数字集群通信工程技术规范.doc

UDC中中华华人人民民共共和和国国国国家家标标准准GB/T××××-××××云计算系统设备工程技术标准Technical code for Cloud Computing System Devices Engineering（征求意见稿）2018-××-××发布2018-××-××实施中中华华人人民民共共和和国国住住房房和和城城乡乡建建设设部部中中华华人人民民共共和和国国质质量量监监督督检检验验检检疫疫总总局局联联合合发发布布1中华人民共和国国家标准中华人民共和国国家标准云计算系统设备工程技术标准Technical code for Cloud Computing System Devices EngineeringGB/TGB/T XXXX-XXXXXXXX-XXXX主编部门：中华人民共和国工业和信息化部批准单位：中华人民共和国住房和城乡建设部施行日期：2018年XX月XX日中国计划出版社201X 北 京GB/T××××××××2前 言本标准是根据住房城乡建设部关于印发 2016 年工程建设标准规范制订、修订计划的通知 （建标2015274 号）的要求，由上海邮电设计咨询研究院有限公司会同有关单位编制完成的。 在本标准编制过程中，编制组进行了深入的调查研究，认真总结了云计算系统设备应用与发展 状况，广泛征求全国有关单位和专家的意见，并参考国内外有关标准，经反复讨论、修改和完善， 最后经审查定稿。本标准的内容分为 6 章，主要技术内容包括：总则、术语和符号、总体技术要求、工程设计、 施工要求和工程验收。 本标准由住房和城乡建设部负责管理，由工业和信息化部负责日常管理，由上海邮电设计咨询 研究院有限公司负责具体技术内容的解释。本规范在执行过程中，请各单位结合工程实践，认真总 结经验，如发现需要修改或补充之处，请将意见和建议寄至上海邮电设计咨询研究院有限公司云 计算系统设备工程技术标准管理组（地址：上海市杨浦区国康路38号，邮编：200092），以供今 后修订时参考。 本标准主编单位、参编单位、主要起草人和主要审查人： 主 编 单 位： 上海邮电设计咨询研究院有限公司 参 编 单 位： 中国移动通信集团设计院有限公司广东省电信规划设计院有限公司 中通服咨询设计研究院有限公司 中国通信建设集团有限公司 主要起草人： 主要审查人： GB/T××××××××3目 次1 1 总则总则.1 12 2 术语和符号术语和符号.2 22.1 术语 .2 2.2 符号 .3 3 3 总体技术要求总体技术要求.4 43.1 总体架构 .4 3.2 功能要求 .4 4 4 工程设计工程设计.6 64.1 一般要求 .6 4.2 业务参数 .6 4.3 网络架构 .6 4.4 资源池分区 .7 4.5 设备配置 .8 4.6 带宽及流量计算 .10 4.7 管理功能要求 .10 4.8 机房平面布置要求 .11 5 5 施工要求施工要求.12125.1 机房及环境要求 .12 5.2 安装要求 .12 6 6 工程验收工程验收.14146.1 验收前准备 .14 6.2 工程初验要求 .15 6.3 试运行及竣工验收 .15 本规范用词说明本规范用词说明.1717引用标准名录引用标准名录.1818条文说明条文说明.19194 4 工程设计工程设计.22224.2 业务参数 .22 4.3 网络架构 .22 4.4 设备配置 .23 6 6 工程验收工程验收.2323GB/T××××××××4Contents1 General provisions. 1 2 Terms and symbols.2 2.1 Terms .2 2.2 Symbols .3 3 General technical requirements.4 3.1 General architecture .4 3.2 Functional requirements .4 4 Engineering design.6 4.1 General requirements .6 4.2 Service parameters .6 4.3 Network architecture .6 4.4 Resource pool division .7 