基于虚拟化技术的集约型企业研发模式研究

李明昊　王绪洪

摘要：在传统的信息系统集成企业，特别是从事定制化信息系统集成开发的企业，通常会采用一个项目搭建一套研发环境的方式进行开发，研发资源浪费、环境搭建周期长、环境恢复成本高。随着近年来虚拟化技术的不断发展，搭建企业私有研发云，实现集约化的研发资源使用和管理正逐步成为可能。该文在分析典型信息系统集成企业开发模式弊端的基础上，结合虚拟化技术，从计算平台、存储平台、网络平台、安防体系、虚拟化管理体系搭建等几个方面，对基于虚拟化技术的研发资源管理环境的构建进行了阐述，结合某科研单位应用实例，探讨了研发模式的可行性和成效。

关键词：虚拟化；集约型；研发模式

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）18-0063-03

1.概述

在传统的信息系统集成企业，特别是从事定制化信息系统集成开发的企业，通常会采用一个项目搭建一套研发环境的方式进行开发，研发资源浪费、环境搭建周期长、环境恢复成本高。近年来，随着虚拟化技术的不断发展，云计算应用的不断深入，公有云、私有云应用逐步落地，以此为基础，使得探索基于虚拟化技术的集约化研发模式成为可能。

2.传统研发模式存在的问题

在从事定制化信息系统集成开发的企业，现有的比较典型的研发模式是采用传统的一个项目搭建一套研发环境的研发模式，各项目组在一般情况下均会为各个不同的研制项目构建独立的研发环境用于当前项目的系统设计、开发、试验和测试调试每个环境都为某个项目独立享有，项目开始实施时建立，项目研制结束，产品交付用户后，相关设备一般就被用于其他事务处理工作，在有新的研制项目时，因为项目要求，往往需要重新构建一套新的研发环境。

这种研发方式是目前普遍采用的方式，优点在于环境是专门为项目建立，针对性强，独立享有，不会与其他项目发生资源使用冲突，构建单项研发环境的成本相对较低；但不足之处也非常明显，比如研发资源浪费、环境搭建周期长、环境恢复成本大。

首先，资源浪费包括了基础设施浪费、硬件资源浪费、软件资源浪费、人力资源浪费、管理资源浪费等。根据调研分析，传统研发模式各类资源使用状况分析如表1所示。

其次，研发环境搭建时间较长，降低了企业研发工作的运行效率。

每一个传统的研发环境的构建，都需要采购终端电脑、安装操作系统、部署网络甚至进行场地的装潢改造等，耗费了大量的时间和人力、物力、财力，提高了企业运行成本，造成了资源的浪费，也降低了研发工作的效率。

第三，研发环境恢复成本高，难度大。

传统的研发环境依赖于设备、场地、人员等多方面情况，一旦项目完成，原有的环境必然会或多或少的发生变动，少则重装软件、系统变动，多则设备移位他用甚至报废销毁，倘若需要重新恢复环境，相当于需要重新构建一次原有的研发环境，工作量巨大，特别是人力成本消耗巨大，并且诸如数据、软件等元素难以完全复原，无法达到满意的效果。

传统研发模式的种种不利因素最终都导致了一个问题——企业资源的分散和浪费，这其中包含了人力、能源、资金、场地等各方面的宝贵资源。

从企业发展的长远角度出发，有必要从变革固有的研发模式人手，逐步改变研发环境资源配置分散和重复浪费的局面，全面创建资源集约型企业研发模式，有效降低成本，提高资源利用率，增强企业核心竞争力。

3.构建集约型研发模式主要内容

基于虚拟化技术的资源集约型企业研发模式就是要建设研发环境支撑中心，整合场地、硬件、软件、数据等各项资源，进行资源重组和优化，从而实现“资源集中、按需分配、动态管理”，提高生产成果的可重用性，降低研发成本，缩短产品的研发周期，提高系统研发和生产效率。

