Разработка отказоустойчикой архитектуры центра обработки данных преприятия

Проектирование аппаратной составляющей отказоустойчивого кластерного сервера для компании. Расчет полезной и полной пропускной способности сети. Требования к системе управления, дисковой подсистеме, сетевой инфраструктуре, надежности и отказоустойчивости.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Оглавление

1. Обзор предприятия и постановка задачи

2. Расчет пропускной способности сети

3. Назначение и цели Системы

4. Требования к Системе

5. Требования к системе управления

6. Требования к дисковой подсистеме

7. Требования к сетевой инфраструктуре

8. Требования к надежности и отказоустойчивости

9. Основные понятия и расчёт отказоустойчивости

10. Схема отказоустойчивого ЦОД

11. Выбор комплектующих

Вывод

Список литературы

1. Обзор предприятия и постановка задачи

Я работаю системным интегратором на крупном предприятии, которое занимается производством и разработкой радиоэлектронной аппаратуры. На нём существует сложная иерархическая структура с разделением на отделы и производственные цеха. Поверхностная структура компании представлена на рисунке 1.

Рисунок 1

Часть инфраструктуры компании на сегодняшний день уже реализована. Установлены сервера контроллера домена на Windows Server 2008, почтовый сервер, сервер антивирусной защиты, интернет сервер и реализована сеть.

В связи с расширением компании, директором принято решение увеличить ИТ инфраструктуру. Исходя из задач, которые выполняются в отделах, мне была дана задача продумать и доработать слабые стороны компании.

Конструкторский отдел насчитывает порядка 500 специалистов и руководителей. Они занимаются разработкой аппаратуры, схем, чертежей и документации. Для разработки схем применяются сетевые САПРы. Для разработки документов используется Microsoft Office. Часто возникает необходимость работы с общими документами. Пока эта возможность реализована лишь за счёт предоставления общего доступа на папку одного из ПК. Однако если компьютер пользователя выключен, то получить доступ к документам невозможно. В связи с этим мной принято решение создать файловый сервер. Работа конструкторского отдела играют одну из важнейших ролей в нашей компании и потеря документов недопустима. По этой причине необходимо внедрить систему резервирования. Большое количество работников конструкторского отдела накладывает требование на высокую производительность сети, большой объём дисковых носителей и высокую доступность предоставляемой информации. Некоторые работники предпочитают работать в ночное время суток, поэтому проектируемый сервер должен работать 23 часа в сутки, каждый месяц и 365 дней в году. При этом должно обеспечиваться окно для обслуживания, с суммарным временем простоя не более 5 часов в день, один раз в неделю.

Отдел бухгалтеров состоит из 50 человек. Бухгалтера используют сетевые задачи, которые уже реализованы на старых серверов. Однако, они тоже сохраняют и обмениваются важными документами, поэтому задача резервирования и создания файлового сервера стоит весьма остро. Также у бухгалтеров есть крупная база данных, которая занимает большие объёмы. На данный момент она находиться на работающем сервере. Проанализировав пропускную способность сети и возможности старого сервера, мной принято решение перенести эту базу на новый сервер, что обеспечит более высокую скорость доступа.

В ИТ отделе работает 10 человек. Задача работников ИТ отдела состоит в технический поддержке пользователей, а так же программной и аппаратной составляющей всего предприятия. Некоторые системные администраторы занимаются мониторингом серверов и сети компании. Возможности старой базы данных ограничены по числу подключений и так как структура предприятия постоянно увеличивается, принято решение установить подчинённый сервер антивирусной защиты с выделенным экземпляром SQL Server.

Отдел составления договоров состоит из 50 человек. Задачами этого отдела является заключение, составление и сопровождение договоров. Работники договорного отдела используют Microsoft Office для решения своих задач. У сотрудников данного отдела имеется база договоров, которая занимает большие объёмы и критически важна для работы компании. Организован обмен всеми сотрудниками отдела за счёт предоставления доступа к обменным папкам компьютеров пользователей. Необходимо перенести базу на новый сервер и обеспечить сохранность и высокую доступность данных.

Отдел снабжения состоит из 200 человек. Задачей отдела закупок является снабжения сотрудников компании всем, что необходимо для дальнейшего функционирования и производства. Сотрудники этого отдела используют Microsoft Office, а также программы, написанные нашими программистами. Имеется база данных закупок, имеющая очень большие размеры.

