數(shù)據(jù)虛擬化平臺(tái)優(yōu)化方案構(gòu)想

□任建勛 楊栓

（河南省水利信息中心）

數(shù)據(jù)虛擬化平臺(tái)優(yōu)化方案構(gòu)想

□任建勛 楊栓

（河南省水利信息中心）

計(jì)算資源虛擬化是目前最成熟的云計(jì)算技術(shù)之一。虛擬化技術(shù)將各種資源虛擬出多臺(tái)主機(jī)，通過(guò)把多個(gè)操作系統(tǒng)整合到一臺(tái)高性能服務(wù)器上，最大化利用硬件平臺(tái)的所有資源，用更少的投入實(shí)現(xiàn)更多的應(yīng)用，降低管理資源的難度。隨著水利信息化水平的提高，實(shí)際業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的快速增長(zhǎng)，按照水利的業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)增長(zhǎng)需要，升級(jí)包括服務(wù)器虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化、云管理平、存儲(chǔ)擴(kuò)容和容災(zāi)備份等，實(shí)現(xiàn)水利信息化統(tǒng)一計(jì)算、統(tǒng)一存儲(chǔ)、統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)、統(tǒng)一監(jiān)管的安全基礎(chǔ)設(shè)施共享架構(gòu)。

水利數(shù)據(jù)；虛擬化；優(yōu)化

1 綜述

虛擬化技術(shù)將各種資源虛擬出多臺(tái)主機(jī)，通過(guò)把多個(gè)操作系統(tǒng)整合到一臺(tái)高性能服務(wù)器上，且應(yīng)用程序可以在相互獨(dú)立的空間內(nèi)運(yùn)行而互不影響，最大化利用硬件平臺(tái)的所有資源，用更少的投入實(shí)現(xiàn)更多的應(yīng)用，簡(jiǎn)化傳統(tǒng)的IT架構(gòu)，降低管理資源的難度。

計(jì)算資源虛擬化出來(lái)的共享資源池可以抽象為邏輯構(gòu)造塊，包含存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器單元等，從而有效創(chuàng)建虛擬數(shù)據(jù)中心。根據(jù)業(yè)務(wù)需求，這些資源容器經(jīng)過(guò)構(gòu)造可提供特定的服務(wù)級(jí)別或滿足特定的業(yè)務(wù)需求，也可以按照邏輯業(yè)務(wù)單元或功能細(xì)分這些資源容器。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化一組設(shè)計(jì)合理的產(chǎn)品，可以向著策略驅(qū)動(dòng)的計(jì)算方法發(fā)展。也可以將資源池動(dòng)態(tài)分配給應(yīng)用程序，如MS Exchange、Sharepoint、Oracle（應(yīng)用程序、中間件和數(shù)據(jù)庫(kù)）、SAP和其他應(yīng)用程序，每個(gè)應(yīng)用程序與一個(gè)vApp（虛擬化應(yīng)用程序堆棧）捆綁，而且vApp配有應(yīng)用程序需要的應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)和服務(wù)器操作系統(tǒng)配置。

按照河南省水利信息化發(fā)展“十三五”規(guī)劃的要求，省水利廳網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心虛擬化平臺(tái)做為水利應(yīng)用的運(yùn)行和保障平臺(tái)，目前已完成服務(wù)器虛擬化、云平臺(tái)管理和容災(zāi)備份等的初步建設(shè)，隨著水利業(yè)務(wù)增長(zhǎng)的需要、平臺(tái)硬件設(shè)備的使用消耗、業(yè)務(wù)應(yīng)用及數(shù)據(jù)的安全迫切，現(xiàn)階段中心的虛擬平臺(tái)已不能滿足需求，故需提升優(yōu)化虛擬平臺(tái)的計(jì)算性能、存儲(chǔ)容量、監(jiān)管能力，建設(shè)虛擬平臺(tái)的安全管理，保證整個(gè)虛擬化平臺(tái)數(shù)據(jù)穩(wěn)定、安全的運(yùn)行。

