基于虚拟化技术的双活数据中心平台在企业的实现与应用

杜向文

（广东粤电南水发电有限责任公司，广东 韶关 512700）

[摘 要]随着信息化系统不断增长、集中的业务对企业IT信息部门的要求越来越高，人们对数据中心也提出更高的能力要求。传统的硬件服务部署模式，存在资源利用低、投资成本高、管理难度大等问题。基于此，本文研究基于虚拟化技术的双活数据中心在企业中的实现和应用，以为企业信息系统计算资源的优化提供参考。

[关键词]虚拟化技术；双活数据中心；企业

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.10.038

[中图分类号]TP399 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2017）10-00-02

目前，国内多数企业的应用系统仍然在老旧的服务器硬件上运行，如果更新服务器，则会增加企业的采购成本和运作成本，还会带来更多供电和冷却的开支；且服务器没有得到充分利用，这导致了大量的硬件、空间以及电力的浪费。同时，由于应用程序兼容性的问题，IT人员只能通过在不同服务器中分别运行的方式，将应用程序隔离，这又会导致服务器数量的增长。每次增加新的应用，必须购置新的服务器，这使IT部门更加难以应对业务快速成长和不断变動的需求。

1 物理计算资源发展的局限性

在物理计算资源技术中，企业为建设一个业务系统需要部署一套硬件服务器，但在信息化飞速发展的今天，这种部署模式已经不能满足企业信息化系统的高性能、安全、稳定、可靠及简化管理的需求，主要体现在以下几个方面。

1.1 存在服务器服务过期的隐忧

一款硬件产品使用生命周期在5年左右，超过这个周期，服务器原厂家可能将不再对其提供技术服务，若服务器某些部件出现故障，无法及时找到可靠的备件更换，稳定性必将受到严重影响。

1.2 服务器更换成本高、管理难度大

如果企业考虑对原有信息系统中的老旧服务器进行更换，一方面需要重新采购的服务器数量大，成本高；另一方面会有来自于信息系统中应用系统、数据的迁移问题，同时大量的服务器也带来了复杂的各类服务器管理，系统管理员维护难度增大，从而影响了系统的可用性。

1.3 存在资源部署浪费及信息安全风险

企业大部分服务器采用INTEL X86架构，但随着业务的增长，服务器数量逐年增长，而单个业务系统计算资源需求远远小于一台物理服务器资源，多种操作系统、数据库、中间件共用服务器，存在兼容性问题及互相影响的风险，在不对当前资源分配、使用模式变动的情况下，企业无法保障信息系统安全，亦无法实现资源高效利用和成本投入控制。

1.4 设备稳定性影响业务系统正常运作的风险

企业大部分的业务系统都是单机部署。进行系统维护、升级或者扩容时，需要停机进行，造成应用中断，大大降低了可用性。

2 虚拟化技术的应用

结合目前国内外IT技术的发展情况，企业通常会采用虚拟化来改变以往的单服务器的应用。该技术通过利用支持硬件虚拟化的服务器硬件，安装底层虚拟机系统，将服务器物理资源抽象成逻辑资源，并通过虚拟化层与底层硬件平台完成系统交互，从而充分保证现有服务器无需做任何更改即可稳定运行于全新的平台上。利用虚拟化软件的高可用功能，虚拟化技术将设备的多个节点组成一个集群，从而将现有的应用系统实现高可用功能，避免从前硬件故障需要人为干预以恢复系统的繁琐过程。设备是一个由高性能的节点组成的横向扩展集群，集群每个节点除了含有处理器、内存外，还带有本地存储系统，不同节点之间的存储系统还可以实现高可用的功能，以确保数据的安全和可用性。

