解析現(xiàn)代網(wǎng)絡中心機房規(guī)劃與設計論文
1 物理環(huán)境設計
本項目主要由一棟6 層辦公樓及另外一棟3 層小樓組成，出于防雷防潮考慮，我們將網(wǎng)絡中心機房設計在辦公樓的三層。機房占地約80m2，層高3m，鋪設150mm 高度全鋼防靜電地板，從源頭上杜絕靜電。地板下的空間可以敷設線槽用以走線。四面墻體使用吸音防火材料，并粉刷防塵漆，從而達到消噪防塵目的。中心機房主要分“主要設備區(qū)、工作區(qū)和配電區(qū)”3 個部分，區(qū)與區(qū)之間使用鋼化玻璃墻分割開，既能防止強電弱電之間相互干擾，又能保證充足的光線照明。
2 電氣環(huán)境設計
作為7* 24h 全天候工作的中心機房，一旦斷電會產生諸如數(shù)據(jù)丟失、設備損壞等嚴重后果，影響院里正常的生產工作。因此，供電系統(tǒng)的設計是重中之重，應該考慮采用雙路供電設計的供電系統(tǒng)。平時使用三相市電供電，停電時則迅速切換為UPS 供電。UPS 設備則采用山特在線式UPS 加上松下電池柜，裝機容量為50kW，保證至少4h 的延時供電，在滿足機房需求的同時也為將來的設備擴展留有余量。如果場地和經(jīng)費方面比較緊張的話，建議中心機房使用普遍的聯(lián)合接地方案，將“保護接地、工作接地和防雷接地”統(tǒng)一接入一個共同的接地系統(tǒng)。另外，在配電箱里為每一路供電電路加裝防雷模塊，以防止因雷擊造成設備損壞。此外，為了防止UPS 設備出現(xiàn)意外的損壞，則可利用UPS 設備上自帶的RS232 接口，擴展一張SNMP卡，使用SNMP 協(xié)議通過局域網(wǎng)將監(jiān)控數(shù)據(jù)實時地傳送到管理服務器上。監(jiān)控主機可以通過TCP /IP 網(wǎng)絡監(jiān)控UPS 的所有工作狀態(tài)，且當任何一臺UPS 有故障時，都會通過管理軟件、E — mail 等組合形式發(fā)出告警，提醒維護人員迅速及時地解決故障。此方案具有先進的管理性及智能化，可徹底解決電池無法充電，旁路運行狀態(tài)等不易發(fā)現(xiàn)的問題。
3 空調新風設計
為了保證中心機房的設備能夠持續(xù)穩(wěn)定可靠地運行，必須維持機房里恒濕恒溫的狀態(tài)，并控制機房里的空氣含塵量。經(jīng)過多輪篩選，最終采用了濕騰HST — 15 精密空調來解決這個問題。該空調具有送風、回風、加熱、加濕、減濕、空氣凈化的能力，完全滿足機房的需要。
此外，機房中的機柜擺放也有講究，最佳的方式則是將機柜以面對面背靠背的方式進行擺放，使冷氣通道和熱氣通道分隔開，提高空調制冷率，以達到最佳的節(jié)能環(huán)保效果。
為了給機房工作人員創(chuàng)造良好的工作環(huán)境，在使用精密空調精確保證溫濕度的同時，還輔以新風換氣系統(tǒng)，主要設備是使用松下FV — 02NJP1C 的新風換氣機。該機器既可以在空調運行時自動關閉風閥以保證冷氣不被流失，也可以在空調停用的情況下運行節(jié)能模式，給機房提供足夠的新鮮空氣，維持機房對外的正壓差，避免灰塵進入，保證機房里能有更好的潔凈度。
4 網(wǎng)絡拓撲和綜合布線
網(wǎng)絡拓撲和綜合布線是中心機房建設的核心內容。為了方便統(tǒng)一管理，可以將所有的網(wǎng)絡設備集中到中心機房的網(wǎng)絡柜中，并加裝配線架，網(wǎng)絡線纜上以數(shù)字套環(huán)清楚標識，以便在發(fā)生故障時能快速準確地查找到問題線纜。除中心機房所在樓層外，在其它樓層設置水平布線間，使用6 類雙絞線作為主干連接到中心機房。水平布線間到客戶端之間則采用超5類雙絞線，從而實現(xiàn)主干千兆終端百兆的拓撲結構�？紤]到以后規(guī)模擴大及無線接入等因素，本項目擴充了各樓層的信息點，使之總數(shù)達到500 個左右。在邏輯網(wǎng)絡設計上，則采用雙核心三層網(wǎng)絡結構，使用兩臺H3C S8505 三層交換機作為核心層，交換機之間運行VRRP 冗余協(xié)議，通過配置相關參數(shù)，實現(xiàn)了設備冗余。下聯(lián)兩臺H3C S6506 交換機作為匯聚層，開啟STP 剪切并實現(xiàn)流量控制。