2011開題報告《跨地域節(jié)點IaaS云計算研究》.doc

中國移動集團級重點研發(fā)項目（含聯(lián)合項目）開題報告一、項目編號及名稱：2011_lh_23 跨地域節(jié)點iaas云計算平臺研究二、項目組：項目組承擔課題名稱負責人及手機、郵箱廣東移動（牽頭單位）跨地域節(jié)點iaas云計算平臺研究研究院it/云計算新技術(shù)評估及集采可行性研究三、課題背景和意義電信行業(yè)傳統(tǒng)的it系統(tǒng)，采用“煙囪式”的建設(shè)模式，即每個it系統(tǒng)的硬件資源均獨立規(guī)劃設(shè)計、建設(shè)和使用。這種系統(tǒng)建設(shè)模式下，it系統(tǒng)的改造和擴展都非常復雜，不利于it系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃建設(shè)。由于機房能源、制冷和空間條件限制，制約了單個數(shù)據(jù)中心的規(guī)模擴展，從而不能滿足日益增長的系統(tǒng)擴容和建設(shè)需求。數(shù)據(jù)中心的擴展已經(jīng)超出了地域界限，it行業(yè)正在轉(zhuǎn)向虛擬數(shù)據(jù)中心的概念?？绲赜蚬?jié)點iaas云計算，是云計算的前沿技術(shù)，在云計算技術(shù)優(yōu)化it系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的投資規(guī)劃和資源配置以及系統(tǒng)管理的基礎(chǔ)上，打破數(shù)據(jù)中心的地域隔閡，將云計算的資源整合范圍進一步擴展，多個數(shù)據(jù)中心的資源整合為統(tǒng)一虛擬化數(shù)據(jù)中心資源進行配置、使用和管理。跨地域節(jié)點iaas云計算研究具有極其重要的意義：（1）通過建立跨地域節(jié)點iaas云計算平臺，可以使數(shù)據(jù)中心的擴展超出地理界限，整合多個數(shù)據(jù)中心的資源，進行統(tǒng)一管理調(diào)度； （2）跨地域節(jié)點iaas云計算平臺具有資源整合度高、資源分配調(diào)度靈活、系統(tǒng)穩(wěn)定性高、擴展能力強、管理簡便等顯著特點，可以提高it資源利用率、提速業(yè)務(wù)開展、降低能耗、節(jié)省投資，具有顯著的經(jīng)濟效益；四、課題研究目標通過開展本項目線條的研究實踐，實現(xiàn)目前不同機房、不同地域、不同線條的數(shù)據(jù)中心資源共享，實現(xiàn)業(yè)務(wù)云、支撐云、公眾云內(nèi)部的資源共享。五、課題研究內(nèi)容本課題研究以同步方式進行信息共享的跨地域資源共享，數(shù)據(jù)中心距離在100km以內(nèi)，距離上限在項目中測評；數(shù)據(jù)中心的個數(shù)上限取決于關(guān)鍵設(shè)備的配置。5.1 研究總體框架1. 設(shè)計跨地域節(jié)點的iaas云計算總體架構(gòu)；2. 系統(tǒng)、全面的測試評估市場上主流跨域虛擬化產(chǎn)品的功能、性能情況，包括不同廠家產(chǎn)品的匹配情況，分析多廠家解決方案的優(yōu)劣，為后續(xù)云計算規(guī)劃建設(shè)提供依據(jù)；3. 系統(tǒng)、全面的測試評估市場上主流跨域云管理平臺產(chǎn)品的功能、性能情況，包括不同廠家產(chǎn)品的匹配情況，分析多廠家解決方案的優(yōu)劣，為后續(xù)云計算規(guī)劃建設(shè)提供依據(jù)；4. 建立業(yè)務(wù)在物理機環(huán)境和虛擬機環(huán)境的性能對比方法論，并測試得到對比量化數(shù)據(jù)。本次試驗測試內(nèi)容，主要包括網(wǎng)絡(luò)資源虛擬化、計算資源虛擬化、存儲資源虛擬化、云計算管理和業(yè)務(wù)應(yīng)用五部分。1. 網(wǎng)絡(luò)資源虛擬化： 包括傳輸網(wǎng)絡(luò)和存儲網(wǎng)絡(luò)； 解決跨地域應(yīng)用的用戶統(tǒng)一接入、數(shù)據(jù)中心間二層網(wǎng)絡(luò)擴展問題； 確保滿足跨地域主機遷移、遠程存儲訪問的網(wǎng)絡(luò)性能需求； 保證網(wǎng)絡(luò)性能和安全；2. 計算資源虛擬化：可以在數(shù)據(jù)中心間進行虛擬機熱遷移，實現(xiàn)跨地域節(jié)點的計算資源調(diào)度；3. 存儲資源虛擬化： 整合不同廠商、不同型號、不同存儲架構(gòu)的異構(gòu)存儲資源，形成統(tǒng)一存儲資源池； 提供包括fc、iscsi、nas在內(nèi)的多種存儲網(wǎng)絡(luò)協(xié)議支持； 在網(wǎng)絡(luò)支持下，實現(xiàn)存儲資源跨地域遠程訪問，存儲資源與計算資源解耦；4. 云計算管理：統(tǒng)一管理調(diào)度包括網(wǎng)絡(luò)資源、計算資源、存儲資源在內(nèi)的所有云計算資源；5. 業(yè)務(wù)應(yīng)用：檢驗具體業(yè)務(wù)應(yīng)用在云計算環(huán)境中的效果；5.2 難點及解決方案本項目的難點在于：l 多數(shù)據(jù)中心間二層網(wǎng)絡(luò)擴展：1、擴展生成樹可能會增加風險；2、多個站點中的信息包廣播或洪泛l 存儲擴展：計算資源跨地域遷移時，跨地域數(shù)據(jù)中心中主機需要訪問同一存儲資源。需求確保數(shù)據(jù)可訪問、安全和i/o性能5.3 主要技術(shù)方案和關(guān)鍵技術(shù)本次的主要技術(shù)方案有如下兩個解決方案：方案一：采用思科網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的解決方案方案二：采用華三網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的解決方案5.4 采用設(shè)備清單現(xiàn)場試驗需要的主要設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括思科、華三的防火墻、核心交換機、接入交換機等數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，主機設(shè)備包括思科ucs高速刀片、x86 pc server和ibm小型機等，存儲設(shè)備包括emc、ibm的存儲盤陣和存儲虛擬化設(shè)備。設(shè)備清單如下：設(shè)備名稱描述配置數(shù)量備注網(wǎng)絡(luò)層h3c s12508核心交換機虛擬出兩臺防火墻，兩臺核心交換機4華三提供h3c s580060c匯聚交換機萬兆光口上聯(lián)，萬兆光口、千兆電口下聯(lián)2華三提供h3c s580032c匯聚交換機萬兆光口上聯(lián)，萬兆光口、千兆電口下聯(lián)2華三提供h3c s5820-28c匯聚交換機萬兆光口上聯(lián)，萬兆光口下聯(lián)4華三提供asa 5580-20防火墻萬兆光口上聯(lián)，萬兆光口下聯(lián)4思科提供nexus 7010核心交換機虛擬出兩臺防火墻、兩臺核心交換機和兩臺otv交換機2思科提供catalyst 3750匯聚交換機萬兆光口上聯(lián)，千兆電口下聯(lián)4思科提供nexus 5000匯聚交換機萬兆光口、fc口上聯(lián)，萬兆fcoe光口、以太光口下聯(lián)4思科提供主機層p570power主機支持powervm虛擬化，千兆電口、萬兆光口2it綜合測試設(shè)備ucs chassis 5108ucs服務(wù)器機箱萬兆fcoe光口2思科提供ucs fabric 6120ucs服務(wù)器機箱接入交換機萬兆fcoe光口2思科提供ucs blade server b200ucs半寬刀片服務(wù)器萬兆fcoe光口4思科提供rh2285x86 pc server萬兆光口、千兆電口9華為提供華為刀片服務(wù)器華為刀片服務(wù)器萬兆光口、千兆電口4it綜合測試設(shè)備ibm x3950x86 pc server萬兆光口、千兆電口2云平臺測試設(shè)備ibm x3950x86 pc server萬兆光口、千兆電口2網(wǎng)維設(shè)備ibm x3650x86 pc server萬兆光口、千兆電口2網(wǎng)維設(shè)備hp dl580x86 pc server萬兆光口、千兆電口2云平臺測試設(shè)備oracle數(shù)據(jù)庫一體機數(shù)據(jù)庫一體機2oracle提供存儲層ibm b24san光纖交換機8gb接口2云平臺測試設(shè)備ibm b80san光纖交換機8gb接口2it綜合測試設(shè)備ibm svc存儲虛擬化2對ibm提供emc vplex存儲虛擬化2對emc提供ibm ds8300盤陣1it綜合測試設(shè)備ibm ds4700盤陣1it綜合測試設(shè)備ibm xiv盤陣1it綜合測試設(shè)備emc cx4-480盤陣1emc提供emc cx4-240盤陣1emc提供六、專利檢索情況在國家專利檢索中，針對“虛擬化”、“云計算”關(guān)鍵進行檢索，其結(jié)果如下：申請人專利所屬國家專利件數(shù)占本專題專利百分比申請人研發(fā)能力比較活動年期發(fā)明人數(shù)平均專利年齡國際商業(yè)機器公司cn4141 26.28%9935.61普安科技股份有限公司cn2828 17.95%6175.25英特爾公司cn2424 15.38%6544.58國際商業(yè)機器公司(美國)091515 9.62%6437.13微軟公司cn1212 7.69%5324.75中國科學院計算技術(shù)研究所cn1010 6.41%5235北京航空航天大學cn99 5.77%3312.22思科技術(shù)公司cn99 5.77%5226.22清華大學cn88 5.13%3135.25目前，虛擬化、云計算的相關(guān)的專利絕大部分為將虛擬化、云計算技術(shù)應(yīng)用到某特定應(yīng)用。其中，暫時還沒有檢索到關(guān)于跨域、跨節(jié)點虛擬化云計算技術(shù)方案專利。七、已有的研究工作積累和取得的研究成果本課題目前已經(jīng)進行了如下研究工作：1對目前網(wǎng)絡(luò)、主機、存儲虛擬化的技術(shù)進行了充分的調(diào)研工作，并分析其優(yōu)劣及其在中國移動業(yè)務(wù)系統(tǒng)中應(yīng)用的可能性；2在分析總結(jié)目前虛擬化技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計了iaas跨域云計算解決方案，并撰寫了iaas跨域測試規(guī)范、iaas跨域測試方案等技術(shù)文稿；3結(jié)合中國移動典型的業(yè)務(wù)特征，設(shè)計了業(yè)務(wù)系統(tǒng)傳統(tǒng)計算平臺遷移至iaas云計算平臺的方案，并撰寫了相關(guān)的規(guī)范以及方案。八、本課題的創(chuàng)新點和專利點本課題的主要創(chuàng)新點在于創(chuàng)造性設(shè)計了跨地域節(jié)點的iaas云計算基礎(chǔ)平臺設(shè)計方案，充分利用虛擬化、云計算的技術(shù)優(yōu)勢，為業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供全新模式的基礎(chǔ)架構(gòu)平臺。在此基礎(chǔ)之上，設(shè)計將多個不同地域的數(shù)據(jù)中心整合成一個虛擬數(shù)據(jù)中心。同時，本課題也集成了目前業(yè)界通用的虛擬化、云計算產(chǎn)品進行測試驗證，其容納產(chǎn)品范圍、系統(tǒng)復雜度，都將為以后的項目平臺建設(shè)提供全面的參考意義。本課題涉及到外部合作伙伴委托，本課題中所采用的軟、硬件均為第三方產(chǎn)品，但是項目組研究過程中將嚴格按照集團公司知識產(chǎn)權(quán)保護規(guī)定，對項目整體方案、項目產(chǎn)出的成果，進行及時、有效地知識產(chǎn)權(quán)保護，有效控制項目知識產(chǎn)權(quán)風險。明確各合作伙伴的責任義務(wù)以及知識產(chǎn)權(quán)歸屬。九、外部合作伙伴委托方案本項目對目前業(yè)界虛擬化技術(shù)進行調(diào)研、分析與評估，選擇典型的虛擬化軟件/硬件設(shè)備，設(shè)計跨域iaas虛擬化平臺測試方案，對虛擬化設(shè)備、軟件的功能、性能進行測試驗證（其中參與的軟硬件廠商包括華為、ibm、華三、思科、emc、微軟、思杰、vmware、hp等）；針對廣東移動業(yè)務(wù)系統(tǒng)現(xiàn)狀，設(shè)計業(yè)務(wù)系統(tǒng)遷移至云計算平臺的準則、測試方法，摸索和建立一套衡量業(yè)務(wù)系統(tǒng)是否能夠遷移以及如何遷移至云計算平臺的規(guī)范 同時選擇有豐富集成經(jīng)營、云計算及虛擬化實施成功案例、獨立公正的咨詢測試機構(gòu)承擔此項目，以有效指導公司it系統(tǒng)云計算及虛擬化的建設(shè)實施工作 十、 預(yù)期研究產(chǎn)出10.1 研究成果（研究報告、形成的軟硬件平臺）：跨域測試云平臺 10.2 標準成果（形成的企業(yè)標準及標準化組織成果）：暫無企業(yè)標準和標準化組織成果；10.3 專利成果（專利申請計劃）：暫無專利申請計劃10.4 試驗成果（開展的相關(guān)試驗室及外場測試工作中形成的試驗報告）：跨地域節(jié)點iaas云計算測試報告基于跨地域節(jié)點iaas云計算平臺業(yè)務(wù)應(yīng)用測試報告跨地域iaas云管理平臺測試報告十一、課題研究分工單位分工內(nèi)容輸出成果負責人廣東公司牽頭單位跨地域節(jié)點iaas云計算測試方案跨地域節(jié)點iaas云計算測試報告跨地域節(jié)點iaas云計算建設(shè)方案基于跨地域節(jié)點iaas云計算平臺業(yè)務(wù)應(yīng)用測試報告跨地域iaas云管理平臺測試報告研究院技術(shù)研究十二、項目研究計劃進度工作細項子項細分工作細項建設(shè)內(nèi)容階段性目標時間計劃（完成時間）一、研究需求調(diào)研及方案設(shè)計1研究需求調(diào)研完成方案編寫feb-112總體方案及子方案編寫討論3方案整合定稿二、環(huán)境搭建1機房設(shè)計與配套建設(shè)完成測試環(huán)境的搭建apr-112測試設(shè)備的安裝和調(diào)測3虛擬化軟件的安裝及配置4部署測試應(yīng)用三、功能性能測試1網(wǎng)絡(luò)虛擬化測試實現(xiàn)跨域節(jié)點云計算測試sep-112主機虛擬化測試3存儲虛擬化測試4云計算管理平臺測試5業(yè)務(wù)測試四、總結(jié)分析1測試總結(jié)完成分析總結(jié)報告oct-11十三、項目關(guān)鍵技術(shù)決策點及完成時間計劃項目關(guān)鍵決策點決策點簡要描述研究完成時間計劃跨地域節(jié)點之間各種網(wǎng)絡(luò)采用何種擴展方式？目前有多種擴展方式，其中典型有二層物理擴展方式、三層網(wǎng)絡(luò)擴展等2011年9月虛擬存儲采用帶內(nèi)方式還是帶外方式？帶內(nèi)、帶外虛擬存儲是目前通用的兩種方式，各有優(yōu)劣。前者重管理、輕性能，后者重性能、輕管理2011年9月十四、項目企業(yè)績效貢獻情況預(yù)測項目對企業(yè)績效貢獻的量化路徑圖項目特征指標（pav）指標名稱項目應(yīng)用前指標現(xiàn)狀值：pavc項目應(yīng)用1年后指標預(yù)期值：pave1此項目帶來的指標變動量：pav系統(tǒng)資源利用率50%70%20%企業(yè)特征指標網(wǎng)絡(luò)及生產(chǎn)類（eav-ps）指標名稱項目應(yīng)用前指標現(xiàn)狀值（eavc）項目應(yīng)用1年后指標預(yù)期值（eave）此項目應(yīng)用帶來的指標變動量（eav）系統(tǒng)利用率能耗企業(yè)特征指標市場及財務(wù)類（eav-mf）指標名稱項目應(yīng)用前指標現(xiàn)狀值（eavc）項目應(yīng)用1年后指標預(yù)期值（eave）此項目應(yīng)用帶來的指標變動量（eav）capexopex企業(yè)績效指標（epv）指標名稱項目應(yīng)用前指標現(xiàn)狀值：eavc項目應(yīng)用1年后指標預(yù)期值：eave此項目應(yīng)用帶來的指標變動量：eav營運收入營運支出資本開支注：1） 填寫各項指標數(shù)值時，請在數(shù)值后一并填寫指標數(shù)值的度量單位（如rmb萬元、萬人、%等）和指標數(shù)值對應(yīng)的應(yīng)用范圍（如xx地市、x省全省、31省全網(wǎng)等）。2） 項目特征指標是本項目應(yīng)用后產(chǎn)生的主要可量化成效，最多不超過3個。如傳輸災(zāi)難性設(shè)備故障搶修系統(tǒng)項目應(yīng)用的可量化直接成效表現(xiàn)為“縮短故障處理時間”，此即項目特征指標。其eavc為小時，其eave為分鐘，其eav=eave eavc。3） 企業(yè)特征指標是本項目應(yīng)用后對企業(yè)生產(chǎn)（產(chǎn)品及服務(wù)）和經(jīng)營（市場及財務(wù)）帶來的可量化成效，分