Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Централізація обробки даних
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
ІТРЕ
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Кафедра Телекомунікацій
Інформація про роботу
Рік:
2024
Тип роботи:
Бакалаврська робота
Предмет:
Оптичні та радіоканали телекомунікацій
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
ЗМІСТ
стр.
ВСТУП 5
1. АНАЛІЗ НОРМ, СТАНДАРТІВ І КЛАСИФІКАЦІЇ ЦЕНТРІВ ОБРОБКИ ДАНИХ (ЦОД) 7
1.1.Класифікація ЦОД 12
1.2 Управління життєвим циклом інформації 13
1.3 Управління ресурсами ЦОД 15
1.4 Управління фізичним доступом 16
2. АНАЛІЗ МЕТОДІВ ПОБУДОВИ ЦОД 18
2.1. Основні елементи ЦОД 18
2.2. Вимоги, що пред'являються до сучасних ЦОД 27
3. РОЗРОБЛЕННЯ МОДЕЛІ ЦОД З ПОКРАЩЕНОЮ 32
3.1. Проблеми організації роботи ЦОД 32
3.2. Механізми запобігання перевантаженню 35
3.3. Механізм вибіркового відкидання пакетів SPD 36
3.4. Математична модель механізмів запобігання перевантаженню і результати моделювання з використанням механізмів SPD 39
4. ОХОРОНА ПРАЦІ 47
ВИСНОВОК 57
ЛІТЕРАТУРА 58
ВСТУП
В умовах динамічного розвитку ринку навіть тимчасова недоступність, і тим більше втрата даних, грозить серйозними втратами для бізнесу - аж до фінансового збитку. Оперативність обробки і розповсюдження інформації безпосередньо впливає на ефективність управління підприємством. При цьому швидкість накопичення і об’єми даних ростуть в геометричній прогресії. У такій ситуації однією з ключових складових ІТ-інфраструктури стають системи обробки і зберігання, що дозволяють надійно захистити життєво важливу інформацію і створити ефективні механізми управління величезними масивами даних.
Традиційно бізнес використання зовнішнього джерела ІТ інфраструктури почався з надання в оренду серверів та телекомунікацій для потреб публічного хостингу. Дата-центри публічного хостингу завдяки економії на масштабі пропонують для компаній, що роблять бізнес на публічному хостингу відносно якісну інфраструктуру, котру вони самі не в змозі забезпечити через високі капітальні затрати. Важливим також є те, що хостинг провайдери публічного хостингу забезпечують широкосмуговий багатоканальний доступ до Інтернет – зробити це замовнику самотужки дуже накладно.
Вимоги до таких дата-центрів є високі, вони переважно не сертифіковані, а такий показник як час простою на рік у них може досягати кількох десятків годин (99,5-99,6%).
На сьогодні в Україні є декілька десятків хостинг-провадерів, що пропонують послуги дата-центрів подібного роду. Стандартний перелік послуг що вони пропонують це:
віртуальний хостинг;
оренда сервера (dedicated server);
розміщення сервера (server colocation);
З розвитком ідеології аутсорсингу ідея оренди ІТ інфраструктури стала набувати все більшої популярності серед комерційних підприємств, метою яких є мінімізація ризиків внаслідок різних збоїв в енергозбереженні, перепадів температури, зміни кліматичних умов, відключення каналів зв’язку, виникнення пожеж і т. д. Серед таких підприємств виникла потреба у забезпеченні неперервності отримання потрібних даних в будь-який час. Саме попит на цю послугу сформував ріст бізнесу комерційних дата-центрів у світі.
Новим напрямом розвитку цього бізнесу є побудова інфраструктури сервіс-орієнтованої архітектури, котра допомагає інтегрувати додатки і програмні системи з гнучким сервіс-орієнтованим ІТ-середовищем. Послуга виникла на потребу бізнесу для кращого забезпечення відповідністі бізнес-моделей і процесів поставленим цілям, об’єднати процеси, а також трансформувати використовувані ІТ-активи при впровадженні інфраструктури, що підтримує подібну інтеграцію і оптимізацію процесів.
Вимоги до комерційних дата-центрів, які пропонують послуги корпоративного хостингу, істотно жорсткіше, ніж до ЦОДів, що забезпечують публічний хостинг. У останньому випадку допустимий вельми значний розкид якісних параметрів, що дозволяє серйозно економити при будівництві ЦОД. Природно, сервіс-провайдери можуть надавати відносно дешеві послуги хостингу, але їм доводиться брати на себе ризики, пов'язані з екстраординарними ситуаціями. Тому варто сфокусуватися на дата-центрах, орієнтованих на корпоративний хостинг. Проте варто пам'ятати, що реалізація будь-якого комерційного проекту - це завжди компроміс між якістю, ризиками і вартістю.
1. АНАЛІЗ НОРМ, СТАНДАРТІВ І КЛАСИФІКАЦІЇ ЦЕНТРІВ ОБРОБКИ ДАНИХ (ЦОД)
Централізація обробки і зберігання даних – це спосіб покращення та створення більш гнучкого управлінського обліку в компанії, а отже, підвищення ефективності бізнесу. ЦОД — це апаратно-програмна інфраструктура, призначена для функціонування централізованих ІТ-сервісів, які відповідають за організацію внутрішньо корпоративних бізнес-процесів.
