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【編者按】在《InfoWorld》評選的年度最佳開源平臺、基礎設施、管理和編排軟件中，Container相關的軟件上榜無數，而OpenStack榜上無名，但這並不意味着IaaS的沒落，它仍是雲的基石，只是在國外已經比較成熟。但在中國市場，說得上的OpenStack案例，往往來自互聯網公司，儘管有企業就緒的呼聲，傳統行業對OpenStack仍然觀望居多。本文介紹了IT大廠聯想集團基於OpenStack構建私有云的轉型實踐，從技術架構和業務應用層面，驗證了OpenStack的企業級高可用。儘管OpenStack承載的仍是互聯網業務，但聯想計劃在年內將20%的IT系統遷移到雲，這是難能可貴的一大步。
在走向移動化、社交網絡的過程中，無論傳統的PC與手機都經歷着激烈的競爭及快速的技術轉變。在面臨市場的飛速演變與競爭中，聯想集團提出了從產品導向到用戶導向轉型的新戰略。而只有可快速迭代、彈性擴展的企業雲平臺才能夠支撐聯想這種業務創新的需求。經過慎重研究與評估後，聯想IT選擇了基於OpenStack承載其“互聯網”戰略的企業雲平臺。經過半年多的實踐，已經建設成爲規模超過3000 Core的OpenStack生產級環境，數據以最高10TB/天的速度快速增長，並計劃在年內將10%~20% IT負載遷移到雲環境。
轉型與雲選型
以往的聯想的內部IT主要面向大型客戶以及渠道爲主，系統架構以包括IBM Power小機、AIX、PowerVM、DB2及近年普遍使用的VMware虛擬化的傳統IT架構構建而成。在向互聯網企業轉型的過程中，首先在用戶數與交易量就遠遠無法支撐全新的B2C的業務。其次在成本方面，聯想以往的IT架構是大規模採用商用化的解決方案，可靠但不便擴展且成本昂貴。
此外，對於IT團隊的效率與安全合規性，傳統的IT架構仍然無法支撐起聯想面向電商與移動新業務轉型。2015年，聯想IT進入到基礎架構再造的階段——需要採用新的雲計算平臺來支撐新的業務。
在選型過程中，聯想對主流的x86虛擬化技術、私有云平臺、公有云進行了全面分析與對比後，聯想從穩定性、可用性、開放性、以及生態系統的全面與活躍度等因素考慮，最終認爲OpenStack雲平臺技術可以滿足聯想的企業需求，聯想確定採用OpenStack作爲其業務持續創新的基礎雲平臺。
在OpenStack架構設計之初，聯想就考慮了容災方案，包括虛機、雲硬盤、數據庫等，確保在發生故障時可以迅速切換，確保業務的高可靠性。
高可用的架構設計
在邏輯架構上，聯想企業雲平臺完全通過軟件定義環境的方式來管理基礎架構，底層採用x86服務器以及10Gb網絡，引入互聯網式的監控運維解決方案，並用OpenStack平臺來管理所有資源。
聯想企業雲邏輯架構
出於高可用角度、最大化的提升雲平臺的系統效率，聯想設計了雲平臺的物理架構，並採用高配置的服務器來構成計算、存儲與網絡一體的超融合系統，通過OpenStack整合爲統一的資源池，將計算節點和存儲節點放在同一個物理節點上。
聯想企業雲物理架構
硬件層面，雙路的System X3650服務器，以及四路的ThinkServer RQ940，成爲了聯想企業雲平臺的硬件支柱。每節點用5個SSD硬盤與12個SAS硬盤來構成存儲模塊；SSD不僅用來做存儲的緩衝，也是高性能存儲池資源；並通過VM訪問分佈式存儲，來實現系統的高可用性。
爲了將OpenStack提升至企業級服務水平，聯想在計算、網絡、存儲等方面解決了很多挑戰。
計算
在計算方面，聯想採用高密度的虛機部署方式，底層基於KVM 虛擬化技術，通過多種優化手段，發揮物理機最大性能，在計算存儲融合架構下對CPU，內存等硬件資源做隔離。最終實現在每臺雙路CPU計算節點上保證50+虛機仍能平穩高效運行。
另外，在雲環境裏面一般提倡應用程序自身高可用來應對硬件故障，但仍然有一些應用屬於傳統應用，對於單個主機的可用性還有要求。對於不能做高可用的傳統應用，聯想通過Compute HA技術實現了計算節點的高可用，通過多種檢測手段判定計算結點是否發生故障，將故障物理機上的虛機遷到其它可用的物理機上，整個過程無人值守，最大程度減少因爲物理機故障導致的業務中斷。