3 传统双活虚拟化部署

传统双活虚拟化部署模式是在每台独立服务器中安装虚拟化软件，如VMWARE或Hyper-V，同时在每台服务器中配置光纤通道卡连接存储虚拟网关，并通过存储虚拟网关存储数据到共享存储系统，在共享存储系统中创建RAID组、划分不同的磁盘空间，分配给前端虚拟主机使用，构建虚拟化平台为企业业务系统分配按需计算及存储资源，同时利用虚拟化HA、Vmotion等高可用性功能，使企业业务系统的连续性得到保障。通常为确保提高数据的安全级别，企业需要增加一台存储系统，将业务系统的应用及数据存放在2套存储系统中。传统双活虚拟化部署结构如图1所示。

传统服务器配合存储系统部署虚拟化方式的优点：服务器、存储系统可按需配置；可通过虚拟化软件提高物理服务器的资源利用率以及业务系统的连续性。

同时，传统服务器加存储系统部署虚拟化方式缺点也很明显，主要包括：物理服务器数量多，整体虚拟化平台部署难度大，维护成本高；虚拟化主机（如VMWARE为ESXi主机）所有数据均保存在共享存储系统中，若存储系统出现异常将直接影响所有的业务系统；传统的存储系统采用RAID的保护方式，当模块磁盘出现故障后会进行磁盘重建，在重建过程中，存储系统的性能会受到较大影响；传统的存储系统为纵向扩展方式，便于扩展容量，但对于存储性能的提升通常需要更换为具备更高性能的存储设备，存储更换难度大，风险高；为提高业务系统数据的安全级别，必须以网络拓扑结构2台存储系统作为镜像，这就必须部署存储虚拟网关，导致采购成本增加；大量的服务器、存储系统，系统架构复杂，管理员需要管理更多的设备，管理难度增加，同时大量的设备导致能耗更高。

4 业务云融合虚拟平台方案

传统的传统服务器配合存储系统部署虚拟化方式，无法从根本上解决双活数据中心应用与部署的问题，基于此，本文提出了融合虚拟平台的双活数据中心部署方案。

4.1 融合虚拟平台的部署结构

融合虚拟平台方案采用融合计算资源、存储资源以及虚拟化平台于一体的BCP4200产品，通过1 GB交换机连接到企业内部交换网络中。每台BCP4200设备含有两个独立的计算存储节点，每个节点是一台独立的服务器（如在管理中心被视为一台独立的主机），即每个节点都是一台标配有2路6核CPU、128 GB内存的PC服务器，同时每个节点都预先安装配置了虚拟架构套件软件。利用虚拟化软件的高级功能HA，将多个节点组成一个集群，集群中每个节点除了含有处理器、内存外，还带有本地存储器，节点存储实现了镜像功能，并通过虚拟化软件形成存储库，即存储资源为所有节点所共享，通过P2V转换物理服务器系统或节点中重新部署安装虚机操作系统及应用，即可完成业务系统的迁移工作。BizCON BCP网络拓扑结构如图2所示。

如图2所示，一套融合虚拟平台至少含2个独立节点（服务器），每个节点配置6块以上高速性能的SAS企业级高速磁盘，通过分布式文件系统实现融合的存储资源。

4.2 融合虚拟平台建设双活数据中心的优点

基于融合虚拟平台建设双活数据中心的方案，对比传统服务器配合存储系统部署虚拟化具有显著的优势：①预安装虚拟化软件，部署简单；②空间提供高度的融合架构，包含2个高性能节点（服务器）、2TB存储空间，极大地减少了数据中心的空间、能源和冷却需求；③利用虚拟化软件的HA功能，将多个节点构成一个群集，可以持续不断地监控节点集群中资源池的利用率及运行状态，当某一节点出现故障时，可自动将应用迁移到其他健康节点，并能根据需要在虚拟机中智能分配其所需的资源，增强灵活性，减少停机时间，保持业务的持续性和稳定性；④标准配置2～4个虚拟控制器，可提供高级别的硬件容错，并可确保当某一控制器故障后，保持应用系统不停顿，并提供稳定的性能，在数据存储空间足够的情况下，多个控制器同时故障时，也能保证业务系统不间断运行；⑤存储系统具备镜像功能，即使发生在整个节点故障的情况下，数据存储均不会有任何影响，也不需要重建数据，数据存储将自动切换到镜像节点上；⑥横向扩展架构，降低了重新架构未来部署的复杂性，当需要更多资源时，无需停机便可无缝添加其他节点，因此无须过度部署基础设施，使系统扩展不存在任何不确定性；⑦所有计算和存储资源一目了然，简化了日常管理。

