Nghiên cứu các công nghệ lưu trữ và thiết kế trung tâm dữ liệu (datacenter) cho VNPT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LÊ BÁ TIỆP ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CÁC CÔNG NGHỆ LƯU TRỮ VÀ THIẾT KẾ TRUNG TÂM DỮ LIỆU (DATACENTER) CHO VNPT LUẬN VĂN THẠC SỸ NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: BÙI VIỆT KHÔI HÀ NỘI – 2010 Nghiên cứu công nghệ lưu trữ thiết kế trung tâm liệu cho VNPT MỤC LỤC MỤC LỤC .1 LỜI CAM ĐOAN THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮT .5 DANH MỤC CÁC BẢNG .7 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .8 LỜI NÓI ĐẦU 10 Phương pháp thực luận văn 12 Chương Tổng quan hệ thống DataCenter .14 1.1 Khái niệm hệ thống DataCenter .14 1.2 Mục đích yêu cầu đặt hệ thống DataCenter .17 1.2.1 Mục đích .17 1.2.2 Yêu cầu đặt hệ thống DataCenter 17 1.3 Mơ hình DataCenter 18 1.4 Phân loại tiêu chuẩn DataCenter 22 1.4.1 Chuẩn Tier I 22 1.4.2 Chuẩn Tier II 22 1.4.3 Chuẩn Tier III .23 1.4.4 Chuẩn Tier IV 23 1.5 Các thành phần hệ thống DataCenter 24 1.5.1 Hệ thống Server 24 1.5.2 Hệ thống LAN Switch 26 1.5.3 Hệ thống mạng SAN 26 1.5.4 Hệ thống quản lí điều hành hoạt động .28 Chương Các công nghệ áp dụng cho thành phần hệ thống DataCenter 30 2.1 Công nghệ LAN Switch 30 Lê Bá Tiệp Cao học điện tử Nghiên cứu công nghệ lưu trữ thiết kế trung tâm liệu cho VNPT 2.1.1 Công nghệ mạng LAN ảo (VLAN) 30 2.1.2 Giao thức Spanning Tree (STP) 31 2.2 Công nghệ Caching 32 2.3 Công nghệ cho Server .35 2.3.1 Máy chủ phiến mỏng (Blade Server: Công nghệ máy chủ) 35 2.3.2 Công nghệ Clustering máy chủ 36 2.3.3 Ảo hóa (Virtualization ) Server 40 2.4 Công nghệ lưu trữ 42 2.4.1 Mơ hình lưu trữ NAS .42 2.4.2 Mơ hình lưu trữ SAN .45 2.4.3 Công nghệ lưu trữ liệu RAID 49 2.4.3.1 Một số thuật ngữ 50 2.4.3.2 Các chuẩn RAID .53 Chương Hiện trạng dịch vụ ứng dụng DataCenter mạng NGN tập đoàn VNPT 62 3.1 Hiện trạng mô hình hệ thống DataCenter dịch vụ VoIP mạng NGN tập đoàn VNPT 62 3.2 Hiện trạng mơ hình hệ thống DataCenter dịch vụ Internet (hosting, housing) mạng NGN tập đoàn VNPT 67 3.3 Hiện trạng mơ hình hệ thống DataCenter dịch vụ IPTV/VoD mạng NGN tập đoàn VNPT 70 Chương Xây dựng phương án kĩ thuật triển khai hệ thống DataCenter mạng NGN tập đoàn VNPT 76 4.1 Các tiêu chí đánh giá hệ thống mạng cho nhà cung cấp dịch vụ 76 4.1.1 Chi phí lợi nhuận triển khai dự án hệ thống mạng 76 4.1.2 Đảm bảo chất lượng dịch vụ 76 4.1.3 Tính bảo mật hệ thống 77 Lê Bá Tiệp Cao học điện tử Nghiên cứu công nghệ lưu trữ thiết kế trung tâm liệu cho VNPT 4.1.4 Khả quản lí mạng 77 4.1.5 Tính linh hoạt hệ thống 78 4.1.6 Các yếu tố bên 78 4.2 Phân tích lợi ích hạn chế triển hệ thống DataCenter tập trung hỗ trợ cung cấp dịch vụ mạng NGN tập đoàn VNPT 78 4.2.1 Lợi ích thu triển khai hệ thống DataCenter tập trung mạng NGN tập đoàn VNPT .78 4.2.2 Hạn chế tồn triển khai hệ thống DataCenter tập trung mạng NGN tập đoàn VNPT .80 4.3 Xây dựng phương án kĩ thuật triển khai hệ thống DataCenter mạng NGN tập đoàn VNPT 81 4.3.1 Các thành phần hệ thống DataCenter 81 4.3.2 Xác định địa điểm xây dựng hệ thống DataCenter .82 4.3.3 Mơ hình triển khai hệ thống DataCenter 83 4.3.4 Giải pháp kĩ thuật chi tiết cho hệ thống DataCenter 84 4.3.4.1 Kiến trúc hạ tầng hệ thống DataCenter 84 4.3.4.2 Giải pháp kĩ thuật bảo mật hệ thống DataCenter 85 4.3.4.3 Giải pháp kết nối hệ thống