服務(wù)器虛擬化整合方案的探索

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【摘 要】當(dāng)前，虛擬化產(chǎn)品已經(jīng)被大多數(shù)公司用戶引入，涵蓋各行各業(yè)的大中小企業(yè)正在應(yīng)用著虛擬化軟件，其在服務(wù)器硬件集成、資源調(diào)配、集中監(jiān)控等方面具有無與倫比的優(yōu)越性，被越來越多的企業(yè)應(yīng)用在數(shù)據(jù)中心建設(shè)和云計算基礎(chǔ)平臺上。為了保證系統(tǒng)安全性和可靠性，鎮(zhèn)江供電公司采用基于Vmware的虛擬化技術(shù)對PC服務(wù)器進行了整合，解決了系統(tǒng)資源浪費、利用率低等問題，減少了維護成本以及維護工作量。

【關(guān)鍵詞】虛擬化 整合 Vmware

在進行虛擬化整合之前，鎮(zhèn)江供電公司為保證系統(tǒng)安全性和可靠性，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器一般采用雙機熱備的方式，應(yīng)用服務(wù)器一般采用負(fù)載均衡或冷備方式，導(dǎo)致服務(wù)器數(shù)量眾多。安全性和可靠性雖然得到提高，但備機系統(tǒng)資源平時并沒有利用到，浪費了備機系統(tǒng)資源，資源利用率低，同時也增加了維護成本以及維護工作量。部份生產(chǎn)服務(wù)器系統(tǒng)壓力低，系統(tǒng)資源沒有得到充分利用。服務(wù)器硬件故障維護、升級或者擴容時候需要停機進行操作，造成應(yīng)用系統(tǒng)中斷，影響了正常業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的運行及使用。為提高服務(wù)器資源的使用率，降低設(shè)備采購成本，提高業(yè)務(wù)的連續(xù)性以及為將來新應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)提供一個靈活的資源使用平臺，鎮(zhèn)江供電公司對服務(wù)器資源進行了虛擬化整合。

1虛擬化體系架構(gòu)介紹

1.1 虛擬化的定義

虛擬化（Virtualization）是一個廣義的術(shù)語，簡單來說是指計算機相關(guān)模塊在虛擬的基礎(chǔ)上而不是真實的獨立的物理硬件基礎(chǔ)上運行。這種把有限的固定的資源根據(jù)不同需求進行重新規(guī)劃以達(dá)到最大利用率的思路，從而實現(xiàn)簡化管理，優(yōu)化資源等目的的解決方案，就叫做虛擬化技術(shù)。

1.2 虛擬化的基礎(chǔ)架構(gòu)

利用虛擬化的基礎(chǔ)架構(gòu)，用戶可以在整個基礎(chǔ)架構(gòu)范圍內(nèi)共享多臺計算機的物理資源。借助虛擬機，可以在多臺虛擬機之間共享單臺或幾臺物理機的資源以實現(xiàn)最高效率。業(yè)務(wù)需要是將基礎(chǔ)架構(gòu)的物理資源動態(tài)映射到應(yīng)用程序的驅(qū)動力，可將傳統(tǒng)的 x86 服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)和存儲器聚合成一個統(tǒng)一的 IT 資源池，供應(yīng)用程序根據(jù)需要隨時使用。虛擬化基礎(chǔ)架構(gòu)一般包括以下組件：

（1）裸機管理程序，可使每臺 x86 計算機實現(xiàn)全面虛擬化。

（2）虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)（如資源管理和整合備份），可在虛擬機之間使可用資源達(dá)到最優(yōu)配置

（3）若干自動化解決方案，通過提供特殊功能來優(yōu)化特定流程，如HA（高可用性）或災(zāi)難恢復(fù)。

1.3虛擬化技術(shù)的優(yōu)勢

簡單的說，服務(wù)器虛擬化就是在一臺物理服務(wù)器上獨立并運行具有不同操作系統(tǒng)的虛擬機，而每個虛擬機都有一套獨立的虛擬硬件（CPU、內(nèi)存、網(wǎng)卡等），進一步說，虛擬化對傳統(tǒng)的實體機而言，有三個方面突破了傳統(tǒng)的模式：

