基于虛擬化技術(shù)的集約型企業(yè)研發(fā)模式研究

李明昊　王緒洪

摘要：在傳統(tǒng)的信息系統(tǒng)集成企業(yè)，特別是從事定制化信息系統(tǒng)集成開發(fā)的企業(yè)，通常會(huì)采用一個(gè)項(xiàng)目搭建一套研發(fā)環(huán)境的方式進(jìn)行開發(fā)，研發(fā)資源浪費(fèi)、環(huán)境搭建周期長、環(huán)境恢復(fù)成本高。隨著近年來虛擬化技術(shù)的不斷發(fā)展，搭建企業(yè)私有研發(fā)云，實(shí)現(xiàn)集約化的研發(fā)資源使用和管理正逐步成為可能。該文在分析典型信息系統(tǒng)集成企業(yè)開發(fā)模式弊端的基礎(chǔ)上，結(jié)合虛擬化技術(shù)，從計(jì)算平臺(tái)、存儲(chǔ)平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、安防體系、虛擬化管理體系搭建等幾個(gè)方面，對(duì)基于虛擬化技術(shù)的研發(fā)資源管理環(huán)境的構(gòu)建進(jìn)行了闡述，結(jié)合某科研單位應(yīng)用實(shí)例，探討了研發(fā)模式的可行性和成效。

關(guān)鍵詞：虛擬化；集約型；研發(fā)模式

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）18-0063-03

1.概述

在傳統(tǒng)的信息系統(tǒng)集成企業(yè)，特別是從事定制化信息系統(tǒng)集成開發(fā)的企業(yè)，通常會(huì)采用一個(gè)項(xiàng)目搭建一套研發(fā)環(huán)境的方式進(jìn)行開發(fā)，研發(fā)資源浪費(fèi)、環(huán)境搭建周期長、環(huán)境恢復(fù)成本高。近年來，隨著虛擬化技術(shù)的不斷發(fā)展，云計(jì)算應(yīng)用的不斷深入，公有云、私有云應(yīng)用逐步落地，以此為基礎(chǔ)，使得探索基于虛擬化技術(shù)的集約化研發(fā)模式成為可能。

2.傳統(tǒng)研發(fā)模式存在的問題

在從事定制化信息系統(tǒng)集成開發(fā)的企業(yè)，現(xiàn)有的比較典型的研發(fā)模式是采用傳統(tǒng)的一個(gè)項(xiàng)目搭建一套研發(fā)環(huán)境的研發(fā)模式，各項(xiàng)目組在一般情況下均會(huì)為各個(gè)不同的研制項(xiàng)目構(gòu)建獨(dú)立的研發(fā)環(huán)境用于當(dāng)前項(xiàng)目的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開發(fā)、試驗(yàn)和測(cè)試調(diào)試每個(gè)環(huán)境都為某個(gè)項(xiàng)目獨(dú)立享有，項(xiàng)目開始實(shí)施時(shí)建立，項(xiàng)目研制結(jié)束，產(chǎn)品交付用戶后，相關(guān)設(shè)備一般就被用于其他事務(wù)處理工作，在有新的研制項(xiàng)目時(shí)，因?yàn)轫?xiàng)目要求，往往需要重新構(gòu)建一套新的研發(fā)環(huán)境。

這種研發(fā)方式是目前普遍采用的方式，優(yōu)點(diǎn)在于環(huán)境是專門為項(xiàng)目建立，針對(duì)性強(qiáng)，獨(dú)立享有，不會(huì)與其他項(xiàng)目發(fā)生資源使用沖突，構(gòu)建單項(xiàng)研發(fā)環(huán)境的成本相對(duì)較低；但不足之處也非常明顯，比如研發(fā)資源浪費(fèi)、環(huán)境搭建周期長、環(huán)境恢復(fù)成本大。