Server 87 4.3.4.4 Giải pháp kết nối hệ thống SAN .88 4.3.5 Hệ thống DataCenter tối uu cung cấp dịch vụ 90 Chương Tính tốn tham số kĩ thuật cho thành phần hệ thống DataCenter 92 5.1 Nghiên cứu tham số kĩ thuật cho thành phần hệ thống DataCenter .92 5.2 Tính tốn tham số kĩ thuật thành phần hệ thống DataCenter 99 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 109 Tài liệu tham khảo .110 Lê Bá Tiệp Cao học điện tử Nghiên cứu công nghệ lưu trữ thiết kế trung tâm liệu cho VNPT LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan tồn nội dung đề cập luận văn “Nghiên cứu công nghệ lưu trữ thiết kế trung tâm liệu (Data Center) cho VNPT” viết dựa kết nghiên cứu theo đề cương cá nhân hướng dẫn TS Bùi Việt Khôi với kết phân tích, tìm hiểu hệ thống Data Center nghiên cứu công nghệ sử dụng cho thành phần hệ thống sử dụng VNPT Mọi thông tin số liệu tham khảo trích dẫn dầy đủ nguồn sử dụng luật quyền quy định Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung luận văn minh Học viên Lê Bá Tiệp Lê Bá Tiệp Cao học điện tử Nghiên cứu công nghệ lưu trữ thiết kế trung tâm liệu cho VNPT THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh ASHRAE American Society of Heating, Hiệp hội kĩ sư chuyên Refrigerating Tiếng Việt and Air- nhiệt, làm lạnh điều hòa Conditioning Engineers Mĩ IDC Internet Data Center Trung tâm liệu Internet IDD International Direct Dialing Cuộc gọi trực tiếp quốc tế IETF Internet Engineering Task Lực lượng quản lí kĩ thuật Force IPTV Internet Protocol Television Truyền hình Internet ITU International Liên minh viễn thông quốc tế Telecommunication Union LAN Local Area Network Mạng cục NGN Next Generation Network Mạng hệ sau RAID Redundant Arrays of Các dãy đĩa cứng dư thừa độc Inexpensive Disks lập SAN Storage Area Network Mạng lưu trữ cục SCSI Small Computer System Giao diện kết nối hệ thống thiết Interface bị cỡ nhỏ SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên SNMP Simple Network Management Giao thức quản lí mạng đơn Protocol giản STP Spanning Tree Protocol Giao thức chống lặp (loop) TDM Time Division Multiplexing Dồn kênh phân chia theo thời gian Lê Bá Tiệp Cao học điện tử Nghiên cứu công nghệ lưu trữ thiết kế trung tâm liệu cho VNPT TIA Telecommunication Industry Hiệp hội công nghiệp viễn Association thông VLAN Virtual Local Area Network Mạng cục ảo VoD Video on Demand Video theo yêu cầu Lê Bá Tiệp Cao học điện tử Nghiên cứu công nghệ lưu trữ thiết kế trung tâm liệu cho VNPT DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2-1 Bảng trạng thái phép toán XOR 52 Bảng 2-2 Phép toán XOR hai chuỗi liệu 52 Bảng 5-1 Thị phần khách hàng sử dụng dịch vụ Internet (hosting) VDC 106 Bảng 5-2: Bảng tính dung lượng lưu trữ cho 10 năm 107 Lê Bá Tiệp Cao học điện tử Nghiên cứu công nghệ lưu trữ thiết kế trung tâm liệu cho VNPT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1: Các bước thực luận văn 12 Hình 1-1 Mơ hình hệ thống DataCenter 14 Hình 1-2 Mơ hình logic trung tâm liệu 18 Hình 1-3 Mơ hình bố trí khu vực TTDL loại lớn thực tế 21 Hình 1-4 Mơ hình kết nối mạng cho cấp độ TTDL 24 Hình 2-1 Mơ hình cơng nghệ VLAN 30 Hình 2-2 Mơ hình Caching máy chủ (Server) .33 Hình 2-3 Mơ hình Caching thiết bị lưu trữ (Storage Device) 34 Hình 2-4 Mơ hình Caching tập trung (Centralized Storage Caching) 35 Hình 2-5 Mơ hình Clustering máy chủ (Server) 37 Hình 2-6 Mơ hình lưu trữ NAS 43 Hình 2-7 Kiến trúc phần mềm NAS 44 Hình 2-8 Mơ hình lưu trữ SAN 46 Hình 2-9 Kiến trúc phần mềm SAN 48 Hình 2-10 Stripping .51 Hình 2-11 RAID .54 Hình 2-12 RAID .55 Hình 2-13 RAID .57 Hình 2-14 RAID .58 Hình 2-15 RAID .59 Hình 2-16 RAID .60 Hình 2-17 RAID 10 .61 Hình 3-1 Mơ hình dịch vụ VoIP mạng NGN tập đoàn VNPT 64 Hình 3-2 Mơ hình hệ thống DataCenter hỗ trợ cung cấp dịch vụ VoIP .65 Hình 3-3 Hạ tầng hệ thống DataCenter dịch vụ VoIP .66 Lê Bá Tiệp Cao học điện tử Nghiên cứu công nghệ lưu trữ thiết kế trung tâm liệu cho VNPT Hình 3-4 Mơ hình dịch vụ Internet (hosting, housing) mạng NGN tập đoàn VNPT .68 Hình 3-5 Mơ hình hệ thống DataCenter dịch vụ Internet (hosting, housing…) 69 Hình 3-6 Mơ hình dịch vụ IPTV/VoD dự kiến triển khai mạng NGN tập đoàn VNPT 71 Hình 3-7 Mơ hình hệ thống DataCenter dịch vụ IPTV .73 Hình 3-8 Mơ hình hệ thống DataCenter dịch vụ VoD 74 Hình 4-1 Mơ hình hệ thống DataCenter mạng NGN tập đoàn VNPT 83 Hình 4-2: Mơ hình mạng cho TTDL nói chung 84 Hình 4-3 Mơ hình hệ thống bảo mật DataCenter 86 Hình 4-4 Mơ hình miền bảo mật đơn- MSFC bên 86 Hình 4-5 Thiết kế ECMP 4-8 bước .88 Hình 4-6 Thiết kế ECMP 4-8 bước thêm node 88 Hình 4-7 Mạng LAN cấu hình SAN 89 Hình 4-8 Mơ hình mạng SAN kết nối kiểu Ring 90 Hình 5-1 Các bước thiết lập gọi VoIP sử dụng H.323 .100 Hình 5-2 Mơ hình tính tốn số lượng Server (dịch vụ quản lí) 104 Lê Bá Tiệp Cao học điện tử Nghiên cứu công nghệ lưu trữ thiết kế trung tâm liệu cho VNPT 5.1.4 Tham số kĩ thuật cho hệ thống quản trị mạng dịch vụ Hệ thống quản lí mạng phức tạp nên nhiều vấn đề cần nghiên cứu Các cố mạng ln có nguy xảy Lỗi phải chuẩn đoán cách nhanh chóng xác, tự động sửa chữa thông báo đến người điều hành đưa số khuyến nghị cách giải Trong mạng Internet mạng khác, người điều hành mạng phải làm việc từ xa với nhiều thiết bị (thường ngồi trạm điều hành) Để nắm bắt tính đa dạng thành phần mạng ứng dụng quản lí cần làm việc với nhiều giao diện nhiều công cụ Các hệ thống quản lí mạng thường lớn khó để trì hoạt động Các chức quản lí mạng tiêu chuẩn chuẩn OSI: Quản lí lỗi: Gồm loạt công cụ cho phép phát hiện, cách ly sửa lỗi: lỗi thực thi, lỗi thiết kế, lỗi tải, nhiễu, thời gian sống (lifetime) Hệ thống gồm số chức : ¾ Kiểm tra lỗi, ghi lỗi, bảo dưỡng ¾ Chấp nhận làm theo dẫn thơng báo lỗi ¾ Nhận dạng lỗi ¾ Tiến hành kiểm tra phân tích lỗi ¾ Sửa lỗi Quản lí cước: Gồm số chức : ¾ Thơng báo với khách hàng cước ¾ Thơng báo với khách hàng cước tương lai ¾ Giới hạn cước ¾ Tổng hợp cước Quản lí cấu hình mạng: Đơi cịn gọi quản lí tên cấu hình, gồm số chức năng: ¾ Ghi lại cấu hình Lê Bá Tiệp 96 Cao học điện tử Nghiên cứu công nghệ lưu trữ thiết kế trung tâm liệu cho VNPT ¾ Ghi lại thay đổi cấu hình ¾ Nhận dạng thành phần mạng ¾ Khởi tạo đóng hệ thống mạng Quản lí hoạt động mạng: Điều cần thiết để nâng cao QoS mạng Để thấy thay đổi hoạt động mạng, liệu thu thập thống kê thông qua “file.log” Điều mang đến ưu điểm: ¾ Các liệu ghi sử dụng chức quản lí lỗi để phát lỗi ¾ Các liệu ghi sử dụng chức quản lí cấu hình để định cần thay đổi cấu hình Quản lí bảo mật: Cho phép quản lí q trình khởi tạo thay đổi chức bảo mật mạng chống lại truy nhập trái phép Một số phần quan trọng sử dụng: quản lí khóa truy nhập (chứng thực, mã hóa, ủy quyền), quản lí firewall tạo ghi bảo mật Trên thành phần thực chức quản lí mạng dịch vụ Các chức