微软私有云解决方案设计.docx
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微软私有云解决方案设计
微软私有云解决方案
客户
组织
MicrosoftEPG
文档修订
吴柯
2013/12/20
1.IT开展趋势
IT世界的开展速度很快，传统IT不断面临挑战。
整个产业正在受到几个主要IT趋势的影响，不仅创造出新的机遇，而且受到企业与服务供给商组织的驱动：
新的应用程序：
业务创新与敏捷度推动着部署、系统，以与集成工作对灵活性提出了更多要求。
这样的灵活性要求以组件式应用程序架构为特点的全新应用程序与服务架构具备更好的连接性，以新的应用程序框架为根底构建而来，能提供更丰富的通用服务集，可快速充分地利用熟悉的生产力、协作，以与社交网络工具所提供的优势。
设备的扩：
消费类计算设备领域的创新为企业提供了新的机遇，通过让用户以新的方式工作，例如在家或者在路上工作，可进一步提升生产力。
移动设备领域的各项创新—随时在线，通过Wi-Fi和蜂窝网络进展连接的能力，触摸屏、摄像头，以与GPS等强大的功能—缔造了更丰富的用户体验偏好，这些需求与预期逐渐进入到企业环境中。
这种“IT消费化〞趋势为企业提供了新的机遇，通过为这些体验与设备提供支持，可改善员工生产力，促成新的工作场景，例如在客户现场更方便地访问数据与应用，以与与具体设备的特征关联更严密的应用程序。
数据大爆炸：
数据量以指数形式增长的趋势也为IT造成了极大的挑战。
这些数据来自多种外部来源，而业务与个人计算设备使用量的增加产生了大量结构化与非结构化格式的数据，更是令这一情况日益严重。
数据之间的关联以与有用的洞察力往往分散隐藏在不同来源数据的组合结果中。
在很多情况下，分散的大量数据使得组织很难使用传统方法进展捕获和分析，例如存储在数据库中供查询和分析。
在某些情况下，数据流的生成速度和容量使得任何捕获或处理方法的速度都无法赶上新数据的生成速度。
云计算：
为了解决有关新式应用程序、设备的扩，以与数据大爆炸导致的挑战，组织需要采取新的方式，在聚合的数据中心根底架构更高效有效地利用最新IT创新。
将资源从不同硬件组件中剥离出来并创建资源池，同时依然将不同负载进展隔离，这样组织即可实现更高敏捷度的负载供给，获得持续可用性，以与适应性更强的扩展能力，同时还能进一步优化资源的利用率。
这种“云计算〞交付模型已经演变为新的IT服务交付模型，通过呈现并管理这样的能力即可充分发挥资源的所有潜能。
很多企业IT部门已经将自己的数据中心服务重塑为“私有云〞计算模型，并通过自助服务供给和管理门户对交付模型实现了自动化，同时还能根据资源的用量进展收费。
数据中心服务供给商也已将自己的服务交付方式转变为云计算模型，由于IT服务的成熟度更高，这种做法往往能提供更具吸引力的资源池化经济效益。
正是由于私有云、服务供给商云，以与公共云环境之间存在着这样的一致性，不同规模的IT组织才能充分利用云计算的优势，将数据中心的边界进一步扩展，改善服务扩展能力、适应性，以与可用性。
今天快节奏的业务创新与经济全球化开展趋势一起产生了更深入，多样化的市场环境，潜在业务合作伙伴与竞争对手都对底层业务能力的改良提出了迫切的要求。
与此同时业务需求与技术创新也开始会聚在一起，为IT专业人员提供了独一无二的机遇，充分利用新的创新满足业务需求。
请考虑业务需求的这几个趋势：
•敏捷。
企业中的数据中心专业人员需要更灵活，更快速地响应应用程序所有者对业务需求的变动，同时托管供给商也必须开发创新的新服务，以便吸引并维系客户。
•效率。
无论用户就职于小公司，政府部门，托管供给商，或大企业，每个人都必须用更高效，更具本钱效益的方式完成自己的工作。
•合规。
企业与托管供给商必须保护客户个人身份信息，对制度的变化作出响应，遵守业界与政府策略。