综合对比分析，笔者推荐采用企业建设基于虚拟化技术的双活数据中心平台。

4.3 融合虚拟平台在双活数据中心的应用

系统平台的建成，可实现核心应用运行在虚拟主机平台上，应用可以在多节点的虚拟化平台中运行，并实现不同节点间的切换，以确保持续运行；通过双活智能数据保护系统，完成文件、数据库、操作系统的实时备份与瞬间恢复，并可随时验证、演练本地或异地容灾两大功能。企业可通过平台实现以下应用。

（1）业务集中管理：应用系统可在虚拟化平台上运行；节点出现故障时，业务可自动迁移到其他节点继续运行。

（2）一体化的平台：双节点虚拟主机平台，运行Windows、Linux等应用系统，支持原有物理系统迁移到虚拟主机平台。

（3）实时备份、高效容灾、随时验证及演练：实时备份，不消耗主机资源；内在及外在故障分层恢复，确保容灾有效和高效；轻松验证灾备数据，可随时进行容灾演练。

（4）瞬间恢复、无需回存、立即可用：1分钟恢复丢失文件；10分钟内恢复任何本地故障；30分钟内从站点级灾难中恢复业务运行。

（5）高可用功能：某一节点出现宕机或者其他物理故障时，运行于上面的应用和数据可以自动切换到其他节点中。支持自动精简功能节约带宽、存储、成本带宽，节省达90%；存储容量节省超过50%。

（6）开放架构、全面兼容、充分利旧：支持每一节点的存储共享到其他节点，支持中心统一部署存储，可以直接部署到远程中心；支持IP-SAN、FC-SAN等连接方式；支持旧存储设备接入管理、无中断部署，无需改变现有IT架构；不受品牌或技术的限制，支持任意存储设备、软件及协议；支持异构存储复制，容灾站点可使用廉价存储硬件；充分利旧资源，最大化投资回报率。

（7）迁移功能：支持应用在不同节点之间的在线或冷迁移。无缝扩容新增加的虚拟平台可以无缝融合到原来的平台。原有平台无需停电、无需停应用。

（8）开放性功能：支持其他标准虚拟服务器加入到虚拟主机平台统一管理及协调工作。比如，原来灾备项目的DELL虚拟服务器需要统一进来进行管理，并可以作为一个新的计算节点。

（9）存储共享功能：支持每一节点的存储共享到其他节点，支持中心统一部署存储，可以直接部署到远程中心。

（10）轻松的虚拟机部署：Windows及Linux虚拟机。虚拟机可转换为复制安装的模板。

4.4 基于虚拟化技术的双活数据中心的投资效益

基于虚拟化技术的双活数据中心平台的应用，将对每个行业的发展起到不可忽视的影响和产生巨大的社会效益。

（1）虚拟化平台主要面向企业信息化基础架构，采用超融合及虛拟化的技术，既适应国际技术的发展方向，也符合国家高新技术产业发展的重点，符合国家信息产业与信息服务产业发展的导向。

（2）可促进信息行业持续创新，产业信息服务能力进一步提升。

（3）虚拟化平台采用双活的部署方式，对企业的业务系统提供更高级别的安全保护，为业务不间断运行提供了有效的容灾手段，提供了一种简单的、可行的、安全的方法，为政府或企业提供了全面的、高性能的IT基础架构。

（4）可以对生产设备的运行状况进行长期、全面、准确的分析和预测，并合理制定运行方式，减少事故和故障发生。

（5）节约成本，采用超融合平台，只需要采用模板就可以生产一个应用，硬件资源也可以得到有效利用。这既减少了服务器硬件投入的成本，也减少了部署新服务器的时间成本。