一、前言
隨著企業(yè)信息化的建設(shè)和發(fā)展，應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)量不斷增加，服務(wù)器數(shù)量也越來越多，需要更多的機柜空間和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備端口，需要更大電源負(fù)載和空調(diào)制冷能力，需要更高的管理和維護(hù)開銷，這些都會對企業(yè)信息化建設(shè)、運維和管理帶來極大的挑戰(zhàn)。如何提高服務(wù)器的利用效率，合理地分配硬件資源，降低運維開銷，簡化運維與管理流程，搭建高可用性計算平臺就成了函待解決的突出問題。
二、服務(wù)器現(xiàn)狀
我公司中心機房建成于2006年，使用面積95 m2。機房內(nèi)共有機柜16臺，其中服務(wù)器機柜8臺，網(wǎng)絡(luò)機柜8臺。現(xiàn)有服務(wù)器68臺，均為機架式PC服務(wù)器。隨著服務(wù)器設(shè)備的不斷增加，暴露的問題也日趨嚴(yán)重.主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
1.機房空間、電源負(fù)載受限。
自2006年以來，平均每年增加服務(wù)器4-6臺。以此速度很快將占滿機柜空間，而機房面積有限，無法再擴充機柜;此外每個機柜PDU設(shè)計最大負(fù)載電流20 A，按每服務(wù)器0.5 kVA計算，每機柜最多允許安裝8臺，電源負(fù)載容量是限制服務(wù)器數(shù)量的最大瓶頸。
2 能源損耗劇增。
服務(wù)器是機房內(nèi)耗電最多、產(chǎn)生熱量最多的設(shè)備，現(xiàn)有服務(wù)器總耗電功率為28.2 kW，機房空調(diào)耗電功率為18.9 kW。每增加一臺服務(wù)器，不但要消耗不少于0.5 kW電能，另外還要增加機房空調(diào)的降溫消耗，現(xiàn)有空調(diào)已經(jīng)滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)，所以空調(diào)制冷能力也是限制服務(wù)器增加的瓶頸。
3.硬件資源浪費。
大多數(shù)系統(tǒng)未能充分利用硬件資源，利用率極低，CPU占用率多在10%以下。每上線一個新系統(tǒng)或更新一臺設(shè)備，仍要充分考慮系統(tǒng)隔離和發(fā)展的需要，獨立部署且留有余量。這些資源不能動態(tài)部署，不能動態(tài)分配硬件資源，無法適應(yīng)需求變化，造成了硬件投資的極大浪費。
4.維護(hù)難度加大。
應(yīng)用系統(tǒng)多單機配置，系統(tǒng)穩(wěn)定性差。一旦發(fā)生故障，必須停機維護(hù);而且不具備測試環(huán)境，無法實現(xiàn)相應(yīng)的備份與恢復(fù)測試功能。部分應(yīng)用系統(tǒng)軟件平臺陳舊，硬件兼容性差，發(fā)生故障后將難以恢復(fù)。
針對發(fā)展需求的不斷增加和變化，僅靠簡單地增加或更新服務(wù)器設(shè)備是無法解決上述問題的，甚至?xí)斐筛蟮睦速M，增加運維的難度。服務(wù)器虛擬化正是能有效解決這些問題的新興技術(shù)。
三、方案設(shè)計
1.虛擬化技術(shù)簡介。
服務(wù)器虛擬化就是利用虛擬化技術(shù)，將單個物理服務(wù)器所擁有的物理計算資源按需分割成大量的細(xì)粒度的虛擬計算資源、并進(jìn)而將這些細(xì)粒度資源整合成多個彼此獨立的邏輯計算實體的過程。
虛擬化技術(shù)可通過合理調(diào)配閑置的IT資源，很好地解決異構(gòu)化問題，節(jié)省硬件資源，并在不增加投入的前提下“壓榨”，出更多可利用資源。實現(xiàn)虛擬化后，企業(yè)能以10:1甚至20:1的比例減少物理服務(wù)器的數(shù)量。虛擬化技術(shù)能實現(xiàn)在一臺物理服務(wù)器上虛擬多臺服務(wù)器，保證相對隔離，并可以通過虛擬化軟件的輔助功能，實現(xiàn)虛擬機的集中管理和資源自動均衡;能針對虛擬機提供文件級、系統(tǒng)鏡像級的多種備份方式，確保數(shù)據(jù)安全、完整、可用，并可與現(xiàn)有存儲設(shè)備集成使用;能提供物理機虛擬化能力，簡單、快捷地將實體機遷移到虛擬機中。
