虚拟化技术在IP城域网建设中的应用

周昊 钱宇明 江苏省广电有线信息网络股份有限公司泰州分公司

1. 项目介绍

VMware 虚拟化平台作为江苏有线泰州分公司IP城域网的重要组成部分，目前，大部分业务系统和应用已经迁移到虚拟化平台。利用虚拟化平台的vMotion（动态迁移）、HA（高可用性）、FT（容错）、DRS（分布式资源调度）等特性，达到了降低业务开通的转化、运维成本从而提升管理效率的目的。

2.当前IT建设方式，IP城域网相关应用系统面临的问题

当前的 IT 建设方式，使 IP 城域网相关应用系统面临越来越多的问题。

2.1 成本与服务交付的问题

（1）不断上升的基础架构成本，新需求意味着需要购买新的设备。

（2）电力、冷却、环境成本、维护成本较高，不符合绿色IT概念，功耗和散热问题成为运维过程中的障碍。

（3）新应用服务器的上线部署时间久、周期长。

（4）服务器资源利用率低下

2.2 业务弹性与安全性的问题

（1）越来越复杂的IT系统带来安全性问题。

（2）业务共享与交换难度大，呈现“孤岛”式布局，导致业务弹性较差。

（3）需要利用双机热备、负载均衡等技术来保证系统和应用的可用性、可靠性。

（4）硬件故障维护、升级或者扩容时，需要停机进行操作,造成应用系统中断,影响了正常业务应用系统使用。

为解决业务拓展，导致服务器数量增加所带来的问题,提高服务器资源的使用率,降低设备采购成本,保障业务的连续性以及为将来新应用系统建设提供一个灵活的资源使用平台,需对现有服务器进行虚拟化整合。

3.虚拟化技术在IP城域网应用服务的实施规划

3.1 统计需要进行虚拟化整合的业务系统和应用

通过对 IP 城域网在线运营的系统和应用进行VMware CapacitPlanner评估,根据评估报告并结合VMware vSphere的功能特点，本次虚拟化平台建设对以下几类业务的服务器进行虚拟化整合。

（1）物理服务器使用年限超过6年，故障率高，运维成本高的服务器。

（2）系统或应用整体并发数低，服务器资源闲置率高，对系统可靠性、可用性要求高，但由单台服务器承载的系统。

（3）系统或应用整体并发数低，常规性的资源闲置率高，但突发性的高并发量导致业务中断，超出服务器的硬件性能。

（4）部分临时性的测试使用的业务系统

3.2 评估现有服务器的硬件资源

所有用于实现 VMware虚拟化平台的设备，包括：服务器系统、存储系统、I/O卡设备等，都需要满足VMware虚拟化产品兼容列表的要求。

处理器：更快的处理器可以提高 ESXi性能，对于工作负载，更大的高速缓存可提高ESXi的性能。本项目采用同一厂商、同一产品家族的同一代处理器，以获取更好的系统兼容能力。

内存：内存资源往往比 CPU 资源更会形成潜在的瓶颈，本项目每台ESXi主机配置256G内存。以便充分利用ESXi的功能和运行多台虚拟机。

网卡：将 ESXi管理网络和虚拟机业务网络置于不同的物理网卡上，通过大网络流量来提高虚拟机的吞吐量。本项目ESXi主机配置8个千兆网卡，4个 FC HBA 卡

存储：将虚拟机使用的所有数据置于存储中，同时可充分利用vSphere的高级特性。本项目，两台存储配置双冗余控制器，16BG缓存，4块15000转4T企业级SAS硬盘，16个8GB FC主机接口。

3.3 搭建VMwarev Sphere虚拟化平台

3.3.1 组网规划

江苏有线泰州分公司 VMware vSphere 虚拟化平台拓扑见图1。

利用 20 台通用服务器作为整个虚拟化平台的物理载体，在服务器上安装VMware ESXi 6.0操作系统，根据现网业务类型建立IP城域网集群、业务测试集群和集团业务集群，分别在每个集群部署相应的业务系统和应用。后台部署AD域控/DNS服务器，vCenter Server服务器、vCenter SQL 数据库来管理整个虚拟化平台。

3.3.2 网络虚拟化规划

图1 江苏有线泰州分公司VMware vSphere虚拟化平台拓扑

在物理网络中，每台服务器有 8 个千兆网口连接到上游交换机，将同一台ESXi主机上不同类型的网络流量相互隔离，且用两块网卡实现冗余。各使用2个网卡用于管理网络、虚拟机业务流量、vMotion和FT。

同时，在 vCenter 环境中，使用分布式交换机在整个ESXi宿主机之间实现业务、数据的共享。

3.3.3 存储虚拟化规划

为了提升虚拟机的 I/O 性能，所有物理服务器连接到FC SAN的存储上，同时考虑到存储以及存储链路的冗余性，采用两台存储，同时每台物理服务器使用2块FC HBA卡连接到存储上。

4. 部署效果

本文所述的虚拟化技术在城域网建设中的应用已于2018年11月在江苏有线泰州分公司实施完毕，前文提到的三种类型的应用和系统陆续平滑过渡迁移到VMware虚拟化平台，由vCenter统一管理。实际效果如下：

（1）整合物理服务器资源，提升资源使用率。

利用 VMware 虚拟化软件整合物理服务器的CPU、内存、网络适配器等资源，构建资源池，同时单台服务器运行多台虚拟机，同时利用VMware DRS特性，动态分配硬件资源给虚拟机，提升服务器资源利用率。

（2）提高业务连续性和可靠性

利用 VMware vMotion、FT 等特性，防止关键任务的高收入应用或系统宕机所造成的收入损失，实现0宕机时间、0数据损失故障切换。

（3）加快新业务的部署进度

利用 VMware 的模板和部署向导功能，5-10 分钟即可部署新的服务器，降低了原先采购服务器的时间和安装难度，加快了部署进度。

（4）降低管理难度和运维成本

图2 使用VMware虚拟化技术前后CPU利用率

VMware 虚拟化平台减少了生产、开发测试、过渡服务器的数量，同时降低系统运维管理成本和数据中心技术设施的成本。

5. 结束语

本项目从现网数据中心存在的问题和需求出发，构建虚拟化平台，利用VMware的高可用性，极大提高了业务系统的连续性和可靠性。但对于具有特殊硬件访问要求的应用，例如高性能图形显卡、特殊的串/并行加密设备以及在高配置服务器上仍具有很高负载的应用，不适合将这些业务系统迁移到虚拟化平台上。