數(shù)據(jù)中心跨平臺(tái)遷移方法探究

◆褚慧婷 何瑩婷 王澤民

數(shù)據(jù)安全與云計(jì)算

數(shù)據(jù)中心跨平臺(tái)遷移方法探究

◆褚慧婷1何瑩婷2王澤民1

（1.浙江浙能技術(shù)研究院有限公司 浙江 310000；2.浙江浙能天工信息科技有限公司 浙江 310000）

不斷增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)對(duì)IT部門(mén)的要求越來(lái)越高，數(shù)據(jù)中心需要快速提高提供解決方案的能力。現(xiàn)有服務(wù)器還未得到充分利用的情況下，企業(yè)的服務(wù)器工作負(fù)載利用率較低，導(dǎo)致大量的硬件、機(jī)房空間以及資源的浪費(fèi)。本文闡述基于KVM技術(shù)的Openstack和Vmware兩平臺(tái)之間如何用最穩(wěn)定可靠的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)遷移，利用業(yè)務(wù)連續(xù)性和系統(tǒng)的災(zāi)難恢復(fù)來(lái)減少服務(wù)器停機(jī)以提高業(yè)務(wù)的持續(xù)性，通過(guò)遷移減少Openstack上運(yùn)行的服務(wù)器數(shù)量以及動(dòng)態(tài)關(guān)閉未使用的服務(wù)器來(lái)改善資源利用率。

數(shù)據(jù)中心；跨平臺(tái)遷移；Openstack；VMware

1 引言

浙江某公司（以下簡(jiǎn)稱某公司）前期建設(shè)部署了集團(tuán)總部的Openstack分布式云平臺(tái)，采用的是ESCloud 3.x云平臺(tái)版本，由27臺(tái)服務(wù)器和存儲(chǔ)組成的分布式集群。經(jīng)過(guò)了兩期的建設(shè)，目前規(guī)模如下，控制節(jié)點(diǎn)有3臺(tái)、計(jì)算節(jié)點(diǎn)有7臺(tái)、存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)17臺(tái)、裸磁盤(pán)容量在170TB+。迄今為止已在Openstack平臺(tái)上運(yùn)行虛擬機(jī)數(shù)量130+以上，這套平臺(tái)承載了該集團(tuán)下所有公司的信息化業(yè)務(wù)，由于目前集群上的分布式存儲(chǔ)Ceph面臨著OSD NearFull的風(fēng)險(xiǎn)，擬將原云平臺(tái)環(huán)境中的所有虛擬機(jī)遷移至新建Vmware虛擬化資源池，以解決現(xiàn)有云平臺(tái)分布式存儲(chǔ)資源不足的情況。

2 遷移方式

如何在Openstack和Vmware兩平臺(tái)之間穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)的動(dòng)態(tài)遷移是本次項(xiàng)目中一個(gè)重要的問(wèn)題。Openstack平臺(tái)上需遷移的虛擬機(jī)中大部分都是處于運(yùn)行狀態(tài)，剩余少量為關(guān)機(jī)狀態(tài)，我們可根據(jù)這兩種不同運(yùn)行狀態(tài)的服務(wù)器來(lái)決定采用何種方式可進(jìn)行更有效地完成遷移工作。傳統(tǒng)的KVM虛擬機(jī)遷移包括靜態(tài)遷移和動(dòng)態(tài)遷移兩種方式。

靜態(tài)遷移也就是常規(guī)遷移、離線遷移（冷遷移），是指虛擬機(jī)在關(guān)機(jī)的狀態(tài)下從一臺(tái)宿主物理機(jī)上遷移到另一臺(tái)物理機(jī)上的過(guò)程。在遷移過(guò)程中有一段時(shí)間，虛擬機(jī)上的服務(wù)不可用。靜態(tài)遷移還可以分為兩種，一種是完全關(guān)閉虛擬機(jī)后，將硬盤(pán)鏡像復(fù)制到另外的宿主機(jī)再啟動(dòng)，這種方式不會(huì)保存虛擬機(jī)的工作負(fù)載狀態(tài)后的數(shù)據(jù)；還有一種并不完全關(guān)閉虛擬機(jī)而是暫停機(jī)器，用快照之類的方式，把當(dāng)前的狀態(tài)做成快照，復(fù)制快照到新的宿主機(jī)上啟動(dòng)。