Побудова ЦОД передбачає створення обчислювальних комплексів, інженерної інфраструктури та телекомунікаційних каналів. Сучасні системи зберігання і обробки даних відіграють вкрай важливу роль в підтримці ключових бізнес-процесів підприємств, оскільки забезпечують роботу всіх бізнес-додатків, збереження і доступність інформації і т.д.
Обчислювальна інфраструктура повинна забезпечувати: безперебійність функціонування та захист корпоративних даних, масштабованість , та адаптованість , а також зниження витрат і підвищення прозорості вартості володіння для бізнесу.
Оптимізація витрат – це одне з ключових завдань для будь-якої сучасної компанії, сьогодні широко використовуються технології консолідації і віртуалізації обчислювальних ресурсів і ресурсів зберігання даних, при яких на одному і тому ж устаткуванні можна запускати безліч різних ізольованих одне від одного завдань і динамічно перерозподіляти ресурси між ними залежно від того, кому вони в даний час більш потрібні.
Якісно новий підхід до організації обробки даних користувачів, при якому ресурси центру обробки даних надаються користувачам як сервіс, називається «Хмарні обчислення» (cloud computing). В цьому випадку користувач не вкладає кошти в організацію ЦОД як такого, не піклується про підтримання інфраструктури ЦОД, працездатність програмного і апаратного забезпечення, користувач сплачує лише послугу з обробки своїх даних із заданими експлуатаційними показниками. Організація обробки даних шляхом «Хмарні обчислення» дозволяє контролювати витрати в найбільшій мірі.
Для побудови повноцінної інфраструктури зберігання даних, що охоплює весь життєвий цикл інформаційних потоків, ключовими компонентами є:
можливість створення нових даних.
модифікація збережених даних.
розподіл даних між ресурсами.
резервне копіювання даних.
відновлення даних.
архівація даних.
видалення даних.
Комплексне рішення по обробці і зберіганню інформації дата-центру призначено для консолідації ресурсів десятків серверів, зібраних в сучасних центрах обробки даних і працюючих під управлінням різних операційних систем, на одному або двох серверах і одному зовнішньому дисковому масиві.
Використання дата-центрів дозволяє підвищити надійність і фізичну безпеку як основних, так і резервних корпоративних обчислювальних центрів, істотно понизити витрати на їх організацію, експлуатацію і підтримку.
Перевагами дата-центрів є:
висока надійність і безпека обчислювальної системи, оскільки всі програмні сервери додатків продовжують працювати під управлінням виділених тільки для них операційних систем;
рівномірне завантаження всіх процесорів сервера, оскільки всі вони паралельно обслуговують всі програмні застосування;
можливість економічного нарощування обчислювальних потужностей;
економія на вартості апаратного забезпечення сервера, оскільки при рівномірному завантаженні всіх процесорів з’являється можливість підтримувати його сумарні обчислювальні можливості на мінімально достатньому рівні;
економія на вартості ліцензій операційних систем, оскільки для всього сервера потрібне придбання тільки однієї такої операційної системи, яка далі програмними способами розділяється на незалежні один від одного частини, обслуговуючі сервери додатків ;
економія на вартості обслуговування і технічної підтримки, оскільки управляти одним фізичним сервером і компактною інфраструктурою легше, ніж десятками серверів від різних виробників і інфраструктурою великих приміщень центрів обробки даних;
економія на площі приміщення центру обробки даних, яку тепер можна використовувати для інших цілей;
легкість переміщення обчислювальних центрів при переїздах із захистом всіх раніше зроблених інвестицій.
Остаточне формування підходів до надання послуг на базі спеціалізованих ЦОД супроводжувалося виробленням нормативів і стандартів. Найбільш широкого поширення послуги ЦОД набули в США, де і був розроблений стандарт ANSI на вимоги до інфраструктури центрів обробки даних ANSI/EIA/TIA-942, затверджений в квітні 2005 р.
Поки що це єдиний комплексний стандарт, що освітлює широкий круг питань, пов'язаних з організацією ЦОД. Він пропонує послідовний підхід до рішення задач, згаданих вище. Комплексних європейських і міжнародних аналогів не існує, проте, як передбачається, ISO візьме його за основу при розробці відповідного міжнародного стандарту. Для ряду американських стандартів, що входять в ANSI/EIA/TIA-942, є міжнародні аналоги. Так, наприклад, аналогами ANSI/TIA/EIA-568 є ISO 11801 і європейські EN 50173, EN 50174.
Стандарт узагальнює багаторічний досвід створення ЦОД. Проходження його рекомендаціям дозволяє максимально наблизитися до рівня надійності із заповітними п'ятьма дев'ятками - 99,999%.
