引言

    服務(wù)器是企業(yè)信息系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，是整個(gè)企業(yè)基礎(chǔ)信息設(shè)施中最為重要的設(shè)備。隨著企業(yè)信息化建設(shè)的深入，服務(wù)器的數(shù)量也在迅猛的增加，目前布置在巢湖供電公司信息機(jī)房的服務(wù)器類(lèi)設(shè)備多達(dá)60多臺(tái)，型號(hào)配置各不相同，管理不便，資源利用率低下。服務(wù)器虛擬化技術(shù)是解決這些問(wèn)題的最佳方案。

1 綜述

    巢湖供電公司信息機(jī)房于2005年建設(shè)使用，但由于公司辦公場(chǎng)所緊張，信息機(jī)房被安排在了一棟有著20多年歷史的四層建筑的頂樓。從房間位置、樓層承重、建筑裝修各個(gè)方面來(lái)看，已經(jīng)不能符合現(xiàn)在機(jī)房的要求，而新的機(jī)房建設(shè)雖在計(jì)劃之中，也要有幾年時(shí)間。

    隨著巢湖供電公司信息化建設(shè)的不斷深入，公司信息設(shè)備也日益增加，目前布置在中心機(jī)房的各類(lèi)信息設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備多達(dá)100多臺(tái)。其中，各類(lèi)服務(wù)器60多臺(tái)，服務(wù)于大小80多個(gè)系統(tǒng)，包括UNIX系統(tǒng)和Windows2000英文版等多種操作系統(tǒng)，加上小型機(jī)存儲(chǔ)等設(shè)備，管理相當(dāng)復(fù)雜。機(jī)房布置了5臺(tái)大功率空調(diào)才勉強(qiáng)維持機(jī)房環(huán)境溫度在30度以下，并且機(jī)房面積已經(jīng)無(wú)法再擴(kuò)大。

2 巢湖供電公司信息機(jī)房存在的問(wèn)題

    (1)機(jī)房負(fù)載大：當(dāng)前的機(jī)房在容量、電源負(fù)載、空調(diào)制冷方面將不能滿(mǎn)足現(xiàn)有及將來(lái)設(shè)備安全運(yùn)行、存放的要求。

    (2)成本高：傳統(tǒng)的IT部署中，每個(gè)服務(wù)器都是單機(jī)或都配置為雙機(jī)模式成本更高，硬件成本較高。另外運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本也高，包括數(shù)據(jù)中心空間、機(jī)柜、網(wǎng)線(xiàn)，耗電量，冷氣空調(diào)和人力成本等。

    (3)業(yè)務(wù)連續(xù)性差：遇到故障時(shí)重建系統(tǒng)時(shí)間較久，系統(tǒng)維護(hù)和升級(jí)或者擴(kuò)容時(shí)候需要停機(jī)進(jìn)行，造成應(yīng)用中斷，韭務(wù)連續(xù)性低。

    (4)缺乏可管理性：每臺(tái)服務(wù)器一個(gè)應(yīng)用，導(dǎo)致服務(wù)器數(shù)量太多難以管理，每次硬件維護(hù)需要數(shù)天的變更管理準(zhǔn)備和數(shù)小時(shí)的維護(hù)窗口，難以實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)集中管理。

    (5)兼容性差：系統(tǒng)和應(yīng)用遷移到新的硬件難與舊系統(tǒng)兼容。

    為了解決這些問(wèn)題，巢湖供電公司決定開(kāi)展服務(wù)器虛擬化技術(shù)研究，來(lái)進(jìn)行現(xiàn)有服務(wù)器整合，以其業(yè)務(wù)連續(xù)性、可靠性策略，有效結(jié)合存儲(chǔ)技術(shù)，將服務(wù)器的利用率從現(xiàn)在的5 -15%提高到60 - 80%，一組四臺(tái)的服務(wù)器（雙路四核CPU）可以在滿(mǎn)足高可用和吞吐量等條件下運(yùn)行24 -32個(gè)應(yīng)用，即節(jié)省企業(yè)24 -32臺(tái)服務(wù)器。通過(guò)服務(wù)器虛擬化技術(shù)成功化解當(dāng)前企業(yè)信息機(jī)房中服務(wù)器劇增帶來(lái)的諸多弊端。

