基于虛擬化技術(shù)的雙活數(shù)據(jù)中心平臺在企業(yè)的實現(xiàn)與應用

杜向文

（廣東粵電南水發(fā)電有限責任公司，廣東 韶關(guān) 512700）

[摘 要]隨著信息化系統(tǒng)不斷增長、集中的業(yè)務對企業(yè)IT信息部門的要求越來越高，人們對數(shù)據(jù)中心也提出更高的能力要求。傳統(tǒng)的硬件服務部署模式，存在資源利用低、投資成本高、管理難度大等問題?；诖?，本文研究基于虛擬化技術(shù)的雙活數(shù)據(jù)中心在企業(yè)中的實現(xiàn)和應用，以為企業(yè)信息系統(tǒng)計算資源的優(yōu)化提供參考。

[關(guān)鍵詞]虛擬化技術(shù)；雙活數(shù)據(jù)中心；企業(yè)

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.10.038

[中圖分類號]TP399 [文獻標識碼]A [文章編號]1673-0194（2017）10-00-02

目前，國內(nèi)多數(shù)企業(yè)的應用系統(tǒng)仍然在老舊的服務器硬件上運行，如果更新服務器，則會增加企業(yè)的采購成本和運作成本，還會帶來更多供電和冷卻的開支；且服務器沒有得到充分利用，這導致了大量的硬件、空間以及電力的浪費。同時，由于應用程序兼容性的問題，IT人員只能通過在不同服務器中分別運行的方式，將應用程序隔離，這又會導致服務器數(shù)量的增長。每次增加新的應用，必須購置新的服務器，這使IT部門更加難以應對業(yè)務快速成長和不斷變動的需求。

1 物理計算資源發(fā)展的局限性

在物理計算資源技術(shù)中，企業(yè)為建設(shè)一個業(yè)務系統(tǒng)需要部署一套硬件服務器，但在信息化飛速發(fā)展的今天，這種部署模式已經(jīng)不能滿足企業(yè)信息化系統(tǒng)的高性能、安全、穩(wěn)定、可靠及簡化管理的需求，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

1.1 存在服務器服務過期的隱憂

一款硬件產(chǎn)品使用生命周期在5年左右，超過這個周期，服務器原廠家可能將不再對其提供技術(shù)服務，若服務器某些部件出現(xiàn)故障，無法及時找到可靠的備件更換，穩(wěn)定性必將受到嚴重影響。

1.2 服務器更換成本高、管理難度大

如果企業(yè)考慮對原有信息系統(tǒng)中的老舊服務器進行更換，一方面需要重新采購的服務器數(shù)量大，成本高；另一方面會有來自于信息系統(tǒng)中應用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)的遷移問題，同時大量的服務器也帶來了復雜的各類服務器管理，系統(tǒng)管理員維護難度增大，從而影響了系統(tǒng)的可用性。

1.3 存在資源部署浪費及信息安全風險

企業(yè)大部分服務器采用INTEL X86架構(gòu)，但隨著業(yè)務的增長，服務器數(shù)量逐年增長，而單個業(yè)務系統(tǒng)計算資源需求遠遠小于一臺物理服務器資源，多種操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、中間件共用服務器，存在兼容性問題及互相影響的風險，在不對當前資源分配、使用模式變動的情況下，企業(yè)無法保障信息系統(tǒng)安全，亦無法實現(xiàn)資源高效利用和成本投入控制。