thực Server quản lí Vì vậy, quan tâm đến tham số kĩ thuật hệ thống quản lí mạng dịch vụ, mối quan tâm tham số kĩ thuật Server quản lí có ảnh hưởng đến hiệu hệ thống Cũng Server hỗ trợ cung cấp dịch vụ, tham số kĩ thuật ảnh hưởng đến hiệu hệ thống Server quản lí mạng dịch vụ bao gồm: tốc độ CPU, dung lượng nhớ RAM Từ tham số CPU, dung lượng nhớ RAM, người thiết kế hệ thống mạng tính số lượng Server quản lí mạng dịch vụ cần sử dụng 5.1.5 Tham số kĩ thuật hệ thống SAN Dung lượng lưu trữ mạng SAN: Trong thời đại nay, thành công hầu hết doanh nghiệp phụ thuộc vào hạ tầng công nghệ thông tin Xét khía cạnh kĩ thuật, cốt lõi hoạt động Lê Bá Tiệp 97 Cao học điện tử Nghiên cứu công nghệ lưu trữ thiết kế trung tâm liệu cho VNPT doanh nghiệp q trình lưu trữ, xử lí trao đổi liệu, thơng tin Liên quan đến q trình thành phần quan trọng bậc sở hạ tầng thông tin hệ thống lưu trữ Khái niệm “hệ thống lưu trữ” nói đến tập hợp tất tài nguyên sử dụng cho mục đích lưu trữ liệu hệ thống, bao gồm: ¾ Các thiết bị lưu trữ, ổ đĩa cứng máy chủ, tủ đĩa ngồi, thiết bị băng từ ¾ Các phần mềm quản lý, điều khiển cung cấp tính phụ trợ (như chép, lưu vv…) cho thiết bị lưu trữ ¾ Các giao thức phụ kiện cho kết nối trao đổi liệu thiết bị lưu trữ Tất liệu cần thiết cho trình hoạt động doanh nghiệp phải lưu trữ đầy đủ (yêu cầu dung lượng) với độ an tồn tính bảo mật cao, cho phép truy xuất tốc độ nhanh, sử dụng, xử lý cách hiệu hợp lý Vì vậy, dung lượng lưu trữ tham số kĩ thuật quan tâm hàng đầu hệ thống lưu trữ SAN Việc tính tốn thơng số cần xem xét cẩn thận thực nghiêm túc nhằm tránh việc thiếu hụt lãng phí tài nguyên hệ thống Dung lượng nhớ dự phòng Trong hoạt động hàng ngày, có nhiều nguy tiềm ẩn dẫn đến cố hay tai hoạ Một số nguy bao gồm : ¾ Đĩa chứa Data file hay Transaction log file hay system file bị ¾ Server bị hỏng ¾ Những thảm hoạ tự nhiên bão lụt, động đất, hỏa hoạn ¾ Tồn Server bị đánh cắp phá hủy ¾ Những hành vi mang tính phá hoại nhân viên cố ý đưa vào thơng tin sai lạc ¾ Bị hack Lê Bá Tiệp 98 Cao học điện tử Nghiên cứu công nghệ lưu trữ thiết kế trung tâm liệu cho VNPT Với cố trên, có nhiều kiểu dự phịng liệu đưa nhằm giúp cho người thiết kế hệ thống mạng tham khảo Các kiểu backup liệu bao gồm: ¾ Full Database Backups: chép tất liệu hệ thống sở liệu ¾ Differential Database Backups: chép thay đổi tất liệu hệ thống sở liệu ¾ File or file group backups: chép nhóm liệu chuyên biệt ¾ Differential file or file group backups: tương tự Differential Database Backup chép thay đổi liệu đơn hay nhóm liệu Việc dự phòng liệu hành động cần thiết hoạt động nhà khai thác cung cấp dịch vụ viễn thơng Vì vậy, tính tốn tham số dung lượng nhớ dự phịng cần xem xét cách cẩn thận 5.2 Tính toán tham số kĩ thuật thành phần hệ thống DataCenter Bài toán: Một nhà khai thác triển khai dịch vụ mạng triển khai hệ thống DataCenter nhằm cung cấp N dịch vụ khác đến khách hàng thời điểm xác định Nhà khai thác triển khai dịch vụ cần tính tốn tham số kĩ thuật thành phần hệ thống DataCenter Đầu vào: Nhu cầu dịch vụ i tính đến thời điểm giải toán là: SLi Đầu : Tính tốn tham số kĩ thuật cho hệ thống LAN Switch, Caching, Server dịch vụ, Server quản lý hệ thống SAN 5.2.1 Tính tốn băng thơng: Phương pháp tính tốn băng thơng cần thiết cho hệ thống DataCenter thực sau: Từ đầu vào số lượng người dùng loại dịch vụ, sử dụng phương pháp tính khác để