3 服務(wù)器虛擬化技術(shù)的發(fā)展

    虛擬化的橇念在20世紀(jì)60年代首次出現(xiàn)，利用它可以對(duì)屬于稀有而昂貴資源的大型機(jī)硬件進(jìn)行分區(qū)。近年來(lái)通信技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展服務(wù)器虛擬化技術(shù)日趨完善。2006年開(kāi)始，軟硬件廠(chǎng)商紛紛開(kāi)展服務(wù)器虛擬化研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。AMD、Intel等公司在服務(wù)器芯片中全面植入支持虛擬化技術(shù)的模塊，使得虛擬化技術(shù)所需要的軟硬件產(chǎn)品日漸成熟。通過(guò)將服務(wù)器資源分配到多個(gè)虛擬機(jī)，虛擬化支持不同的應(yīng)用，甚至不同的操作系統(tǒng)在同一企業(yè)級(jí)服務(wù)器上同時(shí)運(yùn)行。每個(gè)虛擬機(jī)就像一臺(tái)獨(dú)立的服務(wù)器，但實(shí)際上在同一物理服務(wù)器內(nèi)運(yùn)行。在一臺(tái)服務(wù)器上運(yùn)行多個(gè)應(yīng)甩能夠提高服務(wù)器效率，并減少需要管理和維護(hù)的服務(wù)器數(shù)量。當(dāng)應(yīng)用需求增加時(shí)，可以迅速創(chuàng)建虛擬機(jī)，從而無(wú)需增加物理服務(wù)器即可靈活地響應(yīng)不斷變化的需求。而且，利用虛擬技術(shù)，IT管理員可以在服務(wù)器之間移動(dòng)正在運(yùn)行的虛擬機(jī)，同時(shí)保持服務(wù)器持續(xù)可用�？傮w來(lái)看，虛擬化技術(shù)已經(jīng)在利用資源、提高效率和降低成本方面有著巨大的優(yōu)勢(shì)。

4 巢湖供電公司服務(wù)器虛擬化應(yīng)用整合的實(shí)施方案

    根據(jù)巢湖供電公司服務(wù)器應(yīng)用情況，結(jié)合實(shí)際，選用了DELL刀片式服務(wù)器+EMC存儲(chǔ)+Vmware虛擬軟件搭建平臺(tái)，建立多個(gè)虛擬服務(wù)器，在每個(gè)虛擬服務(wù)器上，再安裝配置Windows、Linux操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件，這樣以前的每個(gè)物理服務(wù)器就轉(zhuǎn)變成虛擬服務(wù)器，從而大大提高資源利用率，降低成本，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)，完美地實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器虛擬架構(gòu)的整合。

    在具體實(shí)現(xiàn)中，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中存儲(chǔ)、集中備份以及充分利用VMware虛擬架構(gòu)中虛擬機(jī)可動(dòng)態(tài)在線(xiàn)從一臺(tái)物理服務(wù)器遷移到另一臺(tái)物理服務(wù)器上的特性等，結(jié)合巢湖供電公司現(xiàn)有的存儲(chǔ)需求，擴(kuò)容現(xiàn)有存儲(chǔ)領(lǐng)域的EMC CX3 -40存儲(chǔ)設(shè)備，組成標(biāo)準(zhǔn)的SAN集中存儲(chǔ)架構(gòu)，由VMware虛擬架構(gòu)套件生產(chǎn)出來(lái)的虛擬機(jī)的封裝文件都存放在SAH存儲(chǔ)陣列上。通過(guò)共享的SAN存儲(chǔ)架構(gòu)，可以最大化地發(fā)揮虛擬架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行在線(xiàn)地遷移正在運(yùn)行的虛擬機(jī)（VMware VMotion），進(jìn)行動(dòng)態(tài)的資源管理（VMware DRS）和集中的基于虛擬機(jī)快照技術(shù)的Lan Free的整合備份(VMware VCB)等，而且為以后的容災(zāi)提供擴(kuò)展性和打下基礎(chǔ)。

    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(jiǎn)化資源調(diào)配，單獨(dú)配置了一套服務(wù)器安裝Window系統(tǒng)，用于安裝V13套件中的Virtual Center軟件，對(duì)兩臺(tái)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。在對(duì)比了DAS(直接連接存儲(chǔ))、NAS(網(wǎng)絡(luò)附屬存儲(chǔ))、SAN（存儲(chǔ)局域網(wǎng)）等方案后，結(jié)合公司已有現(xiàn)狀選擇了SAN（存儲(chǔ)局域網(wǎng)）結(jié)構(gòu)，作為率項(xiàng)目的存儲(chǔ)環(huán)境。經(jīng)過(guò)大量的考察和討論，采用DELL公司的M805刀片式服務(wù)器作為虛擬環(huán)境。