首先，資源浪費(fèi)包括了基礎(chǔ)設(shè)施浪費(fèi)、硬件資源浪費(fèi)、軟件資源浪費(fèi)、人力資源浪費(fèi)、管理資源浪費(fèi)等。根據(jù)調(diào)研分析，傳統(tǒng)研發(fā)模式各類資源使用狀況分析如表1所示。

其次，研發(fā)環(huán)境搭建時(shí)間較長，降低了企業(yè)研發(fā)工作的運(yùn)行效率。

每一個(gè)傳統(tǒng)的研發(fā)環(huán)境的構(gòu)建，都需要采購終端電腦、安裝操作系統(tǒng)、部署網(wǎng)絡(luò)甚至進(jìn)行場(chǎng)地的裝潢改造等，耗費(fèi)了大量的時(shí)間和人力、物力、財(cái)力，提高了企業(yè)運(yùn)行成本，造成了資源的浪費(fèi)，也降低了研發(fā)工作的效率。

第三，研發(fā)環(huán)境恢復(fù)成本高，難度大。

傳統(tǒng)的研發(fā)環(huán)境依賴于設(shè)備、場(chǎng)地、人員等多方面情況，一旦項(xiàng)目完成，原有的環(huán)境必然會(huì)或多或少的發(fā)生變動(dòng)，少則重裝軟件、系統(tǒng)變動(dòng)，多則設(shè)備移位他用甚至報(bào)廢銷毀，倘若需要重新恢復(fù)環(huán)境，相當(dāng)于需要重新構(gòu)建一次原有的研發(fā)環(huán)境，工作量巨大，特別是人力成本消耗巨大，并且諸如數(shù)據(jù)、軟件等元素難以完全復(fù)原，無法達(dá)到滿意的效果。

傳統(tǒng)研發(fā)模式的種種不利因素最終都導(dǎo)致了一個(gè)問題——企業(yè)資源的分散和浪費(fèi)，這其中包含了人力、能源、資金、場(chǎng)地等各方面的寶貴資源。

從企業(yè)發(fā)展的長遠(yuǎn)角度出發(fā)，有必要從變革固有的研發(fā)模式人手，逐步改變研發(fā)環(huán)境資源配置分散和重復(fù)浪費(fèi)的局面，全面創(chuàng)建資源集約型企業(yè)研發(fā)模式，有效降低成本，提高資源利用率，增強(qiáng)企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。

3.構(gòu)建集約型研發(fā)模式主要內(nèi)容

基于虛擬化技術(shù)的資源集約型企業(yè)研發(fā)模式就是要建設(shè)研發(fā)環(huán)境支撐中心，整合場(chǎng)地、硬件、軟件、數(shù)據(jù)等各項(xiàng)資源，進(jìn)行資源重組和優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)“資源集中、按需分配、動(dòng)態(tài)管理”，提高生產(chǎn)成果的可重用性，降低研發(fā)成本，縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期，提高系統(tǒng)研發(fā)和生產(chǎn)效率。

3.1建設(shè)集中式的計(jì)算資源平臺(tái)

計(jì)算資源平臺(tái)的建設(shè)以刀片服務(wù)器為主，主要功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)研發(fā)環(huán)境支撐中心計(jì)算資源的集中。在主機(jī)硬件資源的基礎(chǔ)上，分別結(jié)合虛擬化、主機(jī)分區(qū)等技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)核心支撐中心資源的按需分配奠定良好基礎(chǔ)。依靠主機(jī)虛擬化技術(shù)，將刀片服務(wù)器虛擬化為虛擬PC機(jī)，虛擬化后，管理人員可以根據(jù)需求調(diào)度組合虛擬PC；刀片服務(wù)器運(yùn)用的節(jié)能技術(shù)能夠通過對(duì)刀片機(jī)使用狀態(tài)的監(jiān)視，自動(dòng)控制刀片機(jī)的功率以降低能耗。

3.2建設(shè)集中的智能海量存儲(chǔ)和備份系統(tǒng)