4.5 Devices configuration .8 4.6 Bandwidth and traffic estimation .10 4.7 Management function requirements .10 4.8 Equipments layout .11 5 Construction requirements.12 5.1 Requirements of equipment room and environment .12 5.2 Installation requirements .12 6 Engineering acceptance.14 6.1 Checking before acceptance .14 6.2 Requirments of engineering acceptance .15 6.3 Commissioning and completion acceptance .15 Explanation of wording in this code.17 List of quoted standards.18 Addition：Explanation of provisions .19GB/T××××××××11 1 总则总则1.0.1 为统一和规范各行业进行的云计算系统设备工程建设，使云计算系统设备工程符合国家相关政策，做到技术先进、安全可靠、经济合理、节能环保，编制本标准。1.0.2 本标准适用于云计算基础设施的新建、扩建、改建工程建设。1.0.3 工程建设应遵守国家有关云计算系统设备的相关要求，贯彻国家的基本建设方针政策，坚持工程建设的科学性、合理性和公正性。1.0.4 工程建设应选用出具合格检验报告、符合国家有关技术要求的材料和设备。1.0.5 在我国抗震设防烈度 7 烈度及以上地区进行电信网络建设时应满足抗震设防的要求，使用的主要电信设备应符合 YD 5083电信设备抗地震性能检测规范的规定。1.0.6 工程建设应进行多方案比较，提高经济效益，降低工程造价。1.0.7 工程建设应遵循开放性的原则，系统应满足标准化要求、具备可在线扩充的能力。1.0.8 云计算系统设备工程建设除应符合本标准的规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。GB/T××××××××22 2 术语术语和符号和符号2.1 术语2.1.1 云计算（cloud computing） 一种通过网络将可伸缩、弹性的共享物理和虚拟资源池以按需自服务的方式供应和管理的模式。2.1.2 云计算基础设施（cloud computing infrastructure） 由硬件资源和资源抽象控制组件构成的支撑云计算的基础设施，包括为云服务客户提供计算、 存储、网络、安全资源所需的软硬件设备及云管理平台。 2.1.3 资源池（resource pool） 一组物理资源或虚拟资源的集合，可以从池中获取资源，也可将资源回收到池中。资源包括物 理机、虚拟机、物理网络设备、虚拟网络设备和 IP 地址等。 2.1.4 虚拟化（virtualization） 虚拟化是指计算机元件在虚拟设备的基础上而不是物理设备的基础上运行。虚拟化技术可以提 高硬件利用率，简化软件的重新配置过程。 2.1.5 虚拟机（virtual machine） 一种虚拟的数据处理系统，是在某个特定用户的独占使用下，但其功能是通过共享真实数据处 理系统的各种资源得以实现的。 2.1.6 宿主机（host machine） 指为虚拟机提供硬件环境的物理服务器。 2.1.7 虚拟化集群 （virtual cluster） 由一定数量物理服务器及承载其上的虚拟机构成，同一集群内的虚拟机间能够支持负载均衡、 在线迁移、故障切换等多种高可用性功能。 2.1.8 虚拟机模板（virtual machine template） 配置虚拟机所需的元数据集合，包括 CPU 数量、内存大小和磁盘大小等。 2.1.9 虚拟机镜像（virtual machine image） 虚拟机对应的文件系统镜像，包括操作系统及虚拟机运行需要的软件。 2.1.10 虚拟机快照（virtual machine snapshot） 某时刻虚拟机状态的记录。 