基于省中心虛擬化平臺(tái)建設(shè)的現(xiàn)狀和中心機(jī)房具體情況，隨著水利信息化水平的提高，實(shí)際業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的快速增長(zhǎng)，按照水利數(shù)據(jù)2到3年的業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)增長(zhǎng)需要，實(shí)現(xiàn)水利信息化統(tǒng)一計(jì)算、統(tǒng)一存儲(chǔ)、統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)、統(tǒng)一監(jiān)管的安全基礎(chǔ)設(shè)施共享架構(gòu)。

2 系統(tǒng)現(xiàn)狀

目前，河南省水利數(shù)據(jù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器的虛擬化，8臺(tái)物理服務(wù)器共28個(gè)CPU在虛擬化環(huán)境運(yùn)行，分為內(nèi)網(wǎng)區(qū)和互聯(lián)網(wǎng)區(qū)兩個(gè)工作區(qū)，兩工作區(qū)邏輯隔離，每臺(tái)服務(wù)器配置128G內(nèi)存，2塊HBA卡。另有惠普刀箱一個(gè)，內(nèi)置刀片服務(wù)器四臺(tái)，余8個(gè)服務(wù)器機(jī)位，未納入虛擬化環(huán)境。

現(xiàn)有HPEVA4400存儲(chǔ)兩臺(tái)，HP storageworks 8/8 san switch 24口光纖交換機(jī)二臺(tái)，內(nèi)網(wǎng)區(qū)5臺(tái)物理服務(wù)器在虛擬化環(huán)境通過(guò)兩臺(tái)光纖交換機(jī)與內(nèi)網(wǎng)存儲(chǔ)HPEVA4400相連，互聯(lián)網(wǎng)區(qū)3臺(tái)物理服務(wù)器在虛擬化環(huán)境通過(guò)兩臺(tái)光纖交換機(jī)與外網(wǎng)存儲(chǔ)HPEVA4400相連。

接入互聯(lián)網(wǎng)區(qū)主要有網(wǎng)站群和郵件系統(tǒng)，該區(qū)應(yīng)用面臨橫向擴(kuò)展，節(jié)點(diǎn)增多的潛在需求。郵件系統(tǒng)需要大容量存儲(chǔ)空間。內(nèi)網(wǎng)區(qū)主要運(yùn)行辦公、財(cái)務(wù)、水利業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)?，F(xiàn)有各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)總量超過(guò)5TB，數(shù)據(jù)主要包括數(shù)據(jù)庫(kù)、視頻、圖片和網(wǎng)頁(yè)，數(shù)據(jù)年增長(zhǎng)預(yù)計(jì)30%左右?，F(xiàn)有的存儲(chǔ)已經(jīng)不能滿足日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間要求，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D見圖1。

圖1 虛擬化平臺(tái)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

3 存在問(wèn)題

目前系統(tǒng)存在以下問(wèn)題：①現(xiàn)有的存儲(chǔ)已經(jīng)不能滿足日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間要求；②內(nèi)網(wǎng)的虛擬化平臺(tái)有兩臺(tái)服務(wù)器配置相對(duì)較低，而內(nèi)網(wǎng)平臺(tái)又運(yùn)行著較多的虛擬機(jī)，計(jì)算能力捉襟見肘；③內(nèi)、外網(wǎng)僅為邏輯隔離，網(wǎng)絡(luò)安全性不能保證。

