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      葛洲壩集團股份有限公司服務器虛擬化應用研究

      2016-04-07 14:37:04
      四川水利 2016年6期
      關鍵詞:葛洲壩虛擬化信息系統(tǒng)

      易 青

      (中國葛洲壩集團股份有限公司,武漢,430000)

      葛洲壩集團股份有限公司服務器虛擬化應用研究

      易 青

      (中國葛洲壩集團股份有限公司,武漢,430000)

      結合葛洲壩集團股份有限公司信息化實際情況,制定了有針對性的公司虛擬化設計方案,降低了虛擬化實施風險和對現(xiàn)有運行系統(tǒng)的影響,保證虛擬化實施過程中信息系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、可靠。

      服務器 虛擬化 設計 實施效果 葛洲壩集團

      1 概述

      在信息系統(tǒng)部署過程中,按照傳統(tǒng)的系統(tǒng)部署方式,為保證信息系統(tǒng)的運行環(huán)境獨立,減少系統(tǒng)之間的相互干擾,一個應用系統(tǒng)需要獨占一臺甚至多臺服務器。這種部署模式主要有以下缺點:(1)軟硬件支撐平臺投入大;(2)服務器資源利用率低;(3)服務器功耗大;(4)系統(tǒng)運行環(huán)境部署時間長;(5)系統(tǒng)業(yè)務連續(xù)性差;(6)管理難度加大,管理工作量增加。

      針對此類問題,虛擬化提供一種良好的解決方案。它可以支持將一臺高性能服務器變成一個“資源池”,用戶可自由地劃分硬件資源,并在多個操作系統(tǒng)環(huán)境中進行分配。

      2 葛洲壩集團股份公司虛擬化設計

      虛擬化的建設實施需要與公司信息化規(guī)劃相結合,經(jīng)過多種方案反復對比,結合公司現(xiàn)有中心機房的硬件實際情況,進行了虛擬化實施關鍵環(huán)節(jié)設計。

      2.1 虛擬化軟件選擇

      虛擬化實施是為了能夠為信息系統(tǒng)服務,要保證軟件成熟、功能強大、穩(wěn)定可靠,所以虛擬化軟件的選型十分重要。

      目前主要的虛擬化廠商有VMware、Citrix、Microsoft,他們的產(chǎn)品分別為VMwareVsphere、CitrixXenServer、Hyper-V。每個廠商都有自己的側重點和優(yōu)勢,VMware側重于服務器的虛擬化,Citrix側重于桌面和應用的虛擬化,Hyper-V側重于與微軟集成的虛擬化。

      2.1.1VMware產(chǎn)品

      VMware進入市場較早,其技術處于領先地位,尤其在管理技術方面。VMware的優(yōu)勢包括虛擬中心管理控制臺、VMotion虛擬機遷移工具、分布式資源調度解決方案能力以及VMware基礎設施軟件中的高可用性功能。

      VMwareVsphereESXServer是用得最多的虛擬化軟件,擁有廣大的用戶群,經(jīng)過了長時間和大范圍的應用,系統(tǒng)成熟可靠。它運行在服務器裸機上,是基于硬件之上操作系統(tǒng)之下的架構;利用物理服務器底層硬件,劃分出若干虛機,實現(xiàn)集中管理、負載均衡、熱遷移等功能。

      2.1.2Hyper-V產(chǎn)品

      Hyper-V是微軟推出的虛擬化產(chǎn)品,在價格、系統(tǒng)方面有很大吸引力。雖然大企業(yè)對微軟虛擬化產(chǎn)品的選擇非常謹慎,但小企業(yè)考慮到VMware產(chǎn)品的價格和使用技術難度,更趨向于選擇使用微軟的Hper-V技術。

      WindowsServerHyper-V比較新,沒有較長時間大范圍的用戶體驗,且只能運行于64位的系統(tǒng)中,所以面對32位操作系統(tǒng)的服務器,無法通過Hyper-V進行實施。因此Hyper-V不符合公司的需求。

      2.1.3Citrix產(chǎn)品

      Citrixsystems可以說是微軟在遠程桌面和虛擬化技術上的同盟。Citrix的Xenserver虛擬化解決方案內置在開放源代碼的Xen虛擬機中,能夠兼容Hyper-V。在XenServer環(huán)境下運行的虛擬機,可以在Hyper-V上運行,反過來也是如此。

      Citrix同樣在硬件虛擬化方面相對較新,沒有大量成熟的案例來證明它的可靠性,且Citrix的優(yōu)勢在于桌面虛擬化,與我們的關注點不一致。

      綜合考慮,最終選定VMwarevVsphereESXServer作為最終實施的虛擬化軟件。

      2.2 存儲方式選擇

      為了虛擬化的快速、有效實施,也為了能夠進行分布式資源調度、數(shù)據(jù)備份等功能,必須構建以網(wǎng)絡存儲為技術支撐的集中存儲架構。

      當前流行的存儲體系架構有三種:DAS,NAS和SAN。

      DAS(DirectAttachedStorage)——直接連接存儲,通過IDE、SCSI以及光纖(FC)接口或線纜與服務器直接相連(以服務器為中心)。因為存儲設備分散于各臺服務器上,不便于共享,且此種方式很多虛擬化的功能優(yōu)勢無法體現(xiàn),所以該種方案不適合虛擬化應用。

