物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在數(shù)據(jù)中心中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在數(shù)據(jù)中心中的應(yīng)用

基于網(wǎng)絡(luò)，建立了一個(gè)覆蓋世界萬物的“internet英尺”。今天,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被各行業(yè)和各領(lǐng)域的企業(yè)、專家、學(xué)者廣泛關(guān)注。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心和基礎(chǔ)仍然是IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù),是在IP網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展,它的核心內(nèi)容是企業(yè)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),這是因?yàn)槠髽I(yè)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將承載公司核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)、HR系統(tǒng)、OA系統(tǒng)、財(cái)務(wù)系統(tǒng)、物流管理系統(tǒng)等多項(xiàng)關(guān)鍵信息化應(yīng)用系統(tǒng)。企業(yè)數(shù)據(jù)中心不僅作為一個(gè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)能為核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供安全可靠的基礎(chǔ)平臺(tái),而且非常重要的是,也能和外部實(shí)現(xiàn)物流和信息交互管理。在物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的今天,企業(yè)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將具有安全性、高可用性、易擴(kuò)展性和靈活性等特點(diǎn)。那么,企業(yè)的數(shù)據(jù)中心需要什么樣的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)?如何合理地進(jìn)行模塊化分區(qū)?眾多的應(yīng)用服務(wù)器又需要如何分層和分級(jí)?才能更好地實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)架構(gòu)的應(yīng)用與發(fā)展。一、心等網(wǎng)絡(luò)區(qū)域數(shù)據(jù)中心并不是孤立存在的,而是與辦公園區(qū)網(wǎng)、分支機(jī)構(gòu)、備份中心等網(wǎng)絡(luò)區(qū)域相輔相成,共同組成一個(gè)可擴(kuò)展、高可靠、高安全、高性能的IT基礎(chǔ)架構(gòu)。數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和辦公園區(qū)網(wǎng)絡(luò)是業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的傳輸通道,將數(shù)據(jù)的計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)有機(jī)的結(jié)合在一起,如圖1所示。1.基于aaa架構(gòu)的應(yīng)用加速一般園區(qū)網(wǎng)使用兩臺(tái)多業(yè)務(wù)路由器接入,為了提高冗余性,每臺(tái)路由器與不同的WAN鏈路相連,利用集成式防火墻以及基于OAA架構(gòu)的防病毒模塊和網(wǎng)流監(jiān)控模塊提高邊緣安全性,利用基于OAA架構(gòu)的應(yīng)用加速模塊提高廣域網(wǎng)的訪問性能。在大型分支機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中,服務(wù)器、存儲(chǔ)和客戶端的連接與小型數(shù)據(jù)中心和小型園區(qū)網(wǎng)相似,可使用三層交換機(jī)作為接入設(shè)備的匯聚點(diǎn),并在交換機(jī)上部署多業(yè)務(wù)模塊以實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)器訪問的安全控制和應(yīng)用優(yōu)化?？