Проектирование информационно-коммуникационной инфраструктуры УВЦ

-Служба каталогов для  удобного централизованного управления  учетными записями пользователей  и связанными сетевыми ресурсами.

-Сервисы терминального  доступа, для работы пользователей  с внутренней учебной информации.

-Внутренняя сеть защищена  от вторжений из внешней сети.

-Сервисы резервного копирования  позволят регулярно сохранять  важную информацию пользователей  в специальном хранилище. В  случае случайной либо аварийной  потери информации будет предоставлена  возможность восстановления потерянных  данных.

Надежность и непрерывность  работы данной информационной системы  обусловлена наличием отказоустойчивых систем хранения данных и сетевых  узлов, наличием резервного канала в  интернет, доступностью сетевых сервисов, подсистемы резервного питания от источников бесперебойного питания.

Базовые структуры ЦОД (подсистема виртуализации) защищены от угрозы случайных  или преднамеренных вредоносных  действий пользователей, а так же угрозы проникновения вредоносного программного обеспечения путем прозрачной изоляции от пользовательского сегмента сети.

В случае роста УВЦ данная информационная система позволит гибко и эффективно наращивать вычислительные мощности, и пропускную способность сетевых каналов без остановки работы и простоев сетевых сервисов.

В случае аварий либо вывода из эксплуатации (например, для модернизации аппаратной составляющей) физического  сервера система данного ЦОД  позволит выполнение его сервисов на оставшихся вычислительных мощностях.

Из всего вышеперечисленного можно сделать вывод о высокой  целесообразности разработки данного  проекта.

 

1.4 Выводы по 1 главе

 

Ядром учебного пространства будет выступать  проектируемый учебно-вычислительный центр, внутри которого будет функционировать  современная ИТ-инфраструктура университета. Стратегия реализуемой системы  характеризуется в первую очередь  наличием единого централизованного  администрирование многопользовательского режима.

Реализуемый подход рассматривает всю образовательную  деятельность вуза как последовательность взаимосвязанных процессов, которые  проходят через все подразделения, задействуют все службы и ориентированы  на реализацию стратегических целей, которые  вуз ставит перед собой. 

УВЦ в  перспективе позволит обеспечить все  факультеты вуза типовым набором сервисов, обеспечивающих реализацию всех этапов обучения, включая мониторинг и учебного процесса; полностью автоматизировать процесс информационных ресурсов среды и иных параметров, обеспечивающих возможность максимального информирования пользователей об услугах, предлагаемых вузом; создать среду профессионального общения научных и педагогических кадров независимо от их местонахождения или места работы; автоматизировать сбор и представление статистических, а также интегральных показателей процессов, как всей среды в целом, так и ее региональных сегментов; осуществлять мониторинг информационно-образовательной среды, а также моделировать механизм ее совершенствования. Главной идеей является формирование единого подхода к созданию качественно новой информационной среды, необходимой для решения всего комплекса задач повышения эффективности и качества функционирования Университета.

 

2 глава. Проектирование информационно-коммуникационной инфраструктуры УВЦ

 

2.1 Архитектура УВЦ

 

Общие требования к учебно-вычислительному центру:

1)УВЦ должен предоставлять возможности эффективного взаимодействия сетевых сервисов университета.

2) УВЦ должен предоставить возможность гибкого масштабирования информационной системы.

3) Должна быть реализована отказоустойчивость на уровне выхода из строя любого коммутационного узла или канала связи УВЦ (исключая пользовательский сегмент).

4) Должна быть реализована отказоустойчивость на уровне выхода из строя одного накопителя данных в любом узле.

5) УВЦ должен иметь надежную систему резервного копирования информационных баз университета.

6)При использовании системы резервного копирования риски фатального исхода должны быть минимизированы.

7) Оборудование УВЦ должно обеспечиваться электричеством в течение 15 минут после отключения общего электроснабжения.

8) Для индивидуальных пользователей или групп пользователей должна быть возможность установки различных уровней доступа.

 

Требования  к сетевой среде учебно-вычислительного центра:

1) Университет должен быть разбит на соответствующие сетевые сегменты.

