用OpenStack構(gòu)建南方電網(wǎng)廣東公司能源云

構(gòu)建南網(wǎng)云，南網(wǎng)廣東公司先行

南方電網(wǎng)廣東公司隸屬中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司，直接管理廣東全省19個(gè)地市供電局，以及電力調(diào)度控制、電網(wǎng)規(guī)劃、信息、通信、基建、物資、科研、教育培訓(xùn)、綜合能源等多家中心機(jī)構(gòu)和直屬單位。

“十三五”信息化規(guī)劃中，南方電網(wǎng)集團(tuán)提出了通過構(gòu)建“厚云薄端”的“南網(wǎng)云”來(lái)推動(dòng)公司IT架構(gòu)升級(jí)，以快速響應(yīng)多元化業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。隨著南方電網(wǎng)精益化戰(zhàn)略的深入推進(jìn)和競(jìng)爭(zhēng)性業(yè)務(wù)的漸次展開，亟需通過“南網(wǎng)云”的建設(shè)來(lái)提升信息化水平，縮短應(yīng)用上線周期，快速響應(yīng)業(yè)務(wù)需求和市場(chǎng)變化，支撐業(yè)務(wù)創(chuàng)新，同時(shí)應(yīng)對(duì)公司集約化帶來(lái)的挑戰(zhàn)。

為積極遵循南方電網(wǎng)集團(tuán)提出的“南網(wǎng)云”頂層設(shè)計(jì)統(tǒng)一技術(shù)指導(dǎo)思想，南方電網(wǎng)廣東公司計(jì)劃穩(wěn)步、分階段、有序地推進(jìn)廣東省內(nèi)的云建設(shè)，并首先選擇了清遠(yuǎn)基地作為試點(diǎn)之一進(jìn)行建設(shè)。

通過項(xiàng)目試點(diǎn)，搭建南方電網(wǎng)廣東公司清遠(yuǎn)基地電力綜合服務(wù)智慧行政云，以建設(shè)新型的互聯(lián)網(wǎng)模式業(yè)務(wù)系統(tǒng)平臺(tái)為目標(biāo)，同時(shí)集大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、視頻智能分析、GIS、人工智能、無(wú)線通信等新技術(shù)于一體，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用子系統(tǒng)的互聯(lián)互通，以及數(shù)據(jù)集成和數(shù)據(jù)建模等大數(shù)據(jù)功能。智慧行政云平臺(tái)對(duì)業(yè)務(wù)管控實(shí)現(xiàn)智能聯(lián)動(dòng)、圖形可視、實(shí)時(shí)調(diào)控、高效運(yùn)營(yíng)等，最終滿足辦公、后勤全面業(yè)務(wù)的智慧管理，同時(shí)可以根據(jù)未來(lái)業(yè)務(wù)規(guī)模按需擴(kuò)展，后續(xù)也可以將清遠(yuǎn)基地智慧應(yīng)用建設(shè)成果進(jìn)一步推廣至全省各地市局。

信息化之路，四大問題需解決

“十三五”期間，在云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等相關(guān)技術(shù)的推動(dòng)下，各行各業(yè)都在謀求變化，試圖構(gòu)建新的產(chǎn)業(yè)格局，占據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制高點(diǎn)，對(duì)于南方電網(wǎng)廣東公司來(lái)說也是如此。但其清遠(yuǎn)基地信息化建設(shè)面臨著來(lái)自地域跨度大、異構(gòu)化管理、利舊觀念等問題，企業(yè)信息化建設(shè)面臨巨大挑戰(zhàn)：

▌業(yè)務(wù)場(chǎng)景多樣化：

清遠(yuǎn)基地智慧應(yīng)用涵蓋食堂、安保、會(huì)議、應(yīng)急倉(cāng)庫(kù)四大功能模塊的智能化系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，包括人臉識(shí)別、車牌識(shí)別、門禁、廣播、網(wǎng)絡(luò)、Wi-Fi、監(jiān)控、報(bào)警、能源管理等多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心融合運(yùn)維、平安城市智能運(yùn)維、WLAN全生命周期管理等場(chǎng)景。

▌數(shù)據(jù)豐富多樣：

業(yè)務(wù)覆蓋視頻類、數(shù)據(jù)類、管理類三大類，其中視頻類業(yè)務(wù)為低優(yōu)先級(jí)（be）、數(shù)據(jù)類為中優(yōu)先級(jí)(af)、管理類業(yè)務(wù)為高優(yōu)先級(jí)(ef)。因視頻業(yè)務(wù)多線程調(diào)用視頻時(shí)可能導(dǎo)致流量爆滿，因而需要對(duì)視頻流量進(jìn)行限速。