    巢湖供電公司的虛擬服務(wù)器構(gòu)架如圖1所示。

圖1 服務(wù)器虛擬化系統(tǒng)框架

    針對(duì)圖1的拓?fù)鋱D，說(shuō)明如下：

    (1)虛擬架構(gòu)主體部分配置說(shuō)明

    本方案的主體部分是四臺(tái)刀片服務(wù)器。

    根據(jù)計(jì)算，一臺(tái)兩路四核刀片服務(wù)器，可以配置出105/3= 35個(gè)普通雙路四核服務(wù)器效率能力的虛擬機(jī)，而這已經(jīng)是很保守的計(jì)算了。在實(shí)際應(yīng)用中，很多時(shí)候，完全可以按照一個(gè)CPU可以配置5臺(tái)相同CPU處理能力的虛擬機(jī)來(lái)計(jì)算。

    通過(guò)上面的計(jì)算，完全可以通過(guò)在一臺(tái)含4塊兩顆Intel四核CPU技術(shù)的刀片服務(wù)器上創(chuàng)建40個(gè)虛擬服務(wù)器的方式，來(lái)完成傳統(tǒng)方式需要40臺(tái)的低配置的雙路四核服務(wù)器才能完成的工作，用戶(hù)在降低成本的同時(shí)，還大大減少了環(huán)境的復(fù)雜性，降低了對(duì)機(jī)房環(huán)境的需求，同時(shí)具有更靈活穩(wěn)定的管理特性。

    (2) SAN集中存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)虛擬服務(wù)器的文件共享

    采用SAN集中存儲(chǔ)方式，可以將每個(gè)虛擬機(jī)的文件系統(tǒng)創(chuàng)建在共享的SAN集中存儲(chǔ)陣列上，由于VMware的虛擬架構(gòu)系統(tǒng)中的虛擬機(jī)實(shí)際上是被封裝成了一個(gè)檔案文件和若干相關(guān)環(huán)境配置文件，通過(guò)將這些文件放在SAN存儲(chǔ)陣列上的VMFS文件系統(tǒng)中，可以讓不同服務(wù)器上的虛擬機(jī)都可以訪(fǎng)問(wèn)到該文件，從而消除了單點(diǎn)放障。

    (3)虛擬架構(gòu)環(huán)境的集中管理、自動(dòng)化及優(yōu)化運(yùn)行

    為了對(duì)服務(wù)器虛擬架構(gòu)進(jìn)行有效的管理和監(jiān)控，配置一臺(tái)獨(dú)立的Windows 2003服務(wù)器來(lái)做為V13套件中的VirtuaICenter服務(wù)器，VirtualCenter服務(wù)器為IT環(huán)境提供了集中化管理、操作自動(dòng)化、資源優(yōu)化和高可用性�；�于虛擬化的分布式服務(wù)為數(shù)據(jù)中心提供了前所未有的響應(yīng)能力、可維護(hù)性、效率和可靠性級(jí)別。

    使用VMware DRS將可用資源與預(yù)定義的業(yè)務(wù)優(yōu)先事務(wù)協(xié)調(diào)起來(lái)，同時(shí)使用VMware分布式資源調(diào)度程序優(yōu)化勞動(dòng)力密集型和資源密集型操作。

    VirtuaICenter提供了管理任意規(guī)模的虛擬IT環(huán)境所需的最高級(jí)別的簡(jiǎn)便性、效率、安全性和可靠性。

    (4)虛擬架構(gòu)環(huán)境的整合備份

    通過(guò)使用VMware Consolidated Backup軟件，可以為虛擬服務(wù)器提供易于使用、集中化的備份工具，它使虛擬機(jī)內(nèi)容能夠從一個(gè)集中的Windows 2003代理服務(wù)器（而不是直接從ESX Server）中進(jìn)行備份，它可與其他商業(yè)備份軟件完美協(xié)調(diào)工作，由于只需要在備份代理服務(wù)器上配置商業(yè)備份軟件的Agent，而不是像服務(wù)器群方式下，每臺(tái)服務(wù)器都需要配置備份軟件的Agent，因此可以大幅節(jié)省用戶(hù)購(gòu)買(mǎi)這些Agent的費(fèi)用。

