升级、迁移实时数据库

实时数据库系统应用现状

笔者所在企业IP.21实时数据库软件采用的是Aspen公司IP.21产品，版本为V2006，服务器使用的是DELL公司服务器，操作系统采用的是Windows Server 2003，系统架构图如图1。

实时数据库系统作为生产方面的数据仓库，在生产数据实时监控、平衡、预警和信息系统集成等方面应用广泛。但由于该系统建设时间早、采集数据范围广，在硬件及应用方面存在诸多问题。

图1 实时数据库系统架构图

1.服务器数量多，硬件资源分散，无法实现硬件资源共享。

2.服务器操作系统版本陈旧，存在安全隐患。

3.IP.21软件产品版本较低，无法使用软件新功能。

4.IP.21数据库服务器硬件资源尤其是硬盘资源接近饱和，无法动态扩展，无法支持系统持续稳定运行。

如何对IP.21实时数据库系统进行软硬件升级，满足系统安全可靠、稳定运行、实现资源动态调度成为运行人员急需解决的问题，而服务器虚拟化技术是其有效的解决方案之一。

服务器虚拟化技术

服务器虚拟化可以提高资源利用率，简化系统管理，实现服务器整合。

VMware公司的vSphere产品有其独特产品技术特点，其主要组件及技术特点如下：

1.ESX/ESXi

VMware vSphere ESX/ESXi是vSphere服务器虚拟化基础功能组件,是在物理服务器上安装的虚拟化管理程序，用于管理物理服务器底层硬件资源，安装ESXi物理服务器成为ESXi主机，是VMware vSphere虚拟化架构的基础。

2.vCenter

vCenter即VMware vCenter Server，其提供可伸缩、可扩展平台，为虚拟化管理奠定基础，可集中管理VMware vSphere环境，统一管理ESX/ESXi等虚拟机，它把多台物理服务器整合成一个集群，协助功能组件实现高级管理功能。

3.vMotion虚拟机主机迁移

vMotion实现虚拟机在物理服务器间迁移，无需中断应用服务。虚拟机会保留网络标识和连接，实现虚拟机无缝迁移。vMotion迁移时间很短，虚拟机运行服务不会中断，客户端没有任何感知。

4.Storage vMotion虚拟机存储迁移

Storage vMotion实现虚拟机在存储设备间迁移，迁移过程对用户透明，无需中断应用服务。vMotion改变的是虚拟机所属主机，Storage vMotion改变的是虚拟机所属存储。

5.DRS动态资源分配

DRS实现逻辑资源池中硬件资源平衡计算和动态分配，其通过监视资源利用率，实现虚拟机间自动、智能平衡资源。DRS功能是自动运作的，无需管理员干预。

6.Storage DRS

Storage DRS实现持续平衡存储空间使用量和存储I/O负载，避免出现资源瓶颈，满足应用服务分级保障要求。

7.High Availability HA高可用

HA实现经济高效的自动化重启，当硬件和操作系统发生故障时，无需人工干预自动重启所有应用，从而保证服务器高可用。

鉴于VMware公司的服务器虚拟化产品能够解决IP.21实时数据库系统软硬件升级、资源动态调度、安全可靠、稳定运行等问题，因此，IP.21实时数据库升级通过VMware vSphere产品的服务器虚拟化技术解决其存在问题。

系统实施方案

鉴于实时数据库系统实际应用中问题和服务器虚拟化技术优越性，对于实时数据库系统升级采用服务器虚拟化技术。

虚拟化产品采用VMware vSphere、服务器采用DELL服务器、存储采用华为S2600、存储网络采用博科光纤交换机，其中四台DELL服务器硬 件配置均相同，SAN光纤交换机采用双机冗余配置，存储采用SAN存储网络结构。

图2 服务器虚拟化系统架构图

每台服务器通过2个HBA光纤卡分别与两台光纤交换机互联、每台存储主副控制器通过4个HBA光纤卡分别与两台光纤交换机互联，每台ESX服务器通过6根千兆网线与服务器交换机互联，形成高速冗余数据传输链路，具体架构示意图如图2所示。该实施方案实现了硬件冗余，通过虚拟化技术实现操作系统和应用的高可用。此升级方案优点为：

1.用虚拟化迁移技术，实现操作系统和应用迁移，降低升级难度和停机时间。

2.实现硬件资源共享。

3.实现实时数据库系统的高稳定性和高可用。

4.杜绝因硬件问题导致应用中断。

5.享受虚拟化DRS、HA、vMotion技术优越性。

6.便于系统运维，提升操作系统和数据备份效率。

虚拟化服务器

为实时数据库系统提供虚拟化服务的平台采用4台DELL服务器，每台服务器4*8CPU，256G 内 存，16*300G硬盘，硬盘采用Raid6进行磁盘冗余阵列配置。

