虚拟化数据中心规划与设计.docx
虚拟化数据中心规划与设计目录第1章计算平台总体架构3第2章系统处理能力分析32.1 计算处理能力32.1.1 CPU32.1.2 内存42.1.3 虚拟化52.2 存储处理能力分析62.2.1 存储性能维度62.2.2 存储架构维度72.2.3 设备存储容量计算8第3章计算存储场景设计83.1 计算场景技术83.1.1 物理服务器83.1.2 虚拟化133.2 存储场景设计153.2.1 FC-SAN153.2.2 IPSAN163.2.3 NAS163.2.4 存储虚拟化18第1章计算平台总体架构根据云数据中心解决方案的总体架构以及网络架构设计中对功能区的划分原则，将服务器等关键设备按照需要实现的功能划分为两个层面，分别对应业务层和计算平台层。业务层中，功能区域的划分一般都是根据安全和管理需求进行划分，各个部门可能有所不同，云数据中心中一般有公共信息服务区（DMZ区）、运行管理区、等保二级业务区、等保三级业务区、开发测试区等功能区域，实际划分可以根据业务情况进行调整，总的原则是在满足安全的前提下尽量统一管理。计算平台层中分为计算服务区和存储服务区，其中计算服务区为三层架构。计算服务区部署主要考虑三层架构，即表现层、应用层和数据层，同时考虑物理和虚拟部署。存储服务区主要分为IPSAN、FCSAN、NAS和虚拟化存储。云数据中心中计算和存储支持的功能分区如O所示：计算和存储总体架构业务层公共信息 服务区计算平台层计算资源区运行管理区开发测试区存储资源区第2章系统处理能力分析2.1 计算处理能力2.1.1 CPU计算输入：每分钟业务交易量（TASK）,复杂程度比例（三）,CPU利用率（C）,业务发展冗余（F）,峰值交易时间(T)0计算过程：tpmC=TASKxSxF/(TXC)口说明TASK:为每分钟业务交易量S:为实际查询业务交易操作相对于标准TPC-C测试基准环境交易的复杂程度比例。由于实际的查询业务交易的复杂程度与TPCC标准测试中的交易存在较大的差异，须设定一个合理的对应值。以普通业务交易为例，一苞交易往往需要同时打开大量数据库表，取出其相关数据进行操作，相对于TPCY标准交易的复杂度，要复杂很多，通常取值范围为130(取值越大，说明系统越复杂)。C:为主机CPU处理余量。实际应用经验表明，一台主机服务器的CPU利用率不应高于75%,根据业务需求一般设定C=50%,即CPU处理余量为105=0.5。F:为系统未来n年的业务量发展冗余预留，要为将来陆续加入的应用粉留30%的处理能力，即如果是为3年的业务发展余量即计算公式为(1+0,3)3=2.1970T:为峰值交易时间计算样例：假设需要计算每秒2000次业务访问量的业务系统，那么每分钟就有120000次业务访问量的业务系统，峰值交易时间为1分钟，在5年内数据库服务器的TPC-C值估算，如检索查询的经验系数取值7.5：TPM=TASKXSXF(TxC)=(2000×60)×7.5×(1+0.3)5(l*(l-0.5)=6683274TPM既需要一台TPM值为不小于6683274的服务器。2.1.2 内存计算输入：关于内存的配置，根据我们以往的经验，认为内存的消耗主要包括如下几个部分： 主机系统正常运行所需消耗(主要指操作系统消耗)； 数据库运行所需开销； 数据库SGA运行所需正常开销； 联机事务处理消耗；计算过程：内存=操作系统+数据库管理系统+数据库SGA运行+连接数*3M计算样例：因此从上边我们可以看到服务器系统所需内存大小由四部分组成。根据我们以前的经验，发现每个连接占用的内存为2M到3M之间。通常情况下操作系统占用500MB内存，数据库管理系统约占用256MB,内存利用率不大于70%,检索系统数据库的SGA运行需要50G,连接数2000,计算公式如下：rt#=(512M/0.7+256M/0.7+2000*3M)/1024+50G=59.45G从而得出需要至少64G内存。2.1.3 虚拟化本节主要介绍虚计算虚拟化中的VCPU和物理CPU之间的换算关系。计算虚拟化主要从两方面来考虑,一种是同构虚拟化，一种是异构虚拟化。其中同构指的是华为平台的服务器，异构是其他品牌的服务器。计算输入：物理CPU的CINT和CFP,现网CPU利用率，IntelXeOnE5620的性能基线值计算过程：1)同构服务器，如使用RH2285.T6000.E6000可使用如下公式人g（物理CPUCINT*80%+物理CPUCFP*20%）*现网业务CPU利用率VCPU个数=（IVCPUCINT*80%+IVCPUCFP*20%）*（1一冗余值）说明本次的计算公式是以E5620的测试为基础进行的换算，E5620测是结果是：1个物理的E5620能够虚拟出8个VM,即O.SCore=IVCPUO本节介绍的性能参考主要是依照上面的公式，其中CINT和CFP是SpecCPU2006中公示，具体可以参考官网：http:/www.spec.org/cpu2006/results;物理CPUCINT:指的是SpecCINT_rate2006,即多处理器计算机系统执行以整数运算为主应用软件的性能指标物理CPUCFP:指的是SpecCFP_rate2006,即多处理器计算机系统执行以浮点运算为主应用软件的性能指标业务利用率：是指通常的物理主机在迁移场景下的CPU利用率冗余值：冗余值推荐：15%20%,这里冗余值是考虑在13VCPU同时存在资源争抢，前期测试是由10%的性能,下降。