Ось основні його частини:
приміщення для введення кабелів (Entrance Room). В базовій топології воно одне, але може бути і декілька;
головний розподільний пункт (Main Distribution Area, MDA), де розташований центральний крос кабельної системи ЦОД, маршрутизатори, комутатори локальної мережі і мережі зберігання даних. Там же можуть розміщуватися і кроси, призначені для комутації горизонтальних кабелів. Для цілей резервування в ЦОД може бути організовано два і більш MDA;
пункт розподілу горизонтальної підсистеми загальної кабельної системи ЦОД (Horizontal Distribution Area, HAD);
розподільний пункт зони (Zone Distribution Area, ZDA), наявність якого розширює можливості по реконфігурації системи;
область розміщення комп'ютерного устаткування (Equipment Distribution Area, EDA).
У стандарті детально описується структура кабельної системи ЦОД, починаючи з магістральних каналів і закінчуючи розетками, що встановлюються в EDA. Обмеження накладаються на типи використовуваних кабелів і їх довжину. Крім того, він охоплює цілий круг питань, пов'язаних з організацією центру обробки, таких, як електропостачання і безпека (остання включає безліч напрямів). Вимоги по надійності і безпеці повинні формуватися ще на етапі вибору приміщення під ЦОД або планування його будівництва.
Визначальний вплив на конструктивні особливості приміщень роблять існують вимоги до структури ЦОД, включаючи резервні офіси, де пропонується розмістити комп'ютерне устаткування і ББЖ, а також резервні джерела електроживлення або дизель-генератори. Так, стійки з серверами повинні бути розташовані в кімнаті, у якої всі стіни, - внутрішні. Такі приміщення називаються «модулями» і будуються із спеціалізованих «сендвіч-панелей», за рахунок чого забезпечується належний рівень захисту відповідно до вимог згаданих стандартів. Вони обладнаються наступними системами:
безпеки (охоронна сигналізація - сигнал «тривога», система контролю і управління доступом, досмотрова техніка, телеспостереження, системи захисту устаткування і даних);
протипожежного захисту (система раннього сповіщення про пожежу, автоматична пожежна сигналізація, газова пожежогасіння, димовидалення);
клімат-контролю (HVAC);
енергопостачання.
Фальшпідлога в модулі дозволяє підвести кабель, організувати вентиляцію і забезпечити пожежогасіння згідно рекомендаціям стандарту. Прокладка кабелю між модулями здійснюється за певними правилами, а розміщення ББЖ в окремому модулі підвищує ступінь захищеності устаткування від електромагнітного випромінювання.
Розподіл устаткування по декількох модулях в будівлі ЦОД дозволяє підвищити його фізичну захищеність, а отже, і надійність сервісу, що надається. Модульний підхід сприяє економічному використанню ресурсів електропостачання, кондиціонування, клімат-контролю, дозволяє скоротити вкладення в дорогі антистатичні фальшпідлоги, а також забезпечує масштабованість інфраструктури ЦОД без значних початкових вкладень в інфраструктуру.
Питання організації резервних офісів є частиною комплексного підходу до створення резервної інфраструктури компанії. Як правило, він вирішується в рамках планування безперервності бізнесу і відноситься до сфери управління ризиками. Сучасні ЦОД володіють ресурсами для надання таких послуг, як у «виділеному» (персональний резервний офіс), так і такому що «розділяється» (резервний офіс, використовуваний декількома замовниками) режимах. Можливість надання роздільної послуги визначається за допомогою спеціальної методики, в рамках якої оцінюється схожість бізнесу, територіальне розташування офісів, а також їх специфічні вимоги. Послуга широко використовується невеликими компаніями, що займаються, наприклад, біржовим трейдінгом, де для забезпечення неперервного процесу достатньо столу, стілець і комп'ютер, приєднаний до Internet і/або біржі. Витрати на неї незначні, і при цьому клієнт упевнений в тому, що його трейдер зможе продовжити роботу навіть при виникненні нештатної ситуації.
Класифікація ЦОД
Корпоративні ЦОД
Багато корпоративних замовників, які будують власний ЦОД, не мають у своєму розпорядженні підготовлених приміщень великої площі, і тому змушені компактно розташовувати велику кількість енергоємного обладнання. Поява доступних за ціною блейд-систем і технології віртуалізації зробили це завдання можливим і, в той же час, висунуло нові вимоги до систем електроживлення та кондиціонування ЦОД.
В сучасних корпоративних ЦОД щільність розміщення техніки досягає 20-24 кВт на шафу. Для обслуговування таких потужностей рекомендується використовувати незалежні вводи електроживлення, системи прецизійного кондиціонування, резервні дизель-генератори. Сертифіковані інженери сплановують з урахуванням особливостей вашого серверного приміщення, розробляють архітектуру і виконюють монтаж інженерних систем, що гарантують безперебійну роботу енергоємного обладнання.
Хостингові ЦОД
Для обслуговування прикладних інтернет-програм вважається за краще встановлювати в хостингові ЦОД власні сервери довільної конфігурації або орендувати сервери провайдерів. Компанії, що надають ресурси ЦОД в оренду для хостингу, стикаються з проблемою уніфікації серверного парку, що ускладнює обслуговування та управління ресурсами дата-центру в цілому, а також вимагає уважного ставлення до електроживлення і охолодження серверного і комунікаційного устаткування.