▌存量復(fù)雜：

清遠(yuǎn)基地現(xiàn)有環(huán)境存在近百臺(tái)異構(gòu)的服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)設(shè)備，數(shù)據(jù)中心環(huán)境復(fù)雜，軟件平臺(tái)多樣，業(yè)務(wù)種類繁多；現(xiàn)有服務(wù)器種類和存儲(chǔ)涵蓋了多個(gè)廠商的產(chǎn)品,其種類也非常多；而且服務(wù)器的型號(hào)和性能也參差不齊；甚至可能出現(xiàn)即將過?；蛱蕴漠a(chǎn)品到當(dāng)今主流的產(chǎn)品都有的情況。存量設(shè)備的存在和不斷增加及變化，容易造成管理人員缺乏對(duì)基礎(chǔ)架構(gòu)資源集中管理的情況。

▌運(yùn)維難度大：

這些現(xiàn)狀直接導(dǎo)致了對(duì)管理人員的技能需求相對(duì)較高，要求他們熟悉各類型的技術(shù)。而實(shí)際情況是，管理人員疲于應(yīng)付日常維護(hù)工作，很難及時(shí)兼顧其他工作，具體表現(xiàn)在對(duì)異構(gòu)設(shè)備和系統(tǒng)的性能指標(biāo)不能有效和集中的進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)服務(wù)器的補(bǔ)丁維護(hù)、軟件部署、備份、容災(zāi)等方面都不能進(jìn)行集中的管理，最終造成運(yùn)維工作做得不夠理想，并且運(yùn)維成本也很高。

目前信息化建設(shè)所存在的短板，諸如業(yè)務(wù)需求和問題響應(yīng)速度慢、CSGII系統(tǒng)架構(gòu)復(fù)雜、問題定位難、開發(fā)周期長(zhǎng)、系統(tǒng)應(yīng)用質(zhì)量有待提高、持續(xù)改進(jìn)能力欠缺、自主可控度不足等問題也需要通過試點(diǎn)項(xiàng)目的建設(shè)來(lái)嘗試進(jìn)行緩解和解決。

上云，落地南方電網(wǎng)廣東公司能源云

本項(xiàng)目根據(jù)將云平臺(tái)建設(shè)為新型業(yè)務(wù)系統(tǒng)平臺(tái)的目標(biāo)，同時(shí)具備高度的可擴(kuò)展性和可升級(jí)能力，滿足業(yè)務(wù)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和業(yè)務(wù)升級(jí)。

結(jié)合IT的信息化建設(shè)現(xiàn)狀、用戶需求以及其整體的標(biāo)準(zhǔn)要求，需要對(duì)計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行較徹底的云化，通過建設(shè)云平臺(tái)以滿足各方面的要求。針對(duì)南方電網(wǎng)廣東公司的具體情況及需求，九州云為其打造了一套基于OpenStack的智慧行政云解決方案，如圖1所示。

圖1 基于OpenStack的智慧行政云總體構(gòu)架

云資源管理平臺(tái)（IaaS）實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源以及網(wǎng)絡(luò)資源的整合，形成統(tǒng)一的邏輯資源池，對(duì)外提供計(jì)算、存儲(chǔ)及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，其中計(jì)算服務(wù)提供裸機(jī)、KVM虛擬機(jī)、VMware虛擬機(jī)3類服務(wù)；存儲(chǔ)服務(wù)基于集中式存儲(chǔ)、分布式存儲(chǔ)技術(shù)提供塊存儲(chǔ)、對(duì)象存儲(chǔ)以及文件存儲(chǔ)3類服務(wù)；網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供網(wǎng)絡(luò)、子網(wǎng)、路由器、負(fù)載均衡、防火墻等服務(wù)。

平臺(tái)即服務(wù)層（Paas）將各類平臺(tái)軟件和應(yīng)用程序歸類為基礎(chǔ)組件、技術(shù)組件和業(yè)務(wù)組件。其中基礎(chǔ)組件提供標(biāo)準(zhǔn)通用服務(wù)，包括關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)、大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)緩存、應(yīng)用中間件、消息中間件、容器、工作流引擎等，實(shí)現(xiàn)彈性計(jì)算、彈性擴(kuò)容、消息通信、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能，所有組件已接口服務(wù)形式對(duì)外提供服務(wù)，云平臺(tái)需提供服務(wù)集成服務(wù)實(shí)現(xiàn)服務(wù)的統(tǒng)一管理，并提供持續(xù)集成和連續(xù)交付服務(wù)，為應(yīng)用提供開發(fā)、運(yùn)行、部署等方面支撐。（如圖2所示）