2.1.11 虚拟机克隆（virtual machine clone） 对原始的虚拟机完全独立的一个拷贝，不与原始的虚拟机共享任何资源，可以独立运行。 2.1.12 对象存储（object storage） 以对象作为存储单元，并提供对象级访问接口的云存储。 2.1.13 文件存储（file storage） 文件存储是指通过以太网与服务器连接，服务器通过 NFS、CIFS、HTTP、FTP 等标准协议进行 数据访问的存储系统，数据通过以太网与服务器连接，数据有打包/解包过程。 2.1.14 块存储（block storage） 块存储是指通过 SCSI/SAS 或 FC SAN 与服务器连接，服务器直接通过 SCSI/SAS 或 FC 协议控制 和访问数据的存储系统。GB/T××××××××32.2 符号英文缩写英文名称中文名称AZAvailability Zone可用区CIFSCommon Internet File System通用 Internet 文件系统CPUCentral Processing Unit中央处理器CRMCustomer relationship management客户关系管理DDOSDistributed Denial of Service分布式拒绝服务FC SANFiber Channel Storage Area Network光纤通道存储区域网络FTPFile Transfer Protocol文件传输协议GPUGraphics Processing Unit图形处理器HAHost Aggregate主机组HTTPHypertext Transfer Protocol超文本传输协议IBInfiniBand无限带宽IaaSInfrastructure as a Service基础设施即服务IOPSInput/Output Operations Per Second每秒读写操作次数IPInternet Protocol网络之间互联协议IPSIntrusion Prevention System 入侵防御系统IP SANIP Storage Area NetworkIP 通道存储区域网络IPSecInternet Protocol SecurityInternet 协议安全性LANLocal Area Network局域网RAIDRedundant Array of Independent Disks独立冗余磁盘阵列SANStorage Area Network存储区域网络SATASerial Advanced Technology Attachment串行高级技术附件SASSerial Attached SCSI串行连接 SCSISCSISmall Computer System Interface小型计算机系统接口SDNSoftware Defined Network软件定义网络SLAService-Level Agreement服务等级协议TCPTransmission Control Protocol传输控制协议vCPUVirtual Central Processing Unit虚拟处理器VLANVirtual Local Area Network虚拟局域网VxLANVirtual Extensible LAN虚似扩展局域网VPNVirtual Private Network虚拟专用网络WAFWeb Application FirewallWed 应用防火墙GB/T××××××××43 3 总体技术要求总体技术要求3.1 总体架构3.1.1 云计算基础设施总体架构应包括资源池、云管理平台及安全体系（图 3.1.1），资源池应采 用分布式架构、模块化设计，应具备良好的系统可扩展能力。用用户户安安 全全 体体 系系I IT T 支支 撑撑 系系 统统图图例例：本规范涉及部分本规范不涉及部分资资源源池池服务器云云管管理理平平台台资源管理接 口管 理调度管理管管理理员员服务管理计算资源存储设备软件网络设备存储资源安全资源网络资源统一门户软硬件设备图 3.1.1 云计算基础设施总体架构图 3.1.2 资源池应包括对外提供计算资源、存储资源、网络资源、安全资源服务所需的服务器、存储、 网络设备、虚拟化软件等相关软硬件。 