虛擬化在石油行業的應用和展望

王建宇，楊志平，張建平

（天津大港油田勘探開發研究院 天津 300280）

虛擬化在石油行業的應用和展望

王建宇，楊志平，張建平

（天津大港油田勘探開發研究院 天津 300280）

本文分析總結了石油企業實施虛擬機技術的成果，這些成果證明虛擬化技術可有效縮減IT系統規模，通過服務器和存儲的整合降低空間與能耗需求，提高計算資源的利用率，實現資源動態部署，提升整體管理效率，降低了整體采購和運維成本，提升了企業競爭力。

虛擬化；IT架構；服務器效率；投資成本

1 前言

隨著中國經濟的迅速發展，面對經濟全球化和社會信息化的挑戰，能源企業也不得不把信息化作為技術創新、管理創新的重要手段，以信息化改造傳統經營模式，提高企業的綜合競爭能力。

石油行業是一個跨學科、多專業相互配合的技術密集型行業，從上游到下游的產業鏈中主要包括了勘探、開采、儲運、煉油和銷售等環節。信息化一直伴隨著這個行業的發展，并發揮了巨大作用。信息化實施的程度和實施的成效，在很大的程度上影響著石油行業的競爭能力。

2 應用現狀

石油行業是計算機技術在國內應用最早的領域之一，也是應用最深入、最普及的領域。早從1980年代，我國就有多個油田引入高性能計算機，經過多年的投資建設，如今的石油企業擁有了包括大中型計算機服務器、PC集群、專業計算機工作站在內的眾多設備資源，形成了包括地震數據處理和解釋、測井數據處理和解釋、油氣藏數值模擬、油氣藏生產分析和三維地質建模在內的綜合應用能力。

近年來，信息技術在石油行業的各個領域得到了更加廣泛的應用，先后建立起了“企業資源管理系統（ERP）”、“辦公自動化系統”、“合同管理系統”、“人力資源管理系統”、“電子郵件系統”、“企業信息門戶”等一系列業務管理與IT服務系統，在集成和深化應用、信息安全、信息系統運維、IT治理等方面都做了大量工作，對提升業務效率、優化辦公流程發揮了重要作用，成效顯著。但在取得成績的同時，仍然存在很多問題，隨著內部信息系統日益龐大，服務器和存儲設備越來越多，企業數據中心的空間趨于緊張，并且服務器利用率不高，使得應用成本高昂，系統資源配置也不夠靈活，現有IT架構已經難以支撐未來業務的發展。

油氣行業面臨的4大IT應用瓶頸如下。

·計算機系統資源利用率偏低。據統計，目前很多企業服務器使用率僅10%～30%，大量資源處于閑置狀態。

· 新系統部署及運行效率不足。

· 數據安全與系統管理難度較大。

· 能耗激增，機房空間不足。

3 虛擬化的實施和效果

如何解決這些制約石油行業信息化建設的IT問題，將服務器、存儲系統和網絡資源整合為一體，最大限度提高資源利用率，有效降低運維成本?“虛擬化”技術的出現，讓我們找到了突破的方向。

虛擬化的概念早已有之，在計算機誕生的時候通過虛擬化提高系統效率的想法就已經被提及。那時由于系統的價格很高，又受當時技術條件限制，并未流行起來。如今隨著硬件價格下降和應用模式的變化，讓虛擬化找到了新的應用領域，也賦予了其更廣泛的內涵。

虛擬化技術是將多個物理設備看成一個統一的資源池，利用池內資源制造出多個虛擬系統，包括虛擬服務器、虛擬網絡交換、虛擬存儲。虛擬化是一種經過驗證的軟件技術，它改變了一臺設備僅僅運行單個操作系統和單個應用程序的模式。

實際上，虛擬化技術的初衷就是為了實現更高的設備利用率，使用戶能夠盡可能地利用系統資源。也就是說，如果你能夠在一臺物理服務器上虛擬多個系統，每臺虛擬出來的服務器可以單獨運行自己的操作系統而互不干擾，就能夠以少數幾臺計算機完成所有工作，有效解決了多應用系統共存的難題，簡化服務器管理，提高服務器利用率以及網絡靈活性和可靠性。這顯然能夠節省耗電、空間、冷卻和管理開支，降低TCO（總擁有成本），提高資源的利用率和系統的可用性、靈活性。

只有服務器虛擬化是不夠的，前端服務器的大規模虛擬化，必將對后端存儲設備的帶寬、存儲容量和保護能力提出更高的要求。石油行業數據量增長很快，每三到五年數據就要增加一個量級，而且采用的大多是異構平臺，存儲管理困難，存儲虛擬化技術是解決這些問題的好辦法。存儲虛擬化，最通俗的理解就是對存儲硬件資源進行抽象化表現。對于用戶來說，虛擬化的存儲資源就像是一個巨大的“存儲池”，用戶不會看到具體的磁盤、磁帶，也不必關心自己的數據經過哪一條路徑通往哪一個具體的存儲設備。存儲虛擬化減少了物理存儲設備的配置和管理任務，降低了存儲管理復雜性和存儲成本。

