软件定义数据中心在国家电网的应用实践

【编者按】伴随着国家电网的IT架构演变历程，作为国家电网直属单位的南瑞信息系统集成公司（以下简称“南瑞集成”）在虚拟化和云计算领域进行了深入的探索，历经了传统架构到虚拟化再到软件定义数据中心（SDDC）的演变。在本文中，南瑞集成CTO徐戟深度介绍了国家电网的软件定义数据中心应用实践。

数据中心变革的动力是什么？

纵览中国信息化时代的整个过程，数据中心变革的动力到底是什么？其实可以分为三个阶段来看。首先是90年代初期，当时的应用都是TS结构，也就是终端服务器结构的，依靠一个强而有力的服务器拖起很多终端，所有的计算都在服务器端进行。这种终端/服务器模式推动了中型机、大型机的发展；接下来，随着技术发展逐渐开始有了C/S架构，服务器客户端架构开始流行，后来出来了BS架构、BSS架构等等。这种架构的出现，解放了服务器的计算能力，大力推动了小型机的发展；现在，随着互联网应用逐渐广泛，分布式的架构也在迅速发展。因此，数据中心变革很重要的推动力是应用架构的变革，应用架构推动了数据中心的变化。

传统数据中心存在哪些问题？

传统的架构是90年代中后期形成的，以IOE为核心，以大型数据库、集中式存储加上高性能的服务器组成架构，这种架构虽然在当时可以满足业务的迅速扩张，但是随着业务到了一定规模的时候，传统数据中心存在的问题就会暴露出来：

• 以IOE 为核心，受制于人；

• 扩展能力不足，性价比不高；

• 烟囱式建设，离散式管理；

• 设备种类繁多，运维难度大；

• 个体差异大，无法制定统一维护策略；

• 部署周期长，严重影响系统上线进度；

• 资源调度不灵活，大量系统等待扩容，同时大量系统资源利用率严重不足；

• 浪费严重，机房空间难以为继。

如果继续不做改变的话，企业的IT成本就太高了，于是企业开始寄希望于分布式的架构，有了一个很火的词——去IOE。其实去IOE本质是分布式架构替代传统架构的IT架构的变革，互联网企业在这里面做的很好，这方面传统行业必须向互联网企业学习，但是传统行业的应用特点和互联网行业的应用特点是不一样的，简简单单的用分布式架构来替换传统架构是不现实的，需要根据自己实际情况去考虑应对的策略。

所以南瑞集成的策略是“按需定制、深度集成”，通过对服务器、交换机、存储、高性能IO等IT基础设备，以及操作系统、数据库等软件进行深度集成（进行碎片化处理），并对相关参数配置以最佳实践数值，定制真正契合企业需要的深度集成软硬件一体的解决方案。

国家电网IT架构发展路线

如上图所示，国家电网的发展路线是逐渐把小而散的系统整合成一个大的系统，甚至到国家电网总部进行部署。但是我们后来发现这些系统的资源使用率很低，我们在机房里做过调研，一千多台服务器中CPU小于1%的服务器占了70%。所以五、六年前国家电网开始进行虚拟化资源池的建设，这个建设还是很有成效的，通过虚拟化建设使IT资源得到了很好的利用，不用继续投资去扩充机房与服务器，节约的资金量是每年是以几十个亿来计的。

随着资源池的建设使用，我们发现光建立一个资源池是不够的，没有解决资源调度需求的敏捷性，虽然对资源整合、资源使用率提高了，但是运维和其他方面还是有很多问题，所以我们开始着手搭建下一代数据中心——通过软件定义的数据中心，其中有四点是我们的硬性要求：

• 全整合。整个软件定义的数据中心应该把所有的IT基础架构都纳入起来，刚开始可能做不到，但是随着整个建设不断的进行，必须将全部的IT架构纳入进来；

• 敏捷。例如，在软件定义的数据中心里想要去建设一个平台，我可以通过固有的模板很快生成整体的架构出来，比如说建立一个环境，需要2台数据库服务器，需要5个T的存储，需要20台应用服务器等等，这些东西可以在快速的完成部署、交付使用。

• 安全。我们对于安全的看法有很多已经过时，比如说物理隔离概念是什么？当年推进资源池建设的时候，很多应用部门和我们谈，我们需要物理隔离，就是网络硬件不能在一起，那我们还怎么做资源池？随着后来对整个物理隔离的概念重新的定义，这个壁垒逐渐的消失。