3.1.3 资源池节点数量较少时，宜采用一级云管理平台；资源池节点达到一定规模时，可部署两级 云管理平台，每个资源池节点建设区域云管理平台，并通过综合云管理平台对多个区域云管理平台 进行统一管理。 3.1.4 云计算基础设施应具备物理和环境安全、网络和通信安全、设备和计算安全、应用和数据安 全以及管理安全等防护手段，应符合 GB/T 22239.2信息安全技术 网络安全等级保护基本要求 第 2 部分：云计算安全扩展要求的相关要求。3.2 功能要求3.2.1 云计算基础设施应根据用户需求，以不同服务模板的形式为不同类型的用户提供计算、存储 网络和安全资源；应支持基于网络按需使用和按需付费，支持自助服务、快速部署和资源动态弹性 扩展。 3.2.2 资源池应满足以下功能要求： 1 提供共享或独享的物理和虚拟计算资源。 2 提供对象存储或文件存储资源。 3 提供物理或虚拟网络资源。 4 提供访问控制、入侵防范、安全审计、恶意代码防范、漏洞扫描等安全资源。 3.2.3 云管理平台应提供资源管理、调度管理、服务管理、门户和接口管理功能；综合云管理平台GB/T××××××××5应负责管理全局资源，并负责跨区域管理平台的资源管理和调度管理；区域云管理平台应负责管理 本地计算、存储、网络和安全等资源。GB/T××××××××64 4 工程设计工程设计4.1 一般要求4.1.1 云计算基础设施应根据业务需求进行整体规划与统一建设，近期建设规模与远期发展规划应 协调一致，系统应满足性能稳定、安全可靠、兼容性好、扩展性强、绿色节能等要求。 4.1.2 云计算基础设施软硬件架构应充分考虑系统运行的安全策略和机制，应采用多种技术手段提 供完善的安全技术保障。 4.1.3 云计算基础设施应根据业务需求划分不同安全域，使具有相同等级保护要求的逻辑区域共享 防护手段，并应依据域间互联安全要求以及安全防护需求，设置相应的访问控制策略和安全防护手 段。 4.1.4 云计算基础设施的计算资源、存储资源、网络资源、安全资源以及云管理平台应结合业务需 求及现网运行数据进行资源模型抽象，实现对软硬件资源的合理配置及优化。 4.1.5 云计算基础设施的软硬件设备应支持 IPv6，宜采用标准化设计的部件。 4.1.6 云计算基础设施的关键设备应具备高可靠性，重要部件负载分担、关键部件热备份，具备故 障自动倒换功能。 4.1.7 云计算基础设施的虚拟化软件应具备与不同厂商的服务器、网络、存储等硬件设备兼容的能 力。 4.1.8 云计算基础设施采用的软硬件应便于安装、升级，并具有友好的用户管理界面。4.2 业务参数4.2.1 新建云计算基础设施时，业务参数应根据市场业务发展策略、用户规模和用户行为预测确定； 工程扩建时，业务参数应结合现网运行数据确定。 4.2.2 计算资源业务参数应包括虚拟机模型、虚拟机数量、单 vCPU 与单物理 CPU 核处理能力比值、 物理机模型、物理机数量等。 4.2.3 存储资源业务参数应包括存储容量、数据可靠性、并发连接数、访问时延、网络带宽等。 4.2.4 网络资源业务参数应包括网络带宽、IP 地址需求、网络接入方式等。 4.2.5 安全资源业务参数应包括吞吐量、并发连接数等。4.3 网络架构4.3.1 资源池南北向流量为主时，宜采用树型网络架构，可分为核心层、汇聚层和接入层（图 4.3.1），各层交换机宜采用堆叠方式部署。GB/T××××××××7核核心心交交换换机机核核心心交交换换机机接接入入交交换换机机接接入入交交换换机机功功能能设设备备 核核心心层层接接入入层层功功能能设设备备服服务务器器 集集群群服服务务器器 集集群群共共享享存存储储 及及备备份份服服务务器器 集集群群服服务务器器 集集群群服服务务器器 集集群群服服务务器器 集集群群接接入入交交换换机机接接入入交交换换机机汇汇聚聚层层汇汇聚聚交交换换机机汇汇聚聚交交换换机机外部网络接接入入交交换换机机接接入入交交换换机机汇汇聚聚交交换换机机汇汇聚聚交交换换机机接接入入交交换换机机接接入入交交换换机机路路由由器器路路由由器器服服务务器器 集集群群服服务务器器 集集群群服服务务器器 集集群群服服务务器器 集集群群服服务务器器 集集群群服服务务器器 集集群群图 4.3.1 资源池树型网络架构图4.3.2 资源池东西向流量为主时，宜采用叶脊型网络架构（图 4.3.2），叶交换机应与资源池外部 网络、防火墙和负载均衡等功能设备、服务器实现网络互通，脊交换机应与叶交换机实现全互联。