1.4 設(shè)備穩(wěn)定性影響業(yè)務系統(tǒng)正常運作的風險

企業(yè)大部分的業(yè)務系統(tǒng)都是單機部署。進行系統(tǒng)維護、升級或者擴容時，需要停機進行，造成應用中斷，大大降低了可用性。

2 虛擬化技術(shù)的應用

結(jié)合目前國內(nèi)外IT技術(shù)的發(fā)展情況，企業(yè)通常會采用虛擬化來改變以往的單服務器的應用。該技術(shù)通過利用支持硬件虛擬化的服務器硬件，安裝底層虛擬機系統(tǒng)，將服務器物理資源抽象成邏輯資源，并通過虛擬化層與底層硬件平臺完成系統(tǒng)交互，從而充分保證現(xiàn)有服務器無需做任何更改即可穩(wěn)定運行于全新的平臺上。利用虛擬化軟件的高可用功能，虛擬化技術(shù)將設(shè)備的多個節(jié)點組成一個集群，從而將現(xiàn)有的應用系統(tǒng)實現(xiàn)高可用功能，避免從前硬件故障需要人為干預以恢復系統(tǒng)的繁瑣過程。設(shè)備是一個由高性能的節(jié)點組成的橫向擴展集群，集群每個節(jié)點除了含有處理器、內(nèi)存外，還帶有本地存儲系統(tǒng)，不同節(jié)點之間的存儲系統(tǒng)還可以實現(xiàn)高可用的功能，以確保數(shù)據(jù)的安全和可用性。

3 傳統(tǒng)雙活虛擬化部署

傳統(tǒng)雙活虛擬化部署模式是在每臺獨立服務器中安裝虛擬化軟件，如VMWARE或Hyper-V，同時在每臺服務器中配置光纖通道卡連接存儲虛擬網(wǎng)關(guān)，并通過存儲虛擬網(wǎng)關(guān)存儲數(shù)據(jù)到共享存儲系統(tǒng)，在共享存儲系統(tǒng)中創(chuàng)建RAID組、劃分不同的磁盤空間，分配給前端虛擬主機使用，構(gòu)建虛擬化平臺為企業(yè)業(yè)務系統(tǒng)分配按需計算及存儲資源，同時利用虛擬化HA、Vmotion等高可用性功能，使企業(yè)業(yè)務系統(tǒng)的連續(xù)性得到保障。通常為確保提高數(shù)據(jù)的安全級別，企業(yè)需要增加一臺存儲系統(tǒng)，將業(yè)務系統(tǒng)的應用及數(shù)據(jù)存放在2套存儲系統(tǒng)中。傳統(tǒng)雙活虛擬化部署結(jié)構(gòu)如圖1所示。

傳統(tǒng)服務器配合存儲系統(tǒng)部署虛擬化方式的優(yōu)點：服務器、存儲系統(tǒng)可按需配置；可通過虛擬化軟件提高物理服務器的資源利用率以及業(yè)務系統(tǒng)的連續(xù)性。

同時，傳統(tǒng)服務器加存儲系統(tǒng)部署虛擬化方式缺點也很明顯，主要包括：物理服務器數(shù)量多，整體虛擬化平臺部署難度大，維護成本高；虛擬化主機（如VMWARE為ESXi主機）所有數(shù)據(jù)均保存在共享存儲系統(tǒng)中，若存儲系統(tǒng)出現(xiàn)異常將直接影響所有的業(yè)務系統(tǒng)；傳統(tǒng)的存儲系統(tǒng)采用RAID的保護方式，當模塊磁盤出現(xiàn)故障后會進行磁盤重建，在重建過程中，存儲系統(tǒng)的性能會受到較大影響；傳統(tǒng)的存儲系統(tǒng)為縱向擴展方式，便于擴展容量，但對于存儲性能的提升通常需要更換為具備更高性能的存儲設(shè)備，存儲更換難度大，風險高；為提高業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全級別，必須以網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)2臺存儲系統(tǒng)作為鏡像，這就必須部署存儲虛擬網(wǎng)關(guān)，導致采購成本增加；大量的服務器、存儲系統(tǒng)，系統(tǒng)架構(gòu)復雜，管理員需要管理更多的設(shè)備，管理難度增加，同時大量的設(shè)備導致能耗更高。

4 業(yè)務云融合虛擬平臺方案

傳統(tǒng)的傳統(tǒng)服務器配合存儲系統(tǒng)部署虛擬化方式，無法從根本上解決雙活數(shù)據(jù)中心應用與部署的問題，基于此，本文提出了融合虛擬平臺的雙活數(shù)據(jù)中心部署方案。

4.1 融合虛擬平臺的部署結(jié)構(gòu)

