1 項(xiàng)目現(xiàn)狀

    焦家金礦是山東黃金集團(tuán)數(shù)字化礦山建設(shè)示范單位擁有礦網(wǎng)站、綜合自動(dòng)化集成平臺、安全管理、能源計(jì)量、人機(jī)定位、GIS、人力等20多個(gè)操作系統(tǒng)近30臺服務(wù)器，服務(wù)器資源不斷增長對IT部門維護(hù)的要求越來越高，對數(shù)據(jù)處理能力要求越來越高。若購買更多新服務(wù)器，運(yùn)行更多操作系統(tǒng)，不僅增加采購成本和運(yùn)作成本，還會(huì)帶來機(jī)房空間、供電和冷卻的開支。同時(shí)由于受操作系統(tǒng)版本不同、軟件開發(fā)平臺不同、應(yīng)用不同、不同公司開發(fā)、相互之間協(xié)調(diào)、兼容等因素制約，IT人員只能考慮已經(jīng)部署和將來新增加的應(yīng)用系統(tǒng)都需要單獨(dú)配置服務(wù)器，導(dǎo)致服務(wù)器數(shù)量的增加。

2 現(xiàn)有系統(tǒng)存在的問題

圖1 現(xiàn)有系統(tǒng)拓?fù)鋱D

    1）服務(wù)器的利用率低。一臺服務(wù)器一個(gè)操作系統(tǒng)，CPU、內(nèi)存、硬盤空間的資源利用率不超過10%，大量的系統(tǒng)資源被閑置，沒有充分發(fā)揮硬件平臺的資源效率

    2）耗電量大。服務(wù)器數(shù)量的不斷增加，耗電量大，用電成本支出很大。

    3）可管理性差。幾乎每個(gè)應(yīng)用服務(wù)器都是單機(jī)作業(yè)，一旦服務(wù)器出問題，相對應(yīng)的業(yè)務(wù)也將中斷。系統(tǒng)維護(hù)、升級和擴(kuò)容時(shí)需要停機(jī)進(jìn)行。

    4）兼容性差。軟件系統(tǒng)和應(yīng)用遷移一直存在老代碼有時(shí)候很難移植到新的硬件平臺上的問題。而各種資源數(shù)據(jù)庫開發(fā)公司不同，運(yùn)行的軟硬平臺不能保證一定兼容。

    5）服務(wù)器和存儲(chǔ)購置成本高，維護(hù)成本遞增。

    因此，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)業(yè)務(wù)提高資源利用率和運(yùn)行效率，降低非關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)的資源占用比率，有效管理和節(jié)約資源及能耗，形成綜合系統(tǒng)資源的集中管理和調(diào)度，依照準(zhǔn)確的、被量化的業(yè)務(wù)應(yīng)用資源占用情況與部署資源總量的需求發(fā)展比率來進(jìn)行投資決策調(diào)控，深化已有投資效益縮減固定資產(chǎn)投入，成為IT部門目前和未來相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)的總體發(fā)展規(guī)劃。

3 VMware虛擬化方案設(shè)計(jì)

    針對系統(tǒng)存在的各種問題，經(jīng)過分析和調(diào)研，采用虛擬化技術(shù)來進(jìn)行服務(wù)器資源的整合是一條捷徑。

    3.1 服務(wù)器虛擬化介紹

    服務(wù)器的虛擬化就是在一個(gè)物理服務(wù)器上獨(dú)立并行運(yùn)行具有不同操作系統(tǒng)的虛擬機(jī)，而每個(gè)虛擬機(jī)都獨(dú)立擁有一套虛擬硬件(例如RAM, CPU、網(wǎng)卡等)，進(jìn)一步說，虛擬化對傳統(tǒng)的實(shí)體機(jī)向言，有三個(gè)方面突破了傳統(tǒng)的模式:

    1)它是一個(gè)抽象層，它將物理硬件與操作系統(tǒng)分開，從向提供更高的IT資源利用率和靈活性。

    2)虛擬化允許具有不同操作系統(tǒng)的多個(gè)虛擬機(jī)在同一實(shí)體機(jī)上獨(dú)立并行運(yùn)行。每個(gè)虛擬機(jī)都有自己的一套虛擬硬件(例如RAM,  CPU、網(wǎng)卡等)，可以在這此硬件中加載操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。無論實(shí)際采用了什么物理硬件組件，操作系統(tǒng)都將它們視為一組一致標(biāo)準(zhǔn)化的硬件。