為解決以上問(wèn)題，信息中心新增加兩臺(tái)高性能刀片服務(wù)器，納入內(nèi)網(wǎng)虛擬化環(huán)境，增加內(nèi)網(wǎng)平臺(tái)的計(jì)算能力；新購(gòu)兩臺(tái)HDS存儲(chǔ)，作為虛擬化環(huán)境的主存儲(chǔ)，更換兩臺(tái)HP EVA4400。采用1臺(tái)HDS HUS VM高端磁盤陣列，作為信息中心內(nèi)網(wǎng)核心存儲(chǔ)系統(tǒng)，配合HNAS3080高性能NAS網(wǎng)關(guān)提供共享文件系統(tǒng)及歸檔管理功能，為虛擬化存儲(chǔ)系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)部分提供統(tǒng)一存儲(chǔ)資源池。1臺(tái)HDS HUS150中端磁盤陣列，作為信息中心外網(wǎng)核心存儲(chǔ)系統(tǒng)，配合HDS高性能NAS網(wǎng)關(guān)提供共享文件系統(tǒng)及歸檔管理功能，為虛擬化存儲(chǔ)系統(tǒng)外網(wǎng)部分提供統(tǒng)一存儲(chǔ)資源池；本著內(nèi)外網(wǎng)分離的原則，增添兩臺(tái)存儲(chǔ)光纖交換機(jī)，在內(nèi)外網(wǎng)物理分離的同時(shí)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)光纖鏈路的冗余。

4 優(yōu)化方案

4.1 優(yōu)化原則

原則上以不影響現(xiàn)有系統(tǒng)運(yùn)行的方式進(jìn)行實(shí)施。

4.2 存儲(chǔ)規(guī)劃

FC SAN：HUS VM提供16個(gè)8Gbps FC前端主機(jī)接口，通過(guò)光纖線纜連接至2臺(tái)FC存儲(chǔ)交換機(jī)，形成冗余連接。虛擬化平臺(tái)宿主機(jī)及應(yīng)用服務(wù)器通過(guò)光纖線纜連接至FC存儲(chǔ)交換機(jī)，為保證可靠性，建議采用雙HBA卡連接到2臺(tái)交換機(jī)形成鏈路冗余保護(hù)。通過(guò)交換機(jī)Zoning設(shè)置，以及HUS VM存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行Virtual Host Group設(shè)置，即可讓應(yīng)用服務(wù)器通過(guò)FC SAN識(shí)別并使用HUS VM對(duì)外提供的LU（Logic Unit、邏輯存儲(chǔ)單元）。

NAS文件服務(wù)：HUS VM提供6個(gè)1Gbps IP前端主機(jī)接口，支持NFS/CIFS協(xié)議，可通過(guò)以太網(wǎng)線纜連接至局域網(wǎng)的以太網(wǎng)交換機(jī)，在HUS VM存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行NAS設(shè)置后，即可讓應(yīng)用服務(wù)器及用戶終端通過(guò)局域網(wǎng)識(shí)別并使用HUS VM對(duì)外提供的share folder共享文件夾，為用戶提供文件交換及共享、Web服務(wù)器、VOD服務(wù)器等相關(guān)的文件服務(wù)。新配置的HDS HUS VM存儲(chǔ)配備了37塊900G SAS高速硬盤，根據(jù)HDS工程師和VMWARE工程師建議，我們采用RAID6作為磁盤陣列的組成方式，用5塊盤做HOST SPARE，其余32塊盤共劃分4個(gè)磁盤組，其中3個(gè)磁盤組用作VMware虛擬化平臺(tái)所需空間，每個(gè)磁盤組劃分出3T空間供VMware虛擬化平臺(tái)使用，剩余空間備用。另外一個(gè)磁盤組劃分出400G做OA數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)空間，剩余空間均分給NAS，由HNAS3080 NAS網(wǎng)關(guān)管理。

外網(wǎng)使用HDS HUS 150作為主存儲(chǔ)，HDS HUS 150作為一套高性能存儲(chǔ)，完全可以為VMware虛擬化平臺(tái)及其他應(yīng)用提供高性能存儲(chǔ)空間。HDS HUS 150也可以通過(guò)FC SAN和NAS文件服務(wù)二種方式同時(shí)對(duì)外提供訪問(wèn)服務(wù)。