    (5)利用第三方軟件實(shí)現(xiàn)共享端口連接

    利用第三方軟件實(shí)現(xiàn)了共享端口連接，這樣可以在虛擬服務(wù)器中連接USB加密狗等設(shè)備。

    (6)利用容錯(cuò)功能，實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)切換

    在重要服務(wù)器上配置V Mware系統(tǒng)的容錯(cuò)功能，能夠在一臺(tái)服務(wù)器硬件故障時(shí)，啟動(dòng)另一臺(tái)虛擬機(jī)，而不失去任何數(shù)據(jù)。根據(jù)測(cè)試切換過(guò)程僅僅丟包2幀，不影響服務(wù)器的任何業(yè)務(wù)。

5 服務(wù)器虛擬化應(yīng)用整合實(shí)現(xiàn)的效果

    服務(wù)器虛擬化應(yīng)用整合，實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器整合和數(shù)量控制，以較低的成本提供高級(jí)業(yè)務(wù)連續(xù)性保護(hù)，同時(shí)為關(guān)鍵應(yīng)用程序提供高可用性。將具有多個(gè)操作系統(tǒng)的異構(gòu)開(kāi)發(fā)、測(cè)試和臨時(shí)環(huán)境整合到同一個(gè)硬件上，以簡(jiǎn)化軟件測(cè)試和開(kāi)發(fā)。同時(shí)，將以前的應(yīng)用程序重新放到新硬件上來(lái)運(yùn)行，提高了應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性。主要?dú)w納為下幾個(gè)方面。

    5.1 設(shè)備運(yùn)行效率大大增加

    在服務(wù)器虛擬化應(yīng)用整合上線(xiàn)前，單臺(tái)服務(wù)器資源利用很低，比如CPU長(zhǎng)期處在只有2-3%的利用率。圖2是單臺(tái)服務(wù)器CPU利用率和虛擬機(jī)的CPU利用率對(duì)比。

    5.2 方便管理

    服務(wù)器虛擬化應(yīng)用整合提供了可視化的全局界面，多臺(tái)服務(wù)器同時(shí)展現(xiàn)在界面中，服務(wù)器不再是一臺(tái)臺(tái)獨(dú)立的服務(wù)器，它們集合在一起，成為一個(gè)“數(shù)據(jù)中心”。圖3展示了服務(wù)器的管理界面。

圖2 單臺(tái)服務(wù)器CPU利用率和虛擬機(jī)的CPU利用率對(duì)比

圖3 虛擬化服務(wù)器的管理界面

圖4 虛擬化服務(wù)器的查看界面

    服務(wù)器虛擬化應(yīng)用整合能方便地查看虛擬機(jī)和刀片機(jī)的運(yùn)行情況和資源占用情況。圖4是虛擬化服務(wù)器的查看界面。

    5.3環(huán)境狀況改善明顯

    巢湖供電公司已經(jīng)整合了32臺(tái)服務(wù)器，整合比例高達(dá)1：8，設(shè)備占用空間大大減少，據(jù)統(tǒng)計(jì)空間節(jié)約了79U，按目前普通服務(wù)器DELL 2950（占用2U空間）計(jì)算，可多安裝26臺(tái)服務(wù)器。同時(shí)環(huán)境溫度得到有效控制，公司中心機(jī)房溫度始終控制在28度以?xún)?nèi)，未發(fā)生溫度升高的情況，排除了環(huán)境溫度過(guò)高給機(jī)房帶來(lái)的安全隱患。

    5.4能源消耗減少

    筆者測(cè)量了機(jī)房用電情況，并做了詳實(shí)的記錄，機(jī)柜用電電流減少了13.05A�？諝饬魍ㄔ黾�，同時(shí)帶來(lái)了空調(diào)負(fù)載的下降，空調(diào)用電電流減少了8.9A。

6 結(jié)束語(yǔ)

    服務(wù)器虛擬化技術(shù)涉及信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)領(lǐng)域，網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)和操作系統(tǒng)。并將這三個(gè)領(lǐng)域的研究成果有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了整合資源、提高硬件利用率、降低成本的目的，同時(shí)方便了維護(hù)和管理工作。

    隨著硬件制造水平的不斷提高，硬件資源的利用和管理問(wèn)題越來(lái)越顯著，虛擬化技術(shù)是解決這一問(wèn)題的有力武器，巢湖供電公司的實(shí)踐和深化應(yīng)用，不僅為虛擬化技術(shù)的推廣積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，也為企業(yè)的信息化發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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本文標(biāo)題：利用虛擬化技術(shù)對(duì)服務(wù)器進(jìn)行應(yīng)用整合

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