    3)虛擬機(jī)封裝在文件中，因此可以快速對其進(jìn)行保存、復(fù)制和部署�？稍趲酌腌妰�(nèi)將整個(gè)系統(tǒng)(完全配置的應(yīng)用程序、操作系統(tǒng)、BIOS和虛擬硬件)從一臺物理服務(wù)器移至另-臺物理服務(wù)器，以實(shí)現(xiàn)零停機(jī)維護(hù)和連續(xù)的工作負(fù)載整合。

    3.2具體方案設(shè)計(jì)

圖2  VMware虛擬化方案拓?fù)鋱D

    根據(jù)焦家金礦的實(shí)際情況，每臺服務(wù)器上都安裝配置VMware第五代虛擬架構(gòu)套件-vSphere企業(yè)版軟件，將這些物理機(jī)器的硬件資源整合成一個(gè)大的資源池，并根據(jù)系統(tǒng)的需要建立虛擬機(jī)，從而大大提高資源利用率，降低成本，保護(hù)了投資，增強(qiáng)了系統(tǒng)和應(yīng)用的可用性，提高系統(tǒng)的靈活性和快速響應(yīng)，完美的實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器虛擬架構(gòu)的搭建。

    3.2.1 系統(tǒng)的高可用性及容災(zāi)設(shè)計(jì)

    當(dāng)某1臺服務(wù)器發(fā)生故障時(shí)，此服務(wù)器運(yùn)行的虛擬機(jī)可方便的自動(dòng)在線遷移到其他的物理服務(wù)器上，對所有的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了高可用性，通過零宕機(jī)維護(hù)提高服務(wù)級別，而且服務(wù)器之間不需要完全一致的重復(fù)硬件，比傳統(tǒng)的集群有更高的成本優(yōu)勢，同時(shí)易于使用和操作。

    3.2.2 SAN存儲(chǔ)的設(shè)計(jì)

    IBM DS3512存儲(chǔ)利舊， 增加6塊3.5.in 15000rpmSAS磁盤，做成Raid5+hotspare以增加數(shù)據(jù)的可靠性、安全性，提高數(shù)據(jù)存取速度，提高IOPS，增加2塊4端口8Gb FC擴(kuò)展子卡，與光纖存儲(chǔ)交換機(jī)互聯(lián)組成SAN存儲(chǔ)架構(gòu)，同時(shí)配置2臺光纖存儲(chǔ)交換機(jī)，與存儲(chǔ)雙控制器連接，形成冗余的光纖線路，組成標(biāo)準(zhǔn)的共享集中存儲(chǔ)SAN架構(gòu)。同時(shí)，利舊另一臺IBM DS 3400存儲(chǔ)，作為主存儲(chǔ)的備份，利用Vmware的VDP功能，可以把虛機(jī)備份到IBM DS 3400備份存儲(chǔ)上，利用重復(fù)數(shù)據(jù)消除功能減少磁盤使用空間，而且，萬一當(dāng)主存儲(chǔ)宕掉后，備份存儲(chǔ)還可以暫時(shí)替代主存儲(chǔ)，防止了業(yè)務(wù)長時(shí)間的中斷，可以快速將數(shù)據(jù)恢復(fù)到應(yīng)用中的業(yè)務(wù)。

    3.2.3 虛擬化服務(wù)器的設(shè)計(jì)

    為了集中管理和監(jiān)控虛擬機(jī)、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化以及簡化資源調(diào)配，利用一臺舊有IBM X3650M3服務(wù)器安裝Window系統(tǒng)，用于安裝vSphere套件中的VCenter Server軟件，對ESXi物理服務(wù)器及其上的虛擬服務(wù)器進(jìn)行統(tǒng)一的管理，大大節(jié)省了成本，保護(hù)了原有的投資，由于虛擬化后還有閑置的IBM X3650M3，還可以用一臺IBM X3650M3服務(wù)器作為VCenter管理服務(wù)器的冷備份。也可以把虛擬化管理服務(wù)器作為虛機(jī)，不需要額外占用物理服務(wù)器的資源。

    把4臺配置有2顆物理CPU的IBM 3650M3服務(wù)器作為虛擬化的主機(jī)，同時(shí)把另外兩臺單CPU的IBM 3650M3服務(wù)器合并為一臺雙物理CPU的虛擬化的主機(jī)，把其中一臺的內(nèi)存條移除16G，放到其中一臺只有16G內(nèi)存的IBM 3650M3服務(wù)器上，充分利用資源，節(jié)省投資。