（1）它是抽象層，將物理硬件與操作系統(tǒng)分開，從而提供更高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)的多個虛擬機在同一臺物理服務(wù)器上獨立運行，每個虛擬機都有自己一套獨立的硬件，可以在這些硬件中加載操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，無論實際采用了什么硬件組件，操作系統(tǒng)都將它們視為一組一致標(biāo)準(zhǔn)化的硬件。

（3）虛擬機可以快速的實現(xiàn)部署、復(fù)制和保存，可以在很短的時間內(nèi)將整套虛擬系統(tǒng)從一臺物理機遷移到另一臺物理機上去，以實現(xiàn)零停機維護和連續(xù)的工作負(fù)載。

2 鎮(zhèn)江供電公司面臨的挑戰(zhàn)

目前，鎮(zhèn)江供電公司新應(yīng)用系統(tǒng)上線部署時間久、周期長。隨著服務(wù)器數(shù)量增加帶來了服務(wù)器資源的使用率低，設(shè)備采購成本高，無法為新應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)提供一個靈活的資源使用平臺等諸多問題，主要體現(xiàn)在如下三個方面：

（1）服務(wù)器數(shù)量劇增。隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，鎮(zhèn)江供電公司的業(yè)務(wù)系統(tǒng)日漸增多，已經(jīng)部署桌面終端標(biāo)準(zhǔn)化管理系統(tǒng)、門戶網(wǎng)站系統(tǒng)等多個系統(tǒng)，每個系統(tǒng)都需要1臺以上服務(wù)器資源的支持，從而造成服務(wù)器數(shù)量迅速膨脹，不僅造成鎮(zhèn)江供電公司的硬件成本增加，也對數(shù)據(jù)中心的機房空間、電力能耗提出了挑戰(zhàn)。

（2）業(yè)務(wù)連續(xù)性保障存在風(fēng)險。鎮(zhèn)江供電公司的業(yè)務(wù)系統(tǒng)大都運行在單臺服務(wù)器上，大部分業(yè)務(wù)缺少專業(yè)備份軟件的保障，更缺乏HA高可用性保障。一旦某臺服務(wù)器出現(xiàn)故障，其上運行的業(yè)務(wù)就會立即中斷，且需要很長時間才能恢復(fù)運行，從而帶來重大損失。

（3）服務(wù)器資源利用率不高。當(dāng)前鎮(zhèn)江供電公司每臺服務(wù)器上只運行一種業(yè)務(wù)，雖然在峰值時段會達(dá)到30%左右的資源利用率水平，但是大部分時間的服務(wù)器資源利用率都在10%以下，未能充分利用現(xiàn)有服務(wù)器的處理能力。

3 鎮(zhèn)江供電公司服務(wù)器虛擬化整合解決方案

鎮(zhèn)江供電公司根據(jù)現(xiàn)有服務(wù)器部署的實際情況，制定了針對性的服務(wù)器虛擬化整合方案，以實現(xiàn)業(yè)務(wù)連續(xù)性保障，同時做到不增加物理服務(wù)器，不占用機房空間，并提升現(xiàn)有服務(wù)器資源利用率。

（1）資源池化：Vmware的服務(wù)器虛擬化方案采用Vmware vsphere虛擬化軟件對服務(wù)器進行虛擬化，并組成虛擬機集群，從而將物理資源轉(zhuǎn)化為可以按需分配的虛擬機資源池，可以根據(jù)業(yè)務(wù)實際需要分配最合適的計算和存儲資源，而非以物理服務(wù)器為單位進行資源分配；

（2）業(yè)務(wù)平滑遷移：Vmware提供P2V遷移工具，可以實現(xiàn)將物理機上的業(yè)務(wù)系統(tǒng)平滑遷移至虛擬化服務(wù)器的虛擬機上。通過制定詳細(xì)的遷移計劃，有計劃、有步驟地逐步將系統(tǒng)分批次遷移到虛擬機集群上。

（3）HA高可用性：將業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)保存到SAN存儲上，從而實現(xiàn)高可用性部署。這樣萬一原虛擬機或其所在服務(wù)器出現(xiàn)問題，HA會立即接管業(yè)務(wù)并在另一臺物理服務(wù)器上運行，從而保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性和安全性。

