葛洲坝集团股份有限公司服务器虚拟化应用研究

2016-04-07易青

四川水利 2016年6期

关键词：葛洲坝虚拟化信息系统

易青

(中国葛洲坝集团股份有限公司，武汉，430000)

葛洲坝集团股份有限公司服务器虚拟化应用研究

易青

(中国葛洲坝集团股份有限公司，武汉，430000)

结合葛洲坝集团股份有限公司信息化实际情况，制定了有针对性的公司虚拟化设计方案，降低了虚拟化实施风险和对现有运行系统的影响，保证虚拟化实施过程中信息系统的安全、稳定、可靠。

服务器虚拟化设计实施效果葛洲坝集团

1 概述

在信息系统部署过程中，按照传统的系统部署方式，为保证信息系统的运行环境独立，减少系统之间的相互干扰，一个应用系统需要独占一台甚至多台服务器。这种部署模式主要有以下缺点：(1)软硬件支撑平台投入大；(2)服务器资源利用率低；(3)服务器功耗大；(4)系统运行环境部署时间长；(5)系统业务连续性差；(6)管理难度加大，管理工作量增加。

针对此类问题，虚拟化提供一种良好的解决方案。它可以支持将一台高性能服务器变成一个“资源池”，用户可自由地划分硬件资源，并在多个操作系统环境中进行分配。

2 葛洲坝集团股份公司虚拟化设计

虚拟化的建设实施需要与公司信息化规划相结合，经过多种方案反复对比，结合公司现有中心机房的硬件实际情况，进行了虚拟化实施关键环节设计。

2.1 虚拟化软件选择

虚拟化实施是为了能够为信息系统服务，要保证软件成熟、功能强大、稳定可靠，所以虚拟化软件的选型十分重要。

目前主要的虚拟化厂商有VMware、Citrix、Microsoft，他们的产品分别为VMwareVsphere、CitrixXenServer、Hyper-V。每个厂商都有自己的侧重点和优势，VMware侧重于服务器的虚拟化，Citrix侧重于桌面和应用的虚拟化，Hyper-V侧重于与微软集成的虚拟化。

2.1.1VMware产品

VMware进入市场较早，其技术处于领先地位，尤其在管理技术方面。VMware的优势包括虚拟中心管理控制台、VMotion虚拟机迁移工具、分布式资源调度解决方案能力以及VMware基础设施软件中的高可用性功能。

VMwareVsphereESXServer是用得最多的虚拟化软件，拥有广大的用户群，经过了长时间和大范围的应用，系统成熟可靠。它运行在服务器裸机上，是基于硬件之上操作系统之下的架构；利用物理服务器底层硬件，划分出若干虚机，实现集中管理、负载均衡、热迁移等功能。

2.1.2Hyper-V产品

Hyper-V是微软推出的虚拟化产品，在价格、系统方面有很大吸引力。虽然大企业对微软虚拟化产品的选择非常谨慎，但小企业考虑到VMware产品的价格和使用技术难度，更趋向于选择使用微软的Hper-V技术。

WindowsServerHyper-V比较新，没有较长时间大范围的用户体验，且只能运行于64位的系统中，所以面对32位操作系统的服务器，无法通过Hyper-V进行实施。因此Hyper-V不符合公司的需求。

2.1.3Citrix产品

Citrixsystems可以说是微软在远程桌面和虚拟化技术上的同盟。Citrix的Xenserver虚拟化解决方案内置在开放源代码的Xen虚拟机中，能够兼容Hyper-V。在XenServer环境下运行的虚拟机，可以在Hyper-V上运行，反过来也是如此。