研發(fā)環(huán)境支撐中心構(gòu)建包括核心存儲(chǔ)系統(tǒng)、容災(zāi)系統(tǒng)、備份系統(tǒng)和離線歸檔在內(nèi)的統(tǒng)一存儲(chǔ)平臺(tái)，為日常管理和科研生產(chǎn)提供更加安全、高效的數(shù)據(jù)服務(wù)。

核心存儲(chǔ)系統(tǒng)由高端Fc SAN和NAS存儲(chǔ)共同構(gòu)建而成，根據(jù)數(shù)據(jù)類型實(shí)行分類存儲(chǔ)，最大限度的發(fā)揮存儲(chǔ)效能。對(duì)于虛擬機(jī)等數(shù)據(jù)，則采用適用于非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的高端NAS進(jìn)行存儲(chǔ)，提供萬兆級(jí)的接口速率，注重其IOPS性能和靈活部署能力。

容災(zāi)系統(tǒng)采用先進(jìn)的連續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)，對(duì)關(guān)鍵應(yīng)用進(jìn)行保護(hù)。系統(tǒng)可以對(duì)每一個(gè)I/O進(jìn)行記錄，從而可以即時(shí)地恢復(fù)任意一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)并保證數(shù)據(jù)的一致性，大大提高關(guān)鍵應(yīng)用的數(shù)據(jù)安全性。

近線備份系統(tǒng)采用虛擬磁帶庫技術(shù)，可用于異構(gòu)平臺(tái)的近線數(shù)據(jù)備份，采用源端重復(fù)數(shù)據(jù)刪除技術(shù)，大大節(jié)省備份存儲(chǔ)空間和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膸挘岣邆浞菪省?/p>

離線歸檔系統(tǒng)將已經(jīng)完結(jié)的工作任務(wù)或科研生產(chǎn)的數(shù)據(jù)歸檔并自動(dòng)刻錄光盤，存人光盤庫進(jìn)行永久保存，可以在需要時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速恢復(fù)和項(xiàng)目研發(fā)環(huán)境的重建。

3.3建設(shè)靈活的網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺(tái)

網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺(tái)由多臺(tái)核心交換機(jī)、數(shù)十臺(tái)接入交換機(jī)和1套網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)組成。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)用戶端靜態(tài)VLAN到動(dòng)態(tài)虛擬局域網(wǎng)的訪問控制和訪問連接，對(duì)虛擬化主機(jī)形成的虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，包括：虛擬網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，訪問路由設(shè)置，虛擬終端網(wǎng)絡(luò)配置，虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境轉(zhuǎn)儲(chǔ)、刪除與恢復(fù)。網(wǎng)絡(luò)虛擬化管理工具主要實(shí)現(xiàn)在主機(jī)虛擬化的基礎(chǔ)上，通過虛擬交換機(jī)的方式虛擬出各項(xiàng)目組的虛擬VLAN，然后將虛擬化的服務(wù)器和虛擬化的客戶端接入相應(yīng)的VLAN，通過網(wǎng)絡(luò)訪問控制管理工具來管理和配置各項(xiàng)目組成員對(duì)這些項(xiàng)目VLAN的訪問，通過網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化管理工具來實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)的管理。

3.4建設(shè)統(tǒng)一的安全防護(hù)系統(tǒng)

研發(fā)環(huán)境支撐中心是一個(gè)集成主機(jī)系統(tǒng)、存儲(chǔ)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)以及虛擬化環(huán)境的復(fù)雜系統(tǒng)，由支撐中心支撐的項(xiàng)目環(huán)境和科研活動(dòng)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)資產(chǎn)會(huì)涉及敏感信息，因此為確保核心支撐中心安全、高效、穩(wěn)定、有序的運(yùn)行，保護(hù)敏感信息的安全，必須設(shè)計(jì)和建設(shè)一個(gè)全面、統(tǒng)一、完善的，集成用戶管理和資源管理、權(quán)限管理、安全審計(jì)等功能的安全管理平臺(tái)。為此，系統(tǒng)建設(shè)了身份認(rèn)證與訪問控制系統(tǒng)、終端網(wǎng)絡(luò)接入認(rèn)證系統(tǒng)、終端安全監(jiān)控與審計(jì)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)審計(jì)系統(tǒng)、終端信息管理系統(tǒng)等多個(gè)安全子系統(tǒng)，并結(jié)合制度建設(shè)，構(gòu)建起完善的安全防護(hù)系統(tǒng)。