紤]到使用存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì),根據(jù)分支到總部的數(shù)據(jù)復(fù)制要求,通過QOS分類使不同類型的流量能夠滿足復(fù)制操作對(duì)數(shù)據(jù)丟失和延遲的要求。2.家庭辦公室可將家庭辦公室作為企業(yè)網(wǎng)的延伸,基本服務(wù)包括對(duì)應(yīng)用以及數(shù)據(jù)、語音和視頻的訪問,通過使用VPN來保證遠(yuǎn)程員工環(huán)境的安全性。3.語音服務(wù)系統(tǒng)采用多業(yè)務(wù)路由器為分支機(jī)構(gòu)提供各種服務(wù)器,包括語音、視頻、安全、無線等,其中語音服務(wù)包括IP電話、本地語音到PSTN的VoIP網(wǎng)關(guān)。安全服務(wù)包括集成式防火墻、IPS、EAD、IPSECVPN等,一般小型機(jī)構(gòu)通過VPN與總部相連,應(yīng)部署QOS以便為不同的流量類型提供適當(dāng)?shù)姆?wù)等級(jí)。4.提供安全接入在外聯(lián)網(wǎng)接入?yún)^(qū)的路由器能支持IPSECVPN和SSLVPN,以通過安全的方式為業(yè)務(wù)合作伙伴提供安全接入?？梢圆捎脠@區(qū)數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)最佳實(shí)踐部署外部網(wǎng)服務(wù)器區(qū),但要充分考慮安全和擴(kuò)展性。5.ddos流量清洗在企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)接入?yún)^(qū)需要部署DDOS流量清洗設(shè)備、IPS、防火墻、VPN設(shè)備。DDOS流量清洗設(shè)備可以檢測(cè)和阻擋高容量攻擊流量,并將可疑流量防欺騙和防攻擊過濾器,進(jìn)行相應(yīng)的處理。IPS設(shè)備可以對(duì)來自互聯(lián)網(wǎng)的流量進(jìn)行深度檢測(cè),防火墻和VPN設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)訪問控制和安全接入。6.互聯(lián)網(wǎng)國(guó)家網(wǎng)提供企業(yè)主要區(qū)域之間的連接,包括數(shù)據(jù)中心、外聯(lián)區(qū)和互聯(lián)網(wǎng)區(qū)、園區(qū)大樓、廣域網(wǎng)和城域網(wǎng)等?？刹渴鸶咝阅苋f兆以太網(wǎng)交換機(jī),使用雙歸屬連接方式提供不同網(wǎng)絡(luò)之間的冗余鏈路。7.換機(jī)部署ecmp如果在園區(qū)接入層部署二層接入設(shè)備時(shí),應(yīng)將匯聚層交換機(jī)設(shè)為默認(rèn)網(wǎng)關(guān)和STP根,并將備份匯聚交換機(jī)設(shè)置為備用網(wǎng)關(guān)和備用STP根,將VRRP+MSTP作為高可用最佳部署方式。如果接入終端對(duì)二層互通沒有要求,可以使用三層接入將網(wǎng)關(guān)設(shè)置在接入交換機(jī),并將在接入交換機(jī)和匯聚交換機(jī)件部署ECMP實(shí)現(xiàn)流量分擔(dān)和鏈路冗余。如果需要高吞吐率,可在接入層與匯聚層的交換機(jī)采用萬兆互連方式。8.gy-5ge-10網(wǎng)格數(shù)據(jù)中心的核心層交換機(jī)與多個(gè)匯聚層交換機(jī)相連,之間使用10G以太網(wǎng)鏈路。在每個(gè)匯聚層交換機(jī)上部署多業(yè)務(wù)板卡,為服務(wù)器群提供安全和應(yīng)用優(yōu)化功能,將數(shù)據(jù)中心核心交換機(jī)與園區(qū)核心交換機(jī)相連,以便延伸到企業(yè)的其余部分。9.服務(wù)器群匯聚層安全訪問控制使用防火墻多實(shí)例技術(shù)、接入交換機(jī)VLAN技術(shù)、匯聚交換機(jī)Mutil＿VRF技術(shù),為每個(gè)應(yīng)用提供獨(dú)立的邏輯運(yùn)行環(huán)境(虛擬化特性),以實(shí)現(xiàn)多級(jí)服務(wù)器架構(gòu)扁平化整合和多級(jí)服務(wù)器之間的安全訪問控制。服務(wù)器群匯聚層設(shè)備作為接入層的流量匯集點(diǎn),通過部署應(yīng)用優(yōu)化設(shè)備(服務(wù)負(fù)載分擔(dān)、SSL卸載、TCP加速、HTTP優(yōu)化)可減輕服務(wù)器的處理負(fù)擔(dān),提高應(yīng)用響應(yīng)速度。