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)

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。

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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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