工程設(shè)計(jì)私有云系統(tǒng)的運(yùn)用論文

時(shí)間：2021-06-12 08:22:52 論文范文我要投稿

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　　【摘要】以重慶電力設(shè)計(jì)院為例，介紹該院為了解決原有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施出現(xiàn)的問題而建設(shè)的工程設(shè)計(jì)私有云系統(tǒng)，包括該系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)、任務(wù)與技術(shù)指標(biāo)，核心技術(shù)，技術(shù)架構(gòu)，以及取得的應(yīng)用效果。

工程設(shè)計(jì)私有云系統(tǒng)的運(yùn)用論文

　　【關(guān)鍵詞】私有云；IaaS；虛擬化；桌面云

　　重慶電力設(shè)計(jì)院IT基礎(chǔ)設(shè)施經(jīng)過若干年發(fā)展而形成了以PC為主體，打印設(shè)備、出圖設(shè)備以及其他外部設(shè)備為輔助的綜合網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用格局。這樣的格局漸漸出現(xiàn)了以下幾個(gè)弊端。首先，受PC生命周期短和終端故障率高的影響，在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的本地硬件故障、操作系統(tǒng)故障、軟件異常均會(huì)導(dǎo)致業(yè)務(wù)中斷，業(yè)務(wù)恢復(fù)時(shí)間長，維護(hù)困難。其次，分散在這些不同時(shí)期、不同型號(hào)和不同操作系統(tǒng)PC上的二十多種各類CAD軟件，在運(yùn)行環(huán)境、安全、權(quán)限等方面的管理異常復(fù)雜，工作量巨大。再次，信息存放在本地PC上，造成了本地的信息安全和知識(shí)產(chǎn)權(quán)保障難度大。最后，傳統(tǒng)PC產(chǎn)生的大量熱量、輻射、高頻噪聲污染等，影響工作環(huán)境，也影響員工的工作熱情和效率。隨著云計(jì)算技術(shù)的成熟，國內(nèi)外對(duì)如何應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)改善IT基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)和運(yùn)維進(jìn)行了大量的研究和實(shí)踐工作［1-9］。從重慶電力設(shè)計(jì)院實(shí)際IT基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維以及提升信息化水平出發(fā)，該院從2011年開始了以工程設(shè)計(jì)為對(duì)象的私有云研究和論證工作，并2012底開始了實(shí)際建設(shè)工作，經(jīng)過開發(fā)、部署、安裝、調(diào)試和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了以工程設(shè)計(jì)為中心的工程設(shè)計(jì)私有云系統(tǒng)，涵蓋了工程設(shè)計(jì)所涉及的各個(gè)專業(yè)以及專業(yè)軟件，取得了良好的應(yīng)用效果。

　　1建設(shè)目標(biāo)、任務(wù)與技術(shù)指標(biāo)

　　1.1建設(shè)目標(biāo)

　　通過工程設(shè)計(jì)私有云建設(shè)實(shí)現(xiàn)以下三個(gè)目標(biāo)：首先，實(shí)現(xiàn)彈性資源調(diào)用，根據(jù)實(shí)際所需，便捷靈活地對(duì)資源進(jìn)行增減調(diào)整；其次，通過使用設(shè)計(jì)云網(wǎng)絡(luò)，將院服務(wù)數(shù)據(jù)、應(yīng)用程序、員工桌面按照不同分類，統(tǒng)一集中到院私有云中，并可以動(dòng)態(tài)地進(jìn)行分配；最后，將設(shè)計(jì)過程和成果數(shù)據(jù)集中在服務(wù)器端，保證院內(nèi)部數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性、安全性。

　　1.2建設(shè)任務(wù)

　　將IT基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)、桌面應(yīng)用整合起來，采用基于云計(jì)算的工程設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用解決方案（工程設(shè)計(jì)私有云），實(shí)現(xiàn)IT基礎(chǔ)設(shè)施尤其是服務(wù)器、存儲(chǔ)和顯示資源的共享利用，將所有工程項(xiàng)目的數(shù)據(jù)集中在服務(wù)器上統(tǒng)一管理，強(qiáng)化對(duì)安全、知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)力度，并對(duì)個(gè)人工作桌面采用虛擬化技術(shù)，取代目前的PC應(yīng)用的方式，采用客戶端連接服務(wù)器上的桌面，將桌面數(shù)據(jù)集中在數(shù)據(jù)中心，構(gòu)筑高安全的工作環(huán)境。