3.5建設(shè)多樣化的平臺(tái)軟件系統(tǒng)

研發(fā)環(huán)境支撐中心通過基于配置的服務(wù)集成，構(gòu)建組合的交叉域應(yīng)用程序，從而轉(zhuǎn)向企業(yè)范圍的SOA部署。通過在整個(gè)企業(yè)內(nèi)建立一致的策略實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)模塊的重用。通過與SOA套件、服務(wù)注冊(cè)表和企業(yè)信息庫的集成，執(zhí)行端到端管理，使業(yè)務(wù)流程更加靈活。

研發(fā)環(huán)境支撐中心門戶服務(wù)器軟件即是基于Web的，以“應(yīng)用整合”和“消除信息孤島”為最終目的，提供單點(diǎn)登錄、內(nèi)容聚合、個(gè)性化門戶定制等功能的綜合信息系統(tǒng)，提供了統(tǒng)一流程基礎(chǔ)、業(yè)務(wù)流程社交功能并采用以用戶為中心的設(shè)計(jì)，能夠支持所有類型的流程。

3.6建立全面的虛擬化應(yīng)用體系

通過主機(jī)虛擬化、桌面虛擬化和網(wǎng)絡(luò)虛擬化等一系列的虛擬化手段，將刀片服務(wù)器、專用服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、存儲(chǔ)等硬件資源虛擬化，構(gòu)建完整的虛擬資源池，并將虛擬資源直接推送至用戶終端桌面。

虛擬化技術(shù)的使用，可以實(shí)現(xiàn)硬件資源的集中管理，減少服務(wù)器、終端等軟硬件系統(tǒng)采購，節(jié)省建設(shè)經(jīng)費(fèi)，所有用戶不再需要自己搭建物理環(huán)境，不再需要直接面對(duì)笨重的服務(wù)器和紛雜的網(wǎng)線，也不再需要占用專用的場(chǎng)地，所有主要的環(huán)境構(gòu)建工作將由系統(tǒng)和少數(shù)專職管理人員集中完成，開發(fā)人員只需要在自己的終端上提出資源要求，經(jīng)審批后由管理員完成虛擬資源的分配和調(diào)度，在短時(shí)間內(nèi)完成所需環(huán)境的構(gòu)建、部署和訪問權(quán)限設(shè)置。

以虛擬化技術(shù)為基礎(chǔ)的應(yīng)用模式，將逐步統(tǒng)一研究所軟件開發(fā)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)軟件資產(chǎn)的重用和組件化管理，實(shí)現(xiàn)組織資產(chǎn)的集中管控；有利于快速搭建、部署、重構(gòu)、恢復(fù)開發(fā)環(huán)境和測(cè)試環(huán)境，提高資源環(huán)境的適應(yīng)度；有利于實(shí)現(xiàn)所級(jí)層面的集中訪問控制和安全保密防護(hù)策略，通過技術(shù)手段嚴(yán)格執(zhí)行安全保密制度。

3.7建立合理的基礎(chǔ)資源分配制度

我們通過虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了硬件資源的整合和重利用，而硬件資源的整合和重利用將徹底改變各研究部占用大量場(chǎng)地用于不同項(xiàng)目的開發(fā)測(cè)試的局面，各研究部也不再需要占用額外的場(chǎng)地用于擺放需要存檔的研發(fā)環(huán)境的相關(guān)設(shè)備，從而將可根據(jù)各研究部實(shí)際研發(fā)人員的人數(shù)，對(duì)各研究部所占用的場(chǎng)地進(jìn)行重新規(guī)劃和分配，避免不必要的重復(fù)占用情況，從而將科研用房分配給更需要的部門和項(xiàng)目使用，實(shí)現(xiàn)科研場(chǎng)地資源的節(jié)約使用和合理分配。