2. Hyper-V特點。
Windows Server 2008 Hyper-V是虛擬化軟件的后起之秀，現(xiàn)在最新版本是Hyper-V 2008 R2 SP1 ,與以往版本相比又增加了許多新功能。
(1)動態(tài)內(nèi)存分配。通過在各臺正在運行的虛擬機之間平衡內(nèi)存分配方式，更合理地利用Hyper-V主機中的內(nèi)存資源。
(2)業(yè)務(wù)連續(xù)性。實時備份和快速遷移，從而讓企業(yè)能夠應(yīng)對極其苛刻的營業(yè)時間和業(yè)務(wù)響應(yīng)需求。
(3)災(zāi)難恢復(fù)。借助Windows Server 2008中的群集功能，特別是跨地域的群集功能，快速而可靠的災(zāi)難和業(yè)務(wù)恢復(fù)將有助于確保最小程度的數(shù)據(jù)丟失。
(4)動態(tài)數(shù)據(jù)中心。Hyper-V與Microsoft System Center合應(yīng)用，可以幫助實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心動態(tài)化的美好愿望，從而提供可自我管理的動態(tài)系統(tǒng)和操作靈活性。
(5)實時遷移。包含多臺Hyper-V物理主機的數(shù)據(jù)中心，可以在不影響用戶正常使用的情況下，將當(dāng)前正在運行的虛擬機遷移到性能最佳、容量最大或整合最優(yōu)的物理計算機上。
(6)硬件支持。Windows Server 2008 R2現(xiàn)已在主機處理器池中支持最多64個邏輯處理器。另外，專為實時遷移功能而新增的Hyper-V處理器兼容模式，允許在同一處理器產(chǎn)品線中的不同CPU版本之間進(jìn)行遷移。
(7)群集共享卷。Hyper-V可以使用群集共享卷(CSV)存儲功能，來簡化和增強共享存儲空間的使用方式。群集節(jié)點連接容錯。
此外我公司服務(wù)器全部為X86架構(gòu)服務(wù)器，使用的系統(tǒng)全部是 Windows家族產(chǎn)品，因此使用Hyper-V可滿足我們所有的要求。
3.總體架構(gòu)設(shè)計。
眾所周知，虛擬化是云計算的核心技術(shù)之一，云計算是企業(yè)信息化發(fā)展的必經(jīng)之路。因此服務(wù)器的虛擬化實現(xiàn)，必須根據(jù)技術(shù)發(fā)展需要，采用面向云計算的可擴展的架構(gòu)，便于未來實施云計算模式。
把所有服務(wù)器按照用途分為應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、開發(fā)測試服務(wù)器三種類型，根據(jù)分類設(shè)立三個虛擬化資源池:應(yīng)用服務(wù)器池、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器池和測試服務(wù)器池。其中應(yīng)用服務(wù)器池和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器池統(tǒng)稱為生產(chǎn)服務(wù)器池。為了在業(yè)務(wù)層次上實現(xiàn)隔離，需要單獨組建服務(wù)器群，便于實施安全防護(hù);測試服務(wù)器池在性能、安全性和穩(wěn)定性各方面要求要低于生產(chǎn)服務(wù)器池，也可單獨組建服務(wù)器群。
網(wǎng)絡(luò)接入和存儲接入均采用集中化原則，統(tǒng)一支持各個資源池的使用，可最大化利用資源、提高投資利用率并便于集中管理和控制。各資源池的網(wǎng)絡(luò)接入一與物理服務(wù)器統(tǒng)一部署在服務(wù)器區(qū)。系統(tǒng)拓?fù)淙鐖D1所示。
4.各資源池架構(gòu)設(shè)計。
