2011开题报告《跨地域节点IaaS云计算研究》.doc

中国移动集团级重点研发项目（含联合项目）开题报告一、项目编号及名称：2011_lh_23 跨地域节点iaas云计算平台研究二、项目组：项目组承担课题名称负责人及手机、邮箱广东移动（牵头单位）跨地域节点iaas云计算平台研究研究院it/云计算新技术评估及集采可行性研究三、课题背景和意义电信行业传统的it系统，采用“烟囱式”的建设模式，即每个it系统的硬件资源均独立规划设计、建设和使用。这种系统建设模式下，it系统的改造和扩展都非常复杂，不利于it系统基础设施的规划建设。由于机房能源、制冷和空间条件限制，制约了单个数据中心的规模扩展，从而不能满足日益增长的系统扩容和建设需求。数据中心的扩展已经超出了地域界限，it行业正在转向虚拟数据中心的概念。跨地域节点iaas云计算，是云计算的前沿技术，在云计算技术优化it系统基础设施的投资规划和资源配置以及系统管理的基础上，打破数据中心的地域隔阂，将云计算的资源整合范围进一步扩展，多个数据中心的资源整合为统一虚拟化数据中心资源进行配置、使用和管理。跨地域节点iaas云计算研究具有极其重要的意义：（1）通过建立跨地域节点iaas云计算平台，可以使数据中心的扩展超出地理界限，整合多个数据中心的资源，进行统一管理调度； （2）跨地域节点iaas云计算平台具有资源整合度高、资源分配调度灵活、系统稳定性高、扩展能力强、管理简便等显著特点，可以提高it资源利用率、提速业务开展、降低能耗、节省投资，具有显著的经济效益；四、课题研究目标通过开展本项目线条的研究实践，实现目前不同机房、不同地域、不同线条的数据中心资源共享，实现业务云、支撑云、公众云内部的资源共享。五、课题研究内容本课题研究以同步方式进行信息共享的跨地域资源共享，数据中心距离在100km以内，距离上限在项目中测评；数据中心的个数上限取决于关键设备的配置。5.1 研究总体框架1. 设计跨地域节点的iaas云计算总体架构；2. 系统、全面的测试评估市场上主流跨域虚拟化产品的功能、性能情况，包括不同厂家产品的匹配情况，分析多厂家解决方案的优劣，为后续云计算规划建设提供依据；3. 系统、全面的测试评估市场上主流跨域云管理平台产品的功能、性能情况，包括不同厂家产品的匹配情况，分析多厂家解决方案的优劣，为后续云计算规划建设提供依据；4. 建立业务在物理机环境和虚拟机环境的性能对比方法论，并测试得到对比量化数据。本次试验测试内容，主要包括网络资源虚拟化、计算资源虚拟化、存储资源虚拟化、云计算管理和业务应用五部分。1. 网络资源虚拟化： 包括传输网络和存储网络； 解决跨地域应用的用户统一接入、数据中心间二层网络扩展问题； 确保满足跨地域主机迁移、远程存储访问的网络性能需求； 保证网络性能和安全；2. 计算资源虚拟化：可以在数据中心间进行虚拟机热迁移，实现跨地域节点的计算资源调度；3. 存储资源虚拟化： 整合不同厂商、不同型号、不同存储架构的异构存储资源，形成统一存储资源池； 提供包括fc、iscsi、nas在内的多种存储网络协议支持； 在网络支持下，实现存储资源跨地域远程访问，存储资源与计算资源解耦；4. 云计算管理：统一管理调度包括网络资源、计算资源、存储资源在内的所有云计算资源；5. 业务应用：检验具体业务应用在云计算环境中的效果；5.2 难点及解决方案本项目的难点在于：l 多数据中心间二层网络扩展：1、扩展生成树可能会增加风险；2、多个站点中的信息包广播或洪泛l 存储扩展：计算资源跨地域迁移时，跨地域数据中心中主机需要访问同一存储资源。需求确保数据可访问、安全和i/o性能5.3 主要技术方案和关键技术本次的主要技术方案有如下两个解决方案：方案一：采用思科网络设备的解决方案方案二：采用华三网络设备的解决方案5.4 采用设备清单现场试验需要的主要设备，网络设备包括思科、华三的防火墙、核心交换机、接入交换机等数据中心网络设备，主机设备包括思科ucs高速刀片、x86 pc server和ibm小型机等，存储设备包括emc、ibm的存储盘阵和存储虚拟化设备。