图 4.3.2 资源池叶脊型网络架构图4.3.3 服务器应以集群为单位进行横向部署，可采用 FC SAN、IP 网络、IB 网络方式连接共享存储 及备份资源。4.4 资源池分区4.4.1 资源池可根据业务需求将资源按 Region、AZ、HA 的层次结构进行分区，具体应符合以下原 则： 1 可按照地域概念将资源池划分为逻辑隔离的 Region。 2 可由一个或多个机房组成物理隔离的 AZ，不同 AZ 应具有独立的电力供应设备。 3 可根据安全域、硬件规格、节点用途等维度划分不同 HA。 4.4.2 各层次资源区域之间的网络互联应满足以下要求： 1 Region 之间应通过高带宽链路互联。 2 同一 Region 的 AZ 间应通过高带宽、低时延链路互联，宜支持在线迁移。GB/T××××××××84.4.3 HA 可由多个服务器集群组成，服务器集群可分为虚拟化计算集群、物理服务器集群、存储 服务器集群、网络功能虚拟化集群等。4.5 设备配置4.5.1 云计算基础设施中设备选型和设备配置应充分考虑业务场景、性能指标、签约服务等级、设 备造价和运营维护需求等因素综合取定，设备种类不宜过多。 4.5.2 云管理平台计算和存储资源应独立配置，不宜与用户租用的计算和存储资源共用。 4.5.3 资源池设备 CPU 忙时利用率、内存利用率、网络带宽利用率、吞吐能力和会话处理能力的利 用率不宜大于 70%。 4.5.4 服务器设备配置选型应满足以下要求： 1 应综合考虑机房空间、电源、空调等条件选用 x86 架构的机架式或刀片服务器。 2 服务器宜选用性价比较高的多核、多缓存 CPU 处理器，CPU 应支持硬件辅助虚拟化技术。 3 业务对图形处理、浮点运算或并行计算有较高要求时，可增配 GPU 图形处理器，配置数量和 性能应根据业务需求确定。 4 服务器内存和 CPU 核的配置比例应根据实际业务需求确定。 5 服务器冗余系数应综合考虑服务器故障、资源碎片、弹性扩容、迁移等因素。 4.5.5 资源池中宿主机数量应按下列公式计算：（4.5.5-1）1(1)corevmvcpuRNNNPP（4.5.5-2）memmem2(1)vmvRNNNP（4.5.5-3）(/,/)corecorememmemNMAX NANA式中：Ncore 物理 CPU 核数； Nvm 虚拟机需求数； Nvcpu 每虚拟机 vCPU 平均数； P 单 vCPU 与单物理 CPU 核处理能力比值； PR1、PR2 系统冗余系数； Nmem 宿主机内存值； Nvmem 每虚拟机内存平均值； Acore 单台宿主机配置的 CPU 核数； Amem 单台宿主机配置的内存值； N 宿主机台数。 4.5.6 云管理平台的管理服务器数量应按下列公式计算：(4.5.6-1）core 1/ni iMF B(4.5.6-2）ORii iPPPNF)1( 式中：M 管理平台物理服务器台数； Bcore 单台物理服务器配置的 CPU 核数； Fi 每个功能需要的物理服务器 CPU 核数，i=1n，n 为管理平台功能模块数量； Ni 第 i 项功能需要处理的网元数量，如虚拟机台数，物理机台数等； Pi 第 i 项功能处理单一网元处理能力； P0 单物理 CPU 核的处理能力；GB/T××××××××9PR 系统冗余系数。 4.5.7 存储设备配置应满足以下要求： 1 计算资源区应根据业务存储需求配置不同类型的存储。 2 磁盘阵列应配置双控制器和多路径管理软件，缓存容量、磁盘容量和 IOPS 应满足业务需求。3 采用 x86 架构服务器部署存储软件组成的存储系统，服务器硬盘配置应满足存储容量及 IOPS 要求。 4.5.8 用于存储资源服务的存储容量应按下列公式计算：(4.5.8）（）（p11)1 ()(RRRSSSRSR式中：S 存储容量； SR 业务数据量； SS 系统管理数据量； R 系统冗余系数； RR 可靠性冗余 RAID 系数； Rp 其他数据冗余保护带来的冗余系数。 