基于服務(wù)器虛擬化技術(shù)的數(shù)據(jù)中心建設(shè)

常紅梅

摘要；文章分析了潞安集團(tuán)信息化建設(shè)的現(xiàn)狀與問(wèn)題，提出了基于服務(wù)器虛擬化技術(shù)的數(shù)據(jù)中心建設(shè)方案，幫助集團(tuán)建立安全可用、隨需應(yīng)變的集中化數(shù)據(jù)中心。

關(guān)鍵詞：服務(wù)器；虛擬化；數(shù)據(jù)中心；設(shè)備整合

中圖分類：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）07-0018-02

由于潞安集團(tuán)多年來(lái)的快速發(fā)展，現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心平臺(tái)在功能、性能、靈活性、安全性等方面已經(jīng)不能滿足大集團(tuán)信息系統(tǒng)發(fā)展的需要。原有數(shù)據(jù)中心在建立時(shí)，基本上是每上一個(gè)應(yīng)用，購(gòu)置一批相對(duì)專用的系統(tǒng)平臺(tái)（軟件、硬件），數(shù)年來(lái)，隨著大大小小的系統(tǒng)的上線，數(shù)據(jù)中心內(nèi)形成了不同規(guī)模、不同配置的信息孤島。

本文擬采用“云計(jì)算”理念和虛擬化技術(shù)，基于通用軟硬件平臺(tái)，對(duì)集團(tuán)數(shù)據(jù)中心的設(shè)備及應(yīng)用進(jìn)行有效的整合，并在應(yīng)用可用性、數(shù)據(jù)安全性、管理簡(jiǎn)易性等方面予以加強(qiáng)。力求一個(gè)功能齊全、性能超群、安全高效、隨需應(yīng)變的集中式數(shù)據(jù)中心平臺(tái)，為企業(yè)的信息化建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1一種較好的方法

潞安數(shù)據(jù)中心平臺(tái)課題研究組借鑒國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)理念和思路，提出基于服務(wù)器虛擬化技術(shù)的數(shù)據(jù)中心平臺(tái)建設(shè)方案，可幫助企業(yè)建立安全可用隨需應(yīng)變的集中化數(shù)據(jù)中心。

服務(wù)器虛擬化也是一種方法，能夠通過(guò)區(qū)分資源的優(yōu)先次序，實(shí)時(shí)將服務(wù)器資源分配給最需要它們的工作負(fù)載，減少為單個(gè)工作負(fù)載峰值而儲(chǔ)備的資源，最終簡(jiǎn)化管理和提高效率。如圖1所示為服務(wù)器虛擬化示意。

2總體設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)中心的核心架構(gòu)使用基于VMWARE服務(wù)器虛擬化技術(shù)的虛擬化架構(gòu)；存儲(chǔ)系統(tǒng)架構(gòu)采用基于AoE開(kāi)放協(xié)議的SAN架構(gòu)，并采用基于邏輯卷的鏡像技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)本地鏡像且為未來(lái)遠(yuǎn)程災(zāi)備中心的數(shù)據(jù)復(fù)制預(yù)留接口；高可用架構(gòu)使用賽門(mén)鐵克（Symantec）針對(duì)VMWARE虛擬平臺(tái)的VeritasCluster Server系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)從硬件到應(yīng)用乃至進(jìn)程的完全高可用；數(shù)據(jù)中心集中備份架構(gòu)使用賽門(mén)鐵克（Symantec）針對(duì)VMWARE虛擬平臺(tái)優(yōu)化的備份解決方案，實(shí)現(xiàn)從系統(tǒng)到應(yīng)用到數(shù)據(jù)的全方位細(xì)粒度備份/恢復(fù)。

服務(wù)器是數(shù)據(jù)中心的核心組成部分之一，服務(wù)器的數(shù)量、性能決定著整個(gè)數(shù)據(jù)中心的計(jì)算能力并為高可用提供物理平臺(tái)。數(shù)據(jù)中心服務(wù)器數(shù)量總計(jì)為6臺(tái)，其中新購(gòu)4臺(tái)，原有2臺(tái)DELL PE2950服務(wù)器并人數(shù)據(jù)中心與新購(gòu)服務(wù)器共同為數(shù)據(jù)中心現(xiàn)有的應(yīng)用提供計(jì)算資源?？紤]到與原有服務(wù)器兼容性，本次建設(shè)開(kāi)發(fā)仍然使用DELL基于Intel X86架構(gòu)的服務(wù)器。具體配置中，主體選用3臺(tái)DELL PE2950系列（升級(jí)后型號(hào)為R710）雙路CPU機(jī)架式服務(wù)器；為應(yīng)對(duì)將來(lái)可能出現(xiàn)的有高計(jì)算能力要求的應(yīng)用，本次選用1臺(tái)DELL Rg00四路CPU的機(jī)架式服務(wù)器。