3.1建设集中式的计算资源平台

计算资源平台的建设以刀片服务器为主，主要功能是实现对研发环境支撑中心计算资源的集中。在主机硬件资源的基础上，分别结合虚拟化、主机分区等技术，为实现核心支撑中心资源的按需分配奠定良好基础。依靠主机虚拟化技术，将刀片服务器虚拟化为虚拟PC机，虚拟化后，管理人员可以根据需求调度组合虚拟PC；刀片服务器运用的节能技术能够通过对刀片机使用状态的监视，自动控制刀片机的功率以降低能耗。

3.2建设集中的智能海量存储和备份系统

研发环境支撑中心构建包括核心存储系统、容灾系统、备份系统和离线归档在内的统一存储平台，为日常管理和科研生产提供更加安全、高效的数据服务。

核心存储系统由高端Fc SAN和NAS存储共同构建而成，根据数据类型实行分类存储，最大限度的发挥存储效能。对于虚拟机等数据，则采用适用于非结构化数据的高端NAS进行存储，提供万兆级的接口速率，注重其IOPS性能和灵活部署能力。

容灾系统采用先进的连续数据保护技术，对关键应用进行保护。系统可以对每一个I/O进行记录，从而可以即时地恢复任意一个时间点的数据并保证数据的一致性，大大提高关键应用的数据安全性。

近线备份系统采用虚拟磁带库技术，可用于异构平台的近线数据备份，采用源端重复数据删除技术，大大节省备份存储空间和网络传输的带宽，提高备份效率。

离线归档系统将已经完结的工作任务或科研生产的数据归档并自动刻录光盘，存人光盘库进行永久保存，可以在需要时实现数据的快速恢复和项目研发环境的重建。

3.3建设灵活的网络传输平台

网络传输平台由多台核心交换机、数十台接入交换机和1套网络管理系统组成。网络系统实现用户端静态VLAN到动态虚拟局域网的访问控制和访问连接，对虚拟化主机形成的虚拟网络实现统一管理，包括：虚拟网络规划，访问路由设置，虚拟终端网络配置，虚拟网络环境转储、删除与恢复。网络虚拟化管理工具主要实现在主机虚拟化的基础上，通过虚拟交换机的方式虚拟出各项目组的虚拟VLAN，然后将虚拟化的服务器和虚拟化的客户端接入相应的VLAN，通过网络访问控制管理工具来管理和配置各项目组成员对这些项目VLAN的访问，通过网络自动化管理工具来实现对整个虚拟网络的管理。

3.4建设统一的安全防护系统

研发环境支撑中心是一个集成主机系统、存储系统、网络系统、业务系统、支撑系统以及虚拟化环境的复杂系统，由支撑中心支撑的项目环境和科研活动所产生的数据资产会涉及敏感信息，因此为确保核心支撑中心安全、高效、稳定、有序的运行，保护敏感信息的安全，必须设计和建设一个全面、统一、完善的，集成用户管理和资源管理、权限管理、安全审计等功能的安全管理平台。为此，系统建设了身份认证与访问控制系统、终端网络接入认证系统、终端安全监控与审计系统、网络审计系统、终端信息管理系统等多个安全子系统，并结合制度建设，构建起完善的安全防护系统。

3.5建设多样化的平台软件系统

研发环境支撑中心通过基于配置的服务集成，构建组合的交叉域应用程序，从而转向企业范围的SOA部署。通过在整个企业内建立一致的策略实现系统模块的重用。通过与SOA套件、服务注册表和企业信息库的集成，执行端到端管理，使业务流程更加灵活。

研发环境支撑中心门户服务器软件即是基于Web的，以“应用整合”和“消除信息孤岛”为最终目的，提供单点登录、内容聚合、个性化门户定制等功能的综合信息系统，提供了统一流程基础、业务流程社交功能并采用以用户为中心的设计，能够支持所有类型的流程。