圖2 平臺(tái)即服務(wù)層（Paas）平臺(tái)架構(gòu)

云管理平臺(tái)（CMP）主要提供云資源管理、云運(yùn)維管理、云運(yùn)營(yíng)管理和接口管理幾大功能模塊。云管平臺(tái)還對(duì)交付的資源使用情況進(jìn)行持續(xù)的計(jì)量和計(jì)費(fèi)統(tǒng)計(jì)，提供全局、部門、項(xiàng)目等維度的用量統(tǒng)計(jì)分析服務(wù)，通過內(nèi)置的計(jì)費(fèi)管理、配額管理、計(jì)量統(tǒng)計(jì)及報(bào)表功能，為IT運(yùn)維、IT管理和IT用戶提供多種類型的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表，提升IT服務(wù)管理的效率和水平。

云管平臺(tái)不僅為IT運(yùn)維管理提供了高效率、自動(dòng)化的管理手段，還為業(yè)務(wù)用戶提供了界面友好的自助服務(wù)入口。業(yè)務(wù)用戶在服務(wù)目錄中選擇所需服務(wù)，即可自助完成云資源的申請(qǐng)，經(jīng)流程審批，系統(tǒng)即自動(dòng)完成所申請(qǐng)的資源的交付，實(shí)現(xiàn)了IT服務(wù)使用和交付的云化。

作為企業(yè)級(jí)運(yùn)維體系的重要基礎(chǔ)平臺(tái)，云管平臺(tái)還提供了完備的開發(fā)接口，支持通過REST API和更多類型的基礎(chǔ)資源和第三方運(yùn)維管理平臺(tái)集成，如：應(yīng)急指揮系統(tǒng)、視頻、食堂、安保、會(huì)議、應(yīng)急倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)等。通過持續(xù)的集成建設(shè)，最終形成云環(huán)境下流程驅(qū)動(dòng)的一體化運(yùn)維體系，如圖3所示。

圖3 云管平臺(tái)一體化運(yùn)維體系

通過該項(xiàng)目建設(shè)，南方電網(wǎng)廣東公司清遠(yuǎn)基地電力綜合服務(wù)智慧行政云成為了OpenStack控制平面高可用與高性能的云管理平臺(tái)，并實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新：

▌平臺(tái)高可用

整個(gè)OpenStack云平臺(tái)的高可用主要依賴控制平面的高可用，設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于如何平衡關(guān)鍵服務(wù)可靠性與平臺(tái)可擴(kuò)展性之間的矛盾，同時(shí)從計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)等模塊優(yōu)化OpenStack平臺(tái)消息機(jī)制，經(jīng)過優(yōu)化后，平臺(tái)組件間的冗余消息大幅減少，消息轉(zhuǎn)發(fā)效率大幅提升。管理平臺(tái)具有高可用機(jī)制保證，實(shí)現(xiàn)集群部署，采用分布式的架構(gòu)，組件具有多活的特點(diǎn)。

▌深入優(yōu)化計(jì)算、存儲(chǔ)以及網(wǎng)絡(luò)性能

從KVM、OVS、Ceph等最底層技術(shù)開始源代碼級(jí)優(yōu)化，最終提供接近物理硬件能力的計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)性能，為本項(xiàng)目各個(gè)核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供了高性能、可靠的服務(wù)平臺(tái)。

▌智能平臺(tái)監(jiān)控及告警

一旦物理機(jī)、OpenStack服務(wù)、或Ceph集群出現(xiàn)異常, Zabbix均能監(jiān)控到并自動(dòng)報(bào)警. 將報(bào)警信息以短信、微信的形式發(fā)送到相關(guān)運(yùn)維人員的手機(jī)上。通過與九州云的Zabbix監(jiān)控集成，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)大屏幕、指示燈，及自動(dòng)短信發(fā)送。