• 高可用。整个IT平台提供了跟业务应用连续性相关的所有因素，而不需要在应用系统再去独立的设计。

上图是我们软件定义数据中心的架构图，物理资源层包括分布式存储、分布式系统、传统的网络和设备，上一层资源管理层次进行管理。最终平台服务层对外提供相应的服务，数据管理层进行所有的数据的备份和容灾等，运维管理层来实现自动化的运维和监控、分析。

目前此软件定义数据中心目前在国网的应用场景主要有以下几个：

• 国网测试云平台

• 一体化售电平台（企业公有云）

• 智能电网综合IT平台（企业公有云）

• 电力调度云平台

对于未来我们也有一些愿景，我们希望软件定义数据中心可以实现以下几点：第一，是构建兼容化的；第二，技术自主化；第三，能力服务服务化；第四，供应快速化；第五，资源弹性化；第六，管理自动化；第七，管控集中化。

传统行业数据中心如何拥抱私有云平台？

接下来谈谈传统行业数据中心如何去拥抱私有云平台，主要有四个问题。

第一，我们是采用选择一站式还是开放式的架构？

其实这跟企业策略有关。首先，开放式要有足够的研发能力；其次，有没有做好持续投入的准备，在这个平台上随着业务越来越多，随着需求越来越大，研发费用需要不断的投入，开放式的架构才能支撑这样一个项目。

当然我们还有其他的选择，就是在一个超融合架构上进行二次开发，这样要求超融合架构具有足够的开放性，能够开放几乎所有的API给这些用户，这样可以在上面做很深度的二次开发，投入会更小一些。

第二，如何融合以前的存量的设备？

我看过青云的资料，发现他们可以通过系统集成的方式来整合。未来他们还会开放相应的API接口来对接传统的软硬件平台，这点非常重要。我认为整个数据中心最后全要纳入到软件定义框架中来，才算是完整。

第三，如何聚合计算能力？

所有的云平台都是将基础资源虚拟化，整个资源打散给大家用，这解决了计算能力过剩的问题，如何解决计算能力强制性的要求？目前我们看到的公有云、私有云的解决方案里并没有很好的答案，这并不仅仅是说在IaaS层面解决的问题，其实是要靠集群的技术，包括分布式数据库，Hadoop等分布式算法这样的技术实现聚合。

第四，如何规避政策壁垒。

IT政策要与时俱进，传统的政策是90年代建立起来的，我们有必要对IT政策进行修正，这是领导层面对的问题。同时对物理隔离的概念需要打破，如果抱着物理隔离来拥抱云是不可能的。

建立属于自己的软件定义数据中心

在数据库方面基于开源技术开发了四款解决方案，NBase数据库是由南京南瑞集成公司自主研制的数据库系列产品，其数据库产品包括高可用数据库集群(NBase-E)产品、分布式数据库集群（NBase-D）产品、分析型数据库集群（NBase-C）产品、NoSQL平台（NBase-H）产品。

另外还有瑞腾（Return）高性能计算平台，它是为国网核心业务系统量身打造的一个高性能、可扩展的计算平台，利用目前前沿的高性能计算组件，使用自主的定制化服务器、IB交换机、分布式存储系统整合。如上图，瑞腾高性能计算平台，上面是计算的节点，我们可以使用四路的PC服务器，插上SSD的卡，SSD容量是有限的，我们后面有一个层，是分布式存储，标准配置是9060的存储，随着需要可以进行扩展。

写在最后

文章最后分享两句话，第一句1984年 John Gage说的：“网络就是计算机”，第二句吕健院士说的：“应用场景就是计算机”，1984年说出网络就是计算机的时候大部分人都不明白，因为当时大部分人不知道网络是什么。第二句话应用场景就切合了“按需定制，深度集成”，我觉得后续其他的传统企业按照这8个字来做文章，应该是一个比较正确的道路。

作者简介： 徐戟，南瑞信息系统集成公司CTO，网名白鳝，《DBA的思想天空：感悟Oracle数据库本质》、《Oracle优化日记》、《Oracle Rac日记》等畅销书作者。1992年开始从事系统集成行业，曾供职于DEC、赛格计算机、长天集团、联想金融事业部等，担任过技术总监、应用体系总监。