      NAS(NetworkAttachedstorage)——網(wǎng)絡附加存儲,使用一個專用存儲服務器與網(wǎng)絡直接相連,通過NFS或CIFS對外提供文件級訪問服務。該方案存取速度較慢,而且存取時大量占用局域網(wǎng)帶寬,影響正常網(wǎng)絡業(yè)務,所以不宜采用。

      SAN(StorageAreaNetwork)——存儲區(qū)域網(wǎng)絡,將存儲系統(tǒng)、服務器和客戶端都通過采用專用存儲網(wǎng)絡相連,存取時數(shù)據(jù)只在存儲專網(wǎng)中傳輸,傳輸速度最快,穩(wěn)定可靠,不占用局域網(wǎng)帶寬,適合虛擬化的應用。

      SAN有FC-SAN和IP-SAN兩種方案:FC-SAN采用光纜傳輸,具有速度快、穩(wěn)定性好等優(yōu)點,但缺點是投資高、兼容性差;IP-SAN能實現(xiàn)封裝串行SCSI(SmallComputerSystemInterface)實現(xiàn)在IP網(wǎng)絡中傳輸,具有成本低、標準化程度高、擴展性好等特點。

      從公司實際需求出發(fā),考慮到現(xiàn)有服務器和存儲采用的是FC-SAN的實際情況,最終決定采用FC-SAN作為網(wǎng)絡存儲部署方式。

      2.3 虛擬化服務器選擇

      公司現(xiàn)有系統(tǒng)大部分采用數(shù)據(jù)庫集中部署方式,由前端應用服務器提供發(fā)布服務,而公司虛擬化主要是針對前端應用服務器。我們擬采用三臺服務器來實施虛擬化,這樣使用VMware虛擬架構可實現(xiàn):虛擬機高可用性技術(HA),在某一物理服務器宕機時,其上運行的虛擬機可自動遷移到正常運行的物理機上;虛擬機的動態(tài)遷移技術(VMotion),在虛擬機不停機的情況下可以將虛擬機向物理機遷移,減少計劃內宕機時;資源的動態(tài)優(yōu)化(DRS),能根據(jù)業(yè)務需求和系統(tǒng)負荷自動遷移虛擬機,均衡調整各物理服務器的負荷。考慮到一臺物理機要承載幾個乃至十幾個虛擬機應用,對硬件資源的消耗較大,故采用四路的服務器,并配備大容量內存來滿足應用的需要。

      3 葛洲壩集團股份公司虛擬化實施

      公司虛擬化實施工作,按照統(tǒng)一規(guī)劃分步實施的原則進行。

      3.1 安裝及測試

      首先,在選定物理服務器安裝了VMWAREESX5.5.0,并在平臺之上安裝了Windows2003和200832位和64位版本,安裝了Redhatlinux9.0進行虛擬化操作系統(tǒng)測試。同時在此之上安裝了ORACLE、SqlServer和Domino數(shù)據(jù)庫,并以此為基礎搭建了多個現(xiàn)有系統(tǒng)的測試系統(tǒng),以測試此平臺及以上的信息系統(tǒng)應用是否能夠長期正常運行,互相之間是否有干擾。結果表明,虛擬機的運行是安全可靠的。

      3.2 系統(tǒng)試運行

      選擇功能和結構相對簡單的信息系統(tǒng),如外宣網(wǎng)站、檔案系統(tǒng)作為待遷移系統(tǒng),利用VMotion將它們遷移到虛擬化環(huán)境下作測試運行。選定的這些系統(tǒng)功能相對簡單,系統(tǒng)負載較低,資源壓力小。完成虛擬機的動態(tài)遷移后,利用路由配置,暫由虛擬機提供應用發(fā)布服務。物理機保持在線狀態(tài),僅停止外網(wǎng)服務發(fā)布。由于數(shù)據(jù)備份與前端無關,需做好應用服務器上軟件更新記錄及備份工作,同時做好物理機的同步更新工作。如虛擬機發(fā)生故障,可在1min內利用路由,切換至原有物理機繼續(xù)提供服務。

      3.3 全面虛擬化上線

      除了不適宜虛擬化的信息系統(tǒng)以外,全部應用逐步遷移至虛擬化環(huán)境下運行。系統(tǒng)一個一個逐步遷移,發(fā)現(xiàn)問題及時處理,做好有關應急預案,防止因虛擬化上線工作帶來系統(tǒng)無法正常訪問的情況。對于以后新部署的信息系統(tǒng),直接部署在虛擬化平臺下,不再啟用單獨的物理服務器。在確認虛擬服務器負荷較大的情況下,添加配件或物理服務器,以擴充虛擬化平臺性能。目前,我們已經(jīng)完成除財務和郵件系統(tǒng)外的所有信息系統(tǒng)的遷移,迄今為止系統(tǒng)運行情況良好。