•访问。
员工需要访问数据与信息，但不需要考虑提供这些容的根底架构、网络、设备，或应用程序。
企业与托管供给商必须能够提供可以随时随地访问的IT服务，这样才能让员工满意，并符合客户预期。
为了支持这些业务需求，IT专业人员需要具备适应性，能根据业务需求的变化快速扩展并收缩的根底架构，必须将停机时间与故障降到最低，同时获得最大化本钱效益。
好在一些重要的技术创新已经使得这些要求变得可能：
•虚拟化。
IT部门可以更快速响应业务单元的请求，降低部署根底架构与服务所需的时间。
并且虚拟化技术可极大减少为业务提供支持所需物理服务器的数量。
•安全与身份管理。
这些关键技术通过进化已经可以提供更高安全性与合规性的环境，保护重要资产，为企业与个人身份提供保护。
•基于云的应用程序。
随时随地访问重要应用程序有助于提高工作效率，改善交流，改善与客户的接触，让公司改良固定的业务节奏，更快速对市场变化与商机做出响应。
•多租户与跨边界集成。
这些创新可以帮助IT部门与托管服务供给商充分利用现有根底架构投资，同时尝试新的服务，改善管理能力，获得更高可用性。
2.云计算解决之道-CloudOS
多年来，微软在构建与运维全球最大规模云应用程序方面已经积累了大量经验。
微软将这些经验与体验融会贯穿，通过市面上最领先的企业操作系统、平台，以与应用程序提供给用户，供用户用新的方式开拓现代化IT领域。
这就是：
CloudOS。
微软CloudOS提供了一个由产品与服务组成的现代化平台，可以帮助组织将当前的服务器根底架构转换为高适应性，可扩展，更可靠的云根底架构；跨平台、位置，以与设备快速灵活地构建并管理现代化应用；通过大量现有和新增数据释放洞察力；为身处任何地点，使用任何设备的用户提供生产力支持。
微软CloudOS为企业提供了持续可用，始终在线的根底架构与解决方案。
自动化管理，强大的多租户支持，以与自助服务供给可帮助企业转换自己的数据中心，在整个数据中心层面上对共享的池化资源集的协调与管理提供支持，借此取代针对每个服务器节点进展的碎片化管理。
微软CloudOS使得企业能够快速灵活地构建并管理现代化应用，与使用各种平台与语言开发的其他应用程序进展交互，交换数据，这些程序可以位于部环境或云端。
这种现代化的应用必须能够支持多种类型的设备，能与社交数据进展集成，或促进用户之间的社交联系。
通过捕获并分析海量数据，微软CloudOS使得企业能够帮助用户做出更快更好的业务决策，这样的系统必须能支持非结构化数据、数据流，和/或海量数据–数据可以来自现有或新的来源，并且需要能在IT的有效监管下尽量将数据提供给更多用户。
最终，微软CloudOS可以帮助企业让用户通过惯用的设备获得生产力，无论使用什么设备都能用更轻松的额方式实现设备管理，并用安全的方式将应用程序与数据交付到可扩展的移动环境中。
微软CloudOS
微软CloudOS的核心是WindowsServer2012R2，该产品符合现代化数据中心、现代化应用，以与以人为中心的IT所需的一切特性，这一切令WindowsServer2012R2从竞争对手的产品中脱颖而出。
这些特性包括：
•企业级：
WindowsServer2012R2提供了一套企业级的数据中心与云平台，可通过扩展运行最大规模的负载，同时通过强大的恢复选项保护防服务中断。
无论部环境或云端，该产品都提供了自动化的资产保护与恢复，能用具备本钱效益的方式提供业务连续性，让用户在改善负载SLA的同时降低停机风险。
因为很多客户环境通常是异构的，WindowsServer2012R2还通过跨平台技术提供了高级互操作性。
•简单且具备本钱效益：
WindowsServer2012R2为用户提供了适应性强，支持多租户环境的存储与网络功能，适合不同类型的负载。
通过使用具备本钱效益，符合业界标准的硬件，该产品可以用其他解决方案价格的零头提供类似的功能。