　　1.3技術(shù)指標(biāo)

　�。�1）通過服務(wù)器計(jì)算資源的'管理，支持遠(yuǎn)程工作站計(jì)算資源的靈活配置和不斷擴(kuò)充。充分發(fā)揮服務(wù)器計(jì)算資源，對(duì)分配給遠(yuǎn)程工作站的計(jì)算資源等（CPU、內(nèi)存、硬盤）進(jìn)行靈活配置管理，隨軟件、項(xiàng)目以及時(shí)間變化對(duì)硬件資源要求升級(jí)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)師自己的CPU、顯卡、硬盤以及內(nèi)存等的不斷擴(kuò)容升級(jí)。

　　（2）采用圖形加速技術(shù)實(shí)現(xiàn)高體驗(yàn)的用戶環(huán)境。同時(shí)利用瘦客戶機(jī)和圖形工作站上的顯卡進(jìn)行雙重GPU加速，以提高二維和三維的顯示特性，提高用戶體驗(yàn)。

　　（3）終端零殘留，數(shù)據(jù)集中管理，提高數(shù)據(jù)安全。通過數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)，瘦客戶端零殘留，附加對(duì)外部設(shè)備的高安全性訪問控制，來實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)軟件兼容和安全的設(shè)計(jì)環(huán)境。由于所有數(shù)據(jù)都保持在服務(wù)器中，用戶終端上不存儲(chǔ)任何文檔與數(shù)據(jù)，從而避免了因個(gè)人疏忽而導(dǎo)致信息泄密的發(fā)生。

　�。�4）提高運(yùn)維能力，提高職業(yè)健康并節(jié)能環(huán)保。PC機(jī)的取消，使原來用以維護(hù)PC機(jī)故障的工作得以消失，可以大大降低低端運(yùn)維的工作量，減輕運(yùn)維難度。同時(shí)由于采用服務(wù)器取代了臺(tái)式機(jī)，提高了硬件使用壽命，保護(hù)了基礎(chǔ)設(shè)施投資，降低了電磁和噪音污染，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保。

　　2核心技術(shù)

　　2.1虛擬化技術(shù)

　　虛擬化技術(shù)是工程設(shè)計(jì)私有云的核心技術(shù)，涉及到CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)以及顯卡的虛擬化，其中CPU、內(nèi)存和存儲(chǔ)的虛擬化技術(shù)已十分成熟，并在服務(wù)器虛擬化和辦公領(lǐng)域的桌面虛擬化中得到成功應(yīng)用。但通過實(shí)際調(diào)研發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)領(lǐng)域的桌面虛擬化以支撐特定的專業(yè)軟件為主，然而重慶電力設(shè)計(jì)院存在二十多種設(shè)計(jì)軟件（包括AutoCAD、廣聯(lián)達(dá)計(jì)價(jià)軟件、PKPM、EESv、天正建筑、理正CAD、數(shù)字化地形地籍成圖軟件、SLCAD架空送電線路平斷面圖處理及定位系統(tǒng)、輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與繪圖系統(tǒng)、鐵塔荷載計(jì)算系統(tǒng)、桿塔灌注樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)軟件等等），需要全專業(yè)支持，核心難題是解決不同軟件對(duì)顯卡以及運(yùn)行環(huán)境的不同要求，虛擬化時(shí)涉及圖1所示的各類技術(shù)參數(shù)。圖1工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域虛擬化涉及的技術(shù)參數(shù)為適應(yīng)工程設(shè)計(jì)的要求，虛擬化技術(shù)必須滿足高用戶體驗(yàn)和高可用性。高用戶體驗(yàn)要為所有專業(yè)提供媲美高性能PC的用戶體驗(yàn)，而高可用性則要集成專業(yè)存儲(chǔ)、服務(wù)器、圖形工作站、專用虛擬GPU和虛擬化軟件，采用開放式架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)靈活訪問和所有設(shè)計(jì)軟件支持。運(yùn)用工程設(shè)計(jì)私有云綜合應(yīng)用服務(wù)器虛擬化技術(shù)、存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)和NVIDIA的GPU虛擬化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在不犧牲用戶體驗(yàn)的情況下對(duì)桌面和應(yīng)用進(jìn)行虛擬化，使得設(shè)計(jì)人員能夠體驗(yàn)到桌面型工作站級(jí)的前沿圖形效果。同時(shí)，通過不同的虛擬化參數(shù)與不同的專業(yè)軟件進(jìn)行匹配，將圖形處理任務(wù)從…CPU…移交給…GPU…處理，改善了用戶體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)師在進(jìn)行設(shè)計(jì)工作時(shí)的低延遲、高畫質(zhì)的互動(dòng)，解決了高圖形環(huán)境的要求，達(dá)到了設(shè)計(jì)工作的要求。