匯聚層上部署安全設(shè)備(防火墻、IPS、網(wǎng)流分析設(shè)備)可作為整個(gè)服務(wù)器群的安全邊界,為應(yīng)用系統(tǒng)和服務(wù)器提供安全訪問控制。匯聚層上部署的安全和應(yīng)用優(yōu)化設(shè)備可以是獨(dú)立的盒式設(shè)備,也可以是插入交換機(jī)上的多業(yè)務(wù)板卡。服務(wù)器群接入層采用二層接入的高可用性最佳實(shí)踐能提供可以預(yù)測(cè)的流量切換路徑,并允許服務(wù)器擴(kuò)充到期望的節(jié)點(diǎn)數(shù)量。10.高效安全域網(wǎng)下風(fēng)壓技術(shù)對(duì)于采用多級(jí)架構(gòu)(WEB-APP-DB)的應(yīng)用系統(tǒng),多級(jí)部署模式為每一級(jí)服務(wù)器提供了單獨(dú)的接入層交換機(jī)(WEB接入交換機(jī)、APP接入交換機(jī)、DB接入交換機(jī)),各級(jí)服務(wù)器間采用防火墻控制服務(wù)器各級(jí)之間的流量路徑,并隔離不同的應(yīng)用環(huán)境。服務(wù)器間部署應(yīng)用優(yōu)化設(shè)備可實(shí)現(xiàn)多級(jí)服務(wù)器之間的流量分擔(dān),以減少服務(wù)器的負(fù)載。接入層交換機(jī)成對(duì)部署,以支持服務(wù)器的多網(wǎng)卡雙歸屬接入方式,除此外,還應(yīng)該在接入交換機(jī)與匯聚交換機(jī)之間部署全交叉的物理鏈路,以實(shí)現(xiàn)鏈路的可靠性。當(dāng)服務(wù)器采用二層接入時(shí),應(yīng)將主匯聚交換機(jī)作為第一級(jí)服務(wù)器的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)以及STP的根節(jié)點(diǎn),并將備份匯聚交換機(jī)設(shè)置為備用網(wǎng)關(guān)和備用STP根,將VRRP+MSTP作為高可用最佳組合方式。11.并行處理的挑戰(zhàn)高密度以太網(wǎng)集群包括多臺(tái)服務(wù)器,能夠同時(shí)操作,完成復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)。有些任務(wù)需要一定的并行處理,而另一些任務(wù)則需要單純的CPU處理能力。大型以太網(wǎng)集群的常見應(yīng)用包括大型搜索引擎網(wǎng)站、地質(zhì)勘探計(jì)算、氣象分析計(jì)算等。12.城市中心使用10GE城域網(wǎng)光網(wǎng)絡(luò)在分布式園區(qū)和數(shù)據(jù)中心環(huán)境之間提供透明的LAN服務(wù)。13.冗余非事務(wù)處理型應(yīng)用備份系統(tǒng)rto/rpo將備用數(shù)據(jù)中心作為備份中心,提供關(guān)鍵事務(wù)處理型應(yīng)用的熱備份系統(tǒng)(提供接近零RTO和RPO)和冗余非事務(wù)處理型應(yīng)用的備份系統(tǒng)(提供12-24小時(shí)范圍的RTO和RPO)。災(zāi)備數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)是主數(shù)據(jù)中心的翻版,用于支持備用關(guān)鍵應(yīng)用環(huán)境。當(dāng)主數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)故障時(shí),備用數(shù)據(jù)中心能夠迅速接管主數(shù)據(jù)中心的工作,并恢復(fù)關(guān)鍵應(yīng)用的正常運(yùn)行。二、數(shù)據(jù)引擎的設(shè)計(jì)理念1.中心端區(qū)域架構(gòu)構(gòu)建數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)時(shí),應(yīng)采用一種模塊化的設(shè)計(jì)方法,將數(shù)據(jù)中心劃分為不同的功能區(qū)域,用于部署不同的應(yīng)用,使得整個(gè)數(shù)據(jù)中心的架構(gòu)具備可伸縮性、靈活性和高可用性。數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器將會(huì)根據(jù)服務(wù)器上的用戶訪問特性和應(yīng)用的核心功能分成不同組,并部署在不同的區(qū)域中。但是由于整個(gè)數(shù)據(jù)中心的很多服務(wù)是統(tǒng)一提供的,例如數(shù)據(jù)備份和系統(tǒng)管理,所以為保持架構(gòu)的統(tǒng)一性,避免資源不必要的重復(fù)浪費(fèi),一些功能相似的服務(wù)將統(tǒng)一部署在特定的功能區(qū)域內(nèi),例如與管理相關(guān)的服務(wù)器將被部署在管理區(qū)。