通过对建的大量管理任务实现自动化，WindowsServer2012R2简化了大局部负载的部署工作，并可提高运维效率。
•专注于应用：
WindowsServer2012R2可以帮用户更快速构建、部署，以与扩展应用程序与，并且能获得以往无法想象的灵活性。
通过与WindowsAzure以与SystemCenter2012R2配合使用，还能在部环境和公共云，以与服务供给商云之间提供更好的应用可移植性，借此可改善用户IT服务的灵活度与适应性。
WindowsServer2012R2可支持关键业务应用，对开放式标准，开源应用，以与不同的开发语言提供了更好的支持。
•以用户为中心：
WindowsServer2012R2可供用户帮助最终用户使用自己惯用的设备访问企业资源，同时依然为信息提供必要的保护。
用户可以跨越不同数据中心管理用户身份，并将其与云端联合，提供更安全的远程访问，根据用户身份，要访问的目标，以与所用设备定义资源与访问级别。
通过统一的根底架构用户可以同时管理企业与个人拥有的设备，使其更易于被发现，并确保满足合规性要求。
微软SystemCenter2012R2为WindowsServer2012R2提供了统一管理与开发运维。
这些功能的一致性使得企业所需的私有与公共云可以无缝并且敏捷的集成在一起，并能进一步改善服务的扩展性、适应性，以与可用性：
•统一的运维与管理：
微软CloudOS支持统一的开发运维与统一的应用程序生命周期管理，针对开发与运维提供了通用应用程序框架。
通过将MicrosoftSystemCenter与开发环境，例如VisualStudio集成在一起，企业可以快速开发解决方案，轻松进展应用程序排错与管理工作。
•通用身份：
微软CloudOS将ActiveDirectory作为一种强大的跨环境资产，可帮助企业使用单一身份用安全的方式通过互联网扩展到云端，并能安全地将应用程序和数据扩展到设备。
•集成式虚拟化：
为了帮助企业获得现代化数据中心，微软CloudOS包含的根底架构具备划时代的敏捷度，可充分利用虚拟化技术提供更高扩展性与适应性的根底架构，通过共享的资源提供持续可用，始终在线的服务，并能通过更加自动化的管理与自助服务供给支持云服务的交付模型。
•完善的数据平台：
微软CloudOS完整支持各类海量数据，高级分析，以与企业BI生命周期管理，并提供了一套完善的技术，可用于云端的数PB数据，大局部关键业务应用的数百万笔事务，并支持对最终用户的数十亿行数据进展预测与即席分析。
•敏捷的开发平台：
微软CloudOS使得企业能够使用已经熟悉的工具，包括MicrosoftVisualStudio与.NET，或其他开源技术和语言，例如REST、JSON、PHP以与Java开发所需应用程序。
为了在全球经济环境中获胜，跟上创新的步伐，IT组织在对不断变化的业务需求做出响应时，必须改善自己的敏捷度，并要改善运作效率，更好的管理本钱，同时帮助业务与用户持续获得高水平的生产力。
多年来，微软在构建与运维全球最大规模云应用程序方面已经积累了大量经验。
微软将这些经验与体验融会贯穿，通过市面上最领先的企业操作系统、平台，以与应用程序提供给用户。
微软将这一愿景叫做“CloudOS〞。
微软CloudOS提供了一个由产品与服务组成的现代化平台，可以帮助组织将当前的服务器根底架构转换为高适应性，可扩展，更可靠的云根底架构；跨平台、位置，以与设备快速灵活地构建并管理现代化应用；通过大量现有和新增数据释放洞察力；为身处任何地点，使用任何设备的用户提供生产力支持。
微软是唯一一家能同时涵盖企业私有云数据中心，以与公共云数据中心，例如WindowsAzure或服务供给商的公共云产品，并提供CloudOS这个包含一致且完善功能的产品。
