均衡。同時兼容業(yè)界主流的X86和ARM 服務(wù)器，無須擔心廠商鎖定，輕松構(gòu)建開放平臺。

4） 數(shù)據(jù)安全，融合平臺從存儲層完美隔離各類安全風險，有效保障用戶數(shù)據(jù)安全，容災和備份功能有效地做到多層級防護，避免了磁盤的邏輯故障、或人為的大型硬件故障，實現(xiàn)有效的雙重保護。虛擬化作為核心平臺，內(nèi)部可啟用虛擬機磁盤加密功能，用戶可單獨指定某個磁盤進行加密，并有多種加密算法可供選擇，有效加固存儲信息安全，外部可基于用戶身份驗證、訪問控制策略方式，全方位保護用戶數(shù)據(jù)安全。

5） 成本效益，超融合通常能夠更高效地利用硬件資源，而云桌面則可以減少終端設(shè)備的成本。通過融合這兩者不同基礎(chǔ)設(shè)施組件，不同的組件可以更緊密地協(xié)調(diào)運作，避免冗余的操作和通信，提高整體系統(tǒng)的響應(yīng)速度和吞吐量，可以最大限度地提高資源利用率，減少總體IT成本。簡化的管理過程以及更好的性能，降低運營和維護的成本。

3 結(jié)束語

為配合創(chuàng)建數(shù)字化、信息化校園，本文進行了超融合+云桌面底層融合技術(shù)方案的建設(shè)改造，通過兩大平臺優(yōu)勢及一系列前沿技術(shù)提升存儲系統(tǒng)性能，能滿足虛擬化、容器化和云桌面資源池等場景的應(yīng)用需求。在實施過程中，根據(jù)特定的業(yè)務(wù)需求和環(huán)境進行定制化配置和調(diào)整，最終形成“一基、一底、一硬、一軟、一平臺”的架構(gòu)模式，數(shù)據(jù)分層備份，平臺靈活、高效、安全、穩(wěn)定，為高校后期數(shù)字化建設(shè)打下堅實基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1] 韓銀俊，楊洪章. 超融合存儲關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用[J]. 科技風，2019（24）：86.

[2] 尹勁梅. 基于超融合架構(gòu)的機房建設(shè)淺析[J]. 電腦知識與技術(shù)，2016，12（30）：9-10.

[3] 肖成. 云桌面技術(shù)應(yīng)用淺析[J]. 金融科技時代，2020，28（6）：72-75.

[4] 魏金濤. 基于云桌面技術(shù)的高校計算機機房管理研究[J]. 電子元器件與信息技術(shù)，2023，7（6）：109-112.

[5] 楊會偉，陳玨，姚學軍. 超融合多功能桌面云機房建設(shè)研究[J]. 電腦知識與技術(shù)，2022，18（26）：60-62，65.

[6] 張曉光. 基于超融合存儲的云桌面平臺建設(shè)[J]. 水電站機電技術(shù)，2022，45（4）：94-97.

[7] 陳紅領(lǐng). 超融合存儲基于桌面虛擬化架構(gòu)下的實踐應(yīng)用[J]. 信息通信，2020，33（4）：75-76.

【通聯(lián)編輯：光文玲】