原有的H3CS1526 交換機則降為接入層，在其上面開啟VLAN 功能，將所有的用戶按部門劃分到不同的VLAN 中，以減少網(wǎng)絡廣播域的范圍。出口網(wǎng)絡則采用Cisco 3600路由器，連接電信提供的100Mbps 光纖，實現(xiàn)高速訪問互聯(lián)網(wǎng)。另外，基于安全及成本上的綜合考慮，在Cisco3600 路由器和電信100Mbps 光纖之間增設一臺國產的深信服下一代防火墻AF — 1120。該防火墻不僅具有強大的防火墻功能，還輔有上網(wǎng)行為管理和日志安全審計功能，通過合理地設置上網(wǎng)及應用策略，便可以控制用戶的上網(wǎng)行為，過濾諸如炒股、網(wǎng)絡游戲、P2P 下載等不合理的應用，也可以通過其附帶的網(wǎng)絡日志對局域網(wǎng)進行安全審計，快速地找出網(wǎng)絡漏洞或不合理的地方，及時加以修補，進一步保證網(wǎng)絡安全。
5 WIFI 網(wǎng)絡安全驗證機制
由于近年來手機平板等移動智能設備的普及和發(fā)展，致使用戶對WIFI 的需求與日俱增。為了順應這股時代潮流，借此次信息化改造機會，本項目在現(xiàn)有的網(wǎng)絡拓撲基礎上增加了無線網(wǎng)絡，用以實現(xiàn)WIFI 信號的接入。
該無線網(wǎng)絡主要采用當下流行的WLAN 技術和PoE 供電技術，加上無線控制器Wireless Access PointController + 瘦AP 的方式來實現(xiàn)全院范圍內的WIFI信號全覆蓋。在產品的選型上，從局域網(wǎng)絡設備的兼容性、安全性及產品的性價比等方面進行綜合考慮，最終采用了國產的H3C AM8000 設備作為無線控制器，配合H3C WA4320 — CAN 的無線AP 加上PoE交換機MS3226 組成無線網(wǎng)絡的方案。所有的無線AP 均由無線控制器AM8000 來統(tǒng)一配置，統(tǒng)一管理，極大地減輕了配置維護的工作量，提高了工作效率。為了保證無線網(wǎng)絡的安全，則可考慮采用如下的技術手段： （ 1） 關閉SSID 廣播，只有知道真正SSID 的用戶才能接入； （ 2） 其次，為了方便管理用戶，將其分成內部用戶和外部用戶兩種類型。其中屬于院正式員工的移動設備全部進行IP 地址與MAC 地址的綁定，非綁定設備或IP 地址與MAC 地址不匹配的設備均無法登陸WLAN。外來用戶則使用Radius 服務來驗證身份。當外來用戶登錄時，必須正確輸入用戶名和密碼，并通過WLAN 路由轉發(fā)EAP over Radius 協(xié)議，交由Radius 認證服務器進行身份驗證，驗證通過才能接入無線網(wǎng)絡。同時開始計時，超出租約時間則自動注銷用戶。如用戶還需使用WLAN，需再一次進行身份驗證。這樣既能較好地防止非授權用戶的蹭網(wǎng)行為，又能提高無線網(wǎng)絡的使用效率，保證了無線網(wǎng)絡的安全。
6 虛擬化系統(tǒng)
從2006 年谷歌提出云計算的概念以來，因其具有資源池化、硬件虛擬化、高效智能、面向服務、按需供給、綠色節(jié)能等優(yōu)點，取得了長足的發(fā)展。虛擬化系統(tǒng)具有無可比擬的優(yōu)越性和先進性，但前期的成本投入相當巨大。由于資金所限，本項目則采用了分期建設方式來解決這個難題。本次規(guī)劃設計只進行其中的服務器虛擬化建設。
所謂的服務器虛擬化技術就是利用MicrosoftHyper — V 或VMware 虛擬化技術，在一臺物理服務器上虛擬出多臺虛擬服務器，將應用程序和操作系統(tǒng)與底層硬件分離開來。虛擬的應用程序可以看到專有資源，服務器則作為資源池進行管理，以達到硬件整合、統(tǒng)一控制、經(jīng)濟高效、綠色節(jié)能的目的。
根據(jù)本院現(xiàn)有的服務器數(shù)量和運行的服務類型，綜合考慮將來會增加服務的可能性后，最佳的方案是使用VMware 公司的vSphere 虛擬化平臺來實現(xiàn)服務器虛擬化。vSphere 屬于Full — Virualization，即全虛擬化，無須人為地往guest OS 中植入hypercall，因此，虛擬機可直接加載未經(jīng)修改的guest OS，而且guest OS也根本無法分辨自己到底是不是跑在虛擬機平臺上，這樣就在最大程度上避免軟件不兼容性的出現(xiàn)。