企业可借此改善IT服务的扩展性、适应性，以与可用性。
SystemCenter2012R2为CloudOS提供了统一管理机制，能有效帮助客户兑现现代化数据中心的承诺。
SystemCenter2012R2为希望构建私有云〔或管理WindowsAzure服务〕的企业，以与希望提供更大规模云服务的服务供给商提供了如下独一无二的功能：
•企业级：
SystemCenter2012R2的管理功能是企业级的，并且目前已经投入实用。
SystemCenter能在WindowsServer与微软负载〔例如Exchange、SharePoint以与SQL〕环境中提供最优管理性能与规模。
此外还能支持管理多租户环境中基于SAN的存储技术与虚拟网络。
SystemCenter还对异构数据中心提供了强大的管理功能。
•简化，具备本钱效益：
SystemCenter2012R2一直以来都致力于降低客户数据中心环境的复杂度。
服务模板与运行手册功能使得SystemCenter组件的部署更简单，通过基于Web的界面访问SystemCenter的功能，使其可以快速与客户的现有投资，例如门户集成在一起。
SystemCenter还支持管理使用了符合业界标准硬件的大规模WindowsServer文件存储技术。
•专注于应用：
SystemCenter特别专注于优化客户的应用与负载，提供丰富的洞察力，这有助于实现可预测的应用程序SLA。
SystemCenter还能帮助应用所有者获得标准化的应用程序供给。
•混合IT管理：
与CloudOS类似，混合这一观念是SystemCenter的核心。
SystemCenter能提供涵盖WindowsServer与WindowsAzure环境的一致管理体验，无论是供给、自助服务，或监控，都能保持一致。
WindowsServer2012R2+SystemCenter2012提供了强大的新技术，有助于实现到现代化数据中心的转换。
这些技术可供用户为现有的和新增的数据中心提供更高级别的支持，降低硬件本钱，提供私有云服务，更轻松地将私有云扩展为混合云架构，改善对远程与移动员工和设备的支持。
借此企业与服务供给商的IT组织将能简化IT服务的推出与管理工作，更快速地部署流程与负载，改善应用程序的可用性与访问能力，同时降低本钱、初始投资，以与风险。
通过采用WindowsServer2012R2+SystemCenter2012，企业与服务供给商的IT人员可以更好地为业务敏捷度、效率，以与创新提供支持，用云计算技术最终为业务带来更有利的竞争优势
3.功能设计
3.1设计原如此
本方案设计中将遵循如下原如此:
⏹借鉴与创新：
本次项目在设计过程中需要借鉴全球围其它类似案例，同时也应该充分了解客户需求的前提下，对解决方案进展最大程度优化。
⏹先进性：
坚持采用目前的主流产品，满足客户业务服务平台3-5年之的开展趋势。
⏹高可用性：
在设计中充分考虑系统的可用性，摒除系统设计上的单点故障。
⏹可扩展性：
系统设计满足客户的业务开展，因此系统良好的扩展性能保证系统很好的适应用户数的增长、企业架构的变化等需求。
⏹高安全性：
作为企业的根底管理系统，设计中需要从多个方面考虑系统的安全性；
⏹可继承性：
鉴于企业各系统之间越来越多的关联需求，新的系统必须提供对已有系统的高度可集成性，尽可能地防止重复建设，增加维护本钱。
⏹可扩展性：
系统的设计要考虑到业务未来开展的需要，架构应满足横向和纵向扩展的需求，在架构简明的根底上，降低各功能模块和组件的耦合度，并充分考虑到兼容性，实现快速高效的扩展方案。
⏹适应性：
系统需充分考虑到已有的IT资源投入，适应网络、系统和应用架构，防止在构建过程中的大围系统改造，降低系统复杂度和建设本钱。
3.2设计目标
本方案设计目标如下：
提供一个安全、稳定并且易于监管和动态扩展的私有云平台。