動(dòng)態(tài)遷移也被稱作在線遷移（熱遷移），是指在虛擬機(jī)各服務(wù)正常運(yùn)行的同時(shí)，將虛擬機(jī)系統(tǒng)從一臺(tái)宿主物理主機(jī)遷移到另一臺(tái)的過(guò)程。KVM動(dòng)態(tài)遷移目前有兩種，一種是基于共享存儲(chǔ)的動(dòng)態(tài)遷移，一種是基于基于數(shù)據(jù)塊的動(dòng)態(tài)遷移。前者是指在源主機(jī)和目標(biāo)主機(jī)之間采用SAN或者NAS之類的集中式共享外存設(shè)備，虛擬機(jī)運(yùn)行所需的鏡像文件和相關(guān)配置文件都存儲(chǔ)在中間共享外存設(shè)備中。因此在遷移過(guò)程中只需要將虛擬機(jī)內(nèi)存執(zhí)行狀態(tài)遷移到目標(biāo)主機(jī)中即完成遷移工作。后者也叫基于本地存儲(chǔ)的虛擬機(jī)遷移，是指虛擬機(jī)的磁盤(pán)鏡像文件和相關(guān)配置文件存儲(chǔ)在源主機(jī)中，遷移過(guò)程首先要完成將磁盤(pán)鏡像文件遷移到目標(biāo)主機(jī)中，然后再將虛擬機(jī)內(nèi)存執(zhí)行狀態(tài)遷移到目標(biāo)主機(jī)即完成遷移工作。

相比KVM虛擬機(jī)靜態(tài)遷移中需要拷貝虛擬機(jī)虛擬磁盤(pán)文件，動(dòng)態(tài)遷移無(wú)須拷貝虛擬磁盤(pán)文件，然而兩遷移主機(jī)之間需要有相同目錄結(jié)構(gòu)的虛擬機(jī)磁盤(pán)文件，從用戶角度看，動(dòng)態(tài)遷移不會(huì)出現(xiàn)業(yè)務(wù)間斷和虛擬機(jī)上的服務(wù)不可用的現(xiàn)象，可以將各公司系統(tǒng)里的業(yè)務(wù)影響降到最低。

3 遷移前準(zhǔn)備工作

在準(zhǔn)備遷移工作前，我們需對(duì)所有待遷移服務(wù)器進(jìn)行主機(jī)信息采集，收集虛擬機(jī)服務(wù)器的主機(jī)配置、云硬盤(pán)等相關(guān)有效信息；收集服務(wù)器對(duì)應(yīng)的安全組信息；檢查需遷移服務(wù)器是否在正常運(yùn)行中；依據(jù)服務(wù)器內(nèi)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)的重要性，制定服務(wù)器遷移計(jì)劃表；準(zhǔn)備遷移中轉(zhuǎn)機(jī)，用于安裝遷移所需的服務(wù)端系統(tǒng)。

4 遷移操作步驟

現(xiàn)存的openStack云平臺(tái)環(huán)境運(yùn)行了130+的虛擬機(jī)系統(tǒng)，某公司搭建一套新的Vmware虛擬化平臺(tái)，用于將現(xiàn)有云平臺(tái)上的虛擬機(jī)遷移到Vmware平臺(tái)上，以解決現(xiàn)有云平臺(tái)分布式存儲(chǔ)資源不足的情況。針對(duì)這個(gè)需求，需要采用Vmware Convert遷移工具將虛擬機(jī)分批次遷移到Vmware虛擬化平臺(tái)上。