tính tốn lưu lượng loại dịch vụ qua hệ thống DataCenter cao điểm Từ suy băng thông cần thiết cho hệ thống DataCenter Lê Bá Tiệp 99 Cao học điện tử Nghiên cứu công nghệ lưu trữ thiết kế trung tâm liệu cho VNPT Tính tốn lưu lượng VoIP qua hệ thống DataCenter cao điểm Trước tính tốn lưu lượng VoIP, vấn đề cần xem xét bước thiết lập gọi VoIP Từ tìm giá trị cho tham số cần thiết để tính tốn lưu lượng VoIP qua hệ thống DataCenter Hình 5-1 Các bước thiết lập gọi VoIP sử dụng H.323 Một số tham số tính tốn sau: ¾ SLVoIP số lượng người dùng dịch vụ VoIP (SLVoIP = 100.000 người) ¾ HSUVoIP hệ số sử dụng đồng thời dịch vụ VoIP (HSUVoIP = 15%) ¾ SPH323 kích thước trung bình tin H323 (SPH323=540 byte) ¾ NPH323 số lượng tin H323/ gọi VoIP (NPH323 = 8) Lê Bá Tiệp 100 Cao học điện tử Nghiên cứu công nghệ lưu trữ thiết kế trung tâm liệu cho VNPT ¾ SCVoIP số lượng gọi/ 1s người dùng dịch vụ VoIP= Số Erlang người dùng dịch vụ VoIP (AVoIP) / thời gian gọi giữ trung bình (ATVoIP) (Tính cho dịch vụ VoIP, AVoIP=0.6; ATVoIP=120s) Vậy lưu lượng quan hệ thống DataCenter cao điểm tính theo cơng thức : LLVoIP = SPH323 * NPH323 * SCVoIP * SLVoIP * HSUVoIP = SPH323* NPH323 * SLVoIP * HSUVoIP * AVoIP/ ATVoIP = 540 * * 100.000 * 15% * 0.6 / 120 = 324.000 = 2.6Mbps Tính tốn lưu lượng dịch vụ Internet (hosting, housing…) qua hệ thống DataCenter Một số tham số tính tốn sau: ¾ SLInternet số lượng người dùng dịch vụ Internet (SLInternet = 1100) ¾ HSInternet hệ số sử dụng đồng thời dịch vụ (hosting, housing…) HSInternet = 80% ¾ SWInternet dung lượng trung bình người dùng truy cập đến trang Web hosting (Đối với dịch vụ Web hosting VDC, hệ số SWInternet thống kê 0.15Mbps) Vậy lưu lượng dịch vụ Internet (hosting, housing…) qua hệ thống DataCenter cao điểm LLInternet = SLInternet* HSInternet* SWInternet = 1100 * 80% * 0.15 = 132 Mbps Tính tốn lưu lượng dịch vụ VoD qua hệ thống DataCenter Một số tham số tính tốn: ¾ SLVoD số lượng người dùng dịch vụ VoD (SLVoD = 12000) ¾ HSVoD hệ số sử dụng đồng thời dịch vụ VoD (Dự kiến HSVoD = 0.2 dịch vụ VoD VASC) Lê Bá Tiệp 101 Cao học điện tử Nghiên cứu công nghệ lưu trữ thiết kế trung tâm liệu cho VNPT SVVoD dung lượng kênh VoD cho người dùng dịch vụ VoD (Đối với dịch vụ VoD mà VASC dự kiến triển khai, SVVoD= 2Mbps) XSVoD xác suất người dùng truy vấn liệu hệ thống DataCenter khơng tìm thấy nội dung trung tâm liệu vùng (Số thống kê cho dịch vụ VoD VASC XSVoD = 0.25) Vậy lưu lượng dịch vụ VoD qua hệ thống DataCenter cao điểm LLVoD = SLVoD * HSVoD* SVVoD * XSVoD = 12000 * 0.2 * * 0.25 = 1200Mbps Tính tốn lưu lượng dịch vụ TV Broadcasting qua hệ thống DataCenter Một số tham số tính tốn: BTV: Băng thơng u cầu mã hóa cho kênh video Đây băng thơng u cầu truyền video mã hóa đến khách hàng (BTV = 2Mbps) NCTV: số lượng kênh video (NCTV = 40 kênh) Cơng thức tính toán lưu lượng TV Broadcasting qua hệ thống DataCenter : LLTV= BTV* NCTV = * 40 = 80Mbps Như vậy, đưa phương pháp tính tốn lưu lượng dịch vụ qua hệ thống DataCenter cao điểm Lưu lượng tổng qua hệ thống DataCenter LLDC= LLVoIP + LLInternet+ LLVoD+ LLTV = 2.6 + 132 + 1200 + 80 = 1414.6 Mbps Gọi HSDPDC hệ số dự phịng an tồn lưu lượng cho hệ thống DataCenter (HSDPDC =1.3) Vậy ta có băng thơng cần thiết cho hệ thống DataCenter BTDC= LLDC* HSDPDC = 1.3 * 1414.6 ≈ 1839 Mbps 5.2.2 Tính tốn tham số kĩ thuật cho LANSwitch Tốc độ xử lí tối đa