因篇幅所限，虚拟化平台安装步骤简述如下：

1.安装、配置ESXi

(1)服务器BIOS设置启用虚拟化功能。

(2)在服务器中运行安装光盘安装ESXi。

(3)设置ESXi ROOT密码。

(4)配置管理地址具备远程配置条件。

2.安装vCenter

(1)新建vCenter管理虚拟主机。

(2)映射vCenter安装光盘。

(3)安装vCenter管理软件。

(4)登陆vCenter远程管理。

3.安装vSphereClient

(1)在管理客户端计算机上拷贝安装介质。

(2)安装vSphereClient软件。

(3)通过vSphereClient登陆管理虚拟机。

4.VMware vCenter建立数据中心和集群

(1)通过vSphereClient登陆vCenter。

(2)创建数据中心。

(3)创建虚拟化集群（集群功能启用vSphere HA和DRS）。

(4)创建主机，将所有4台服务器均加入集群并启用HA和DRS。

5.创建虚拟机并安装操作系统

(1)根据规划创建所需虚拟机。

(2)配置虚拟机硬盘、CPU、内存、网卡等相关硬件资源。

(3)安 装Windows Server2008操作系统并配置分区、网络地址等信息。

6.通过迁移工具迁移实时数据库服务器

7.配置虚拟机

虚拟化存储

实时数据库系统虚拟化存储采用华为S2600T存储，总共60*300G硬盘，其中主机框12块硬盘，主机笼24块硬盘，辅机笼24块硬盘。目前，主流存储系统网络架构有直连式存储DAS、网络接入存储NAS、存储区域网络SAN三种网络架构，由于DAS可扩展性差，NAS数据传输和备份对于本地网络环境依赖性强等缺点，本存储实施方案采用SAN网络架构。

控制框：每台控制框有2个控制器进行冗余，控制框与存储主机笼、辅机笼双链路冗余连接。

RAID组设置：为了保证数据安全，主机框、主机笼和辅机笼均采用RAID5进行磁盘冗余，并设置2块热备盘进行热备。

主机组设置：根据应用情况划分主机组，并将主机组与规划LUN进行映射。

LUN规划：根据系统实际应用情况划分3个LUN提供虚拟化存储服务，分别为IP.21数据库服务器A、IP.21数据库服务器C、其他IP.21服务器所使用，规划LUN的存储空间分别为5T、5T、5T。

虚拟化网络

服务器虚拟化网络环境包括服务器网络和存储网络，服务器网络提供ESXi主机连接的企业网络，存储网络提供ESX主机与存储之间数据交互的网络。

1.服务器网络

虚拟化服务器管理网络直接连接到企业服务器区交换机上，其中每台服务器通过6根千兆网卡互联，并在交换机上设置端口聚合，提供足够网络吞吐量，保证数据正常传输，其交换机端口聚合配置命令示例如下：

(1)定义聚合组

2.存储网络

存储网络采用的是光纤交换机，其是一种高速的网络传输中继设备，采用了光纤电缆作为传输介质，优点是速度快、抗干扰能力强。

本实施方案光纤交换机为博科光纤交换机，采用双机冗余设置，光纤交换机、存储、ESX服务器互联均采用双链路设计，其中每台服务器通过2个HBA卡与光纤交换机A/B互联，每台存储上通过2个冗余控制器4个HBA卡与光纤交换机A/B互联，实现设备、链路冗余。

SAN交换机需要规划ZONE以保证数据传输性能和安全性，ZONE配置示例命令如下：

虚拟机规划

根据IP.21实时数据库系统服务器实际资源利用情况，参考系统数据增长预期，在虚拟化平台上建立IP.21数据库A/B/C、认证服务器、Web21服务器、SCADA接口机、SIS接口机、CCS 接口机、LIMS接口机等虚拟机，操作系统安装Windows Server 2008。在虚拟机故障时，为保证各虚拟服务器实现动态数据迁移，IP.21数据库A使用存储LUNA中，IP.21数据库C使用存储LUNB中，其他服务器使用存储LUNC中。

虚拟化实践

至此，IP.21实时数据库系统升级需要存储、SAN交换机、虚拟化环境已经部署完毕，具备了虚拟化和系统升级所需条件。

为了节省虚拟化迁移时间，公司实时数据库系统中软件版本高的服务器可以通过VMware迁移工具进行虚拟化迁移，对于无法通过工具迁移的服务器采用创建虚拟机进行数据迁移方法升级。

下面简要介绍虚拟化迁移工作步骤。

实时数据库服务器虚拟化迁移

利用VMware迁移工具（VMware vCenter Converter Standalone Client）迁移实时数据库物理服务器。

1.运行VMware迁移工具。

2.填写需要迁移主机IP、用户名、密码。

3.选择vCenter并填写用户名和密码验证。

4.选择vCenter主机。

5.配置待迁移目的虚拟机资源，包括CPU、内存、分区、IP地址等信息。

6.进行服务器迁移，迁移完毕后，关闭原有服务器，启动迁移后服务器测试应用是否正常。

实时数据库服务器升级迁移

利用VMware虚拟化平台创建新的虚拟机，进行实时数据库虚拟化数据迁移工作。

1.创建虚拟机，安装服务器操作系统，配置虚拟机CPU、内存、硬盘分区、IP地址等信息。

2.按照系统规划设置操作系统，挂载系统所需硬盘并分区。

3.安装IP.21实时数据库软件，安装版本为V7.3版本。

4,安装IP.21实时数据库软件补丁。

5.安装IP.21接口软件。

6.备份原有IP.21实时数据库服务器历史库、Services、hosts、def、ADSA data source、Snapshot、Group文件。

7.在目的IP.21实时数据库服务器上导入历史库、Services、hosts、def、ADSA data source、Snapshot、Group。

8.备份接口机的数据，安装接口机的接口软件、重建接口，测试数据传输是否正常。

9.确认IP.21实时数据库系统数据采集、存储、展示功能是否正常。

结语：本文介绍了IP.21实时数据库系统和服务器虚拟化技术，利用VMware虚拟化技术通过存储、SAN交换机、服务器构建服务器虚拟化平台，创建实时数据库系统升级需要的虚拟机。依托服务器虚拟化，完成实时数据库系统操作系统、IP.21软件升级工作，利用VMware虚拟化平台的vMotion、DRS、HA等技术，实现了IP.21实时数据库系统的故障转移、资源动态调整、高可用和及时便捷的系统备份和数据备份。N