融合虛擬平臺方案采用融合計算資源、存儲資源以及虛擬化平臺于一體的BCP4200產(chǎn)品，通過1 GB交換機連接到企業(yè)內(nèi)部交換網(wǎng)絡(luò)中。每臺BCP4200設(shè)備含有兩個獨立的計算存儲節(jié)點，每個節(jié)點是一臺獨立的服務器（如在管理中心被視為一臺獨立的主機），即每個節(jié)點都是一臺標配有2路6核CPU、128 GB內(nèi)存的PC服務器，同時每個節(jié)點都預先安裝配置了虛擬架構(gòu)套件軟件。利用虛擬化軟件的高級功能HA，將多個節(jié)點組成一個集群，集群中每個節(jié)點除了含有處理器、內(nèi)存外，還帶有本地存儲器，節(jié)點存儲實現(xiàn)了鏡像功能，并通過虛擬化軟件形成存儲庫，即存儲資源為所有節(jié)點所共享，通過P2V轉(zhuǎn)換物理服務器系統(tǒng)或節(jié)點中重新部署安裝虛機操作系統(tǒng)及應用，即可完成業(yè)務系統(tǒng)的遷移工作。BizCON BCP網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)如圖2所示。

如圖2所示，一套融合虛擬平臺至少含2個獨立節(jié)點（服務器），每個節(jié)點配置6塊以上高速性能的SAS企業(yè)級高速磁盤，通過分布式文件系統(tǒng)實現(xiàn)融合的存儲資源。

4.2 融合虛擬平臺建設(shè)雙活數(shù)據(jù)中心的優(yōu)點

基于融合虛擬平臺建設(shè)雙活數(shù)據(jù)中心的方案，對比傳統(tǒng)服務器配合存儲系統(tǒng)部署虛擬化具有顯著的優(yōu)勢：①預安裝虛擬化軟件，部署簡單；②空間提供高度的融合架構(gòu)，包含2個高性能節(jié)點（服務器）、2TB存儲空間，極大地減少了數(shù)據(jù)中心的空間、能源和冷卻需求；③利用虛擬化軟件的HA功能，將多個節(jié)點構(gòu)成一個群集，可以持續(xù)不斷地監(jiān)控節(jié)點集群中資源池的利用率及運行狀態(tài)，當某一節(jié)點出現(xiàn)故障時，可自動將應用遷移到其他健康節(jié)點，并能根據(jù)需要在虛擬機中智能分配其所需的資源，增強靈活性，減少停機時間，保持業(yè)務的持續(xù)性和穩(wěn)定性；④標準配置2～4個虛擬控制器，可提供高級別的硬件容錯，并可確保當某一控制器故障后，保持應用系統(tǒng)不停頓，并提供穩(wěn)定的性能，在數(shù)據(jù)存儲空間足夠的情況下，多個控制器同時故障時，也能保證業(yè)務系統(tǒng)不間斷運行；⑤存儲系統(tǒng)具備鏡像功能，即使發(fā)生在整個節(jié)點故障的情況下，數(shù)據(jù)存儲均不會有任何影響，也不需要重建數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存儲將自動切換到鏡像節(jié)點上；⑥橫向擴展架構(gòu)，降低了重新架構(gòu)未來部署的復雜性，當需要更多資源時，無需停機便可無縫添加其他節(jié)點，因此無須過度部署基礎(chǔ)設(shè)施，使系統(tǒng)擴展不存在任何不確定性；⑦所有計算和存儲資源一目了然，簡化了日常管理。

綜合對比分析，筆者推薦采用企業(yè)建設(shè)基于虛擬化技術(shù)的雙活數(shù)據(jù)中心平臺。

4.3 融合虛擬平臺在雙活數(shù)據(jù)中心的應用

系統(tǒng)平臺的建成，可實現(xiàn)核心應用運行在虛擬主機平臺上，應用可以在多節(jié)點的虛擬化平臺中運行，并實現(xiàn)不同節(jié)點間的切換，以確保持續(xù)運行；通過雙活智能數(shù)據(jù)保護系統(tǒng)，完成文件、數(shù)據(jù)庫、操作系統(tǒng)的實時備份與瞬間恢復，并可隨時驗證、演練本地或異地容災兩大功能。企業(yè)可通過平臺實現(xiàn)以下應用。

