虛擬化技術在IP城域網(wǎng)建設中的應用

周昊 錢宇明 江蘇省廣電有線信息網(wǎng)絡股份有限公司泰州分公司

1. 項目介紹

VMware 虛擬化平臺作為江蘇有線泰州分公司IP城域網(wǎng)的重要組成部分，目前，大部分業(yè)務系統(tǒng)和應用已經(jīng)遷移到虛擬化平臺。利用虛擬化平臺的vMotion（動態(tài)遷移）、HA（高可用性）、FT（容錯）、DRS（分布式資源調度）等特性，達到了降低業(yè)務開通的轉化、運維成本從而提升管理效率的目的。

2.當前IT建設方式，IP城域網(wǎng)相關應用系統(tǒng)面臨的問題

當前的 IT 建設方式，使 IP 城域網(wǎng)相關應用系統(tǒng)面臨越來越多的問題。

2.1 成本與服務交付的問題

（1）不斷上升的基礎架構成本，新需求意味著需要購買新的設備。

（2）電力、冷卻、環(huán)境成本、維護成本較高，不符合綠色IT概念，功耗和散熱問題成為運維過程中的障礙。

（3）新應用服務器的上線部署時間久、周期長。

（4）服務器資源利用率低下

2.2 業(yè)務彈性與安全性的問題

（1）越來越復雜的IT系統(tǒng)帶來安全性問題。

（2）業(yè)務共享與交換難度大，呈現(xiàn)“孤島”式布局，導致業(yè)務彈性較差。

（3）需要利用雙機熱備、負載均衡等技術來保證系統(tǒng)和應用的可用性、可靠性。

（4）硬件故障維護、升級或者擴容時，需要停機進行操作,造成應用系統(tǒng)中斷,影響了正常業(yè)務應用系統(tǒng)使用。

為解決業(yè)務拓展，導致服務器數(shù)量增加所帶來的問題,提高服務器資源的使用率,降低設備采購成本,保障業(yè)務的連續(xù)性以及為將來新應用系統(tǒng)建設提供一個靈活的資源使用平臺,需對現(xiàn)有服務器進行虛擬化整合。

3.虛擬化技術在IP城域網(wǎng)應用服務的實施規(guī)劃

3.1 統(tǒng)計需要進行虛擬化整合的業(yè)務系統(tǒng)和應用

通過對 IP 城域網(wǎng)在線運營的系統(tǒng)和應用進行VMware CapacitPlanner評估,根據(jù)評估報告并結合VMware vSphere的功能特點，本次虛擬化平臺建設對以下幾類業(yè)務的服務器進行虛擬化整合。

（1）物理服務器使用年限超過6年，故障率高，運維成本高的服務器。

（2）系統(tǒng)或應用整體并發(fā)數(shù)低，服務器資源閑置率高，對系統(tǒng)可靠性、可用性要求高，但由單臺服務器承載的系統(tǒng)。

（3）系統(tǒng)或應用整體并發(fā)數(shù)低，常規(guī)性的資源閑置率高，但突發(fā)性的高并發(fā)量導致業(yè)務中斷，超出服務器的硬件性能。

（4）部分臨時性的測試使用的業(yè)務系統(tǒng)

3.2 評估現(xiàn)有服務器的硬件資源

所有用于實現(xiàn) VMware虛擬化平臺的設備，包括：服務器系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)、I/O卡設備等，都需要滿足VMware虛擬化產(chǎn)品兼容列表的要求。

處理器：更快的處理器可以提高 ESXi性能，對于工作負載，更大的高速緩存可提高ESXi的性能。本項目采用同一廠商、同一產(chǎn)品家族的同一代處理器，以獲取更好的系統(tǒng)兼容能力。

內(nèi)存：內(nèi)存資源往往比 CPU 資源更會形成潛在的瓶頸，本項目每臺ESXi主機配置256G內(nèi)存。以便充分利用ESXi的功能和運行多臺虛擬機。

網(wǎng)卡：將 ESXi管理網(wǎng)絡和虛擬機業(yè)務網(wǎng)絡置于不同的物理網(wǎng)卡上，通過大網(wǎng)絡流量來提高虛擬機的吞吐量。本項目ESXi主機配置8個千兆網(wǎng)卡，4個 FC HBA 卡