3.6建立全面的虚拟化应用体系

通过主机虚拟化、桌面虚拟化和网络虚拟化等一系列的虚拟化手段，将刀片服务器、专用服务器、网络交换机、存储等硬件资源虚拟化，构建完整的虚拟资源池，并将虚拟资源直接推送至用户终端桌面。

虚拟化技术的使用，可以实现硬件资源的集中管理，减少服务器、终端等软硬件系统采购，节省建设经费，所有用户不再需要自己搭建物理环境，不再需要直接面对笨重的服务器和纷杂的网线，也不再需要占用专用的场地，所有主要的环境构建工作将由系统和少数专职管理人员集中完成，开发人员只需要在自己的终端上提出资源要求，经审批后由管理员完成虚拟资源的分配和调度，在短时间内完成所需环境的构建、部署和访问权限设置。

以虚拟化技术为基础的应用模式，将逐步统一研究所软件开发环境，实现软件资产的重用和组件化管理，实现组织资产的集中管控；有利于快速搭建、部署、重构、恢复开发环境和测试环境，提高资源环境的适应度；有利于实现所级层面的集中访问控制和安全保密防护策略，通过技术手段严格执行安全保密制度。

3.7建立合理的基础资源分配制度

我们通过虚拟化技术实现了硬件资源的整合和重利用，而硬件资源的整合和重利用将彻底改变各研究部占用大量场地用于不同项目的开发测试的局面，各研究部也不再需要占用额外的场地用于摆放需要存档的研发环境的相关设备，从而将可根据各研究部实际研发人员的人数，对各研究部所占用的场地进行重新规划和分配，避免不必要的重复占用情况，从而将科研用房分配给更需要的部门和项目使用，实现科研场地资源的节约使用和合理分配。

4.集约型研发模式实施成效

4.1提高资源综合利用效率

在虚拟化技术出现之前，一台服务器只能安装一个操作系统，CPU的平均使用率不足5%，也就是说重金购买的大量服务器、小型机的绝大部分计算资源（大于95%）被白白浪费了。支撑中心大量采用虚拟化技术，将计算资源、存储资源和网络资源整合成虚拟资源池，计算资源利用率至少提高6倍以上，研发环境资源综合利用效率大大高于传统模式。

4.2创新软件开发和验证管理模式

目前业内主要的虚拟化应用集中在服务器端，即使用主机虚拟化软件虚拟出服务器，与物理开发机构成开发网络，新的企业研发模式提供了“服务器+开发终端+存储+网络”的全套虚拟化解决方案，构建了包括服务器、客户端、存储系统、网络系统、容灾系统、备份系统和离线归档在内的统一虚拟化平台，任何项目，包含已完结的工作任务或科研生产的数据，都可以实现数据的快速恢复和项目研发环境的重建。这一实施方案并未增加成本，而且有效的支撑了项目的全生命周期管理，为探索全生命周期的开发与验证管理进行了尝试。

4.3创新应用部署新模式

从主机平台到存储平台，全虚拟化技术的使用，使应用部署模式的革新成为可能。在虚拟环境下部署的应用具有极高的可重复性，同样的应用配置在完成首次部署后，就可以在多个环境下同时部署，一键式操作，无需人工干预，极大的提高了应用部署效率和环境部署效率。

4.4提升资源集中管控自动化手段

作为基于虚拟化技术的资源集约型企业研发模式的主体，支撑中心硬件和软件维护量巨大，光靠人工无法实现对整个平台的有效管理。支撑中心采用了大量的自动化管理工具，在系统安装、补丁分发、网络搭建、用户生成等方面都能进行自动化的管理和实现，提升了资源集中管控的自动化水平，提高了系统运维的效率和准确性。

5.结束语

经过不断的努力和探索，基于虚拟化技术的资源集约型研发模式已经初步完成构建，在降低企业成本、提高资源利用率、提升企业管理水平等多个方面都取得了良好的效果。后续，可以在虚拟资源的有效管理、自动调度和安全防护等方面继续进行更为深入得研究，进一步提升管理能力和集约化水平。