4.5.9 云管理平台的存储容量应按下列公式计算：(4.5.9） 1nSi iMS式中：Ms 管理平台存储容量； Si 每个管理功能的存储容量，Si应按本标准公式（4.5.7）计算，i=1n，n 为管理平台功能模块数量。 4.5.10 存储资源区系统并发连接数应按下列公式计算：(4.5.10）auucTPAP式中：Pc 并发连接数； Au 总用户数； Pu 用户在线并发度； Ta 每用户平均线程数。 4.5.11 网络设备配置及功能应满足以下要求： 1 网络设备应具有良好的突发流量缓存能力并支持优先级控制，宜具备线速转发能力。 2 交换机应综合流量收敛比、端口数量和速率、网络吞吐量等因素进行配置，各层交换机功能 及配置原则应满足以下要求： 1） 核心交换机、汇聚交换机和脊交换机均应支持基本二层功能以及设备集群、堆叠、跨机 框链路捆绑等二层增强功能，应支持基于 VxLAN 组网和三层交换功能。 2） 核心交换机、汇聚交换机和脊交换机应具备较强的背板处理能力，宜为双主控、插槽式 机箱设备。 3） 接入交换机应支持基本二层功能以及设备集群、堆叠、链路捆绑等二层增强功能。 4） 叶交换机应符合接入交换机功能要求，宜支持基于 VxLAN 组网功能；与资源池外部网络 互联时，应支持三层交换功能。 3 防火墙、负载均衡等功能设备应综合网络吞吐量、TCP 连接数、端口数量和速率等因素进行 配置，可根据业务需求采用硬件或软件方式部署；应支持网络虚拟化功能，应支持硬件多租户或软 件实例方式部署。 4.5.12 安全设备配置及功能应满足以下要求： 1 安全设备的选型和配置应与业务需求相匹配，并与资源池的网络安全等级及安全域划分相适GB/T××××××××10应。 2 安全设备应支持多租户技术，可采用硬件或软件方式部署。 3 入侵检测设备应结合端口需求、并发连接数、最大检测率、每秒新建连接数等指标综合选择。4 入侵防御设备应结合端口需求、并发连接数等指标综合选择，应支持旁路功能，支持对网络 蠕虫、木马后门、缓冲区溢出、间谍软件等各种攻击行为进行检测及防御。 4.5.13 备份介质应根据业务的重要性、恢复时间等要求综合选择,在线备份应采用磁盘阵列、分布 式存储作为备份介质，离线备份应采用磁带库作为备份介质。 4.5.14 备份容量应根据业务需求及备份策略确定。 4.5.15 虚拟化软件及虚拟化管理软件配置应满足以下要求： 1 虚拟化软件选型应匹配业务场景，应兼容主流操作系统和设备驱动程序，应结合可靠性、兼 容性、价格等因素选择商用软件或开源软件。 2 虚拟化软件宜提供两种虚拟化产品支持，许可数量应与需要部署的服务器数量相匹配。 3 虚拟化管理软件应与虚拟化软件版本匹配，许可数量应与资源池节点数量及规模相匹配。4.6 带宽及流量计算4.6.1 计算资源所需网络出口带宽应按下列公式计算。(4.6.1）VMVMVMMMMBBNCBNC式中：B 网络带宽； BVM 单虚拟机平均出口带宽； BM 单物理机平均出口带宽； NVM 虚拟机数量； NM 物理机数量； CVM 忙时虚拟机并发率； CM 忙时物理机并发率。 4.6.2 存储资源所需网络出口带宽应按下列公式计算：(4.6.2）uuBACT式中：B 网络带宽； Au 总用户数； Cu 忙时用户并发率； Tu 用户平均吞吐量。4.7 管理功能要求4.7.1 云管理平台管理资源应包括计算资源、存储资源、网络资源、软件资源等。 4.7.2 云管理平台系统应管理多个主流厂商的物理和虚拟资源，综合不同管理工具，提供资源的自 动调度，应根据管理员设置，实现资源自动选择、自动部署。 4.7.3 云管理平台应具备资源的预留、创建、变更、操作、查询以及删除等功能，并对资源应能够 动态调度、按需分配、实时监控等。 4.7.4 云管理平台门户应为管理员和用户提供统一的访问入口，通过角色定义和权限控制来区分管 理人员和业务用户。 4.7.5 服务管理应对基于底层资源形成的各类服务进行统一管理，实现用户管理、服务目录管理、GB/T××××××××11服务实例管理、运营分析、计费管理等功能。 4.7.6 调度管理应包括调度策略管理和资源调度管理。调度策略管理应根据资源使用、S