4.集約型研發(fā)模式實(shí)施成效

4.1提高資源綜合利用效率

在虛擬化技術(shù)出現(xiàn)之前，一臺(tái)服務(wù)器只能安裝一個(gè)操作系統(tǒng)，CPU的平均使用率不足5%，也就是說重金購買的大量服務(wù)器、小型機(jī)的絕大部分計(jì)算資源（大于95%）被白白浪費(fèi)了。支撐中心大量采用虛擬化技術(shù)，將計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)資源整合成虛擬資源池，計(jì)算資源利用率至少提高6倍以上，研發(fā)環(huán)境資源綜合利用效率大大高于傳統(tǒng)模式。

4.2創(chuàng)新軟件開發(fā)和驗(yàn)證管理模式

目前業(yè)內(nèi)主要的虛擬化應(yīng)用集中在服務(wù)器端，即使用主機(jī)虛擬化軟件虛擬出服務(wù)器，與物理開發(fā)機(jī)構(gòu)成開發(fā)網(wǎng)絡(luò)，新的企業(yè)研發(fā)模式提供了“服務(wù)器+開發(fā)終端+存儲(chǔ)+網(wǎng)絡(luò)”的全套虛擬化解決方案，構(gòu)建了包括服務(wù)器、客戶端、存儲(chǔ)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、容災(zāi)系統(tǒng)、備份系統(tǒng)和離線歸檔在內(nèi)的統(tǒng)一虛擬化平臺(tái)，任何項(xiàng)目，包含已完結(jié)的工作任務(wù)或科研生產(chǎn)的數(shù)據(jù)，都可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速恢復(fù)和項(xiàng)目研發(fā)環(huán)境的重建。這一實(shí)施方案并未增加成本，而且有效的支撐了項(xiàng)目的全生命周期管理，為探索全生命周期的開發(fā)與驗(yàn)證管理進(jìn)行了嘗試。

4.3創(chuàng)新應(yīng)用部署新模式

從主機(jī)平臺(tái)到存儲(chǔ)平臺(tái)，全虛擬化技術(shù)的使用，使應(yīng)用部署模式的革新成為可能。在虛擬環(huán)境下部署的應(yīng)用具有極高的可重復(fù)性，同樣的應(yīng)用配置在完成首次部署后，就可以在多個(gè)環(huán)境下同時(shí)部署，一鍵式操作，無需人工干預(yù)，極大的提高了應(yīng)用部署效率和環(huán)境部署效率。

4.4提升資源集中管控自動(dòng)化手段

作為基于虛擬化技術(shù)的資源集約型企業(yè)研發(fā)模式的主體，支撐中心硬件和軟件維護(hù)量巨大，光靠人工無法實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)平臺(tái)的有效管理。支撐中心采用了大量的自動(dòng)化管理工具，在系統(tǒng)安裝、補(bǔ)丁分發(fā)、網(wǎng)絡(luò)搭建、用戶生成等方面都能進(jìn)行自動(dòng)化的管理和實(shí)現(xiàn)，提升了資源集中管控的自動(dòng)化水平，提高了系統(tǒng)運(yùn)維的效率和準(zhǔn)確性。

5.結(jié)束語

經(jīng)過不斷的努力和探索，基于虛擬化技術(shù)的資源集約型研發(fā)模式已經(jīng)初步完成構(gòu)建，在降低企業(yè)成本、提高資源利用率、提升企業(yè)管理水平等多個(gè)方面都取得了良好的效果。后續(xù)，可以在虛擬資源的有效管理、自動(dòng)調(diào)度和安全防護(hù)等方面繼續(xù)進(jìn)行更為深入得研究，進(jìn)一步提升管理能力和集約化水平。