存儲：將虛擬機使用的所有數(shù)據(jù)置于存儲中，同時可充分利用vSphere的高級特性。本項目，兩臺存儲配置雙冗余控制器，16BG緩存，4塊15000轉4T企業(yè)級SAS硬盤，16個8GB FC主機接口。

3.3 搭建VMwarev Sphere虛擬化平臺

3.3.1 組網(wǎng)規(guī)劃

江蘇有線泰州分公司 VMware vSphere 虛擬化平臺拓撲見圖1。

利用 20 臺通用服務器作為整個虛擬化平臺的物理載體，在服務器上安裝VMware ESXi 6.0操作系統(tǒng)，根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務類型建立IP城域網(wǎng)集群、業(yè)務測試集群和集團業(yè)務集群，分別在每個集群部署相應的業(yè)務系統(tǒng)和應用。后臺部署AD域控/DNS服務器，vCenter Server服務器、vCenter SQL 數(shù)據(jù)庫來管理整個虛擬化平臺。

3.3.2 網(wǎng)絡虛擬化規(guī)劃

圖1 江蘇有線泰州分公司VMware vSphere虛擬化平臺拓撲

在物理網(wǎng)絡中，每臺服務器有 8 個千兆網(wǎng)口連接到上游交換機，將同一臺ESXi主機上不同類型的網(wǎng)絡流量相互隔離，且用兩塊網(wǎng)卡實現(xiàn)冗余。各使用2個網(wǎng)卡用于管理網(wǎng)絡、虛擬機業(yè)務流量、vMotion和FT。

同時，在 vCenter 環(huán)境中，使用分布式交換機在整個ESXi宿主機之間實現(xiàn)業(yè)務、數(shù)據(jù)的共享。

3.3.3 存儲虛擬化規(guī)劃

為了提升虛擬機的 I/O 性能，所有物理服務器連接到FC SAN的存儲上，同時考慮到存儲以及存儲鏈路的冗余性，采用兩臺存儲，同時每臺物理服務器使用2塊FC HBA卡連接到存儲上。

4. 部署效果

本文所述的虛擬化技術在城域網(wǎng)建設中的應用已于2018年11月在江蘇有線泰州分公司實施完畢，前文提到的三種類型的應用和系統(tǒng)陸續(xù)平滑過渡遷移到VMware虛擬化平臺，由vCenter統(tǒng)一管理。實際效果如下：

（1）整合物理服務器資源，提升資源使用率。

利用 VMware 虛擬化軟件整合物理服務器的CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡適配器等資源，構建資源池，同時單臺服務器運行多臺虛擬機，同時利用VMware DRS特性，動態(tài)分配硬件資源給虛擬機，提升服務器資源利用率。

（2）提高業(yè)務連續(xù)性和可靠性

利用 VMware vMotion、FT 等特性，防止關鍵任務的高收入應用或系統(tǒng)宕機所造成的收入損失，實現(xiàn)0宕機時間、0數(shù)據(jù)損失故障切換。

（3）加快新業(yè)務的部署進度

利用 VMware 的模板和部署向導功能，5-10 分鐘即可部署新的服務器，降低了原先采購服務器的時間和安裝難度，加快了部署進度。

（4）降低管理難度和運維成本

圖2 使用VMware虛擬化技術前后CPU利用率

VMware 虛擬化平臺減少了生產(chǎn)、開發(fā)測試、過渡服務器的數(shù)量，同時降低系統(tǒng)運維管理成本和數(shù)據(jù)中心技術設施的成本。

5. 結束語

本項目從現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心存在的問題和需求出發(fā)，構建虛擬化平臺，利用VMware的高可用性，極大提高了業(yè)務系統(tǒng)的連續(xù)性和可靠性。但對于具有特殊硬件訪問要求的應用，例如高性能圖形顯卡、特殊的串/并行加密設備以及在高配置服務器上仍具有很高負載的應用，不適合將這些業(yè)務系統(tǒng)遷移到虛擬化平臺上。