2) Должна иметься возможность дальнейшей сегментации и расширения информационной системы в случае увеличения количества отделов, а так же в случае увеличения количества узлов в каждом из отделов.

3) Требуется увеличить степень эффективного использования сетевого оборудования.

4) Должна быть реализована система автоматического назначения сетевых адресов клиентским компьютерам.

5) В серверном сегменте кроме самих серверов допускается нахождение только компьютеров операторов и обслуживающего персонала информационной инфраструктуры.

 

Требования  к организации сетевых сервисов УВЦ:

1) УВЦ должен обеспечивать возможность работы следующих сетевых сервисов:

2) Файловые сервисы для хранения информационных баз с возможностями доступа из внутренней гетерогенной сети университета и из внешних сетей (интернет).

3) Служба каталогов для хранения учетных данных пользователей и централизованного управления связанными сетевыми ресурсами.

4) HTTP-сервер для доступа к сайту университета.

5) Сервисы терминального доступа пользователей университета из внешней сети к внутренним ресурсам университета.

6) Сервисы, обеспечивающие разрешение имен узлов.

7) Сервисы, обеспечивающие контролируемую изоляцию внутренней сети университета от внешней сети (интернет).

8)Требуется распределение сервисов, уменьшающее количество простоев и непродуктивной работы серверного оборудования.

9) Должна быть возможность автоматического восстановления работоспособности сервисов в случае аппаратных или программных сбоев серверов.

10) Для серверного сегмента (исключая сервисы для создания и обеспечения работы службы каталогов) следует выбрать программное обеспечение с открытым исходным кодом.

 

Требования  к организации подсистемы УВЦ для доступа к внешним сетям (интернет):

1) Подсистема доступа во внешнюю сеть (интернет-шлюз) должна располагаться на изолированном физическом узле. При этом доступ в сеть интернет должен предоставляться для любого сегмента сети.

2) Внутренняя структура сети университета должна быть скрыта для внешних сетей.

3) Необходимо обеспечить защиту локальной сети университета от внешних сетевых угроз.

4) Подсистема доступа к внешним сетям должна обеспечить отказоустойчивость подключения на уровне каналов.

5) Должна быть возможность доступа из внешних сетей к HTTP-серверу, файловому сервису и службам терминального доступа.

 

2.2 Типовая модель конфигураций  распределения инфраструктуры УВЦ

 

Обоснование выбора распределенной модели УВЦ

Факторы:

1) Центральное администрирование

2) Безопасность информации. Централизованное хранение пользовательской информации на сервере, которая регулярно резервируется, что увеличивает отказоустойчивость; отсутствие передачи по сети персональных данных, снижается риск хищения данных и атаки вирусов.

3) Надежность и ремонтопригодность 

4) Легкость сопровождения

 Недостатки  этой архитектуры: 

1) Наличие установленного соединение к сети

2) Постоянная активизация лицензии программное обеспечение

3) Ежегодная длительность  лицензии

Преимущество  терминального решение

Технические:

1. Централизация администрирования. Отсутствие в тонких клиентах обслуживаемого администратором программного или аппаратного обеспечения исключает необходимость его периодического обслуживания, диагностики и обновления. Нет необходимости в антивирусных программах на рабочих местах.
2. Масштабирование сети. Быстрое развертывание и администрирование рабочего места и приложений с рабочего места администратора с помощью программного обеспечения и образа системы для работы всей группы пользователей.
3. Повышение безопасность корпоративных данных. Централизованное хранение пользовательской информации на сервере, которая регулярно резервируется, что увеличивает отказоустойчивость; отсутствие передачи по сети персональных данных, снижается риск хищения данных и атаки вирусов.
4. Сокращение требований к быстродействию локальной сети. При работе тонких клиентов с терминальным сервером приложения и данные не передаются по сети, а происходит передача данных о нажатии клавиш, движениях мыши и обновлениях дисплея, которая эффективно работает даже в устаревших сетях предыдущего поколения.

Экономические:

1) Сверхнизкое энергопотребление.

2) Сокращением общей стоимости владения серверным сегментом информационной системы (виртуализация, сокращение физических компонент аппаратной части, уменьшение затрат на электроэнергию и пространство помещения).

