2011开题报告《跨地域节点IaaS云计算研究》

中国移动 集团 级 重点 研发项目（含 联合 项目 ） 开题报告 一、项目 编号及 名称： 2011_LH_23 跨地域节点 IaaS 云计算平台研究 二 、 项目组： 项目组 承担课题 名称 负责人 及 手机 、 邮箱 广东移动 （牵头单位） 跨地域节点 IaaS 云计算平台研究 研究院 IT/云计算新技术评估及集采可行性研究 三 、 课题背景和意义 电信行业传统的 IT 系统，采用“烟囱式”的建设模式，即每个 IT 系统的硬件资源均独立规划设计、建设和使用。这种系统建设模式下， IT 系统的改造和扩展都非常复杂，不利于 IT 系统基础设施的 规划建设 。 由于机房能源、制冷和空间条件限制，制约了单个数据中心的规模扩展，从而不能满足日益增长的系统扩容和建设需求。数据中心的扩展已经超出了地域界限， IT 行业正在转向虚拟数据中心的概念。 跨地域节点 IaaS 云计算，是云计算的前沿技术，在云计算技术优化 IT系统基础设施的投资规划和资源配置以及系统管理的基础上，打破数据中心的地域隔阂，将云计算的资源整合范围进一步扩展，多个数据中心的资源整合为统一虚拟化数据中心资源进行配置、使用和管理。 跨地域节点 IaaS 云计算研究具有极其重要的意义： （ 1）通过建立跨地域节点 IaaS 云 计算平台，可以使数据中心的扩展超出地理界限，整合多个数据中心的资源，进行统一管理调度； （ 2）跨地域节点 IaaS 云计算平台具有资源整合度高、资源分配调度灵活、系统稳定性高、扩展能力强、管理简便等显著特点，可以提高 IT 资源利用率、提速业务开展、降低能耗、节省投资，具有显著的经济效益； 四、课题研究目标 通过开展本项目线条的研究实践，实现目前不同机房、不同地域、不同线条的数据中心资源共享，实现业务云、支撑云、公众云内部的资源共享 。 五 、 课题研究内容 本课题研究 以同步方式进行信息共享 的 跨地域 资源共享，数据中 心距离在100KM 以内， 距离上限在项目中测评 ；数据中心 的个数上限 取决于 关键 设备的配置 。 5.1 研究总体框架 1. 设计跨地域节点的 IaaS 云计算总体架构 ； 2. 系统、全面的测试评估市场上主流 跨域虚拟化 产品的功能、性能情况，包括不同厂家产品的匹配情况， 分析多厂家解决方案的优劣 ， 为 后续云计算规划建设 提供依据 ； 3. 系统、全面的测试评估市场上主流 跨域 云管理平台 产品的功能、性能情况， 包括不同厂家产品的匹配情况， 分析多厂家解决方案的优劣，为后续云计算规划建设提供依据 ； 4. 建立业务在物理机环境和虚拟机环境的性能对比方法论，并测试得到 对比量化数据 。 本次试验测试内容，主要包括网络资源虚拟化、计算资源虚拟化、存储资源虚拟化、云计算管理和业务应用五部分。 1. 网络资源虚拟化： 包括传输网络和存储网络 ； 解决跨地域应用的用户统一接入、数据中心间二层网络扩展问题 ； 确保满足跨地域主机迁移、远程存储访问的网络性 能需求； 保证网络性能和安全； 2. 计算资源虚拟化： 可以在数据中心间进行虚拟机热迁移，实现跨地域节点的计算资源调度； 3. 存储资源虚拟化： 整合不同 厂商、不同型号、不同存储架构的异构存储资源，形成统一存储资源池； 提供包括 FC、 iSCSI、 NAS 在内的 多种存储网络协议支持； 在 网络支持下，实现存储资源跨地域远程访问，存储资源与计算资源解耦； 4. 云计算管理：统 一管理调度包括网络资源、计算资源、存储资源在内的所有云计算资源； 5. 业务应用：检验具体业务应用在云计算环境中的效果； 5.2 难点及解决方案 本项目的难点在于： 多数据中心间二层网络扩展： 1、扩展生成树可能会增加风险； 2、多个站点中的信息包广播或洪泛 存储扩展：计算资源跨地域迁移时，跨地域数据中心中主机需要访问同一存储资源。