網絡
l 網絡隔離
使用不同網卡，不同交換機或不同VLAN將各種網絡隔離，如：單獨的OpenStack管理網，虛機生產網絡，存儲網絡，公網，PXE網絡。避免網絡相互干擾，達到提高整體帶寬和更好監控網絡的目的。
聯想OpenStack企業雲平臺網絡架構
l 多Public網絡
通過多個Public網絡實現網絡靈活性，便於管理安全策略。比如聯通Public網絡，電信Public網絡，辦公Public網絡。
l 網絡及優化
使用VLAN網絡模式，與傳統數據中心網絡更好的整合，通過優化VLAN數據包處理，達到很好的網絡數據包處理能力，讓虛機網絡帶寬接近物理網絡帶寬。
l 雙網卡綁定，多交換機
通過雙網卡綁定到不同的交換機達到物理網絡的高可用。
l 網絡節點HA
通過多個網絡節點，實現公網的負載均衡及HA，實現高性能和高可用, 網絡節點使用Router級別的Active/Standby方式實現HA，使用獨立的網絡路由監控服務確保網絡HA的穩定性。
存儲
聯想OpenStack雲平臺採用Ceph作爲統一存儲後端，其中Glance鏡像、Nova虛擬機系統盤、Cinder雲硬盤的數據存儲由Ceph RBD提供，利用Ceph的Copy on Write特性，通過修改OpenStack代碼，可做到秒級虛擬機部署。
Ceph作爲統一存儲後端，其性能無疑是企業核心應用是否虛擬化、雲化的關鍵指標之一。在計算存儲共同運行的超融合部署架構中，存儲性能調優既要最大化存儲性能、又要保證計算和存儲資源的隔離，保證系統的穩定性。針對如下圖所示的整個IO棧，聯想從下往上，對各層進行了優化：
l 網絡方面
打開Jumbo幀，提高數據傳輸效率；同時可採用10Gb以太網絡來承載Ceph Cluster網絡的流量，提高Ceph數據複製效率。
l 性能方面
利用SSD固態盤作爲Ceph OSD日誌盤來提高整個集羣IO性能，來達到關鍵業務（如電商系統的數據庫業務等）對性能的要求，做到性能和成本的最佳平衡點。SSD 具有低功耗，響應時間短，高IOPS，高吞吐量的特點。在Ceph的日誌系統，對應的是多線程訪問，採用SSD來代替機械硬盤，可以充分發揮，SSD隨機讀寫響應時間短，高IO吞吐量的特點。通過調整IO調度策略，使之更適合於SSD盤，降低了整個IO的延時。
l 合理規劃
根據服務器上虛擬機的密度，合理規劃超融合節點下Ceph OSD的數量，併爲OSD預分配CPU和內存等資源，同時，爲保證系統穩定性，採用cgroup、taskset等工具對QEMU-KVM和Ceph OSD進行資源隔離。
l 參數調優
Ceph參數調優方面，通過調整Journal，FileStore的默認隊列、OSD的OP線程數等參數，可有效提高性能。其它更多調優參數，可通過迭代測試，找到當前硬件環境的最佳參數。
l 數據高可用
數據高可用方面，除了OpenStack已有的數據保護措施之外，聯想未來規劃中的兩地三中心也做了數據災備方案的準備：
通過專有的低延遲的光纖專線，數據可同步存儲在同城備份中心，可異步存儲在異地災備中心，最大限度保證數據安全性。
AD集成
此外，聯想還將自身的業務需求融入到了OpenStack企業雲平臺中，作爲一個擁有數萬名員工的大企業，需要通過AD活動目錄來進行認證，員工就不用單獨再建用戶、記口令等；通過協作方的定製開發，聯想已將AD功能融入OpenStack企業雲平臺之中。
應用成果
在構建好整個OpenStack企業雲平臺之後，聯想面向“互聯網”轉型的關鍵才得以展開，電子商務、大數據分析、IM、手機在線業務支撐等互聯網業務，從測試到生產真正的由聯想企業雲平臺支撐起來。從創新應用的測試團隊反饋來看，聯想企業雲平臺目前運行良好。
在聯想OpenStack企業雲平臺的建設過程中，聯想選擇了國內的OpenStack公司提供專業諮詢與服務，幫助聯想建設初期平臺，培養了OpenStack專家。對聯想而言，選擇OpenStack合作伙伴的主要考慮因素，就是對社區的兼容和不斷的升級，以及企業級服務經驗。
作者簡介：趙明，聯想OpenStack私有云項目經理。（編輯/周建丁）
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