3) Сокращением трудозатрат  на организацию работы УВЦ  (удобство пользования, централизация  и гибкое управление информационной  системой).

4) Повышенной отказоустойчивостью  и минимизацией рисков потери информации УВЦ.

5) В дальнейшем за счет  сокращение расходов низкая стоимость владения минимизируется (терминальное решение не нуждается в администрировании, периодической модернизации, ремонте, настройке, замене комплектующих, чистке)

6) Значительного увеличения  периода модернизации рабочих  станций до 8 лет

Необходимые ресурсы 

 

Технические: 1) Приобретение терминальных решений

 

Технологические:

1) Разворачивание — на  сервере программных продуктов на виртуальной платформе

2) Организация систем  виртуализации – применение платформы виртуализации: платформа виртуализации компании Citrix - Citrix XenServer, VMware - VMware vSphere, решение по виртуализации компании Microsoft - Hyper-V, с целью распределения терминальных решении, что даёт возможность обезопасить обрабатываемые данные при сохранении, снизить затраты на администрирование и энергопотребление;

3) Оптимизация применения вычислительных мощностей — регулярная балансировка нагрузок физических серверов в автоматическом режиме;

4)Формирование отказоустойчивых  и высокодоступных конфигураций, способных обеспечить функционирование  виртуальных машин, при отказе аппаратной части

Административные:

1. Реорганизовать существующую структуру компьютерного класса
2. Реорганизовать штат сотрудников компьютерных классов
3. Осуществить дислокацию компьютерных классов в соответствии с рис.3.

Инфраструктурные:

1) Микроклимат – подготовка  серверной комнаты с соблюдением  всех санитарно-технических норм

2) Бесперебойное электроснабжение

3) Резервное регулярное  копирование данных и соблюдение  регламента работ

Экономическое:

- расходы на ремонт помещений компьютерных классов

- расходы на прокладку  сети

- приобретение терминальных решений

Управленческие:

1) Обеспечит качественный  уровень сервиса УВЦ

2) реализация единого управление ИТ-инфраструктуой

 

Задачи для  терминальных решений 

 

Планирование  применения решений виртуализации

Виртуализация - это процесс  представления набора вычислительных ресурсов, или их логического объединения, который даёт какие-либо преимущества перед оригинальной конфигурацией. Помимо широко применяемых возможностей виртуализации отдельных вычислительных ресурсов компьютера (виртуальная память, виртуальна файловая система, виртуальный режим работы процессора V86-mode) существует так же возможность преобразовать («виртуализировать») аппаратные ресурсы компьютера, включая ЦП, ОЗУ, жесткий диск и сетевой контроллер, для создания полнофункциональной виртуальной машины, на которой можно установить отдельную ОС и выполнять приложения, как на «физическом» компьютере.

Общий принцип такой виртуализации показан на рисунке 4.

Рисунок 4 "Модель работы гипервизора"

 

Преимущества применения подобных решений виртуализации  очень значительны:

- Повышение отказоустойчивости.

- Возможность плавного  обновления и наращивания аппаратной  платформы.

- Увеличение возможностей  масштабирования информационной  системы.

- Изоляция служб.

- Возможность гибкого  распределения ресурсов между  службами.

- Использование операционной  системы, которая наилучшим образом  подходит для решения задачи.

Недостатки решений виртуализации:

- Сложность реализации.

- Проблемы с поддержкой  оборудования на уровне гостевых  ОС (надо заранее планировать  взаимодействие внутри виртуальной  среды).

- Некоторые платформы  виртуализации требовательны к  конкретному аппаратному обеспечению  (требуется предварительное планирование  аппаратной составляющей для  мониторов виртуальных машин).

- Снижение производительности  гостевых ОС (с применением технологий "паравиртуализации" и "аппаратной  виртуализации" потери производительности  минимальны).

В структуре УВЦ для достижения описанных преимуществ можно виртуализировать весь серверный сегмент за исключением подсистемы доступа к внешним сетям. Виртуализация сервисов УВЦ должна происходить с учетом отсутствия потерь функциональных качеств сетевых сервисов. С учетом предварительного планирования виртуальной среды недостатки систем виртуализации возможно свести к минимуму.