Экономический отдел состоит из 50 человек. Экономисты используют программы 1С на уже установленном сервере. У них есть много важных документов, которые хранятся на их компьютерах и не подлежат просмотру сторонними сотрудниками компании. Эти документы критически важны для работы компании. В связи с этим было принято решение перенести эти данные на файловый сервер, тем самым обеспечить более высокую степень защиты от несанкционированного доступа и потери критически важных данных.

Производство насчитывает около 600 человек. Специалисты производственных цехов берут на себя все обязанности связанные с созданием спроектированной аппаратуры. Работники постоянно обмениваются документами и фотографиями с сотрудниками других отделов. Также используются Microsoft Office и другие программы написанные нашими программистами. Необходимо обеспечить сохранность информации и разместить общие документы на файловом сервере.

Использование программного обеспечения Microsoft Office на всех машинах обязывает покупать лицензии, что ведёт к значительным затратам. Для экономии средств принято решение установить на отказоустойчивый кластер сервер распределённых лицензий. Он позволяет выделить диапазон динамических лицензий, которые будут использоваться только в случае, когда Microsoft Office запущен на ПК. Это значит, что лицензии будут распределяться оптимальным методом.

Потребность в больших объёмах дисковых носителей и высокая степень сохранности информации задаёт требование к введению серверную структуру отдельного сервера iscsi экземпляра, либо сервера имитирующего iscsi технологию.

2. Расчет пропускной способности сети

Расчёт пропускной способности сети будем производить на основе деятельности конструкторского отдела, т.к. они максимально задействуют сеть в своей работе.

Следует различать полезную и полную пропускную способность. Под полезной пропускной способностью понимается скорость передачи полезной информации, объем которой всегда несколько меньше полной передаваемой информации, так как каждый передаваемый кадр содержит служебную информацию, гарантирующую его правильную доставку адресату.

Рассчитаем теоретическую полезную пропускную способность Fast Ethernet без учета коллизий и задержек сигнала в сетевом оборудовании.

Отличие полезной пропускной способности от полной пропускной способности зависит от длины кадра. Так как доля служебной информации всегда одна и та же, то, чем меньше общий размер кадра, тем выше «накладные расходы». Служебная информация в кадрах Ethernet составляет 18 байт (без преамбулы и стартового байта), а размер поля данных кадра меняется от 46 до 1500 байт. Сам размер кадра меняется от 46 + 18 = 64 байт до 1500 + 18 = 1518 байт. Поэтому для кадра минимальной длины полезная информация составляет всего лишь 46 / 64 ? 0,72 от общей передаваемой информации, а для кадра максимальной длины 1500 / 1518 ? 0,99 от общей информации.

Чтобы рассчитать полезную пропускную способность сети для кадров максимального и минимального размера, необходимо учесть различную частоту следования кадров. Естественно, что, чем меньше размер кадров, тем больше таких кадров будет проходить по сети за единицу времени, перенося с собой большее количество служебной информации.

Так, для передачи кадра минимального размера, который вместе с преамбулой имеет длину 72 байта, или 576 бит, потребуется время, равное 576 бит, а если учесть межкадровый интервал в 96 bt то получим, что период следования кадров составит 672 бит. При скорости передачи в 100 Мбит/с это соответствует времени 6,72 мкс. Тогда частота следования кадров, то есть количество кадров, проходящих по сети за 1 секунду, составит 1/6,72 мкс ? 148810 кадр/с.

При передаче кадра максимального размера, который вместе с преамбулой имеет длину 1526 байт или 12208 бит, период следования составляет 12208 + 96 = 12304 бит, а частота кадров при скорости передачи 100 Мбит/с составит 1/123,04 мкс = 8127 кадр/с.

Зная частоту следования кадров f и размер полезной информации V_п в байтах, переносимой каждым кадром, нетрудно рассчитать полезную пропускную способность сети: П_п(бит/с) = V_п·8·f. Для кадра минимальной длины (46 байт) теоретическая полезная пропускная способность равна П_пт1=148810 кадр/с =54,76 Мбит/с, что составляет лишь немногим больше половины от общей максимальной пропускной способности сети. Для кадра максимального размера (1500 байт) полезная пропускная способность сети равна П_пт2=8127 кадр/с = 97,52 Мбит/с. Таким образом, в сети Fast Ethernet полезная пропускная способность может меняться в зависимости от размера передаваемых кадров от 54,76 до 97,52 Мбит/с. Это означает что минимальная пропускная способность канала должна составлять не менее 100мб/с. Это касается только обмена между кл...