Комерційні ЦОД
Рішення про розміщення інфраструктурного обладнання на зовнішніх майданчиках зазвичай обумовлене цілком прагматичними резонами: в порівнянні з власними «підвальними» серверними кімнатами і корпоративними ЦОД, комерційний ЦОД може забезпечити значно надійніше електроживлення, кондиціонування і фізичний захист обладнання від несанкціонованого доступу.
Клієнтами комерційних ЦОД можуть стати будь-які великі корпорації, які вважають більш доцільним направляти інвестиції в розвиток власного бізнесу, а не витрачати їх на капітальне будівництво технологічних приміщень. Розміщення обладнання в комерційних ЦОД буде цікаво і територіально-розподіленим компаніям, яким потрібно об'єднати в єдине інформаційне поле мережі віддалених офісів, магазинів та інших точок присутності.На відміну від хостингових, комерційні ЦОД висувають значно більш жорсткі вимоги до інженерних та інформаційних систем.
Мобільні ЦОД
Використовуються як резервні ЦОД, додаткові високопродуктивні системи, при обмеженні у площі та місці. Мобільний ЦОД розміщується в стандартному 20-футовому контейнері. Незважаючи на компактні розміри, такий ЦОД може обслуговувати устаткування сумарною потужністю до 100 кВт. Його можна розмістити на внутрішній території компанії, а при необхідності - оперативно перевезти на інше місце.
Мобільний ЦОД може стати ідеальним резервним рішенням, яке візьме на себе обслуговування найважливіших бізнес-процесів компанії у випадку аварії в основному ЦОД. При цьому фізично резервний ЦОД може розташовуватися де завгодно - в іншому будинку або в сусідньому місті. Для його підключення необхідні тільки канал зв'язку і електричне живлення.
1.2 Управління життєвим циклом інформації
Обслуговування систем зберігання та обробки даних передбачає велику кількість рутинних операцій, пов'язаних з розміщенням даних, адмініструванням дискового простору тощо. Потоки інформації, що обробляється дата-центром, стрімко ростуть, тому для ІТ-керівників критично важливим стає завдання ефективного управління даними в ЦОД. Тому щоб забезпечити ефективне управління інформацією та потрібно:
1. Скоротити експлуатаційні витрати для власників ЦОД за рахунок класифікації даних та розгортання багаторівневого сховища, озволяють скоротити витрати на обслуговування й адміністрування систем зберігання та обробки даних.
2. Скоротити кількість надлишкових даних. Мінімізація витрат на зберігання інформації досягається за рахунок де-дублікації файлів.
3. Прискорити резервне копіювання і відновлення даних за рахунок використання багаторівневої системи зберігання даних, що значно підвищує швидкість і надійність резервного копіювання / відновлення даних.
4. Підвищити доступність інформації за рахунок використання активного архівування дозволяє переносити інформацію, що використовується рідко, з первинного сховища до більш економічної інфраструктури системи зберігання. При цьому можливість оперативного доступу до таких даних зберігається.
Віртуалізація стала наріжним каменем сучасних центрів обробки даних. Це рідкісний приклад технології, застосування якої не тільки вдосконалює інфраструктуру ЦОД, а й допомагає реально скоротити витрати на адміністрування та обслуговування техніки.
Відмова від прямої прив'язки до апаратного забезпечення гарантує істотну економію витрат на адміністрування обладнання. Закладаючи віртуалізацію в архітектуру ЦОД, дозволяє найбільш оптимально використовувати серверне обладнання та робочі станції користувачів, що в кінцевому підсумку дозволяє істотно скоротити терміни повернення інвестицій в ІТ.
Перехід до віртуального середовища дозволяє значно спростити управління прикладними програмами в межах ЦОД, автоматизувати міграцію сервісів і даних між кількома технологічними майданчиками, об'єднати територіально-віддалені ЦОД в єдину катастрофостійку систему.
Консолідація даних і прикладних програм - необхідна основа для побудови ефективних центрів обробки даних. Консолідація нерозривно пов'язана з віртуалізацією, катастрофостійкими рішеннями та системою управління життєвим циклом інформації. Поєднання цих підходів дає можливість дійсно скоротити витрати на обслуговування ЦОД завдяки підвищенню ефективності роботи адміністраторів і зменшення кількості використовуваного обладнання.
Основа консолідації в ЦОД - розподіл даних і засобів їх обробки. Це завдання вдається ефективно вирішити, об'єднавши розрізнені системи зберігання в єдину мереж і збудувавши віртуальне серверне середовище.
Консолідовані системи добре піддаються масштабуванню, автоматизації процесів резервного копіювання і відновлення. Впровадження цих рішень створює передумови для побудови відмовостійких рішень всередині ЦОД та об'єднання розподілених ЦОД в катастрофостійку систему
1.3 Управління ресурсами ЦОД
Ефективність роботи дата-центру залежить від грамотного розподілу обчислювального навантаження між серверами. Мінімізація простою обладнання дозволяє забезпечити якісне обслуговування важливої бізнес-інформації, в тому числі і в години пікового навантаження.
Для розподілу завдань між обчислювальними системами використовується спеціалізоване ПЗ для віртуалізації і оперативного управління інфраструктурою. Таке ПЗ (наприклад VMware vSphere або Misrosoft System Center) дозволяє досягти більш повного використання наявних ресурсів та динамічно розподіляти обчислювальне навантаження між навантаженими системами та тими, що простоюють. Завдяки цьому знижуються потреби у придбанні нових серверів, а отже і витрати на модернізацію ЦОД.
ПЗ для віртуалізації дає також значні переваги клієнтам дата-центру завдяки підвищенню контролю за ІТ-інфраструктурою. Таке ПЗ автоматизує виконання угод про рівень обслуговування (SLA), забезпечуючи доступність, безпеку і масштабованість сервісів для ваших клієнтів. Завдяки цьому клієнти вашого ЦОД отримують можливість приділяти більше уваги своєму бізнесу, а не адмініструванню, що є конкурентною перевагою для будь-якого дата-центру.
Впровадження системи віртуалізації в дата-центрі вимагає об’єднання локальних мереж, систем моніторингу, серверів, маршрутизаторів і систем зберігання даних в єдину систему, а також встановлення спеціалізованого програмного забезпечення на кожен сервер. Ці роботи виконуються спільно проектним і монтажним відділами нашої компанії.
1.4 Управління фізичним доступом
Невід'ємною частиною комплексу безпеки дата-центру є система контролю доступу (СКД), яка дозволяє чітко регламентувати коло осіб і правила доступу в різні важливі приміщення ЦОД, - наприклад, - в серверні зали, комутаційні приміщення тощо.
Система контролю доступу об'єднує в собі охоронну і пожежну сигналізацію та систему відеоконтролю. Також до складу СКД можуть входити спеціальні програмні модулі, кожен з яких виконує певну задачу:
бюро перепусток дозволяє формувати базу даних користувачів та визначати їхні права доступу;
фотоідентіфікатор дозволяє по пред'явленні картки-перепустки виводити на монітор охорони фото власника картки;
модуль обліку робочого часу;
модуль звітності, який дозволяє швидко отримати зведені дані про час перебування на об’єкті обраних відвідувачів за заданий період.
Система контролю доступу дозволяє:
розділяти користувачів на групи (керівництво, співробітники, охорона, відвідувачі тощо) і розмежовувати для різних груп права доступу в різні приміщення;
оформляти картки різних типів;
гнучко налаштовувати функції блокування і розблокування дверей;
генерувати докладні звіти про факти проходів і спроби несанкціонованих вторгнень в приміщення;
контролювати працездатність системи і цілісність комунікацій;
стежити за станом охоронної та пожежної сигналізації, автоматично блокувати або розблоковувати двері;
оформляти перепустки на підставі заяв визначеної електронної форми.
Система контролю доступу пов'язана з усіма іншими модулями інтегрованого комплексу безпеки, що дозволяє забезпечити комплексну, повну і автоматичну реакцію системи охорони на спроби несанкціонованого вторгнення. Наприклад, спроба позаштатного проникнення в приміщення, що охороняється, може призвести до блокування дверей, включення запису відеосигналу з найближчих відеокамер і відправки тривожного повідомлення оператору.
2. АНАЛІЗ МЕТОДІВ ПОБУДОВИ ЦОД
2.1. Основні елементи ЦОД
Сучасний ЦОД включає до свого складу:
Серверний комплекс ЦОД;
Сховище даних ЦОД;
Мережа передачі даних ЦОД;
4. Інфраструктуру ЦОД;
5. Систему управління ЦОД;
6. Організаційну структуру ЦОД.
Серверний комплекс ЦОД
Безпосередній вибір серверів ЦОД проводиться на підставі технічних завдань, заснованих на положеннях даної концепції та результати процедури визначення рівня необхідних обчислювальних ресурсів ("sizing"-процедури) для додатків або сервісів, що плануються для роботи на цих серверах.
Найбільш перспективною моделлю серверного комплексу є модель з багаторівневою архітектурою, в якій виділяється кілька груп серверів:
ресурсні сервери, або сервери інформаційних ресурсів, відповідають за збереження і надання даних серверів додатків; наприклад, файл-сервери;
сервери додатків, виконують обробку даних у відповідності до бізнес-логікою системи; наприклад, сервери, які виконують модулі SAP R/3;
сервери представлення інформації, здійснюють інтерфейс між користувачами і серверами додатків; наприклад, web-сервери;
службові сервери, забезпечують роботу інших підсистем ЦОД; наприклад, сервери керування системою резервного копіювання.
До серверів різних груп пред'являються різні вимоги залежно від умов їх експлуатації. Зокрема, для серверів подання інформації характерний великий потік коротких запитів від користувачів, тому вони повинні добре горизонтально масштабуватися (збільшення кількості серверів) для забезпечення розподілу навантаження.
Для серверів додатків вимога по горизонтальній масштабованості залишається, але воно не є критичним. Для них обов'язкова достатня вертикальна масштабованість (можливість нарощування кількості процесорів, обсягів оперативної пам'яті і каналів введення-виведення) для обробки мультиплексованих запитів від користувачів і виконання бізнес-логіки вирішуваних завдань.
Рис. 2.1.1. Структура серверного комплексу ЦОД
Крім того, необхідно відзначити, що серверна платформа ЦОД повинна мати підтверджений виробником план існування і розвитку не менш ніж на 5 років з моменту поставки, а також сертифікати на сумісність пропонованих постачальниками серверних платформ з основними функціональними системами ЦОД.