Citrix同样在硬件虚拟化方面相对较新，没有大量成熟的案例来证明它的可靠性，且Citrix的优势在于桌面虚拟化，与我们的关注点不一致。

综合考虑，最终选定VMwarevVsphereESXServer作为最终实施的虚拟化软件。

2.2 存储方式选择

为了虚拟化的快速、有效实施，也为了能够进行分布式资源调度、数据备份等功能，必须构建以网络存储为技术支撑的集中存储架构。

当前流行的存储体系架构有三种：DAS，NAS和SAN。

DAS(DirectAttachedStorage)——直接连接存储，通过IDE、SCSI以及光纤(FC)接口或线缆与服务器直接相连(以服务器为中心)。因为存储设备分散于各台服务器上，不便于共享，且此种方式很多虚拟化的功能优势无法体现，所以该种方案不适合虚拟化应用。

NAS(NetworkAttachedstorage)——网络附加存储，使用一个专用存储服务器与网络直接相连，通过NFS或CIFS对外提供文件级访问服务。该方案存取速度较慢，而且存取时大量占用局域网带宽，影响正常网络业务，所以不宜采用。

SAN(StorageAreaNetwork)——存储区域网络，将存储系统、服务器和客户端都通过采用专用存储网络相连，存取时数据只在存储专网中传输，传输速度最快，稳定可靠，不占用局域网带宽，适合虚拟化的应用。

SAN有FC-SAN和IP-SAN两种方案：FC-SAN采用光缆传输，具有速度快、稳定性好等优点，但缺点是投资高、兼容性差；IP-SAN能实现封装串行SCSI(SmallComputerSystemInterface)实现在IP网络中传输，具有成本低、标准化程度高、扩展性好等特点。

从公司实际需求出发，考虑到现有服务器和存储采用的是FC-SAN的实际情况，最终决定采用FC-SAN作为网络存储部署方式。

2.3 虚拟化服务器选择

公司现有系统大部分采用数据库集中部署方式，由前端应用服务器提供发布服务，而公司虚拟化主要是针对前端应用服务器。我们拟采用三台服务器来实施虚拟化，这样使用VMware虚拟架构可实现：虚拟机高可用性技术(HA)，在某一物理服务器宕机时，其上运行的虚拟机可自动迁移到正常运行的物理机上；虚拟机的动态迁移技术(VMotion)，在虚拟机不停机的情况下可以将虚拟机向物理机迁移，减少计划内宕机时；资源的动态优化(DRS)，能根据业务需求和系统负荷自动迁移虚拟机，均衡调整各物理服务器的负荷。考虑到一台物理机要承载几个乃至十几个虚拟机应用，对硬件资源的消耗较大，故采用四路的服务器，并配备大容量内存来满足应用的需要。

3 葛洲坝集团股份公司虚拟化实施

公司虚拟化实施工作，按照统一规划分步实施的原则进行。

3.1 安装及测试

首先，在选定物理服务器安装了VMWAREESX5.5.0，并在平台之上安装了Windows2003和200832位和64位版本，安装了Redhatlinux9.0进行虚拟化操作系统测试。同时在此之上安装了ORACLE、SqlServer和Domino数据库，并以此为基础搭建了多个现有系统的测试系统，以测试此平台及以上的信息系统应用是否能够长期正常运行，互相之间是否有干扰。结果表明，虚拟机的运行是安全可靠的。

3.2 系统试运行

选择功能和结构相对简单的信息系统，如外宣网站、档案系统作为待迁移系统，利用VMotion将它们迁移到虚拟化环境下作测试运行。选定的这些系统功能相对简单，系统负载较低，资源压力小。完成虚拟机的动态迁移后，利用路由配置，暂由虚拟机提供应用发布服务。物理机保持在线状态，仅停止外网服务发布。由于数据备份与前端无关，需做好应用服务器上软件更新记录及备份工作，同时做好物理机的同步更新工作。如虚拟机发生故障，可在1min内利用路由，切换至原有物理机继续提供服务。