各資源池中為一組屬性相同的物理服務(wù)器，通過虛擬化技術(shù)實現(xiàn)計算資源的虛擬化，構(gòu)成虛擬服務(wù)器池，通過分配虛擬服務(wù)器的方式為應(yīng)用系統(tǒng)提供計算資源。
圖1系統(tǒng)拓?fù)鋱D
數(shù)據(jù)庫平臺采用集中部署方式，每套系統(tǒng)仍獨立使用原有數(shù)據(jù)庫，物理設(shè)備使用虛擬化和群集技術(shù)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的物理集中，便于將來進(jìn)行數(shù)據(jù)整合和系統(tǒng)整合，便于通過物理安全設(shè)備實施安全策略提高數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全性。根據(jù)需求采用2臺DELL刀片式服務(wù)器，將所有數(shù)據(jù)庫應(yīng)用部署在數(shù)據(jù)庫虛擬化池上。
應(yīng)用服務(wù)器資源池和開發(fā)測試服務(wù)器資源池均采用虛擬化服務(wù)群集方式。所有應(yīng)用服務(wù)器集中部署在統(tǒng)一的虛擬化群集資源池內(nèi)，便于將來應(yīng)用系統(tǒng)的整合。選擇高性能的支持虛擬化技術(shù)的x86服務(wù)器，采用iSCSI SAN盤柜統(tǒng)一提供存儲空間，通過網(wǎng)卡聚合技術(shù)統(tǒng)一接人網(wǎng)絡(luò)，利用windows群集和Live技術(shù)提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
5.存儲架構(gòu)設(shè)計。
為便于將來實現(xiàn)數(shù)據(jù)整合與系統(tǒng)整合，規(guī)劃需采用高性能高、可靠的SAN統(tǒng)一存儲架構(gòu)，便于數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲、管理和保護(hù)。由統(tǒng)一的iSCSI SAN盤柜，提供數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、虛擬化服務(wù)器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲服務(wù)需求。iSCSI盤柜通過2臺數(shù)據(jù)中心交換機實現(xiàn)與服務(wù)器的鏈路冗余和負(fù)載均衡。
圖2存儲架構(gòu)設(shè)計圖
四、實施步驟
因?qū)嵤┓⻊?wù)器虛擬化涉及業(yè)務(wù)系統(tǒng)種類數(shù)量較多，一次實現(xiàn)全部虛擬化風(fēng)險較大，前期投資成本較高，所以采取分步實施策略。整個整合步驟分為三個階段:準(zhǔn)備階段、試點階段和推廣階段。
1.準(zhǔn)備階段。人員技能準(zhǔn)備。對虛擬化團隊成員進(jìn)行云計算、虛擬化知識和實施技能技術(shù)培訓(xùn)，了解掌握虛擬化、云計算技術(shù)和實施服務(wù)器虛擬化的方案與策略。
調(diào)查具體需求。收集當(dāng)前服務(wù)器的配置信息(如CPUI內(nèi)存/硬盤/網(wǎng)絡(luò)等)以及性能利用率數(shù)據(jù);收集應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)(系統(tǒng)架構(gòu)、開發(fā)平臺、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫類型和版本);分析采集的數(shù)據(jù)并進(jìn)行虛擬化服務(wù)器的整合評估，為虛擬化的規(guī)劃和設(shè)計提供量化的標(biāo)準(zhǔn)。
進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計。以虛擬化評估報告為依據(jù)，按照企業(yè)發(fā)展需求進(jìn)行服務(wù)器虛擬化的規(guī)劃設(shè)計，編寫虛擬化的規(guī)劃設(shè)計方案。