虛擬化是一個高度依賴網絡的計算結構，這就意味著網絡架構必須與服務器、存儲以及桌面系統一起進步，進行網絡虛擬化。過去，網絡只不過是連通眾多硬件設備的管道，而現在，網絡已經變成了新的基礎設施。將多個網絡節點進行整合，虛擬化成一臺邏輯設備，使得傳統網絡中離散的安全控制點被整合進來，進一步強化并簡化了網絡架構，提升了網絡可用性。最終結果是：所有的存儲、服務器和網絡資源都將被虛擬為一個資源池。

目前市場上主要有VMware、微軟和思杰（Citrix）三家大公司提供的全系列虛擬化解決方案。那么，究竟應該選擇哪種虛擬化軟件呢？根據客戶對應用的要求，對不同的等級和不同的服務，可采取不同的解決方案。比如，中小企業有虛擬化需求，推薦微軟的產品，至于數據中心則傾向于VMware的軟件。

鑒于虛擬化技術的優勢，石油行業表現出了對虛擬化技術的渴求，很多石油企業都在積極實施虛擬化方案。舉例，某油田公司數據中心實施虛擬化技術部署，原有60多臺物理服務器，分別支持辦公自動化、財務管理、企業信息門戶、業務管理、網絡基礎管理與應用等幾十個系統的運轉。經過一段時間的考慮和技術比較，通過并采用VMware虛擬化方案，將十幾臺服務器構成了一個Server Farm，部署Virtual Infrastructure 3進行存儲虛擬化，通過ESX Server將處理器、內存、存儲器和資源虛擬化為多個虛擬機，配置ESX Server基于IP的網絡負載均衡，同時ESX擁有強大的動態遷移功能，避免了復雜的權限分配問題、設置問題，將所建立的虛擬機都存儲在虛擬化的SAN上，其中包括了SQL server、文件服務器、打印服務器、VPN服務器。通過 Virtual Center對ESX虛擬機進行統一管理控制，在十幾臺服務器之間自由遷移虛擬機，以實現資源調配的需要，從而實現資源優化。通過P2V工具Converter快速將物理機上的應用遷移到虛擬機上面，極大地縮短了遷移時間，降低了管理成本，提高了服務水平。按照方案規劃，采用的是先簡單應用再到關鍵應用的步驟順序，實施中從未造成內部業務的中斷，業務部門也絲毫沒有感覺到有任何體驗上的差別。

在此次的解決方案中，油田公司數據中心并沒有采購新的服務器系統，僅選用了原有的十幾臺性能較好的物理服務器，就完成了以往60臺物理服務器所承擔的任務。通過逐步P2V轉換的方式，將舊系統遷移到了虛擬機環境中，部署完成之后的事實證明，虛擬化實施有效解決了成本、安全和性能等三個關鍵問題。成本：實現了IT系統的精簡，降低40%軟件硬件成本，降低70%～80%運維成本，節省35%～75%總體擁有成本，減少了數據中心所需要的服務器數量，大幅度提升了資源利用率和數據中心的空間利用率。安全：消除了單點故障，災難得到快速恢復，支持文件級在線和離線備份，支持零宕機硬件維護。性能：服務器利用率從10%～20%提升到60%～80%，現在能夠非常快速地滿足勘探開發業務部門的資源需求，部署一個新服務時間從小時級提升到分鐘級，重建時間從20～40 h提升到15～30 min。同時，通過虛擬化部署的方式，也能夠對分配出去的資源進行更好的監控，收回資源和再分配資源，都變得非常方便，大大提升了數據中心服務器資源分配的靈活性。

4 結束語

從上面可以看出，在石油行業實施虛擬機技術，通過服務器和存儲的整合降低空間與能耗需求，提高了計算資源的利用率，實現了資源動態部署，提升了整體管理效率，降低了整體采購和運維成本，縮減了IT系統規模，同時也保證了行業主營業務的連續性。

信息技術的應用和管理對于提高石油行業勘探開發、數據應用、經營管理水平具有重要意義，但信息化所有一切都是圍繞主營業務，技術只是推動業務，不能本末倒置。時下，虛擬化技術正在席卷石油行業各種規模的數據中心。但并不是所有的應用都適合做虛擬化，也并不是所有的系統都應該做集成，對目前的服務器虛擬化來說，主要還是對x86系統的虛擬化。這些因素在實施具體虛擬化方案時都是需要考慮的。

隨著虛擬化進程的深入，技術條件的成熟，用戶需求的推動，云計算也在不知不覺中到來，虛擬化技術將是云計算平臺的完美搭檔，為云計算提供了很好的底層技術平臺。

2010-07-17）