建立一整套系统管理平台，对私有云架构进展全面的管理。
管理重点包括：
⏹虚拟资源池的平台的搭建，支持异构的虚拟化平台
⏹虚拟资源池管理（包含虚拟机、虚拟存储、虚拟网络）
通过系统管理平台能够让虚拟机共享后端资源池中的资源，确保在Hyper-V群集中的主机均能有效支撑在这之上运行的虚拟机，如果主机资源有限或者出现故障，上面运行的虚拟机就会迁移至有充足计算资源的主机上。
同时通过服务管理平台和门户对用户进展快速服务交付。
⏹云平台运行状态监控
系统管理平台可以在第一时间帮助管理员了解到虚拟终机资源耗用与监控状况，除了能够提供主动预警服务之外，也可以在出现问题之后快速诊断问题，并可提供远程支持。
⏹私有云的安全性
除了存在信息安全泄露的遗患之外，还有可能出现病毒与恶意代码问题，会影响整个私有云平台与IT根底架构。
虽然本次项目中采用集中式虚拟机部署方式，但是依然会存在上述安全问题，因此对这些虚拟机采用集中的安全管理手段重要，比如说，统一部署防病毒软件、制定统一的补丁与应用程序分发策略、制定统一的密码策略和IT安全策略等。
通过系统管理平台的搭建，能够帮助私有云平台的管理员能够更高效的对该平台进展管理与运维，在确保安全的前提下，实现私有云平台的高可用性。
3.3功能描述
3.3.1用户身份认证
私有云环境需要通过不同的用户账户确定其所拥有的操作权限。
例如哪些用户是整个私有云管理员，拥有对整个环境的管理权限；哪些用户是某个服务器的用户，只能登录被授权的虚拟机进展相关操作；哪些用户是私有云维护人员，负责对管理维护分配给自己所属应用系统虚拟机的运行状态。
所有人员必须经过准确的身份验证才能确定其获得哪种权限，用户身份认证模块就是用来实现有关身份验证方面的工作。
微软是使用活动目录（ActiveDirectory）来实现的。
3.3.2服务器集群
本模块中的宿主服务器将会构建出一个可靠的、高效的物理资源环境，用以承载对物理资源要求更多，更加重大的应用系统环境。
本模块中的宿主服务器间将会构建成一个高可用群集环境，为部署在其上每个虚拟机实例提供良好的高可用根底环境。
换句话说，即使因为某种原因宿主服务器出现宕机现象时，运行在其上的虚拟机实例也会自动、迅速的漂移到高可用群集的其它正常运行的宿主服务器上。
为了提供更高的存盘性能，所有的虚拟机硬盘文件建议统一保存在高效的SAN网络存储之上。
3.3.3虚拟机管理
为了能够更加有效的管理整个私有云中的所有虚拟机实例，管理员最需要通过一个统一的界面，对所有虚拟机进展集中化管理。
本模块中使用了微软的SystemCenterVirtualMachineManager实现集中化的管理所有虚拟机实例。
VirtualMachineManager用于对虚拟机的规划、部署、管理和优化虚拟根底结构。
它可以帮助管理人员确定主要的整合项目，同时通过成熟的算法改良了虚拟机工作负载的调配，还可以快速可靠的进展物理机到虚拟机的转换（P2V），这些特性大大简化了整合多个物理服务器过程中的管理任务。
尤其对目前已经存在的开发测试用物理PC机，P2V功能能够大大节省迁移工作量。
SystemCenterVirtualMachineManager为IT管理员提供了高效的管理工具，包括WindowsPowerShell脚本、管理控制台、虚拟机资产集中库等，并能够让获得授权的最终用户能够自助的、快速的配置虚拟机，进而使得虚拟数据中心更加易于管理。
3.3.4状态监控
虚拟机运行状态是否健康？
宿主服务器的自身状态是否出现了问题？
出现的问题是否会影响应用系统环境的正常运行？
…
上述的一系列问题都是私有云解决方案必须要正确面对的。
本模块通过使用微软的SystemCenterOperationsManager实现对私有云解决方案中，虚拟机运行状态和宿主物理服务器运行状态的统一监控和维护管理。