3系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

3.1物理上的高可用和安全

物理上的高可用通常采用冗余的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。整個(gè)數(shù)據(jù)中心中所有的設(shè)備均已作冗余配置，包括物理鏈路、物理設(shè)備等。物理上的安全屬于容災(zāi)的范疇，本次建設(shè)中留出相應(yīng)的接口即可。

3.2主要的高可用和安全措施

3.2.1ESX的高可用

ESX是整個(gè)虛擬平臺(tái)的核心，影響其可用性的因素主要是安裝ESX系統(tǒng)的服務(wù)器硬盤(pán)失效。服務(wù)器的配置中，對(duì)于易發(fā)生故障的部分均作冗余配置，如2塊硬盤(pán)作RAID1以避免硬盤(pán)失效，均配置冗余電源，以避免電源失效。

影響ESX可用性的另一個(gè)因素是服務(wù)器失效。因數(shù)據(jù)中心有多臺(tái)服務(wù)器同時(shí)對(duì)外提供服務(wù)，雖無(wú)法避免服務(wù)器失效，但一定數(shù)量的服務(wù)器失效不會(huì)影響整體的可用性。

3.2.2網(wǎng)絡(luò)高可用

在虛擬環(huán)境中，物理網(wǎng)卡僅提供數(shù)據(jù)傳輸線路，系統(tǒng)將自動(dòng)依據(jù)優(yōu)先級(jí)及實(shí)際負(fù)載選擇適當(dāng)?shù)木W(wǎng)卡。本項(xiàng)目中，每臺(tái)物理服務(wù)器配置4塊物理網(wǎng)咖（口），通過(guò)4個(gè)千兆接口接人公司內(nèi)網(wǎng)，系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡和高可用。4個(gè)千兆接口同樣采用鏈接捆綁和負(fù)載均衡技術(shù)，消除來(lái)自網(wǎng)絡(luò)方面的單點(diǎn)和瓶頸。產(chǎn)品選用華為L(zhǎng)S5328C-EI-24S全千兆交換機(jī)兩臺(tái)。

3.2.3共享存儲(chǔ)高可用

共享存儲(chǔ)的高可用包括磁盤(pán)陣列級(jí)和硬盤(pán)級(jí)兩部分。磁盤(pán)陣列是數(shù)據(jù)中心的又一核心組成部分。它承擔(dān)數(shù)據(jù)中心全部數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)與管理的重任。整個(gè)數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)效率由它的性能決定，整個(gè)數(shù)據(jù)中心的安全和可靠由它的安全性和可靠性則決定。故磁盤(pán)陣列是本次建設(shè)開(kāi)發(fā)的重中之重。

基于VMWARE的測(cè)試報(bào)告，出于性能方面的考慮，本次建設(shè)開(kāi)發(fā)中選用美國(guó)CORAID公司專為VMWARE虛擬化平臺(tái)開(kāi)發(fā)的基于AoE開(kāi)放協(xié)議的高性能存儲(chǔ)。為了進(jìn)一步提升存儲(chǔ)系統(tǒng)的吞吐能力，使用鏈路捆綁和負(fù)載均衡技術(shù)，通過(guò)捆綁6條千兆鏈路，實(shí)現(xiàn)超過(guò)500MB/s的實(shí)際吞吐能力，同時(shí)也消除得了來(lái)自鏈路的單點(diǎn)失敗。出于消除單點(diǎn)提升系統(tǒng)可靠性的考慮，將采用兩臺(tái)CORAID SR2461磁盤(pán)陣列，通過(guò)EM22陣列鏡像管理器實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)陣列邏輯卷級(jí)的鏡像。

磁盤(pán)陣列級(jí)的高可用，通過(guò)EM22陣列鏡像管理器來(lái)實(shí)現(xiàn)。磁盤(pán)陣列內(nèi)磁盤(pán)的高可用，通過(guò)合理設(shè)置RAID組來(lái)實(shí)現(xiàn)。在每個(gè)陣列內(nèi)均采用RAIDIH-0的方式，且每個(gè)RAID組限定在4塊物理磁盤(pán)左右，從而實(shí)現(xiàn)最高的可用性。