Серверна конфігурація
Сервери ЦОД базуються на сучасній високопродуктивній комутаційній архітектурі з високою масштабованістю і апаратною реалізацією функцій RAS, а також підтримкою технологій віртуалізації ресурсів ЦОД. ОС і апаратні засоби таких систем повинні мати функції високої доступності, резервування, а також підтримку обслуговування без зупинки системи.
Серверна конфігурація може бути організована на основі серверів з вертикальною і горизонтальною масштабованістю.
Під серверами з вертикальною масштабованістю розуміються SMP системи, що застосовуються для вирішення бізнес-завдань, орієнтовані на обробку транзакцій і легко нарощувані по всіх основних ресурсів (процесори, оперативна пам'ять, ввід / вивід). Такі сервери дозволяють легко масштабувати їх продуктивність при роботі з додатками нефіксованої обчислювальної потужності. При цьому, як правило, спостерігається лінійне зростання продуктивності при збільшенні кількості процесорів і каналів вводу / виводу.
Під горизонтальним масштабування серверної конфігурації розуміється здатність системи без утруднень підтримувати та інтегрувати нові, що додаються до мережі, сервери. Безпроблемне інтегрування нових серверів у вже функціонуючу робочу середовище забезпечує розподіл навантаження в системі і дає можливість підтримки збільшеного попиту на статичний склад. Горизонтальне масштабування можна виконувати за допомогою невеликих, порівняно недорогих серверів.
Операційні системи серверного комплексу ЦОД
В якості основних операційних систем ЦОД рекомендується використовувати різні клони ОС UNIX як найбільш стабільною і масштабованої ОС відкритої архітектури. Однак для забезпечення функціонування конкретних програм можливе використання й інших операційних середовищ. Найбільш оптимальними є ОС Solaris (для архітектур SPARC/IA-32, дуже велика інстальована база, більше 12 000 готових додатків), Linux (для архітектур IA-32/IA-64, SPARC, найперспективніша ОС для горизонтальних систем), ОС сімейства Windows (для архітектур IA-32/IA-64). При цьому операційні системи серверного комплексу ЦОД задовольняють наступним вимогам:
операційна система повинна забезпечувати лінійний ріст продуктивності при збільшенні кількості процесорів;
операційна система повинна підтримувати механізми для конфігурацій з високою надійністю, працездатністю і безпекою, забезпечувати автоматичну реконфігурацію апаратури і перемикання на альтернативні маршрути, ізолювання і відключення компонент, що вийшли з ладу;
в операційній системі мають бути реалізовані всі стандартні системні компоненти, що відповідають за захист до необхідного рівня;
операційна система повинна відповідати основним міжнародним стандартам.
Сховище даних ЦОД
У представленої концепції ЦОД одними з ключових елементів є:
використання гетерогенних інтелектуальних сховищ даних з максимальною автономізацією функцій забезпечення надійності, дублювання і розподілу ресурсів сховищ;
використання технологій SAN і NAS (у тому числі і глобальних файлових систем) для реалізації прозорого доступу до ресурсів зберігання для всіх споживачів з мінімальними витратами на супровід і адміністрацію;
ефективні і високонадійні схеми онлайнового резервування даних, що включають відпрацьовані гарантовані схеми і методики відновлення даних.
Сховище даних є єдиним для всіх функціональних завдань. При цьому, як правило, воно являє собою кілька інтелектуальних дискових масивів (монолітних або модульних), а також одну або кілька систем стрічкового зберігання інформації, підключених до серверного комплексу ЦОД. Для створення Сховища даних ЦОД рекомендується SAN-архітектура. SAN - система зберігання даних, яка об'єднує гнучкість мережевих архітектур з принципами консолідації центру зберігання даних. Всі пристрої зберігання і сервери об'єднуються в спеціальну, виділену, високопродуктивну мережу на основі технології Fibre Channel (FC). Мережа організується з застосуванням спеціалізованих FC комутаторів і концентраторів, а управління всією системою здійснюється спеціалізованим програмним забезпеченням. Використання подібної мережі дозволяє спростити централізоване управління системами зберігання, консолідувати ресурси зберігання інформації та спростити процес їх нарощування. Для підвищення доступності та продуктивності додатків застосовуються надлишкові схеми підключення, що не мають єдиної точки відмови.
В якості основного елемента мережі зберігання даних ЦОД рекомендується використовувати сучасні багатопортовий або монолітні модульні комутатори Fiber Channel.
Структуру мережі SAN можна представити таким чином: потужні масиви накопичувачів підключаються через високошвидкісні канали до комутатора мережі, утворюючи «зірку», яка є центром системи. До «зірки» підключається сервери обробки даних. Таким чином, сервери та пристрої зберігання пов'язані не за класичним принципом «один-до-одного», а за принципом «багато-до-багатьох». Сервери додатків і баз даних пов'язані як з SAN, так і з локальної та глобальної мережі, що створює гнучкість в управлінні пам'яттю і ефективність її використання.