通过本模块可以轻松监控成千上万台服务器〔包括宿主服务器与虚拟机〕、应用程序和客户端，它提供了一个IT环境运行状况的完整视图，能够快速对破坏活动做出反响。
IT环境包含很多不同的组件：
客户端和服务器计算机、操作系统、数据库、服务器等等。
OperationsManager依赖于管理包（MP）处理这种多样性。
每个MP都包含有关如何管理特定组件的知识。
通过安装相应的MP，组织可以利用创建者的知识更有效地管理其环境。
OperationsManager依赖于在其管理的每台计算机上运行的代理，因此每台计算机〔物理机或虚拟机〕都有一个OperationsManagerClient。
从OperationsManager控制台操作员的角度来看，查看和管理虚拟机和物理机的方式一样，都使用一样的用户界面和一样的MP。
OperationsManager还包含用于管理虚拟化技术的特定MP。
例如，用于虚拟机的MP允许操作员枚举在特定物理机上运行的虚拟机、监控这些虚拟机的状态等等。
通过使用S，管理员可以实现使用统一的管理手段同时管理物理机和虚拟机环境。
本模块可以对私有云环境中的虚拟机进展性能与资源的自动优化，性能与资源优化〔PRO〕是SCVMM的一个功能，可以动态的对失效情况或配置不当的模块进展响应。
PRO可以对不健康的系统或应用程序状态向管理员发送警报并提供建议和更正行动，也可以创建系统响应以自动修复。
PRO中提供了更多细化的级别，PRO可以对更广泛的硬件、操作系统或应用程序采取纠正行动。
3.3.5环境配置
不管是虚拟机中的开发测试环境还是宿主服务器，在运行了一段时间后，都会要对其进展相应的补丁安装工作。
当然对于虚拟机中的开发测试环境还会存在软件的安装、升级工作。
本模块使用了微软的SystemCenterConfigurationManager为宿主服务器和虚拟机进展自动化的升级，管理员通过ConfigurationManager可以监控到包括该升级程序是如何安装到所管理的系统，在安装后，在每台宿主服务器上维护正确的配置〔包括任何必要的更新或修补程序〕，管理员能够跟踪每个系统上安装的软件。
ConfigurationManager服务器与运行在每台所管理宿主服务器/虚拟机上的ConfigurationManager代理通信。
服务器依赖一个包含策略的数据库。
这些策略被下载到ConfigurationManager代理，用于控制每个被管理的系统的与配置相关的行为。
在所管理的系统上部署和更新软件是ConfigurationManager最根本的职责。
安装软件之后，ConfigurationManager就可以应用修补程序和其它类型的更新。
所安装和更新的软件可以从Microsoft获得许可、由其它软件供给商提供或在组织部创建。
部署和软件更新的根本过程依赖于管理点（MP）、分发点（DP）和策略。
ConfigurationManager代理从某个MP获得一个或多个策略，然后基于那些策略与该MP交互。
此机制可以在被管理的系统的CPU繁忙时暂停，然后在CPU不忙时全速运行，从而努力防止干扰使用目标系统的用户。
ConfigurationManager还包括“LAN唤醒〞（WakeonLAN）的选项，允许休眠甚至关闭的系统通电启动，完成更新，然后恢复其先前状态。
通过这种方式，使得在夜间关闭的计算机仍然可以对它们应用新的软件更新，这样做可以帮助组织节省资金，并减少管理员在宿主服务器方面的维护工作量。
ConfigurationManager同时包含集成的防病毒软件EndpointProtect，为私有云中的物理主机和虚拟机提供安全保护。
3.3.6自服务门户
私有云的使用者通过使用SystemCenterServiceManager管理自服务门户来直接收理被分配的虚拟机实例。
如申请虚拟
升级会员 