使用Vmware Converter工具進(jìn)行在線遷移兩平臺(tái)之間的虛擬機(jī)是本次遷移工作的核心方式。Converter在線遷移工具是能快速將源物理機(jī)轉(zhuǎn)換為虛擬機(jī)但不會(huì)導(dǎo)致任何停機(jī)，同時(shí)可轉(zhuǎn)換支持大規(guī)模實(shí)施虛擬化；提供對(duì)源物理機(jī)、Vmware 和 Microsoft 虛擬機(jī)格式以及某些第三方磁盤(pán)鏡像格式的廣泛支持；集中式管理控制臺(tái)允許用戶排隊(duì)等候和監(jiān)控本地和遠(yuǎn)程許多物理機(jī)同時(shí)轉(zhuǎn)換它們的一種友好性工具。Converter可縮短設(shè)置新虛擬機(jī)環(huán)境所需的時(shí)間，將舊版服務(wù)器遷移到新硬件，而不重新安裝操作系統(tǒng)或應(yīng)用程序軟件。Converter在執(zhí)行跨異構(gòu)硬件遷移后允許重新調(diào)整卷大小，并將各卷放在不同的虛擬磁盤(pán)上。

根據(jù)現(xiàn)有虛擬機(jī)操作系統(tǒng)的類型，將遷移分為運(yùn)行Windows 的源計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程熱克隆和運(yùn)行Linux 的源計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程熱克隆。

4.1 運(yùn)行 Windows 的源計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程熱克隆

使用轉(zhuǎn)換向?qū)гO(shè)置轉(zhuǎn)換任務(wù)，并使用 Converter Standalone 組件執(zhí)行所有克隆任務(wù)。以下工作流程是遠(yuǎn)程熱克隆的示例，在此流程中克隆的物理機(jī)不會(huì)停機(jī)。第一Converter Standalone 為轉(zhuǎn)換準(zhǔn)備源計(jì)算機(jī)，在源計(jì)算機(jī)上安裝代理，該代理創(chuàng)建源卷的快照；第二 Converter Standalone 在目標(biāo)平臺(tái)上準(zhǔn)備虛擬機(jī)，在目標(biāo)平臺(tái)上創(chuàng)建了一個(gè)虛擬機(jī)，然后代理將源平臺(tái)中的卷復(fù)制到目標(biāo)平臺(tái)中；第三 Converter Standalone 完成轉(zhuǎn)換過(guò)程，代理會(huì)安裝所需的驅(qū)動(dòng)程序來(lái)允許操作系統(tǒng)在虛擬機(jī)中引導(dǎo)，并且會(huì)對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行自定義（例如，更改 IP信息），此次按系統(tǒng)業(yè)務(wù)要求使用原來(lái)的IP地址以及VLAN信息；第四 Converter Standalone 從源計(jì)算機(jī)卸載該代理（可選）。虛擬機(jī)準(zhǔn)備在vMware平臺(tái)上運(yùn)行，關(guān)閉openStack云平臺(tái)上的虛擬機(jī)，避免IP沖突。

4.2 運(yùn)行 Linux 的源計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程熱克隆

運(yùn)行 Linux 操作系統(tǒng)的物理機(jī)與 Windows的轉(zhuǎn)換過(guò)程不同，在 Windows 轉(zhuǎn)換中，Converter Standalone 代理將安裝到源計(jì)算機(jī)上，且源信息將被推送到目標(biāo)平臺(tái)的虛擬機(jī)中。在 Linux 轉(zhuǎn)換中，在源計(jì)算機(jī)上不會(huì)部署任何代理。相反，在目標(biāo)平臺(tái)的ESXi主機(jī)上會(huì)創(chuàng)建并部署助手虛擬機(jī)。之后源數(shù)據(jù)會(huì)從源 Linux 計(jì)算機(jī)復(fù)制到助手虛擬機(jī)。轉(zhuǎn)換完成后，助手虛擬機(jī)將關(guān)閉，在下次啟動(dòng)后會(huì)成為目標(biāo)虛擬機(jī)。Converter Standalone 僅支持將 Linux 源轉(zhuǎn)換為受管目標(biāo)。步驟如下：