设备清单如下：设备名称描述配置数量备注网络层h3c s12508核心交换机虚拟出两台防火墙，两台核心交换机4华三提供h3c s580060c汇聚交换机万兆光口上联，万兆光口、千兆电口下联2华三提供h3c s580032c汇聚交换机万兆光口上联，万兆光口、千兆电口下联2华三提供h3c s5820-28c汇聚交换机万兆光口上联，万兆光口下联4华三提供asa 5580-20防火墙万兆光口上联，万兆光口下联4思科提供nexus 7010核心交换机虚拟出两台防火墙、两台核心交换机和两台otv交换机2思科提供catalyst 3750汇聚交换机万兆光口上联，千兆电口下联4思科提供nexus 5000汇聚交换机万兆光口、fc口上联，万兆fcoe光口、以太光口下联4思科提供主机层p570power主机支持powervm虚拟化，千兆电口、万兆光口2it综合测试设备ucs chassis 5108ucs服务器机箱万兆fcoe光口2思科提供ucs fabric 6120ucs服务器机箱接入交换机万兆fcoe光口2思科提供ucs blade server b200ucs半宽刀片服务器万兆fcoe光口4思科提供rh2285x86 pc server万兆光口、千兆电口9华为提供华为刀片服务器华为刀片服务器万兆光口、千兆电口4it综合测试设备ibm x3950x86 pc server万兆光口、千兆电口2云平台测试设备ibm x3950x86 pc server万兆光口、千兆电口2网维设备ibm x3650x86 pc server万兆光口、千兆电口2网维设备hp dl580x86 pc server万兆光口、千兆电口2云平台测试设备oracle数据库一体机数据库一体机2oracle提供存储层ibm b24san光纤交换机8gb接口2云平台测试设备ibm b80san光纤交换机8gb接口2it综合测试设备ibm svc存储虚拟化2对ibm提供emc vplex存储虚拟化2对emc提供ibm ds8300盘阵1it综合测试设备ibm ds4700盘阵1it综合测试设备ibm xiv盘阵1it综合测试设备emc cx4-480盘阵1emc提供emc cx4-240盘阵1emc提供六、专利检索情况在国家专利检索中，针对“虚拟化”、“云计算”关键进行检索，其结果如下：申请人专利所属国家专利件数占本专题专利百分比申请人研发能力比较活动年期发明人数平均专利年龄国际商业机器公司cn4141 26.28%9935.61普安科技股份有限公司cn2828 17.95%6175.25英特尔公司cn2424 15.38%6544.58国际商业机器公司(美国)091515 9.62%6437.13微软公司cn1212 7.69%5324.75中国科学院计算技术研究所cn1010 6.41%5235北京航空航天大学cn99 5.77%3312.22思科技术公司cn99 5.77%5226.22清华大学cn88 5.13%3135.25目前，虚拟化、云计算的相关的专利绝大部分为将虚拟化、云计算技术应用到某特定应用。其中，暂时还没有检索到关于跨域、跨节点虚拟化云计算技术方案专利。七、已有的研究工作积累和取得的研究成果本课题目前已经进行了如下研究工作：1对目前网络、主机、存储虚拟化的技术进行了充分的调研工作，并分析其优劣及其在中国移动业务系统中应用的可能性；2在分析总结目前虚拟化技术的基础上，设计了iaas跨域云计算解决方案，并撰写了iaas跨域测试规范、iaas跨域测试方案等技术文稿；3结合中国移动典型的业务特征，设计了业务系统传统计算平台迁移至iaas云计算平台的方案，并撰写了相关的规范以及方案。八、本课题的创新点和专利点本课题的主要创新点在于创造性设计了跨地域节点的iaas云计算基础平台设计方案，充分利用虚拟化、云计算的技术优势，为业务系统提供全新模式的基础架构平台。在此基础之上，设计将多个不同地域的数据中心整合成一个虚拟数据中心。同时，本课题也集成了目前业界通用的虚拟化、云计算产品进行测试验证，其容纳产品范围、系统复杂度，都将为以后的项目平台建设提供全面的参考意义。