2.試點階段。首先進(jìn)行虛擬化試點，在2臺DELL 8910服務(wù)器上搭建虛擬化平臺。把最適合虛擬化(標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用系統(tǒng)、資源利用率低、管理風(fēng)險小)的10套應(yīng)用系統(tǒng)，遷移到虛擬化平臺。利用在用系統(tǒng)做試點雖有些許風(fēng)險，但利于進(jìn)行各項功能和性能測試，幫助積累實施經(jīng)驗，樹立成功實現(xiàn)虛擬化的信心。
3.推廣階段。接下來就是在生產(chǎn)環(huán)境中全面實施虛擬化的推廣階段，各利用4臺8910服務(wù)器和PV3200i磁盤陣列分別搭建應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫群集平臺，將現(xiàn)有系統(tǒng)除大型數(shù)據(jù)庫應(yīng)用外全部遷移到虛擬化平臺，對服務(wù)器存儲架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行全面虛擬化改造，搭建起統(tǒng)一集中管理、高可用的虛擬化生產(chǎn)環(huán)境。
利用替換下來的2臺IBM X3650，升級內(nèi)存后搭建開發(fā)測試虛擬化平臺，為重要應(yīng)用系統(tǒng)建立測試系統(tǒng)，滿足開發(fā)與測試的需要。
五、應(yīng)用效果
經(jīng)測算，本次虛擬化整合中能節(jié)省TCO成本，可以通過將整合多個物理服務(wù)器到一個物理服務(wù)器的方式來降低40%軟件硬件成本，降低70%~80%運營成本。每年從節(jié)省設(shè)備更新費用、能耗費用和維護(hù)費用幾方面可節(jié)省45萬元，同時達(dá)到以下收益:
1.減少物理服務(wù)器數(shù)量，提高資源利用率。本次虛擬化整合比生產(chǎn)環(huán)境為10:1，開發(fā)測試環(huán)境15:1。每服務(wù)器的平均利用率從5%~15%提高到60%-80%。減少物理服務(wù)器數(shù)量52臺，機柜空間占用由176U降低為102U。淘汰了超期服役的服務(wù)器38臺，利用空閑下來的服務(wù)器建立了開發(fā)測試環(huán)境。
2.降本增效。服務(wù)器數(shù)量的大幅減少，不但大大降低了服務(wù)器的更新成本，而且因為耗電和制冷耗能的減少，也降低了運行維護(hù)管理成本。更加安全的信息系統(tǒng)服務(wù)，更簡化的服務(wù)器管理流程，提高了信息服務(wù)的效率和水平。
3.提升穩(wěn)定性。服務(wù)器虛擬化后，高可用技術(shù)和熱轉(zhuǎn)移技術(shù)保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，且虛擬化服務(wù)器可以進(jìn)行零宕機硬件維護(hù)和服務(wù)器備份，在可用性、穩(wěn)定性、業(yè)務(wù)連續(xù)性方面均大大提升。
4.提升靈活性。不但可以在不增加任何硬件投人的情況下動態(tài)部署虛擬機，而且可以為正在運行的虛擬機動態(tài)分配計算資源。
六、結(jié)束語
本次服務(wù)器虛擬化整合的實踐證明，虛擬化技術(shù)可以完美解決服務(wù)器利用率低、可靠性低，信息系統(tǒng)運維與管理難度大等諸多問題，是降低IT建設(shè)與運維開銷，提高信息安全水平，滿足企業(yè)信息化建設(shè)發(fā)展需要的有效方案。云計算與虛擬化技術(shù)日臻完善，將會在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中得到越來越多的應(yīng)用。
核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。
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本文標(biāo)題：Hyper-V虛擬化技術(shù)應(yīng)用初探
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