Сховище даних ЦОД, реалізоване з використанням мережі зберігання даних (SAN), має такі переваги:
високу продуктивність;
високу розширюваність із збереженням архітектурної простоти;
прозоре управління доступом до даних з декількох серверів або віртуальних доменів;
забезпечення надійності зберігання даних та підтримки їх інтелектуального резервного копіювання;
забезпечення несуперечності даних, у тому числі при виконанні операцій відновлення з резервних копій.
Система резервування та архівування даних
Для організації системи резервування та архівування даних використовується ряд різних технологій. Найбільш стабільними і, відповідно, прийнятними є системи стрічкового зберігання інформації. Вони поєднуватися розумну консервативність з низькою вартістю і досить високою швидкістю обміну даними.
Основні характеристики таких систем резервування та архівування:
висока швидкість обміну;
паралельний доступ до різних стрічкопротяжним механізмів;
інтеграція в одній бібліотеці десятків стрічкопротяжних механізмів;
ієрархічний доступ і організація онлайнових, офлайнових режимів роботи;
низька ціна носія при його високої щільності.
Система резервного копіювання та архівування ЦОД повинна забезпечувати максимальну автоматизацію процесу створення архівних і резервних копій даних, розташованих у сховищі даних і на серверах. Найбільш поширеними системами резервного копіювання є Veritas NetBackup і Legato Networker. На базі цих рішень виробляються, для конкретно реалізованих ЦОД, найбільш оптимальні схеми резервування та архівування даних, підбираються онлайнові, офлайнові і ієрархічні системи зберігання даних, розробляються плани відновлення. Це дозволяє підвищити надійність зберігання даних, повністю автоматизувати процес створення та відстеження копій, виключивши потреба в персоналі при проведенні операцій архівування та резервування.
Рис. 2.1.2. а) Структура ЦОД з використанням SAN-архітектури та системою резервування
Рис. 2.1.2. б) Структура зв’язків між елементами ЦОД.
Мережа передачі даних ЦОД
Мережа передачі даних ЦОД реалізує надійне транспортування інформаційних потоків між компонентами ЦОД і здійснює сполучення з магістральною мережею передачі даних, є складовою частиною корпоративної мережі передачі даних і включає до свого складу:
обладнання маршрутизації і комутації;
обладнання організації оптичних каналів зв'язку;
обладнання підключення користувачів;
засоби забезпечення інформаційної безпеки;
засоби управління та моніторингу мережі та ін.
Інфраструктура ЦОД
Пропонується комплексний підхід до проектування і створення приміщень для ЦОД з усією необхідною інфраструктурою, включаючи обладнання фальш-полів, кондиціонерів та ін
Для забезпечення функціонування ЦОД необхідна наявність окремого приміщення з наступного інфраструктурою:
система енергопостачання і безперебійного електроживлення;
структурована кабельна мережа;
система кондиціонування і вентиляції;
система охоронно-пожежної сигналізації;
система газового пожежогасіння та димовидалення;
система контролю доступу в приміщення.
Рис. 2.1.4. План розміщення інфраструктури ЦОД.
Система управління ЦОД
Система управління ЦОД здійснює моніторинг, управління, а також діагностику та локалізацію несправностей всього програмно-апаратного комплексу ЦОД. Вона інтегрована в централізовану систему управління підприємства і повинна забезпечувати:
централізоване управління всіма компонентами ЦОД і контроль їх стану в реальному часі;
дистанційну реконфігурацію обладнання;
дистанційну завантаження програмного забезпечення;
наскрізний контроль і тестування компонент ЦОД;
надання звітності про стан обладнання, використовувані ресурси і завантаженні;
збір статистики щодо функціонування систем.
Рис. 2.1.5. Загальна архітектура запропонованої ЦОД.
Організаційна структура ЦОД
Організаційна структура ЦОД включає до свого складу:
персонал, що забезпечує функціонування ЦОД, згідно зі штатним розкладом;
організаційні документи, що регламентують експлуатацію ЦОД (інструкції, аварійні плани, програми проведення навчання та практичних тренінгів персоналу тощо)
Для забезпечення нормального функціонування ЦОД і своєчасного відновлення комплексу у разі виникнення несправностей необхідно розробити ряд регламентів, у тому числі порядок запуску / зупинки обладнання, порядок запуску / зупинки програмного забезпечення, порядок зміни і зберігання адміністративних паролів, порядок ескалації проблем і т.д
Яким чином буде здійснюватися сервісний супровід ЦОД, вирішується на кожному підприємстві самостійно.
2.2. Вимоги, що пред'являються до сучасних ЦОД
Функціональність ЦОД
Під функціональністю ЦОД розуміється його здатність централізовано забезпечувати заданий набір ІТ-сервісів з приймання, обробки, зберігання та надання інформації користувачам інформаційної системи, тобто надання користувачам даних, прикладних сервісів та забезпечення функціонування корпоративних додатків.
Будь-яке підприємство представляє собою єдиний організм, і дані, які відносяться до різних підрозділів підприємства, логічно взаємопов'язані. Тому ізоляція даних в межах локальних обчислювальних комплексів підрозділів підприємства призводить до зниження ефективності функціонування підприємства в цілому.