根據(jù)開放系統(tǒng)的三層架構(gòu)要求,每個(gè)區(qū)域?qū)⒉煌δ艿姆?wù)器分別部署在WebServer層、APP服務(wù)器層和DB服務(wù)器層,這樣便于保護(hù)不同級(jí)別服務(wù)器的安全。例如在區(qū)域劃分上,如果一個(gè)應(yīng)用只會(huì)被建行內(nèi)部的用戶訪問,那么跟這個(gè)應(yīng)用相關(guān)的服務(wù)器就將部署在內(nèi)網(wǎng)區(qū)。如果被用戶直接訪問的服務(wù)器,例如WebServer或者位于前端的應(yīng)用服務(wù)器將會(huì)被部署放在內(nèi)網(wǎng)區(qū)域的WebServer網(wǎng)段。2.數(shù)據(jù)中心分區(qū)采用模塊化的架構(gòu)設(shè)計(jì)方法可以在數(shù)據(jù)中心中清晰區(qū)分不同的功能區(qū)域,應(yīng)用不同的設(shè)計(jì)方法,可以根據(jù)不同區(qū)域和層次的功能需求進(jìn)行建設(shè)和操作。對(duì)于區(qū)域而言,我們可以從各個(gè)區(qū)域的功能來預(yù)知這個(gè)區(qū)域?qū)U(kuò)展性、安全性的要求,例如,部署業(yè)務(wù)應(yīng)用的區(qū)域可能會(huì)需要更高的可擴(kuò)展性和可用性,而Internet區(qū)將更注重安全性。圖2是一個(gè)通用的數(shù)據(jù)中心分區(qū)模型,根據(jù)不同業(yè)務(wù)的訪問流向和功能,設(shè)計(jì)了8個(gè)功能區(qū):核心區(qū)、Extranet(外網(wǎng))服務(wù)器區(qū)、Intrane(內(nèi)網(wǎng))服務(wù)器區(qū)、Internet(互聯(lián)網(wǎng))服務(wù)器區(qū)、數(shù)據(jù)中心管理區(qū)、數(shù)據(jù)交換&測(cè)試服務(wù)器區(qū)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能區(qū)、數(shù)據(jù)備份功能區(qū)。在每個(gè)服務(wù)器區(qū),再根據(jù)應(yīng)用的不同類型劃分不同的層次,例如在內(nèi)網(wǎng)區(qū)中,又劃分了數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)層、應(yīng)用服務(wù)器層和WEB服務(wù)器層。管理區(qū)主要部署管理服務(wù)器,實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)中心計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)的集中監(jiān)控和管理。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能區(qū)實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)資源的整合,各區(qū)域的服務(wù)器可以通過存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)同時(shí)訪問后端存儲(chǔ)系統(tǒng),不必為每臺(tái)服務(wù)器單獨(dú)購(gòu)買存儲(chǔ)設(shè)備,從而減輕維護(hù)工作量,降低維護(hù)費(fèi)用。數(shù)據(jù)備份區(qū)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)在本地的備份功能,提升了數(shù)據(jù)的安全性。三、服務(wù)器服務(wù)器權(quán)限和權(quán)限設(shè)計(jì)理念1.服務(wù)器區(qū)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)對(duì)于數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)而言,無論是采用服務(wù)器扁平部署模式還是服務(wù)器多級(jí)部署模式,都可以將網(wǎng)絡(luò)按照經(jīng)典的三層結(jié)構(gòu)(接入層、匯聚層、核心層)進(jìn)行部署。通過分層部署可以使網(wǎng)絡(luò)具有很好的擴(kuò)展性(無需干擾其他區(qū)域就能根據(jù)需要增加容量),可以提升網(wǎng)絡(luò)的可用性(隔離故障域降低故障對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響),可以簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)的管理(拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)更清晰)。