cổng Đây tham số xác định thông qua thực tế người thiết kế hệ thống lựa chọn thiết bị phù hợp cho mạng DataCenter Hiện nay, hãng sản xuất sản phẩm đưa nhiều sản phẩm Switch với tính xử lí ngày cao Tốc độ xử lí tối đa Lê Bá Tiệp 102 Cao học điện tử Nghiên cứu công nghệ lưu trữ thiết kế trung tâm liệu cho VNPT cổng Switch lên đến 10Gbps chế độ hoạt động Half-duplex tốc độ tăng lên đến 20Gbps chế độ hoạt động Full-Duplex Như vậy, thiết kế hệ thống mạng DataCenter, nhà thiết kế cần sử dụng thiết bị Switch đại xác định tốc độ tối đa cổng Switch TDSwmax Thông số xác định thông qua việc sử dụng thiết bị Switch thực tế Số lượng cổng LANSwitch ( Số lượng LANSwitch) Lưu lượng qua hệ thống LANSwitch gồm có loại: lưu lượng loại dịch vụ lưu lượng thơng tin quản lí dịch vụ Gọi TLLLi tỉ lệ lưu lượng thơng tin quản lí dịch vụ /lưu lượng nội dung dịch vụ dịch vụ thứ i Ta có cơng thức tính số cổng cần thiết LANSwitch SLSw= ((1+TLLLVoIP) * LLVoIP + (1+TLLLInternet) * LLInternet + (1+TLLLVoD) * LLVoD + (1+ TLLLTV) *LLTV) / TDSwmax = ((1+0.5) * 2.6 + (1+0.5) * 132 + (1+0.3) * 1200 + (1+ 0.3) * 80) / 100 ≈ 19 5.2.3 Tính tốn tham số kĩ thuật Server dịch vụ Server quản lí Tốc độ xử lí CPU dung lượng RAM Q trình tính tốn tham số kĩ thuật cho hệ thống Server tương tự trình xác định tham số kĩ thuật cho hệ thống LAN Switch Việc xác định tham số kĩ thuật tốc độ xử lí CPU dung lượng RAM xác định thông qua kinh nghiệm thực tế người thiết kế hệ thống Hiện hãng sản xuất thiết bị phần cứng cho Server cung cấp nhiều loại cấp độ sản phẩm Điều giúp cho người thiết kế hệ thống dễ dàng việc lựa chọn thiết bị Đối với hệ thống lớn hệ thống DataCenter, lời khuyên người thiết kế hệ thống lựa chọn thiết bị tiên tiến thời điểm Về tốc độ xử lí CPU, có số dải cấp độ sản phẩm mà nhà thiết kế tham khảo như: Quad Core 3.0GB, Quad Core 2.66GB, Quad Core 2.33GB, Dual-Core Lê Bá Tiệp 103 Cao học điện tử Nghiên cứu công nghệ lưu trữ thiết kế trung tâm liệu cho VNPT 3.2GB… Hiện nay, hãng sãn xuất lớn Intel hay AMD đưa thiết bị CPU Quad Core 3.0G Đây loại CPU có tốc độ xử lí gần cao lựa chọn lí tưởng cho người thiết kế hệ thống DataCenter Về dung lượng RAM, dải cấp độ sản phẩm phong phú như: 8GB, 4GB, 2GB, 1GB Trên thị trường Việt Nam xuất RAM 8GB dùng cho thiết bị Server Đây xem lựa chọn lí tưởng cho thiết bị Server hệ thống DataCenter Sau lựa chọn thông số kĩ thuật tốc độ xử lí CPU dung lượng RAM cho Server dịch vụ Server quản lí Bằng phép đo đạc thực tế, nhà thiết kế mạng cần xác định thông số sau: UPSSmax: Số lượng người dùng lớn mà Server dịch vụ xử lí đơn vị thời gian UPSMmax: Số lượng người dùng lớn mà Server quản lí xử lí đơn vị thời gian Các thông số đo đạc thực tế thiết bị đo đạc kiểm tra phòng thí nghiệm đưa nhà cung cấp thiết bị hệ thống mạng Cách thức tính tóan số lượng Server dịch vụ Server quản lí thể sau Hình 5-2 Mơ hình tính tốn số lượng Server (dịch vụ quản lí) Lê Bá Tiệp 104 Cao học điện tử Nghiên cứu công nghệ lưu trữ thiết kế trung tâm liệu cho VNPT Từ cấu hình Server (CPU, RAM), người thiết kế hệ thống xác định tham số UPSSmax UPSMmax đầu vào để tính số lượng Server cần thiết Số lượng Server dịch vụ thứ i tính theo cơng thức: SLSS i = SLi * HS i UPSS max Số lượng Server quản lí tính theo cơng thức N SLSM = ∑ SL * HS i =1 i i UPSM max 5.2.4 Xác định dung lượng lưu trữ (DLLTSAN), dự phòng(DLDPSAN) tổng dung