需求确保数据可访问、安全和 I/O 性能 5.3 主要技术方案和关键技术 本次 的主要 技术方案有如下两个解决方案 ： 方案一： 采用 思科网络 设备的 解决方案 南方基地3.1栋104机房存 储 层主机层网 络 层P o w e r32348X 8 6 6 刀 片 机 5U C SN7K N 7 K - CN 7 K - O T VN 5 KC M N E T全球通3F3网维机房存 储 层裸 光 纤1 0 G 以 太 光 纤8 G S A N 光 纤3 5 6 01 G 以 太 电 缆S V C V P L E X B 8 0E M C C X 4 - 2 4 0888S V C V P L E X 4B 8 0I B M D S 4 7 0 0E M C C X 4 - 1 2 0848裸 光 纤8I B M X I V2222华 为S 5 6 0 05S 5 3 5 2 C管 理 网 络管 理 网 络主机层网 络 层P o w e r3234 8X 8 6 9 刀 片 机 5U C SN7K N 7 K - CN 7 K - O T VN 5 K3 5 6 0S 5 3 5 2 C管 理 网 络N 2 KN 2 K1 G 以 太 光 纤管 理 网 络 方案二： 采用 华三网络 设备的 解决方案 南方基地3.1栋104机房存 储 层主机层网 络 层P o w e r32348X 8 6 6 刀 片 机 ( 5 片 )U C SC M N E T全球通3F3网维机房存 储 层1 0 G 以 太 光 纤8 G S A N 光 纤1 G 以 太 电 缆S V C V P L E X B 8 0E M C C X 4 - 2 4 0888S V C V P L E X 4B 8 0I B M D S 4 7 0 0E M C C X 4 - 1 2 0848裸 光 纤8I B M X I V2222华 为S 5 6 0 05管 理 网 络管 理 网 络主机层网 络 层P o w e r3234 8X 8 6 9 刀 片 机 （ 5 片 ）U C S1 G 以 太 光 纤S 1 2 5 0 0 S 5 8 0 0 裸 光 纤S 5 8 2 0 X - 2 8 C管 理 网 络S 1 2 5 0 0 S 5 8 0 0 S 5 8 2 0 X - 2 8 CS 5 3 5 2 C S 5 3 5 2 C 5.4 采用设备清单 现场试验需要的主要设备，网络设备包括思科、华三的防火墙、核心交换机、接入交换机等数据中心网络设备，主机设备包括思科 UCS 高速刀片、 X86 PC Server 和 IBM 小型机等，存储设备包括 EMC、 IBM 的存储盘阵和存储虚拟化设备。设备清单如下： 设备名称 描述 配置 数量 备注 网络层 H3C S12508 核心交换 机 虚拟出两台防火墙，两台核心交换机 4 华三提供 H3C S580060C 汇聚交换机 万兆光口上联，万兆光口、千兆电口下联 2 华三提供 H3C S580032C 汇聚交换机 万兆光口上联，万兆光口、千兆电口下联 2 华三提供 H3C S5820-28C 汇聚交换机 万兆光口上联，万兆光口下联 4 华三提供 ASA 5580-20 防火墙 万兆光口上联，万兆光口下联 4 思科提供 Nexus 7010 核心交换 机 虚拟出两台防火墙、两台核心交换机和两 台 OTV 交换机 2 思科提供 Catalyst 3750 汇聚交换机 万兆光口上联，千兆电口下联 4 思科提供 Nexus 5000 汇聚交换 机 万兆光口、 FC 口上联，万兆 FCoE 光口、以太光口下联 4 思科提供 主机层 