2)异构服务器，可使用虚拟化折算系数来估算:VCPU个数=（物理CPU ClNT *80% +物理CPU CFP * 20%） *现网业务CPU利用率异构服务器CPU QNT ,* 80% +异构服务器CPU CFP异构服务器总核数异构服务器总核数* 98.75% * 20% * （1 -冗余值）本次的计算公式同样是以E5620的测试为基础进行的换算，E5620测是结果可以从如下文件中查匚找。物理机与虚拟化计算能力换算本节介绍的性能参考主要是依照上面的公式，其中CINT和CFP是SpecCP2006中公示，具体可以参考官网：http:/www.spec.org/cpu2OO6/results;物理CPUClNT:指的是现网业务承载应用的物理服务器的SpecCINT_rate2006值物理CPUCFP:指的是现网业务承载应用的物理服务器的SpecCFP.rate2006值异构服务给CPUCINT:当应用需要转换成虚拟化平台时，承载虚拟化应用的物理服务器CPU的SpecCINT_rate2006值异构服务器CPUCFT:当应用需要转换成虚拟化平台时，承载虚拟化应用的物理服务器CPU的SpecCFP_rate2006值异构服务器总核数：承载虚拟化应用物理服务器的总核数(例如物理服务器有2个CPU,每个CPU有4核，每个核实双线程，那么总核数为：2*4*2=16)业务利用率：是指通常的物理主机在迁移场景下的CPU利用率冗余值：冗余值推荐：15%20%,这里冗余值是考虑在13VCPU同时存在资源争抢，前期测试是由10%的性能,下降。2.2 存储处理能力分析业务通常会从三个维度提出存储的需求： 存储的性能维度 存储架构维度 存储容量维度业务提出存储资源的需求后，需要对设备的IOPS、存储容量、存储带宽进行计算。2.2.1 存储性能维度存储设备的选择通常是根据存储性能指标，即IoPS值。因为Cache命中率与实际业务相关，所以计算不考虑Cache命中。计算输入：服务器的tpmC,IO经验值，未来发展冗余。计算过程：存储性能(IOPS)=tpmCTXSXFtpmC:服务器的性能指标T:每分钟的业务交易量，如果按照秒来计算即T=60。S:经验值。根据行业经脸，tpmc复杂度是和交易内涵，交易环节，硬件时置：，软件效率等综合表现。通常1个tpmC复杂度会有几个读，写，修改等操作组成，大约整体会形成2030个IO左右，我们取稍为高些合理范围内，那么大约为30个10。由于将来还包括统计查询操作的业务批处理，因此，IO相对较高，根据行业经脸，取80100个10,为此，我们整体IO按50个计算。F:未来发展的冗余，随着业务量和用户数据的增长，会对已采购存储产生性能影响，因此在配置存储时会对未来几年做预估，一般按照每年10%30%的发展速度来计算，综合区值为20%,即如果存储是按照5年的规划制定，那么F=(1+20%)5=2.49计算样例：假设服务器的tpmC为IOo万，为3年内的存储规划，则计算公式如下：存储IOPS=100万/60X50X(1+20%)3卜144万IOPS;2.2.2 存储架构维度从存储的结构上划分为IPSAN、FCSAN.NAS三种，其中NAS主要做为辅助存储使用，因此本章节的计算，主要是针对IPSAN和FCSAN的选择而制定。实际带宽值实际带宽=BXUXL÷Sffl说明架构衡量标准：应用数据库主要分为OLTP和OLAP两种访问模式，分别为随机读写和顺序读写，根据大型应用的特点，OLTP的应用为。LAP的9倍，即OLTP:0LAP=9:Io根据此特点，我们以OraCIe数据库为例，通常Orade中默认的数据块定义为8KB,针对OLAP通常需要的数据块为64K0B:带宽。为IPSAN或者FCSAN主流带宽值。根据IPSAN和FCSAN的特点，目前主流的网络架构IPSAN的带宽为IOooM、FCSAN的带宽为4000M。U:带宽利用率。无论是IPSAN和FCSAN在传榆数据是都无法IO0%的利用带宽，因此次数据值为实际传椅数据时的真实比率。通常FCSAN为80%,IPSAN为60%1.:包头损失率。在数据封装过程中会造成传榆效率的丧失，因此此比例将真实的描述出数据在封装过程中的带宽损失比率。通常FeSAN为1(即无损失)，IPSAN为20%S:bit和byte的转换值，IByte=8Bit,值为8。I)IPSAN带宽利用率为60%,其中包头分析会损失20%性能，因此IPSAN千兆带宽的利用率为：1000M×60%×(1-20%)÷8=60M2)FCSAN带宽利用率为80%,因此FCSAN4G的带宽利用率为：4000MX80%÷8=400M带宽要求的推导过程计算输入：在线并发数，OLTP和OLAP占比计算过程：带宽要求=TASKX(×%×OLTP数据块大小+Y%XOLAP数据块大小)口说明架构衡量标准：应用数据库主要分为OLTP和。LAP两种访问模式，分别为随机读写和顺序读写，根据大型应用的特点，OLTP的应用为OLAP的9倍，即OLTP:0LAP=9:1,因此X为90,Y为IOo根据此特点，我们以OraCIe数据库为例，通常OQde中默认的数据块定义为8KB,针对OLAP通常需要的数据块为64Ko计算样例：如果有22500人的部门，在线并发数为2250人/秒，其中每人每秒提交2个事务请求。带宽要求=2250X2X(90%×8KB÷10%×64KB)=59.8M如果按照性能维度和架构维度的计算的结论，需要选择IPSAN作为此种案例的解决方案。2.2.3设备存储容量计算计算输入：单盘标称容量、RAlD类型和规划、热备盘配置、保险箱盘容量、磁盘总数计算过程：容量需求=当前应用的总容量/存储冗余*未来发展的