3.3 全面虚拟化上线

除了不适宜虚拟化的信息系统以外，全部应用逐步迁移至虚拟化环境下运行。系统一个一个逐步迁移，发现问题及时处理，做好有关应急预案，防止因虚拟化上线工作带来系统无法正常访问的情况。对于以后新部署的信息系统，直接部署在虚拟化平台下，不再启用单独的物理服务器。在确认虚拟服务器负荷较大的情况下，添加配件或物理服务器，以扩充虚拟化平台性能。目前，我们已经完成除财务和邮件系统外的所有信息系统的迁移，迄今为止系统运行情况良好。

4 实施效果分析

经过大约10个月的测试运行和12个月的正式运行，迁移到虚拟化平台下的信息系统运行速度没有明显变化，具有很高的稳定性，没有出现非正常停机情况。通过虚拟化技术的实施情况，认为虚拟化技术具有如下优势：

4.1 提高效率，减少成本

虚拟化通过量化管理，提高了服务器的利用率、减少了硬件投入、同时降低了能耗成本的优势，主要体现在以下三个方面：

4.1.1 对于新上系统或原有系统新增硬件投入时，可对现有硬件进行整体评估后，充分利用现有软硬件环境，可有效降低硬件和相应操作系统软件投入。

4.1.2 对于系统访问量低时，管理端会自动将负载较低的服务器上的虚拟机进行迁移，并关闭集群中负载较低的服务器，节省了设备运行电力和相应的制冷成本。

4.1.3 对于通过虚拟化闲置下的服务器，可作为其他用途或进行简单地增配后纳入虚拟服务器集群，有效保护了原有资产。

4.2 简化管理和维护

虚拟化使公司在系统进行定期维护或升级前，通过重新分配工作量减少了维护和停机的时间。通过虚拟服务器与桌面以及物理平台之间的移动，提高了反应时间，从而不会影响到用户的使用。其作用主要体现在以下两个方面：

4.2.1 通过虚拟化管理端，对现有虚拟服务器集群负载有一个清晰的认识，将有助于资源的调配或进行有针对性的升级。

4.2.2 快速进行系统环境的搭建。利用虚拟化管理软件，针对任何非首次部署的系统环境，可以在10min完成操作系统环境的搭建，极大地减轻了工作负担，提高了工作效率。

4.3 提高有效性、降低灾难恢复成本

通过虚拟化的使用，企业可以在灾难性恢复站点的少数系统运行虚拟作业，并可以在不同的硬件上恢复，这都能大幅降低灾难恢复站点的成本，其作用主要体现在以下三个方面：

4.3.1 对于可能出现的硬件故障，根据选择的服务器虚拟化产品，虚拟服务器集群可做到业务连续性或在极短时间内恢复系统的访问。

4.3.2 对于计划范围内的硬件维护，可通过自动虚拟机迁移，实现不影响任何系统访问的情况下完成硬件的维护工作。

4.3.3 由于采用数据集中在存储阵列保存，困扰已久的系统环境备份，可以通过备份整体的虚拟服务器得到很好解决。

5 应注意的两个问题

在实施虚拟化时可能要注意以下两个问题。

5.1 资源配置问题

基于同一个物理服务器上的虚拟机，要提前规划，尽量不把资源消耗比较高的系统配置在同一台物理机上，尽管VMware有对应的机制来解决这些问题。同样，配置时根据信息系统的重要性，可以考虑将最重要系统的优先级提前配置，以保证这些系统对资源的获取。

5.2 适用性问题

虚拟化不一定适用于所有的应用。对于占用RAM、磁盘I/O以及CPU(或者要求有多个CPU)的应用，或者服务器本身的资源占用率很高，这些情况并不是虚拟化的理想选择。包括视频流、备份、数据库和事务处理系统。因为这个原因，在日常工作中都应将其视为物理设备。但是一个运行在主机系统一个层中的虚拟程序或者虚拟机，总会因为所涉及的开销而在某种程度上牺牲性能，而且在物理环境下这种牺牲很可能被均衡。