P570 Power 主机 支持 powerVM 虚拟化，千兆电口、万兆光 口 2 IT 综合测试 设备 UCS Chassis 5108 UCS 服务器机箱 万兆 FCoE 光口 2 思科提供 UCS Fabric 6120 UCS 服务器机箱接入交换机 万兆 FCoE 光口 2 思科提供 UCS Blade Server B200 UCS 半宽刀片服务器 万兆 FCoE 光口 4 思科提供 RH2285 X86 PC Server 万兆光口、千兆电口 9 华为提供 华为刀片服务器 华为刀片服务器 万兆光口、千兆电口 4 IT 综合测试设备 IBM x3950 X86 PC Server 万兆光口、千兆电口 2 云平台测试 设备 IBM x3950 X86 PC Server 万兆光口、千兆电口 2 网维设备 IBM x3650 X86 PC Server 万兆光口、千兆电口 2 网维设备 HP DL580 X86 PC Server 万兆光口、千兆电口 2 云平台测试 设备 Oracle 数据库一 体机 数据库一体机 2 oracle 提供 存储层 IBM B24 SAN 光纤交换机 8GB 接口 2 云平台测试 设备 IBM B80 SAN 光纤交换机 8GB 接口 2 IT 综合测试 设备 IBM SVC 存储虚拟 化 2 对 IBM 提供 EMC VPLEX 存储虚拟 化 2 对 EMC 提供 IBM DS8300 盘阵 1 IT 综合测试 设备 IBM DS4700 盘阵 1 IT 综合测试 设备 IBM XIV 盘阵 1 IT 综合测试 设备 EMC CX4-480 盘阵 1 EMC 提 供 EMC CX4-240 盘阵 1 EMC 提供 六 、 专利检索情况 在国家专利检索中，针对“虚拟化”、“云计算”关键进行检索， 其结果如下： 申请人 专利所属国家 专利件数 占本专题 专利百分比 申请人研发能力比较 活动年期 发明人数 平均专利年龄 国际商业机器公司 CN41 41 26.28% 9 93 5.61 普安科技股份有限公司 CN28 28 17.95% 6 17 5.25 英特尔公司 CN24 24 15.38% 6 54 4.58 国际商业机器公司 (美国 ) 0915 15 9.62% 6 43 7.13 微软公司 CN12 12 7.69% 5 32 4.75 中国科学院计算技术研究所 CN10 10 6.41% 5 23 5 北京航空航天大学 CN9 9 5.77% 3 31 2.22 思科技术公司 CN9 9 5.77% 5 22 6.22 清华大学 CN8 8 5.13% 3 13 5.25 目前，虚拟化、云计算的相关的专利绝大部分为将虚拟化、云计算技术应用到某特定应用。 其中， 暂时还没有检索到关于跨域、跨节点虚拟化云计算 技术方案 专利。 七、已有的 研究工作积累和取得的研究成果 本课题目前已经进行了如下研究工作： 1对目前网络、主机、存储虚拟化的技术进行了充分的调研工作， 并分析其优劣及其在中国移动业务系统中应用的可能性； 2在分析总结目前虚拟化技术的基础上，设计了 IaaS 跨域云计算解决方案，并撰写了 IaaS 跨域测试规范、 IaaS 跨域测试方案等技术文稿； 3结合中国移动典型的业务特征，设计了业务系统传统计算平台迁移至 IaaS云计算平台的方案，并撰写了相关的规范以及方案。 八、 本课题的创新点和专利点 本课题 的主要创新点在于创造性设计了跨地域节点的 IaaS 云计算基础平台设计方案，充分利用虚拟化、云计算的技术优势，为业务系统提供全新模式的基础架构平台。 在此基础之上，设计将多个不同地域的数据中心整合成一个虚拟数据中心。 