根據(jù)原服務器持續(xù)負載的情況，本方案將現(xiàn)有的16 臺運行Intel 架構的服務器合理地虛擬到兩臺IBMX3850 物理服務器上。在vComputer 層次，既可以實現(xiàn)計算資源分配粒度的顆粒化（ 如內存分配精確到M，CPU 分配精確到MHz 等） ，也可以使用DRS 進行分布式資源調度，根據(jù)負載情況調度，實現(xiàn)每一份的計算資源最大利用率。
在vStorage 層次，使用Storage vMotion 技術可以實現(xiàn)無停機的存儲遷移，而Thin Provisioning則可以將虛擬機可看到的磁盤空間壓縮，使之僅占用實際使用的大小，提高存儲的使用效率。如虛擬化前16 臺服務器平均每臺使用500G 的'硬盤空間，這些空間相對獨立，無法進行統(tǒng)一動態(tài)調度，則共使用空間為16 × 500G = 8T。虛擬化到兩臺物理服務器后，每臺服務器安裝2T 硬盤空間，共使用的空間僅為4T，比虛擬化前減少了將近50%。另外，Data Recovery 技術則可針對每臺虛擬機進行簡單、高效的熱備份和恢復，無需關機重啟操作，在虛擬機對外提供服務的同時，完成對每臺虛擬機制作Snapshot。當故障發(fā)生時，能通過還原Snapshot 達到盡快恢復系統(tǒng)服務的目的。相比起通常使用的GHOST 軟件，時間可節(jié)約60%左右。
此外，虛擬化技術還能大大減少機房的能源消耗，打造一個綠色環(huán)保的中心機房。如虛擬化前每臺服務器平均功耗為550W，工業(yè)用電0。 62 度/元，則16臺服務器一月電費為0。 62 × 16 × 0。 55 × 24 × 30 =3 928。 32 元； 虛擬化后每臺服務器功耗為850W，則每月電費為0。 62 × 2 × 0。 85 × 24 × 30 = 758。 88 元，僅為虛擬化前的19。 3%。
7 消防滅火系統(tǒng)
本項目采用的是符合國際標準的氣體滅火系統(tǒng)，主要成份是無毒無腐蝕易揮發(fā)的七氟丙烷。七氟丙烷滅火劑，代號HFC — 227ea。其滅火原理是滅火劑__噴灑在火場周圍時，因其化學作用惰化火焰中的活性自由基，使氧化燃燒的鏈式反應中斷從而達到滅火目的。它具有無色、無味、不導電、無污染的特點。對臭氧層的耗損潛能值（ ODP） 為零，其毒副作用比鹵代烷滅火劑更小，是鹵代烷滅火劑最佳替代物之一。同時七氟丙烷效能高，速度快，對設備無污損。通常的做法是在中心機房外增設氣瓶間，在中心機房天花板上敷設滅火噴嘴。整個消防滅火系統(tǒng)由控制箱、煙感、溫感、光感和噴嘴聯(lián)動，一旦傳感器檢測到異常情況，立即由控制箱控制噴嘴進行氣體滅火，以求在最短時間內搶救險情，將損失減小到最小程度。
8 結語
虛擬化技術是打造現(xiàn)代化的網(wǎng)絡中心機房的核心，以其高性能、高效率、易維護、綠色環(huán)保等優(yōu)點得到了越來越廣泛的應用。以下是筆者在本項目中的一些心得體會，提出來與大家共同探討。若有不足或不當之處，敬請各位專家同行斧正。
�。� 1） 由于預算和時間的原因，本項目并沒有使用門禁監(jiān)控系統(tǒng)。如果工程預算充裕，建議在中心機房各重要位置增加24h 監(jiān)控探頭，并設置關鍵時間點錄像。錄像至少應保存半年以上，以備安全審計核查。輔以門禁刷卡系統(tǒng)，防止非授權人員進入機房所造成的人為因素的破壞，保證機房的安全。
�。� 2） 本項目中網(wǎng)絡直連Internet 的出口處僅有一臺深信服防火墻，存在故障單點。如果防火墻宕機，則會面臨全院用戶無法上網(wǎng)的局面。如果在項目資金充裕的情況下，建議引入另一條出口線路，加裝一臺深信服防火墻，并在此基礎上使用負載均衡設備，通過源地點或目的地址的均衡策略，以達到消除故障單點，并使用戶上網(wǎng)速度大大提高的目的。無線網(wǎng)絡安全應該進一步加強。后期的升級改造中應考慮引入數(shù)據(jù)加密技術來進一步保證網(wǎng)絡及數(shù)據(jù)安全。
�。� 3） 正所謂“三分技術，七分管理”，在完善網(wǎng)絡中心機房各系統(tǒng)體系的同時，還應該進一步地具體落實網(wǎng)絡安全管理制度，并加以落實監(jiān)督。
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