（1）業(yè)務集中管理：應用系統(tǒng)可在虛擬化平臺上運行；節(jié)點出現(xiàn)故障時，業(yè)務可自動遷移到其他節(jié)點繼續(xù)運行。

（2）一體化的平臺：雙節(jié)點虛擬主機平臺，運行Windows、Linux等應用系統(tǒng)，支持原有物理系統(tǒng)遷移到虛擬主機平臺。

（3）實時備份、高效容災、隨時驗證及演練：實時備份，不消耗主機資源；內(nèi)在及外在故障分層恢復，確保容災有效和高效；輕松驗證災備數(shù)據(jù)，可隨時進行容災演練。

（4）瞬間恢復、無需回存、立即可用：1分鐘恢復丟失文件；10分鐘內(nèi)恢復任何本地故障；30分鐘內(nèi)從站點級災難中恢復業(yè)務運行。

（5）高可用功能：某一節(jié)點出現(xiàn)宕機或者其他物理故障時，運行于上面的應用和數(shù)據(jù)可以自動切換到其他節(jié)點中。支持自動精簡功能節(jié)約帶寬、存儲、成本帶寬，節(jié)省達90%；存儲容量節(jié)省超過50%。

（6）開放架構(gòu)、全面兼容、充分利舊：支持每一節(jié)點的存儲共享到其他節(jié)點，支持中心統(tǒng)一部署存儲，可以直接部署到遠程中心；支持IP-SAN、FC-SAN等連接方式；支持舊存儲設(shè)備接入管理、無中斷部署，無需改變現(xiàn)有IT架構(gòu)；不受品牌或技術(shù)的限制，支持任意存儲設(shè)備、軟件及協(xié)議；支持異構(gòu)存儲復制，容災站點可使用廉價存儲硬件；充分利舊資源，最大化投資回報率。

（7）遷移功能：支持應用在不同節(jié)點之間的在線或冷遷移。無縫擴容新增加的虛擬平臺可以無縫融合到原來的平臺。原有平臺無需停電、無需停應用。

（8）開放性功能：支持其他標準虛擬服務器加入到虛擬主機平臺統(tǒng)一管理及協(xié)調(diào)工作。比如，原來災備項目的DELL虛擬服務器需要統(tǒng)一進來進行管理，并可以作為一個新的計算節(jié)點。

（9）存儲共享功能：支持每一節(jié)點的存儲共享到其他節(jié)點，支持中心統(tǒng)一部署存儲，可以直接部署到遠程中心。

（10）輕松的虛擬機部署：Windows及Linux虛擬機。虛擬機可轉(zhuǎn)換為復制安裝的模板。

4.4 基于虛擬化技術(shù)的雙活數(shù)據(jù)中心的投資效益

基于虛擬化技術(shù)的雙活數(shù)據(jù)中心平臺的應用，將對每個行業(yè)的發(fā)展起到不可忽視的影響和產(chǎn)生巨大的社會效益。

（1）虛擬化平臺主要面向企業(yè)信息化基礎(chǔ)架構(gòu)，采用超融合及虛擬化的技術(shù)，既適應國際技術(shù)的發(fā)展方向，也符合國家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點，符合國家信息產(chǎn)業(yè)與信息服務產(chǎn)業(yè)發(fā)展的導向。

（2）可促進信息行業(yè)持續(xù)創(chuàng)新，產(chǎn)業(yè)信息服務能力進一步提升。

（3）虛擬化平臺采用雙活的部署方式，對企業(yè)的業(yè)務系統(tǒng)提供更高級別的安全保護，為業(yè)務不間斷運行提供了有效的容災手段，提供了一種簡單的、可行的、安全的方法，為政府或企業(yè)提供了全面的、高性能的IT基礎(chǔ)架構(gòu)。

（4）可以對生產(chǎn)設(shè)備的運行狀況進行長期、全面、準確的分析和預測，并合理制定運行方式，減少事故和故障發(fā)生。

（5）節(jié)約成本，采用超融合平臺，只需要采用模板就可以生產(chǎn)一個應用，硬件資源也可以得到有效利用。這既減少了服務器硬件投入的成本，也減少了部署新服務器的時間成本。