软件定义重构省级财政数据中心

施 麟

（江苏省财政厅信息管理中心，江苏 南京 210024）

1 需求现状

1.1 应用开发需求与服务器数量不匹配

从2006 年到2012 年，省级财政数据中心机房的各类设备激增，其中仅服务器就由最初的30 台增长到160 台，机房的电源和精密空调制冷接近设计负荷。然而，在财政数据大平台和业务整合的趋势下，如此多的服务器依然不能满足各类应用系统开发与测试的需要。

1.2 资源规划和利用率之间不匹配

由于财政业务的周期性比较明显，根据最大满足用户的原则，在通常情况下，硬件资源是根据月末、年末数据大并发量的压力测试设计的。以财税库前置Weblogic 为例，在单服务器、单操作系统、单应用系统的情况下，高峰期CPU 利用率为62%，平时利用率不足10%，而内存平均不到26%。这给服务器资源造成了大量的浪费，增加了能源损耗。

1.3 业务软件的时间性和硬件采购流程不匹配

由于省级财政的业务都需要先试点、先探索，时间紧、任务重。这对于信息管理中心的软件开发和实施部署能力提出了非常高的要求，尤其是服务器资源的分配和使用，在一周甚至一天内就需要准备好运行环境。而按照政府采购的规定，相关采购流程至少需要15 天时间，无法及时满足软件应用开发的需求。业务软件时间性与硬件采购流程匹配图如图1 所示。

图1 业务软件时间性与硬件采购流程匹配图

1.4 设备维护扩展与业务的连续性不匹配

财政的核心业务属于7*24 不间断运行，虽然有HA、RAC 等安全机制，但面对硬件疲劳性损坏，也需要停机维护，服务器的调配、维护会导致部分软件的应用长时间处于单点故障隐患中。

2 解决方案

2.1 以业务为导向，软件定义重构财政数据中心

让业务系统的所有应用能够运行在一个以资源服务为基础、可预先定义资源运行、使用维护规则、具有适应智能调整能力的数据中心基础架构之上。确保业务系统在安全的基础上，能够灵活地、充分地使用数据中心的各种硬件资源。在高效响应各类常规业务或突发需求的同时，减少业务快速发展对信息系统维护工作带来的巨大压力，避免硬件资源的闲置与浪费。

2.2 整合架构，优化资源

按照实现基础架构资源整合、实现软件定义数据中心的建设思路，构建现代财政数据中心，充分利用云计算平台的数据中心资源整合优势，实现资源和数据处理的统一管理和集中配置，用基于虚拟化的云计算平台技术把数据中心的所有计算资源、存储资源和网络资源（包括PC 服务器、共享存储资源等）集中起来，构建统一的抽象、虚拟资源池。现代财政数据中心流程如图2 所示。

2.3 动态监控，自动化调配

虚拟数据中心是一种新型逻辑容器，在数分钟内就要求提供所有必需的基础架构服务，确保工作负载正常运行。这就需要将池化、抽象化和自动化的原则应用到所有数据中心服务，尽可能简化例如存储、网络连接、安全等服务的调配，同时又保证架构的完整性，无需担心物理硬件的配置。调配到这些弹性容器中的应用会自动放置在最佳的集群内，从而减少用于平衡服务器容量的开销。

图2 现代财政数据中心流程图

2.4 智能响应，提高业务的可用性和可靠性

通过集群系统将资源池类的机器从一个物理服务器平滑迁移到另一台物理服务器。通过虚拟化的DRS 技术实现应用自动负载迁移，即基于预先设定的规则，当其中某台物理服务器上的资源不够用时，可以动态、智能地分配硬件资源来满足各业务系统的不同需求。通过此技术，可基于业务优先级分配IT 资源，很容易扩展物理服务器实现应用负载均衡，并简化运行管理，大幅度提高系统管理员的生产率。通过设置HA 集群，实现当任何一台物理服务器发生故障，所有虚拟机在另一台HA 物理服务器上重新启用，而不需要完全一致的重复硬件，提高了系统的可用性和可靠性。

2.5 实时迁移，提高业务连续性

计划内停机包括硬件维护、服务器迁移、固件更新、软件升级和系统配置等等，通常占数据中心停机时间的80%以上。通过Vmotion 功能，我们将工作负载动态移动到其他物理服务器上，无需停机或中断服务就能随时在物理服务器上执行维护，大幅减少了计划内停机，提高了业务的连续性。

3 实施效果

省级财政在以软件定义数据中心的理念下，在理顺财政业务内部脉络的基础上，充分发挥虚拟化、云计算的优势，取得了良好的效果。

3.1 提高硬件资源的利用率

省财政原有服务器一直处在满负荷运载状态，采用虚拟化技术后，能够充分地利用每一台PC 服务器的资源，将CPU、内存、磁盘的利用率提升到较高程度，在保障原有业务服务效果的基础上，共清理出物理服务器36 台，形成了硬件资源调配的良性循环。

3.2 快速部署，提升工作效率

利用虚拟化技术实现了服务器的快速部署，只要系统资源整体空闲，用模板或服务器复制方式快速建立一台新的虚拟化服务器，耗时不超过20 分钟，与传统方式相比，极大地提高了江苏省财政应对新应用需求的能力，节约了工作时间，提升了工作效率。

3.3 提高整个系统的稳定性和容灾能力

Vmotion 动态迁移功能使服务器的稳定性不再受单台物理服务器硬件状况的影响，因此业务的稳定性得到大幅度提高。Vmotion 动态迁移功能图如图3 所示。

图3 Vmotion 动态迁移功能图

3.4 降低IT 运维成本

利用虚拟化、云计算技术还可以降低信息系统的运维费用，提高服务器利用率和可用性。按江苏省财政的实际部署环境粗略估算：虚拟化服务器集群5 台花费46 万元，共享存储及交换机42 万元，虚拟化软件20 万元，共计108 万元。在此平台上可虚拟出典型应用服务器约60 台，按每台3 万元计算，共计180 万元，即可一次性节省投资72 万元。同时，还可以节约机房空间，节省电力消耗、UPS 损耗、空调制冷等费用。

由于硬件资源利用率的大幅度提高，最终实现了“节能环保”的绿色理念，为建立绿色IT 中心奠定了坚实基础。

［1］杨梅云，杨继翔，张红萍.财政综合决策分析数据库系统构建研究［J］.软件导刊，2012（7）：70-73.

［2］金小鹿.以软件定义基础设施重构数据中心［N］.中国计算机报，2013-12-02.