      4 實施效果分析

      經(jīng)過大約10個月的測試運行和12個月的正式運行,遷移到虛擬化平臺下的信息系統(tǒng)運行速度沒有明顯變化,具有很高的穩(wěn)定性,沒有出現(xiàn)非正常停機情況。通過虛擬化技術的實施情況,認為虛擬化技術具有如下優(yōu)勢:

      4.1 提高效率,減少成本

      虛擬化通過量化管理,提高了服務器的利用率、減少了硬件投入、同時降低了能耗成本的優(yōu)勢,主要體現(xiàn)在以下三個方面:

      4.1.1 對于新上系統(tǒng)或原有系統(tǒng)新增硬件投入時,可對現(xiàn)有硬件進行整體評估后,充分利用現(xiàn)有軟硬件環(huán)境,可有效降低硬件和相應操作系統(tǒng)軟件投入。

      4.1.2 對于系統(tǒng)訪問量低時,管理端會自動將負載較低的服務器上的虛擬機進行遷移,并關閉集群中負載較低的服務器,節(jié)省了設備運行電力和相應的制冷成本。

      4.1.3 對于通過虛擬化閑置下的服務器,可作為其他用途或進行簡單地增配后納入虛擬服務器集群,有效保護了原有資產(chǎn)。

      4.2 簡化管理和維護

      虛擬化使公司在系統(tǒng)進行定期維護或升級前,通過重新分配工作量減少了維護和停機的時間。通過虛擬服務器與桌面以及物理平臺之間的移動,提高了反應時間,從而不會影響到用戶的使用。其作用主要體現(xiàn)在以下兩個方面:

      4.2.1 通過虛擬化管理端,對現(xiàn)有虛擬服務器集群負載有一個清晰的認識,將有助于資源的調配或進行有針對性的升級。

      4.2.2 快速進行系統(tǒng)環(huán)境的搭建。利用虛擬化管理軟件,針對任何非首次部署的系統(tǒng)環(huán)境,可以在10min完成操作系統(tǒng)環(huán)境的搭建,極大地減輕了工作負擔,提高了工作效率。

      4.3 提高有效性、降低災難恢復成本

      通過虛擬化的使用,企業(yè)可以在災難性恢復站點的少數(shù)系統(tǒng)運行虛擬作業(yè),并可以在不同的硬件上恢復,這都能大幅降低災難恢復站點的成本,其作用主要體現(xiàn)在以下三個方面:

      4.3.1 對于可能出現(xiàn)的硬件故障,根據(jù)選擇的服務器虛擬化產(chǎn)品,虛擬服務器集群可做到業(yè)務連續(xù)性或在極短時間內恢復系統(tǒng)的訪問。

      4.3.2 對于計劃范圍內的硬件維護,可通過自動虛擬機遷移,實現(xiàn)不影響任何系統(tǒng)訪問的情況下完成硬件的維護工作。

      4.3.3 由于采用數(shù)據(jù)集中在存儲陣列保存,困擾已久的系統(tǒng)環(huán)境備份,可以通過備份整體的虛擬服務器得到很好解決。

      5 應注意的兩個問題

      在實施虛擬化時可能要注意以下兩個問題。

      5.1 資源配置問題

      基于同一個物理服務器上的虛擬機,要提前規(guī)劃,盡量不把資源消耗比較高的系統(tǒng)配置在同一臺物理機上,盡管VMware有對應的機制來解決這些問題。同樣,配置時根據(jù)信息系統(tǒng)的重要性,可以考慮將最重要系統(tǒng)的優(yōu)先級提前配置,以保證這些系統(tǒng)對資源的獲取。

      5.2 適用性問題

      虛擬化不一定適用于所有的應用。對于占用RAM、磁盤I/O以及CPU(或者要求有多個CPU)的應用,或者服務器本身的資源占用率很高,這些情況并不是虛擬化的理想選擇。包括視頻流、備份、數(shù)據(jù)庫和事務處理系統(tǒng)。因為這個原因,在日常工作中都應將其視為物理設備。但是一個運行在主機系統(tǒng)一個層中的虛擬程序或者虛擬機,總會因為所涉及的開銷而在某種程度上犧牲性能,而且在物理環(huán)境下這種犧牲很可能被均衡。

      6 結語

      綜上所述,隨著虛擬化技術的不斷完善和成熟,作為云架構的第一步,硬件云已能切切實實給企業(yè)帶來好處,提高工作效率。考慮到虛擬化軟件成本投入,根據(jù)企業(yè)實際需要合理選配組件,搭建屬于自己企業(yè)的高效云平臺,為今后信息系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效的運行和軟硬件支持平臺的充分利用,提供了一個堅實的保障。

      TP

      B

      2095-1809(2016)06-0078-04

      易 青(1984.4-),男,湖北麻城人,工程師,副主任科員,大學本科,學士,主要從事計算機與通信技術工作。

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