（1）Converter Standalone 使用 SSH 連接到源計(jì)算機(jī)并檢索源信息。Converter Standalone 將根據(jù)您的轉(zhuǎn)換任務(wù)設(shè)置，創(chuàng)建一個(gè)空的助手虛擬機(jī)。助手虛擬機(jī)在轉(zhuǎn)換過(guò)程中用作新虛擬機(jī)的容器。Converter Standalone在受管目標(biāo)（ESXi主機(jī)）上部署助手虛擬機(jī)。助手虛擬機(jī)從 Converter Standalone 服務(wù)器計(jì)算機(jī)上的 *.iso 文件中引導(dǎo)。

（2）助手虛擬機(jī)啟動(dòng)，從 Linux 映像引導(dǎo)，通過(guò) SSH 連接到源計(jì)算機(jī)，然后開(kāi)始從源檢索所選數(shù)據(jù)。設(shè)置轉(zhuǎn)換任務(wù)時(shí)，您可以選擇要將哪些源卷復(fù)制到目標(biāo)計(jì)算機(jī)。

（3）數(shù)據(jù)復(fù)制完成后，重新配置目標(biāo)虛擬機(jī)以允許操作系統(tǒng)在虛擬機(jī)中引導(dǎo)（可選）。

（4）Converter Standalone 將關(guān)閉助手虛擬機(jī)，轉(zhuǎn)換過(guò)程完成。也可以配置 Converter Standalone，使其在完成轉(zhuǎn)換虛擬機(jī)后啟動(dòng)新創(chuàng)建的虛擬機(jī)。

5 遷移驗(yàn)證

整個(gè)遷移過(guò)程基本上分為：轉(zhuǎn)換、傳輸、啟動(dòng)三個(gè)階段，云平臺(tái)上服務(wù)器根據(jù)業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)安排先后順序，在完成一臺(tái)服務(wù)器遷移工作后，驗(yàn)證工作是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。將驗(yàn)證工作分為系統(tǒng)驗(yàn)證、網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)證、業(yè)務(wù)驗(yàn)證等三方面。

系統(tǒng)驗(yàn)證需檢查遷移后的服務(wù)器能否正常開(kāi)啟進(jìn)入操作系統(tǒng)及系統(tǒng)內(nèi)其他配置信息與遷移前收集的信息對(duì)照無(wú)誤等。

網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)證需核查虛擬機(jī)的IP地址是否和源服務(wù)器地址保持一致（如MAC地址也需要保持一致），網(wǎng)絡(luò)連接是否正常及其他安全組信息是否與之前一致。

業(yè)務(wù)驗(yàn)證需檢查系統(tǒng)內(nèi)安裝的業(yè)務(wù)系統(tǒng)是否完好，業(yè)務(wù)運(yùn)行是否正常，云硬盤(pán)內(nèi)數(shù)據(jù)資源是否有丟失。

6 結(jié)束語(yǔ)

某公司利用Vmware Converter工具將現(xiàn)有基礎(chǔ)架構(gòu)遷移到Vmware新的平臺(tái)，在保證遷移成功的前提下提高效率，減小虛擬機(jī)服務(wù)的切換時(shí)間；除此之外優(yōu)化資源利用率，使遷移過(guò)程可以結(jié)合平臺(tái)自身的資源調(diào)度策略，降低采購(gòu)成本和運(yùn)營(yíng)成本，同時(shí)保留選擇任何應(yīng)用程序、操作系統(tǒng)和硬件的自由。通過(guò)將現(xiàn)有應(yīng)用系統(tǒng)移植到Vmware虛擬化環(huán)境，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，提高業(yè)務(wù)系統(tǒng)的處理性能，提高IT業(yè)務(wù)效率。

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