本课题涉及到外部合作伙伴委托，本课题中所采用的软、硬件均为第三方产品，但是项目组研究过程中将严格按照集团公司知识产权保护规定，对项目整体方案、项目产出的成果，进行及时、有效地知识产权保护，有效控制项目知识产权风险。明确各合作伙伴的责任义务以及知识产权归属。九、外部合作伙伴委托方案本项目对目前业界虚拟化技术进行调研、分析与评估，选择典型的虚拟化软件/硬件设备，设计跨域iaas虚拟化平台测试方案，对虚拟化设备、软件的功能、性能进行测试验证（其中参与的软硬件厂商包括华为、ibm、华三、思科、emc、微软、思杰、vmware、hp等）；针对广东移动业务系统现状，设计业务系统迁移至云计算平台的准则、测试方法，摸索和建立一套衡量业务系统是否能够迁移以及如何迁移至云计算平台的规范 同时选择有丰富集成经营、云计算及虚拟化实施成功案例、独立公正的咨询测试机构承担此项目，以有效指导公司it系统云计算及虚拟化的建设实施工作 十、 预期研究产出10.1 研究成果（研究报告、形成的软硬件平台）：跨域测试云平台 10.2 标准成果（形成的企业标准及标准化组织成果）：暂无企业标准和标准化组织成果；10.3 专利成果（专利申请计划）：暂无专利申请计划10.4 试验成果（开展的相关试验室及外场测试工作中形成的试验报告）：跨地域节点iaas云计算测试报告基于跨地域节点iaas云计算平台业务应用测试报告跨地域iaas云管理平台测试报告十一、课题研究分工单位分工内容输出成果负责人广东公司牵头单位跨地域节点iaas云计算测试方案跨地域节点iaas云计算测试报告跨地域节点iaas云计算建设方案基于跨地域节点iaas云计算平台业务应用测试报告跨地域iaas云管理平台测试报告研究院技术研究十二、项目研究计划进度工作细项子项细分工作细项建设内容阶段性目标时间计划（完成时间）一、研究需求调研及方案设计1研究需求调研完成方案编写feb-112总体方案及子方案编写讨论3方案整合定稿二、环境搭建1机房设计与配套建设完成测试环境的搭建apr-112测试设备的安装和调测3虚拟化软件的安装及配置4部署测试应用三、功能性能测试1网络虚拟化测试实现跨域节点云计算测试sep-112主机虚拟化测试3存储虚拟化测试4云计算管理平台测试5业务测试四、总结分析1测试总结完成分析总结报告oct-11十三、项目关键技术决策点及完成时间计划项目关键决策点决策点简要描述研究完成时间计划跨地域节点之间各种网络采用何种扩展方式？目前有多种扩展方式，其中典型有二层物理扩展方式、三层网络扩展等2011年9月虚拟存储采用带内方式还是带外方式？带内、带外虚拟存储是目前通用的两种方式，各有优劣。前者重管理、轻性能，后者重性能、轻管理2011年9月十四、项目企业绩效贡献情况预测项目对企业绩效贡献的量化路径图项目特征指标（pav）指标名称项目应用前指标现状值：pavc项目应用1年后指标预期值：pave1此项目带来的指标变动量：pav系统资源利用率50%70%20%企业特征指标网络及生产类（eav-ps）指标名称项目应用前指标现状值（eavc）项目应用1年后指标预期值（eave）此项目应用带来的指标变动量（eav）系统利用率能耗企业特征指标市场及财务类（eav-mf）指标名称项目应用前指标现状值（eavc）项目应用1年后指标预期值（eave）此项目应用带来的指标变动量（eav）capexopex企业绩效指标（epv）指标名称项目应用前指标现状值：eavc项目应用1年后指标预期值：eave此项目应用带来的指标变动量：eav营运收入营运支出资本开支注：1） 填写各项指标数值时，请在数值后一并填写指标数值的度量单位（如rmb万元、万人、%等）和指标数值对应的应用范围（如xx地市、x省全省、31省全网等）。2） 项目特征指标是本项目应用后产生的主要可量化成效，最多不超过3个。如传输灾难性设备故障抢修系统项目应用的可量化直接成效表现为“缩短故障处理时间”，此即项目特征指标。其eavc为小时，其eave为分钟，其eav=eave eavc。3） 企业特征指标是本项目应用后对企业生产（产品及服务）和经营（市场及财务）带来的可量化成效，分