　　2.2基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)技術(shù)

　　基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)管理各類基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)虛擬化系統(tǒng)以及傳輸協(xié)議進(jìn)行優(yōu)化，為網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行設(shè)計(jì)工作提供服務(wù)支持，并在硬件平臺(tái)上處理和調(diào)度設(shè)計(jì)任務(wù)隊(duì)列，滿足設(shè)計(jì)師對(duì)設(shè)計(jì)工作的高性能要求。通過基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)，系統(tǒng)利用瘦客戶機(jī)和工作站上的圖形顯卡同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)師的工作機(jī)進(jìn)行顯卡加速，并針對(duì)不同的軟件兼容性提供不同的加速方案，滿足設(shè)計(jì)師對(duì)設(shè)計(jì)工作的高圖形顯示要求�；A(chǔ)設(shè)施平臺(tái)集中控制設(shè)計(jì)師工作機(jī)對(duì)外設(shè)的訪問控制權(quán)限，進(jìn)行負(fù)載平衡，對(duì)工作的狀態(tài)以及行為進(jìn)行監(jiān)控管理，優(yōu)化計(jì)算資源的配置，提供故障遷移和災(zāi)難恢復(fù)。

　　3技術(shù)架構(gòu)

　　工程設(shè)計(jì)私有云系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)交付設(shè)計(jì)工作站，建立虛擬化設(shè)計(jì)中心工作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源動(dòng)態(tài)按需分配，總體架構(gòu)如圖2所示，應(yīng)用架構(gòu)如圖3所示。系統(tǒng)采用主流的存儲(chǔ)服務(wù)器，支持采用刀片服務(wù)器、機(jī)架服務(wù)器和圖形工作站建立虛擬化服務(wù)器集群，支持對(duì)Winodws、Mac和Linux進(jìn)行虛擬化，通過AD域管理用戶，以興云VDI作為基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)，系統(tǒng)采用多屏顯示器開展設(shè)計(jì)工作，并通過興云VDI管理所有外部設(shè)備。

　　4系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用效果

　　集成運(yùn)用服務(wù)器虛擬化和瘦客戶機(jī)技術(shù)達(dá)到數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)和客戶端數(shù)據(jù)零殘留，并根據(jù)設(shè)計(jì)軟件不同整合各類虛擬軟件和遠(yuǎn)程桌面連接協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了各類設(shè)計(jì)軟件的兼容支持。同時(shí)利用瘦客戶機(jī)和圖形工作站上顯示加速設(shè)備進(jìn)行雙重GPU加速，滿足了設(shè)計(jì)軟件對(duì)顯示加速的要求，從而解決了當(dāng)前市面桌面難以適應(yīng)設(shè)計(jì)工作需要的難點(diǎn)。

　　5結(jié)論

　　目前，重慶電力設(shè)計(jì)院實(shí)現(xiàn)了以工程設(shè)計(jì)為中心的工程設(shè)計(jì)私有云系統(tǒng)，涵蓋了工程設(shè)計(jì)所涉及的各個(gè)專業(yè)以及專業(yè)軟件，實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源動(dòng)態(tài)（CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)和顯卡等）按需分配給設(shè)計(jì)師，并將知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)融入到整個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)境中，將設(shè)計(jì)環(huán)境從單機(jī)PC設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)型為基于數(shù)據(jù)中心的虛擬化設(shè)計(jì)，解決了IT基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維的難題，提升了安全和知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)力度。

　　參考文獻(xiàn)：

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