lượng lưu trữ hệ thống SAN (DLSAN) Dung lượng lưu trữ DLLTSAN • Dung lượng lưu trữ cho dịch vụ VoD Một số tham số tính tốn: ¾ SVVoD dung lượng kênh lưu trữ ¾ NoCVoD số lượng kênh lưu trữ ¾ TVoD thời gian lưu trữ Vậy dung lượng cần lưu trữ dịch vụ VoD DLLTVoD = SVVoD * NoCVoD* TVoD = 2Mbps * 40 * 2400s ≈ 192000Mbit ≈ 24GB • Dung lượng lưu trữ cho dịch vụ Internet (hosting…) Nhằm làm rõ ý nghĩa tham số tính tốn, luận văn đưa thành phần khách hàng sử dụng dịch vụ Internet (hosting ) VDC Lê Bá Tiệp 105 Cao học điện tử Nghiên cứu công nghệ lưu trữ thiết kế trung tâm liệu cho VNPT Bảng 5-1 Thị phần khách hàng sử dụng dịch vụ Internet (hosting) VDC KHÁCH HÀNG SỬ DỤNG HOSTING Dung lượng Tổng Tỷ lệ % Tỷ lệ % Phân khúc dung số lượng doanh số thị trường lượng MB 32 MB 7% 0,22% Phân khúc 3MB 315 MB 23% 2,2% nhỏ – 10 MB 1.480 MB 32% 10,37% Phân khúc 10 – 50 MB 6.950 MB 29% 48,68% vừa 50 – 100 MB 2.700 MB 6% 18,9% 100 – 150 MB 600 MB 4,2% 200 MB 2.200 MB 2% 1% Phân khúc lớn 15,4% Một số tham số tính tốn: ¾ N số lượng loại gói dịch vụ Inernet (hosting…) ¾ TLi phần trăm khách hàng chọn gói tin dịch vụ Internet (hosting) ¾ DLi dung lượng gói dịch vụ thứ i ¾ SLCInternet số lượng khách hàng dùng dịch vụ Internet (hosting) Vậy dung lượng lưu trữ dịch vụ Internet (hosting…) N DLLTInternet = ∑ SLC Internet * TLi * DLi = (1100 * 7% * 1MB) + (1100 * 23% * 3MB) + (1100 * 32% * 10MB) + (1100 * 29% * 50) + (1100 * 6% * 100MB) + (1100 * 1% * 600MB) + (1100 * 2% * 200MB) = 37906MB ≈ 37GB Gọi TLLTi tỉ lệ dung lượng lưu trữ nội dung quản lí dịch vụ/ dung lượng nội dung dịch vụ Vậy dung lượng lưu trữ mạng SAN tính sau: Lê Bá Tiệp 106 Cao học điện tử Nghiên cứu công nghệ lưu trữ thiết kế trung tâm liệu cho VNPT DLLTSAN = DLLTVoD * (1+ TLLTVoD) + DLLTInternet * (1+TLLTInternet) = 24 * (1 + 0.3) + 37 * (1 + 0.5) ≈ 87GB Dung lượng dự phịng Tính tốn dung lượng dự phịng tùy thuộc vào phương thức dự phòng mà người thiết kế hệ thống mạng lựa chọn Có số loại dự phịng như: dự phịng 1-1, dự phịng có độ ưu tiên, dự phòng phân lớp… Tuy nhiên, liệu lưu trữ hệ thống SAN liệu nội dung cung cấp đến khách hàng sử dụng dịch vụ nên mức dự phịng liệu cần có độ ưu tiên cao Vì vậy, khuyến nghị đưa hệ thống SAN cần lưu trữ liệu với dự phòng 1-1 Với kiểu dự phòng 1-1, dung lượng dự phòng dung lượng lưu trữ nên DLLTSAN = DLDPSAN Như vậy, dung lượng lưu trữ hệ thống SAN (DLSAN) tính sau DLSAN = DLLTSAN + DLLPSAN = * DLLTSAN = 87 * = 174GB Do tốc độ tăng trưởng liệu hàng năm 20% nên dung lượng liệu sau 10 năm tính là: Bảng 5-1: Bảng tính dung lượng lưu trữ cho 10 năm Năm Dung lượng liệu (GB) Lê Bá Tiệp Năm thứ 208,80 Năm thứ 256,56 Năm thứ 300,67 Năm thứ 360,81 Năm thứ 432,97 Năm thứ 519,56 107 Cao học điện tử Nghiên cứu công nghệ lưu trữ thiết kế trung tâm liệu cho VNPT Năm thứ 623,47 Năm thứ 748,17 Năm thứ 897,80 Năm thứ 10 1077,36 Tổng dung lượng 5426,17 Tổng dung lượng liệu có sau 10 năm 5426,17 GB 5.2.5 Hệ số Caching (HSC) dung lượng hệ thống Cache (DLCH) Hệ số Caching (HSC) Mục đích sử dụng hệ thống Cache tối thiểu hóa thời gian đáp ứng (Response Time) Vì vậy, việc xác định hợp lí hệ số Caching khơng giúp nhà khai thác triển khai dịch vụ mạng sử lí tượng “thắt cổ chai” (bottleneck), tăng chất lượng dịch vụ mà giảm chi phí đầu tư dự án Hiện nay, theo chuyên gia làm việc với hệ thống DataCenter, hệ số caching phù hợp HSC = 0.1 