同时，本课题也集成了目前业界通用的虚拟化、云计算产品进行测试验证，其容纳产品范围、系统复杂度，都将为以后的项目平台建设提供全面的参考意义。 本 课题涉及到外部合作伙伴委托， 本课题中所采用的软、硬件均为第三方产品，但是项目组研究 过程中将严格按照集团公司知识产权保护 规定 ， 对项目整体方案、项目产出的成果，进行及时、有效 地 知识产权 保护 ，有效控制 项目知识产权风险。 明确各合作伙伴的责任义务以及知识产权归属。 九 、 外部合作伙伴委托方案 本项目对目前业界虚拟化技术进行调研、分析与评估，选择典型的虚拟化软件 /硬件设备，设计跨域 IaaS 虚拟化平台测试方案，对虚拟化设备、软件的功能、性能进行测试验证（其中参与的软硬件厂商包括华为、 IBM、华三、思科、 EMC、微软、思杰、 VMware、 HP等）；针对广东移动业务系统现状，设计业务系统迁移至云计算平台的准则、测试方法，摸索和建立一套衡量业务系统是 否能够迁移以及如何迁移至云计算平台的规范 同时选择有丰富集成经营、云计算及虚拟化实施成功案例、独立公正的咨询测试机构承担此项目，以有效指导公司 IT 系统云计算及虚拟化的建设实施工作 十、 预期 研究 产出 10.1 研究成果 （研究报告、形成的软硬件平台） ： 跨域测试云平台 10.2 标准成果 （形成的企业标准及标准化组织成果） ： 暂无企业标准和标准化组织成果； 10.3 专利成果 （专利申请计划） ： 暂无专利申请计划 10.4 试验成果 （开展的相关试验室及外场测试工作中形成的试验报告） ： 跨地域节点 IaaS 云计算测试报告 基于跨地域节点 IaaS 云计 算平台业务应用测试报告 跨地域 IaaS 云管理平台测试报告 十一 、 课题 研究 分工 单位 分工内容 输出成果 负责人 广东公司 牵头单位 跨地域节点 IaaS 云计算测试方案 跨地域节点 IaaS 云计算测试报告 跨地域节点 IaaS 云计算建设方案 基于跨地域节点 IaaS 云计算平台业务应用测试报告 跨地域 IaaS 云管理平台测试报告 研究院 技术研究 十 二 、 项目研究 计划进度 工作细项 子项细 分 工作细项建设内容 阶段性目标 时间计划 （完成时间） 一、研究需求调研及方 案设计 1 研究需求调研 完成方案编写 Feb-11 2 总体方案及子方案编写讨论 3 方案整合定稿 二、环境搭建 1 机房设计与配套建设 完成测试环境的搭建 Apr-11 2 测试设备的安装和调测 3 虚拟化软件的安装及配置 4 部署测试应用 三、功能性能测试 1 网络虚拟化测试 实现跨域节点云计算测试 Sep-11 2 主机虚拟化测试 3 存储虚拟化测试 4 云计算管理平台测试 5 业务测试 四、总结分析 1 测试总结 完成分 析总结报告 Oct-11 十 三 、 项目关键技术决策点及完成时间计划 项目关键决策点 决策点简要描述 研究完成时间计划 跨地域节点之间各种网络采用何种扩展方式？ 目前有多种扩展方式，其中典型有二层物理扩展方式、三层网络扩展等 2011年 9 月 虚拟存储采用带内方式还是带外方式？ 带内、带外虚拟存储是目前通用的两种方式，各有优劣。前者重管理、轻性能，后者重性能、轻管理 2011年 9 月 十 四 、 项目 企业绩效贡献 情况预测 项目对企业绩效贡献的量化路径图 企业特征指标 网络及生产类（ EAV-PS） 指标名称 项目应用前指标现状值（ EAVc） 项目应用 1 年后指标预期值（ EAVe） 此项目应用带来的指标变动量（ EAV） 系统利用率 能耗 项目特征指标（ PAV） 指标名称 项目应用前指标 现状值： PAVc 项目应用 1 年后指标预期值：PAVe1 此项目带来的指标变动量： PAV 系统资源利用率 50% 70% 20% 企业特征指标 市场及财务类（ EAV-MF） 指标名