▌多租戶管理及隔離

本項(xiàng)目對(duì)OpenStack安全是主要從權(quán)限管理和網(wǎng)絡(luò)安全管理來(lái)控制對(duì)云平臺(tái)安全的保證。實(shí)現(xiàn)對(duì)OpenStack各個(gè)組件之間的API調(diào)用進(jìn)行身份識(shí)別；通過用戶，租戶或項(xiàng)目（角色控制服務(wù)消費(fèi)者對(duì)各個(gè)服務(wù)資源的訪問權(quán)限。此外，運(yùn)用OpenStack實(shí)現(xiàn)三層分級(jí)賬戶權(quán)限管理， 為不同權(quán)限級(jí)別的用戶呈現(xiàn)不同的導(dǎo)航界面，支持每個(gè)業(yè)務(wù)項(xiàng)目組來(lái)部署與修改自己的虛機(jī)。

云平臺(tái)提升自主創(chuàng)新，保持市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力

隨著國(guó)家電力體制改革，售端市場(chǎng)化競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)的形成，要求電網(wǎng)企業(yè)信息化能力的快速升級(jí)，以此來(lái)應(yīng)對(duì)“一主兩翼、國(guó)際拓展”產(chǎn)業(yè)布局所帶來(lái)的業(yè)務(wù)發(fā)展和外部環(huán)境的快速變化。

同時(shí)電力信息系統(tǒng)由分散部署到統(tǒng)一部署的轉(zhuǎn)變，面臨著海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)能力和計(jì)算能力的瓶頸，以及系統(tǒng)的訪問壓力大等問題。

基于此，結(jié)合電力系統(tǒng)"分級(jí)管理、分層控制、分布處理"的特點(diǎn),提出一種基于OpenStack且兼容異構(gòu)資源的清遠(yuǎn)基地私有云平臺(tái)設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而充分發(fā)揮數(shù)據(jù)的高階業(yè)務(wù)價(jià)值，服務(wù)于電力業(yè)務(wù)，提升南方電網(wǎng)廣東公司的自主創(chuàng)新能力，保持市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

本次南方電網(wǎng)廣東公司清遠(yuǎn)基地電力綜合服務(wù)智慧行政云，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)資源徹底的云化，并將全部業(yè)務(wù)系統(tǒng)遷移到云計(jì)算平臺(tái)中，在試運(yùn)行過程中，不僅穩(wěn)定可靠，更大幅提升了運(yùn)行效率，后續(xù)還將在此基礎(chǔ)上開展運(yùn)維自動(dòng)化相關(guān)工具的研究，并實(shí)現(xiàn)充分與大數(shù)據(jù)平臺(tái)、物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)等技術(shù)結(jié)合。

該OpenStack云平臺(tái)將為本項(xiàng)目進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)創(chuàng)新提供穩(wěn)定靈活、自主可控的基礎(chǔ)架構(gòu)支撐。

南方電網(wǎng)廣東公司清遠(yuǎn)基地電力綜合服務(wù)智慧行政云在2019年將依托省公司、東莞局的成功經(jīng)驗(yàn)，面向全省各地市局、區(qū)局推進(jìn)改工作，初步預(yù)計(jì)在未來(lái)2～3年內(nèi)完成全省技改建設(shè)工作。

平臺(tái)建設(shè)不是對(duì)原有系統(tǒng)的顛覆，而是在原技術(shù)體系外用云計(jì)算技術(shù)、云服務(wù)理念構(gòu)建的技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)，與原技術(shù)體系協(xié)同發(fā)展、互為補(bǔ)充，建立傳統(tǒng)應(yīng)用加云應(yīng)用架構(gòu)的雙模式IT服務(wù)體系，打造核心技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力，支持業(yè)務(wù)創(chuàng)新發(fā)展，保障業(yè)務(wù)正常運(yùn)營(yíng)。

關(guān)于九州云99Cloud：

九州云成立于2012年，是中國(guó)早期從事OpenStack和相關(guān)開源服務(wù)的專業(yè)公司。公司成立六年，秉承“開源 · 賦能變革”的理念，不斷夯實(shí)自身實(shí)力，已實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)從核心云到邊緣云再到垂直行業(yè)應(yīng)用的拓展和積累，先后為政府、金融、運(yùn)營(yíng)商、能源、制造業(yè)、商業(yè)、交通、物流、教育、醫(yī)療等各大行業(yè)的企業(yè)級(jí)客戶提供高質(zhì)量的云計(jì)算服務(wù)。目前擁有國(guó)家電網(wǎng)、×××、中國(guó)銀聯(lián)、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)資源衛(wèi)星、eBay、國(guó)際陸港集團(tuán)、中國(guó)人壽、萬(wàn)達(dá)信息、東風(fēng)汽車、諾基亞等眾多重量級(jí)客戶，被用戶認(rèn)可為開源界的領(lǐng)軍企業(yè)。