虚拟化技术在电厂IT系统中的应用

张秉霞，徐志勇

（神华河北国华沧东发电有限责任公司，河北 沧州 061113）

神华河北国华沧东发电有限责任公司（简称“沧东公司”）IT 系统由于受制于物理硬件使得服务器利用率较低，随着沧东公司业务量的增加，增加1套应用系统就要相应增加1台备用服务器，造成服务器的堆砌，而且由于应用系统硬件多为单点故障，使得应用系统恢复时间较长，从而造成业务流和决策流的不顺畅，在增加沧东公司运维和管理成本的同时，也影响到公司的生产秩序和工作效率。

1 虚拟化技术介绍

虚拟化原本是指资源的抽象化，也就是单一物理资源的多个逻辑表示，或者多个物理资源的单一逻辑表示。在计算机方面通常是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行。虚拟化技术可以扩大硬件的容量，简化软件的重新配置过程。将服务器物理资源抽象成逻辑资源，让1台服务器变成几台甚至上百台相互隔离的虚拟服务器，或者让几台服务器变成1台服务器，由此不再受限于物理上的界限，而是让CPU、内存、磁盘、I／O 等硬件变成可以动态管理的“资源池”，从而提高资源的利用率，简化系统管理，实现服务器整合，让硬件对业务的变化更具适应力［1］。

虚拟服务器就是在1台物理服务器上，通过虚拟化软件，搭建多台不同的操作系统，形成相互独立又并行运行的服务器。在物理服务器硬件资源满足的情况下，可以替代多台传统服务器，达到提高服务器资源利用率，实现服务器应用的整合。

2 虚拟化技术的应用

2.1 构建虚拟服务器

由于VMware技术在存储（SAN）厂商、服务器厂商和网络设备厂商中具有良好的应用范例，国华沧东电厂最终选择VMware产品以确保虚拟服务器平台的运行顺畅，并使用过去管理物理服务器的类似方法管理虚拟服务器［2］。

2.1.1 服务器硬件扩展

为降低成本，将原有服务器进行资源扩展后进行利用，整个虚拟架构采用6台IBM system X3650服务器，安装虚拟化操作系统组成ESX server，并进行如下硬件扩展。HBA 卡：为满足虚拟化架构对存储架构的需要，每台服务器配置2 块4 GB HBA卡；内存：所有传统物理服务器的内存合计为52 GB，考虑到ESX server本身的资源占用，将6 台ESX server总内存扩展到84GB；网卡：虚拟化后1台物理机器上运行多个虚拟机，另外需要进行迁移虚拟文件、灾难恢复等操作，每台物理机扩展2块网卡。

2.1.2 存储系统配置

存储系统采用SAN 企业级存储架构，使用EMC CX4－120磁盘阵列，和博科SILKWORM 240E光纤交换机。

2.1.3 虚拟软件安装

利用1台IBM system X346服务器安装VMware vCenter Server，作为虚拟平台的控制管理中心，实现所有硬件服务器、虚拟机的集中统一管理。虚拟服务器软件采用VMWARE Vsphere 4企业套件，该套件功能如表1所示。

表1 VMWARE Vsphere 4企业套件功能

2.1.4 系统加密功能的实现

由于虚拟架构本身的特性，无法实现对USB加密狗的支持，故采用Digi AnywhereUSB／5，通过网络将USB加密狗进行共享，达到系统加密要求。

2.2 部署虚拟存储系统

图1是虚拟化存储系统部署图。利用现有的2个机房的环境和6台ESX Server，在2个机房中各放置3台ESX Server和1 台光纤交换机，在每台ESX Server上配置2块4GB HBA 卡，连接SAN网络，实现全光纤全冗余的存储网络硬件环境。

图1 虚拟化存储系统部署

其中光纤存储系统部署在A 机房，做为主存储设备，其功能是：

a.在单个机房的物理服务器的HBA 卡或光纤线缆出现故障时，可以通过物理服务器上的冗余光纤链路保持业务的运行。

b.在单个机房的光纤交换机或光纤线缆出现故障时，可以通过物理服务器上的冗余光纤链路保持业务的运行。

c.在单个机房的ESX Server出现故障时，可以由Vcenter管理平台，迁移故障物理服务器上的虚拟机至其他完好的物理服务器上，保持业务运行。

2.3 部署虚拟网络系统

图2是虚拟化网络系统部署图，通过以下连接方式，实现网络交换机、服务器、线路的冗余。

图2 虚拟化网络系统部署

2.4 系统迁移及测试

利用VMware vCenter Converter功能，将物理机以及各种格式的虚拟机转换为ESX 虚拟机，转换的系统可导入到vCenter Server清单中进行统一管理。系统迁移后，分别对系统功能、数据完整性、系统架构等进行测试，测试项目包括：业务系统测试、虚拟化软件的Vmotion测试、虚拟化软件的HA 测试、服务器网卡冗余测试、存储系统光纤链路的冗余测试、网络架构的冗余测试和USB共享器测试。系统测试通过后进入试运行阶段。

3 应用效果

该平台的应用，解决了传统单一物理服务器部署应用方式所造成的成本高、利用率低、可用性低、兼容性差等弊端。利用VMware虚拟架构软件的服务器，虚拟架构解决方案整合比能够达到5∶1，而且每个服务器的平均利用率从5%～15%提高到60%～80%，简化了服务器群管理的复杂性，提高了整体系统的可用性，减少了机房空间、机柜、网线，耗电量，空调和人力等投资成本。虚拟技术由于采用了将传统服务器应用程序环境封装成可移动的档案文件的技术，较容易实现业务的连续不间断运行，针对应用和访问量灵活部署，降低了总成本。

4 结束语

沧东公司IT 系统采用虚拟化技术后，所有服务器及业务均集中在同一个平台上管理，新的服务器在安装虚拟化的操作系统平台后即可投入资源池为所有虚拟共享使用，而不依赖具体的硬件系统，新的业务应用部署只要将操作系统和应用程序封装为新的虚拟机投入运行即可，而不用考虑硬件采购、安装调试和兼容性［3］。通过对上述信息系统进行虚拟化整合，有效避免了大量应用系统运行在单一的服务器上依靠本地硬盘进行数据存储的单点故障，实现了所有业务的虚拟架构整合，提高了信息系统的资源利用率。

［1］金 海.计算系统虚拟化——原理与应用［M］.北京：清华大学出版社，2008.

［2］张 巍.企业虚拟化实战——VMware篇［M］.北京：机械工业出版社，2009.

［3］王庆波，金 涬，何 乐，等.虚拟化与云计算［M］.北京：电子工业出版社，2009.