（4）在整個架構(gòu)中，我們搭建了兩個網(wǎng)絡(luò)：一個是作為生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)，另外一個作為虛擬中心管理網(wǎng)絡(luò)和虛擬機動態(tài)遷移VMotion網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)實際的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，結(jié)合實際生產(chǎn)環(huán)境中的要求，將網(wǎng)卡分別設(shè)置在相同或不同的網(wǎng)段上。 使用六臺服務(wù)器作為ESXI虛擬服務(wù)器，將VCENTER服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器部署在ESXI虛擬服務(wù)器上，利用VMWare VMotion功能，使得虛擬服務(wù)器在ESXI服務(wù)器硬件環(huán)境出現(xiàn)問題的情況下，能夠自動的遷移到另一臺ESXI虛擬服務(wù)器上運行，不會因為硬件環(huán)境出現(xiàn)的問題而導(dǎo)致應(yīng)用服務(wù)停止運作，保證了業(yè)務(wù)連續(xù)性。

4 鎮(zhèn)江供電公司虛擬化整合方案實施前后對比

4.1 鎮(zhèn)江供電公司虛擬化整合前服務(wù)器系統(tǒng)運行情況

鎮(zhèn)江供電公司虛擬化整合方案實施前有IBM X3650M3、IBM X3650M2服務(wù)器各三臺，每臺實體服務(wù)器各自運行自己的操作系統(tǒng)及應(yīng)用，并將數(shù)據(jù)存放在存儲設(shè)備上，一旦其中某臺服務(wù)器出現(xiàn)硬件問題，服務(wù)器將當(dāng)機，應(yīng)用不再可用，數(shù)據(jù)也可能因此丟失。整合前系統(tǒng)運行結(jié)構(gòu)如圖1。

4.2 鎮(zhèn)江供電公司虛擬化整合后服務(wù)器系統(tǒng)運行情況

鎮(zhèn)江供電公司服務(wù)器虛擬化整合后將六臺服務(wù)器整合成一個完整的數(shù)據(jù)中心，在數(shù)據(jù)中心池中部署虛擬機，虛擬機可以在任意一臺實體物理機上運行，Vmware vsphere將所有的服務(wù)器整合成統(tǒng)一的物理資源，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心，可以對數(shù)據(jù)中心中的資源統(tǒng)一管理、按需分配、實時部署，虛擬機可以在其中的任何一臺物理機上運行，vmware vmotion技術(shù)可以實現(xiàn)在實體物理機出現(xiàn)故障時將運行的虛擬機遷移至云中另外一臺服務(wù)器上繼續(xù)運行，保證了數(shù)據(jù)的安全性與應(yīng)用的連續(xù)性。整合后系統(tǒng)運行結(jié)構(gòu)如圖2。

5結(jié)語

鎮(zhèn)江供電公司通過服務(wù)器虛擬化整合方案的設(shè)計和實施，采用Vmware虛擬化平臺技術(shù)建立起的虛擬機服務(wù)器集群系統(tǒng)已成功上線運行?？蛻舳送ㄟ^登陸vCenter服務(wù)器來管理物理主機及其上的虛擬機，并對所有資源進行調(diào)配和監(jiān)控。目前集群內(nèi)已有5個虛擬機在運行，系統(tǒng)負(fù)載不大。鎮(zhèn)江供電公司將繼續(xù)對服務(wù)器進行優(yōu)化整合，有計劃的逐步將所有應(yīng)用服務(wù)器遷移進虛擬化服務(wù)器集群。通過服務(wù)器虛擬化整合，解決了服務(wù)器數(shù)量增加所帶來的諸多問題，提高了服務(wù)器資源的使用率，降低了設(shè)備采購成本，為提高業(yè)務(wù)的連續(xù)性以及將來新應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)提供了一個靈活的資源使用平臺。

參考文獻：

[1]何珅源.VMware vSphere 5.0虛擬化架構(gòu)實戰(zhàn)指南[M].北京：人民郵電出版社，2014.

作者簡介：孫建中（1974—），男，內(nèi)蒙古庫倫旗人，高級工程師，研究方向：信息運檢技術(shù)專職。