    另外每臺服務(wù)器增加一塊雙千兆網(wǎng)口網(wǎng)卡，在第一、二塊以太網(wǎng)卡上創(chuàng)建虛擬交換機(jī)vSwitch1，連接到物理交換機(jī)的內(nèi)網(wǎng)或外網(wǎng)的虛擬機(jī)，用于該應(yīng)用服務(wù)器網(wǎng)段上面的虛擬機(jī)使用，使用2塊以太網(wǎng)卡的目的是為內(nèi)部應(yīng)用服務(wù)器的大網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行容錯(cuò)和負(fù)載平衡；在第三、四塊以太網(wǎng)卡上創(chuàng)建虛擬交換機(jī)vSwitch2，連接到物理交換機(jī)的Vmotion網(wǎng)絡(luò)，用于VSphere5.1之間進(jìn)行虛擬機(jī)遷移的網(wǎng)絡(luò)通信。

    3.2.4 現(xiàn)有運(yùn)行中的物理機(jī)向虛擬化的遷移設(shè)計(jì)

    使用VMware vCenter Converter可以實(shí)現(xiàn)P2V（物理機(jī)在線或離線遷移到虛擬機(jī)），針對正在運(yùn)行的近30臺服務(wù)器，可以快速而可靠地將本地和遠(yuǎn)程物理機(jī)轉(zhuǎn)換為虛擬機(jī)，而不會(huì)造成任何中斷或停機(jī)。

    3.2.5 新的應(yīng)用的部署

    如果有新的應(yīng)用增加，只需要在現(xiàn)有的虛擬化環(huán)境中添加新的虛擬機(jī)即可，通過模板部署新的應(yīng)用，縮短新應(yīng)用或業(yè)務(wù)上線的準(zhǔn)備時(shí)間，提高工作效率。

4 未來規(guī)劃

    利用2臺IBM X3650M3服務(wù)器安裝SSD加速卡，對為辦公系統(tǒng)和工業(yè)網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用加速，顯著地提升吞吐量和應(yīng)用程序的性能，服務(wù)器應(yīng)用的可以提升7到20倍，（經(jīng)過第三方測試過），使同一臺物理服務(wù)器上面的虛機(jī)數(shù)量增加10多倍，節(jié)約購買服務(wù)器的成本 。

    目前基于容災(zāi)的設(shè)計(jì)是以業(yè)務(wù)連續(xù)性為目標(biāo)的，VMware平臺上的應(yīng)用都是包含操作系統(tǒng)整體，并且是以文件形式存在且脫離具體硬件的，所以容災(zāi)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)可以方便的部署異地虛擬化容災(zāi)，做到應(yīng)用的容災(zāi)，在災(zāi)難情況下，遠(yuǎn)程備份系統(tǒng)迅速接管業(yè)務(wù)運(yùn)行。

圖3 VMware虛擬化未來規(guī)劃

5 系統(tǒng)的研究和應(yīng)用效果

    1）大大降低TCO：通過服務(wù)器整合優(yōu)化，控制和減少物理服務(wù)器的數(shù)量，明顯提高每個(gè)物理服務(wù)器及其CPU的資源利用率，從而降低硬件成本；降低運(yùn)營和維護(hù)成本，包括數(shù)據(jù)中心空間、機(jī)柜、網(wǎng)線，耗電量，冷氣空調(diào)和人力成本等；電費(fèi)支出按照1元/度，經(jīng)過計(jì)算：部署VMware服務(wù)器虛擬化方案前，數(shù)據(jù)中心服務(wù)器直接電力和冷卻電力消耗費(fèi)用為21萬元/年，部署VMware虛擬化方案之后，數(shù)據(jù)中心服務(wù)器直接電力和冷卻電力消耗費(fèi)用為6萬元/年。

    2）提高運(yùn)營效率：加快新服務(wù)器和應(yīng)用的部署，降低服務(wù)器重建和應(yīng)用加載時(shí)間；主動(dòng)地提前規(guī)劃資源增長，對客戶和應(yīng)用的需求響應(yīng)快速；可以進(jìn)行快速的硬件維護(hù)和升級。不再出現(xiàn)單點(diǎn)故障，確保應(yīng)用24小時(shí)不間斷的運(yùn)轉(zhuǎn)。

    3）提高服務(wù)水平：幫助企業(yè)建立業(yè)務(wù)和IT資源之間的關(guān)系，使IT和業(yè)務(wù)優(yōu)先級對應(yīng)；將所有服務(wù)器作為大的資源統(tǒng)一進(jìn)行管理，并按需進(jìn)行資源調(diào)配。 

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。

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本文標(biāo)題：焦家金礦VMware虛擬化方案的研究與應(yīng)用

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