需要說明的一點(diǎn)是,核心層在此次設(shè)計(jì)的分區(qū)模塊化中已被劃分到了核心區(qū),但為便于說明,此處將核心區(qū)當(dāng)作服務(wù)器區(qū)網(wǎng)絡(luò)的核心層加以說明。如圖3所示。在服務(wù)區(qū)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲?專用的核心層(核心區(qū))可以使整個(gè)數(shù)據(jù)中心各區(qū)域之間具有更好的可伸縮能力。例如,圖3中當(dāng)前只有兩個(gè)服務(wù)器區(qū),將來根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展的需要,可以非常容易的增加新的區(qū)域或者新的交換機(jī),而不需要對(duì)整個(gè)ServerFarm的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行大的修改。專用核心區(qū)的另一個(gè)好處是使數(shù)據(jù)中心具備更好的可管理性,每個(gè)區(qū)域的安全功能和詳細(xì)的路由可以根據(jù)每個(gè)區(qū)域的特定功能進(jìn)行定義,因此針對(duì)每個(gè)區(qū)域我們可以預(yù)測(cè)一些特別的路由、路線和將來的需求,同時(shí)也可以對(duì)特定服務(wù)器區(qū)域進(jìn)行調(diào)整。服務(wù)器區(qū)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲?匯聚層為多個(gè)服務(wù)器接入層模塊(交換機(jī))提供流量匯聚功能,匯聚層的一個(gè)重要的角色是作為WEB層服務(wù)器的網(wǎng)關(guān)。由于匯聚了整個(gè)服務(wù)器區(qū)的流量,所以匯聚層是部署各種L4-L7服務(wù)設(shè)備的最佳位置,包括防火墻、IPS、服務(wù)器負(fù)載分擔(dān)、SSL卸載、應(yīng)用優(yōu)化等,這些L4-L7服務(wù)設(shè)備可以采用獨(dú)立的盒式設(shè)備或者采用匯聚交換機(jī)上服務(wù)模塊(板卡)。服務(wù)器區(qū)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲?接入層是為服務(wù)器提供二層或三層的接入能力,對(duì)于擴(kuò)展式多層設(shè)計(jì)而言,接入層又被分成三個(gè)服務(wù)器層,每層需要部署單獨(dú)的接入交換機(jī),服務(wù)器層與層之間依靠防火墻實(shí)現(xiàn)互連和訪問控制。在對(duì)應(yīng)用的可靠性和安全性要求非常高的場(chǎng)合,在各服務(wù)器層之間還要部署IPS設(shè)備,在WEB層與APP層之間還要部署服務(wù)器負(fù)載分擔(dān)或應(yīng)用優(yōu)化設(shè)備。2.ipv6技術(shù)的司法應(yīng)用對(duì)于服務(wù)器區(qū)接入層還可以按照應(yīng)用機(jī)構(gòu)進(jìn)行分級(jí)部署,分級(jí)設(shè)計(jì)思路來源于數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)系統(tǒng)的多級(jí)架構(gòu),如圖4:這種多級(jí)架構(gòu)往往要求數(shù)據(jù)中心的一個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)分別部署WEb服務(wù)器、App服務(wù)器和DB服務(wù)器,而各服務(wù)之間有嚴(yán)格的訪問控制策略,因此在數(shù)據(jù)中心接入層的部署中會(huì)考慮到服務(wù)器多級(jí)部署架構(gòu),將網(wǎng)絡(luò)接入層再細(xì)分為WEB服務(wù)器級(jí)、APP服務(wù)器級(jí)、DB服務(wù)器級(jí)。如圖4,對(duì)于服務(wù)器多級(jí)部署模型,每一級(jí)都部署單獨(dú)的接入交換機(jī),級(jí)與級(jí)之間再部署防火墻以實(shí)現(xiàn)訪問控制隔離,這種部署模型的結(jié)構(gòu)比較清晰,擴(kuò)展性也好。但相對(duì)來說網(wǎng)絡(luò)管理較復(fù)雜,建設(shè)成本較高,適合大型數(shù)據(jù)中心服務(wù)器區(qū)的設(shè)計(jì)。對(duì)于服務(wù)器扁平部署模型而言,服務(wù)