3.2.4服務(wù)器、系統(tǒng)及應(yīng)用的高可用

VSphere提供了HA功能，以實(shí)現(xiàn)服務(wù)器硬件級(jí)的高可用，對(duì)于一般要求的應(yīng)用在實(shí)際應(yīng)用中采用這種方式即可。VSphere還提供了另一種稱為FT的高可用功能，該功能采用內(nèi)存實(shí)時(shí)同步技術(shù)，在另外的服務(wù)器中實(shí)時(shí)同步產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)用的完整映像。一旦發(fā)生錯(cuò)誤，應(yīng)用可無(wú)縫在另一臺(tái)服務(wù)器上提供服務(wù)，同時(shí)系統(tǒng)會(huì)在第三臺(tái)服務(wù)器上繼續(xù)創(chuàng)建一個(gè)同步影像。該功能可保證應(yīng)用的完全無(wú)中斷運(yùn)行。但由于此功能屬新開(kāi)發(fā)，其中尚有許多限制，不宜大面積使用。

本次建設(shè)開(kāi)發(fā)中引入Symantec的高可用軟件VCS 5.0for VMware對(duì)一些關(guān)鍵的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)更高級(jí)別更全面的高可用。該軟件可全方位監(jiān)視數(shù)據(jù)中心的每一臺(tái)物理服務(wù)器、虛擬機(jī)、操作系統(tǒng)、應(yīng)用甚至是各種連接（如I/O、NIC、虛擬鏈路等）并實(shí)時(shí)做出失敗切換。

3.2.5數(shù)據(jù)安全保證

數(shù)據(jù)備份是數(shù)據(jù)安全的關(guān)鍵。VSphere自身提供了一些備份方案，如VMware數(shù)據(jù)恢復(fù)，可以提供基于磁盤(pán)的備份和恢復(fù)快照，因受其實(shí)現(xiàn)方式的限制（不支持介質(zhì)管理、不支持增量備份、備份時(shí)占用大量系統(tǒng)資源、智能做到虛擬機(jī)一級(jí)的恢復(fù)等），僅可作為完整備份和快速恢復(fù)的一種補(bǔ)充方式。

VSphere同時(shí)也提供了API接口供第三方的專業(yè)備份軟件調(diào)用。本項(xiàng)目中采用Symantec Netbackup for VMWARE來(lái)實(shí)現(xiàn)全面的數(shù)據(jù)保護(hù)。采用這種方式可使得備份系統(tǒng)資源最小化、支持細(xì)粒度的恢復(fù)、支持增量備份等高級(jí)備份功能成為可能。

4項(xiàng)目研究成果及創(chuàng)新

項(xiàng)目所提交的成果匯總?cè)缦卤硭荆?/p>

項(xiàng)目的主要?jiǎng)?chuàng)新：

1）“私有云”Ready。整個(gè)平臺(tái)建設(shè)采用業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的虛擬化平臺(tái)。這種平臺(tái)是目前建立“私有云”的主要手段之一。從某種意義講，該平臺(tái)的建立標(biāo)志著潞安“私有云”已經(jīng)置備完成。

2）長(zhǎng)期以來(lái)困擾企業(yè)的數(shù)據(jù)安全問(wèn)題和高可用性問(wèn)題得以徹底解決。項(xiàng)目從設(shè)計(jì)初期就明確地定位為“平臺(tái)”高可用和“平臺(tái)”數(shù)據(jù)安全，而非單個(gè)的應(yīng)用高可用和安全。由于平臺(tái)本身具備的高可用和數(shù)據(jù)安全保障功能，故而無(wú)需再為運(yùn)行于平臺(tái)中的具體應(yīng)用系統(tǒng)過(guò)多考慮。

3）完全的單點(diǎn)管理。平臺(tái)的建設(shè)使用管理員徹底解脫點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的設(shè)備資源管理。管理員只需從單一的管理界面中便可集中管理硬件資源、系統(tǒng)、應(yīng)用等數(shù)據(jù)中心的幾乎全部?jī)?nèi)容。

5結(jié)語(yǔ)

潞安數(shù)據(jù)中心平臺(tái)是面向全公司的IT服務(wù)支撐系統(tǒng)。本項(xiàng)目完成后，集團(tuán)數(shù)據(jù)平臺(tái)系統(tǒng)各部分無(wú)單點(diǎn)，即系統(tǒng)的任何一個(gè)部件/部分的故障均不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)停機(jī)；擺脫了傳統(tǒng)的對(duì)應(yīng)用需求的被動(dòng)響應(yīng)，真正實(shí)現(xiàn)了資源的按需分配，使數(shù)據(jù)中心SLA稱為可能；具備了為幾乎所有應(yīng)用即時(shí)提供環(huán)境的條件，新系統(tǒng)上線不再需要冗長(zhǎng)的硬件購(gòu)置周期、系統(tǒng)配置周期。