Điều có nghĩa, dung lượng lưu trữ liệu 300Gbyte dung lượng nhớ Cache 30Gbyte Hệ số xác định theo ý kiến đánh giá kinh nghiệm chuyên gia hệ thống Dung lượng hệ thống Cache (DLCH) Từ dung lượng lưu trữ SAN (DLLTSAN) hệ số Caching (HSC), cơng thức tính hệ số Cache sau : DLCH = HSC * DLLTSAN = 87GB * 0.1 = 8.7GB Thông qua công thức này, người thiết kế hệ thống xác định dung lượng cần thiết cho hệ thống Cache Lê Bá Tiệp 108 Cao học điện tử Nghiên cứu công nghệ lưu trữ thiết kế trung tâm liệu cho VNPT KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trong môi trường cạnh tranh, hệ thống Data Center chiếm vai trò quan trọng làm tăng khả cạnh tranh cho nhà cung cấp dịch vụ Mặc dù nhiều khó khăn, nhìn chung việc xây dựng hệ thống Data Center tập trung xu hướng tất yếu nhằm thúc đẩy khả cạnh tranh cung cấp dịch vụ tập đoàn VNPT Một hệ thống DataCenter tập trung đem lại lợi to lớn cho tập đoàn việc cung cấp dịch vụ tương lai đến khách hàng Luận văn xem nguồn tư liệu quý giá hỗ trợ người khai thác triển khai hệ thống mạng DataCenter vấn đề như: ¾ Tìm hiểu mơ hình hệ thống DataCenter tập trung ¾ Nghiên cứu công nghệ cho thành phần hệ thống DataCenter ¾ Tính tốn tham số cho thành phần hệ thống Luận văn trình bảy tiêu chuẩn mơ hình TTDL, bên cạnh cịn trình bày giải pháp lưu trữ liệu có thị trường, từ sâu vào phân tích giải pháp để xây dựng Trung tâm liệu cho tổng công ty VNPT Luận văn đưa phân tích, lựa chọn giải pháp để TTDL cần xây dựng đạt chuẩn Tier III theo tiêu chí hiệp hội viễn thông quốc tế (TIA) Do hạn chế thời gian lực nên nội dung đồ án tốt nghiệp tập trung mô tả phần lõi TTDL bao gồm hệ thống mạng, máy chủ, hệ thống lưu trữ, lưu liệu số thành phần phục vụ cho hoạt động TTDL mà chưa đề cập hết tất khía cạnh TTDL vẽ thiết kế hệ thống máng cáp, hệ thống chống sét, phân vùng địa IP… để bổ sung hoàn chỉnh toàn thiết kế xây dựng TTDL Em xin chân thành cám ơn TS Bùi Việt Khôi anh chị em thuộc TTDL thuộc tập đồn VNPT tận tình hướng dẫn giúp đỡ hoàn thành luận văn Lê Bá Tiệp 109 Cao học điện tử Nghiên cứu công nghệ lưu trữ thiết kế trung tâm liệu cho VNPT Tài liệu tham khảo [1] Trang Web chuyên đề: http://en.wikipedia.org/wiki/Data_center [2] Tiêu chuẩn thiết kế hệ thống Data Center TIA-EIA-942 [3] Đề tài “Nghiên cứu đề xuất định hướng phát triển dịch vụ mạng NGN TCT đến 2010” [4] Số liệu thống kế từ trang Web http://www.vnpt.com.vn/index.asp?id=7&dataID=12133 [5] Đề tài “Quy hoạch mạng NGN tập đoàn VNPT đến năm 2010” TS.Nguyễn Hồng Quân chủ trì [6] Tài liệu “Data Center Fundamentals”, Mauricio Arregoces and Maurizio Portolani, 2005 [7] Tài liệu “Administering Data Centers: Servers, Storage, and Voice over IP” Kailash Jayaswal, 2004 Lê Bá Tiệp 110 Cao học điện tử ... Nghiên cứu công nghệ lưu trữ thiết kế trung tâm liệu cho VNPT LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan toàn nội dung đề cập luận văn ? ?Nghiên cứu công nghệ lưu trữ thiết kế trung tâm liệu (Data Center) cho. .. tử Nghiên cứu công nghệ lưu trữ thiết kế trung tâm liệu cho VNPT Chương 1.Tổng quan hệ thống DataCenter Chương I chương mở đầu cho toàn luận văn ? ?Nghiên cứu công nghệ lưu trữ thiết kế trung tâm. .. lượng lưu trữ liệu 300GB Mơ hình cơng nghệ Caching thiết bị lưu trữ thể sau: Lê Bá Tiệp 33 Cao học điện tử Nghiên cứu công nghệ lưu trữ thiết kế trung tâm liệu cho VNPT Hình 2-3 Mơ hình Caching thiết