新配置的HDS HUS 150存儲(chǔ)配備了12塊900G SAS高速硬盤和7塊3T大容量磁盤，采用RAID5作為磁盤陣列的組成方式。用1塊900G SAS盤做HOST SPARE，其余11塊900G SAS高速硬盤規(guī)劃為1個(gè)磁盤組，在磁盤組上劃分出3個(gè)2T空間供VMware虛擬化平臺(tái)使用，兩個(gè)500G空間供網(wǎng)站W(wǎng)EB服務(wù)器和XZ_政務(wù)公開數(shù)據(jù)庫(kù)使用，一個(gè)300G空間供網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器使用，剩余空間備用。另外7塊3T大容量磁盤，用1塊3T盤做HOST SPARE，其余6塊硬盤規(guī)劃為1個(gè)磁盤組，劃分出多個(gè)空間分給NAS，由NAS網(wǎng)關(guān)管理。

4.3 存儲(chǔ)替換方案

存儲(chǔ)LUN劃分好后，將兩臺(tái)存儲(chǔ)分別連接到兩臺(tái)原有交換機(jī)上，在VCENTER上把LUN接入存儲(chǔ)集群中，然后通過(guò)VMOTION將在HPEVA4400上的數(shù)據(jù)遷往HDS存儲(chǔ)上，最后在業(yè)務(wù)不斷線的情況下完成存儲(chǔ)的冗余設(shè)計(jì)。

4.4 服務(wù)器替換方案

為保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性，遷移盡可能影響范圍要小，先在兩臺(tái)HP刀片服務(wù)器上安裝ESXI，然后將位于內(nèi)網(wǎng)辦公系統(tǒng)的虛擬機(jī)在線遷移到內(nèi)網(wǎng)其他服務(wù)器上，保證業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行，將兩臺(tái)服務(wù)器關(guān)機(jī)下線，把原有的IP地址分配給HP刀片服務(wù)器。將這兩臺(tái)刀片服務(wù)器加入內(nèi)網(wǎng)集群，通過(guò)VCENTER把屬于原有服務(wù)器的LINCENSE分配給兩臺(tái)HP刀片服務(wù)器。再把原來(lái)位于內(nèi)網(wǎng)辦公系統(tǒng)的虛擬機(jī)遷回即可。

4.5 利舊方案

在服務(wù)器和存儲(chǔ)替換完成之后，將一套HP EVA4400通過(guò)HDS HUS VM的存儲(chǔ)虛擬化功能，并入HUS VM的NAS內(nèi)網(wǎng)空間，由HNAS3080 NAS網(wǎng)關(guān)管理，作為下一步山洪災(zāi)害防治項(xiàng)目圖片視頻監(jiān)管系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間。另外一套HP EVA4400可以作為HUS VM的冗余存儲(chǔ)備用，以增加虛擬化系統(tǒng)存儲(chǔ)的安全性。也可用作其他方面，如作為測(cè)試系統(tǒng)的存儲(chǔ)等。替換下來(lái)的服務(wù)器將來(lái)作為數(shù)據(jù)庫(kù)集群的主機(jī)使用。

完成之后的拓?fù)鋱D規(guī)劃見圖2。

圖2 虛擬化平臺(tái)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

5 結(jié)語(yǔ)

河南省水利數(shù)據(jù)虛擬化平臺(tái)優(yōu)化改造完成之后，實(shí)現(xiàn)了水利數(shù)據(jù)內(nèi)外網(wǎng)完全物理隔離，增加了網(wǎng)絡(luò)的安全性；內(nèi)網(wǎng)的計(jì)算性能有所提高，提高了業(yè)務(wù)及辦公系統(tǒng)服務(wù)器的平臺(tái)性能；同時(shí)存儲(chǔ)性能和容量得以大大提高，滿足以后日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間要求。為以后平滑過(guò)渡到水利云計(jì)算平臺(tái)打好基礎(chǔ)。

編輯：趙鑫

TP393.07

B

1673-8853（2017）07-0093-02

2017-6-20