Отже, низка найважливіших принципів управління інформацією (достовірність і несуперечливість даних, їх актуальність і доступність) практично не може бути ефективно реалізований при використанні концепції розподілених обчислень.
Рис. 2.2.1 Інформаційна структура ЦОД
Це обумовлено технологічною складністю синхронізації даних внаслідок: різнорідності джерел даних і засобів доставки, труднощі протидії несанкціонованим діям персоналу і т. д. Структура співвідношення даних, сервісів і функціональних додатків наведена на рис. 2.2.1.
Оптимізація роботи корпоративних додатків в рамках ЦОД і виключення їх взаємного впливу на нормальне функціонування один одного є важливою складовою частиною організації роботи ЦОД.
При організації роботи додатків широко використовуються можливості як власне багатозадачних операційних середовищ ЦОД, так і спеціальні особливості апаратних платформ UNIX (динамічні системні домени як засіб ізоляції додатків) і Linux (віртуальні машини).
Наведемо приклади типових корпоративних застосувань, функціонування яких забезпечує ЦОД:
інтегрована система управління підприємством (система класу ERP, наприклад: SAP R / 3, Oracle EBS, BAAN та ін);
галузеві системи (промисловість: система оперативного управління виробництвом; телекомунікації: білінгова система тощо);
ПЗ для конструкторсько-технологічних завдань, системи управління проектами та системи електронного архіву;
ПЗ для забезпечення сервісів файлів, друку, служби каталогів та інших прикладних завдань.
Доступність ресурсів ЦОД
Доступність передбачає гарантоване надання необхідних ресурсів ЦОД в потрібний час. Виділяється два аспекти:
функціональний: надання ресурсів ЦОД для обчислень, зберігання корпоративних даних та обслуговування прикладних програм, що реалізують бізнес-логіку підприємства, в тому числі і в позаштатних ситуаціях;
сервісний: обслуговування власних ресурсів, сервісний супровід ЦОД.
Основними засобами організації потрібного рівня доступності є: резервування компонент ЦОД, організація відмовостійких і катастрофостійкої конструкцій основних елементів ЦОД, організаційні заходи. З точки зору доступності важлива також правильна організація робочих місць користувачів (наприклад, з використанням технології "тонких клієнтів") і середовище їх взаємодії.
В якості середовища взаємодії ЦОД і робочих місць виступає мережева інфраструктура, що забезпечує три основні вимоги:
підтримка необхідних мережевих протоколів;
забезпечення рівня пропускної здатності, необхідного для ефективної роботи корпоративних додатків;
універсальність доступу.
Достовірність та безпека даних в ЦОД
Забезпечення достовірності та цілісності даних в даний час є важливим завданням для більшості інформаційних систем. Централізація даних в межах єдиної бази дозволяє істотно спростити рішення цієї вкрай складно реалізовується в децентралізованих системах завдання. Існують технічні та організаційні засоби, що дозволяють забезпечити її рішення. Достовірність даних та інформаційна безпека тісно пов'язані між собою і вимагають ретельного проектування організаційної структури ЦОД, організації та контролю доступу, контролю над використанням, актуальністю і секретністю даних.
Достовірність і безпека даних технічно забезпечується використанням потужних централізованих засобів зберігання й архівації, єдиною точкою контролю за доступом до програм та даних, захистом даних у ЦОД від несанкціонованого доступу.
Організаційні заходи забезпечення інформаційної безпеки, у разі консолідованого зберігання даних, найбільш ефективні. При цьому розробляються єдині стандарти експлуатації та обслуговування ЦОД, фізичного доступу до ЦОД персоналу, комунікаційного доступу до даних ЦОД через канали зв'язку.
Розглянуті завдання ефективно вирішуються в централізованих обчислювальних моделях типу ЦОД, коли вся функціональність ІТ-інфраструктури зосереджена на серверах, а рівень робочих місць реалізований на основі технології "тонкого клієнта", коли на робочому місці міститься мінімум (або зовсім не міститься) обчислювальних ресурсів. При цьому робота користувачами здійснюється в термінальному режимі.
Продуктивність і масштабованість ЦОД
Практика показує стійку тенденцію до збільшення обсягів даних і обчислень, істотно мінливих за навантаженням у часі внаслідок підвищення обсягів і складності господарсько-облікових завдань. Обробка постійно зростаючого обсягу даних при значному, часто погано прогнозованому зростанні навантаження диктує особливо жорсткі вимоги до обчислювальних систем:
висока масштабованість,
висока пропускна здатність системи в цілому (високопродуктивні комутатори, SMP-шини);
збалансованість системи, реальна лінійність її параметрів у всьому діапазоні навантажень, можливість гнучкого й динамічного маніпулювання ресурсами;
відкритість платформи для забезпечення прийнятної вартості рішення.
У частині серверного комплексу таким вимогам, в основному характерним для систем класу "мейнфрейм", в даний момент задовольняє ряд сімейств корпоративних UNIX-серверів провідних виробників засобів обчислювальної техніки (Sun Microsystems, Fujitsu Siemens Computers). Саме такі UNIX-сервери найбільш актуальні для реалізації концепції консолідації даних на сучасно...
08.05.2014 00:05-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора