財政業(yè)務(wù)IT虛擬化建設(shè)

吉林省財政廳 鄭 偉

1.財政系統(tǒng)當(dāng)前狀況與分析

1.1 財政業(yè)務(wù)現(xiàn)有環(huán)境分析

財政數(shù)據(jù)中心為典型的多層架構(gòu)IT結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)庫和主要應(yīng)用服務(wù)器由UNIX小型機(jī)系統(tǒng)承擔(dān)重要業(yè)務(wù)，是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，目前工作比較成熟。

大量的其他業(yè)務(wù)服務(wù)器、Web發(fā)布服務(wù)器等由PC服務(wù)器構(gòu)成，這部分服務(wù)器數(shù)量眾多，隨著業(yè)務(wù)量的進(jìn)一步發(fā)展，PC服務(wù)器數(shù)量將越來越多。

大部分業(yè)務(wù)應(yīng)用的使用CS或者BS結(jié)構(gòu)，都需要通過PC服務(wù)器作為中轉(zhuǎn)，甚至很多業(yè)務(wù)本身就安裝在PC服務(wù)器之上，也是財政業(yè)務(wù)不可缺少的IT設(shè)備。

面對數(shù)量眾多的PC服務(wù)器設(shè)備和應(yīng)用，如何實(shí)現(xiàn)更好的管理？如何降低單臺PC服務(wù)器故障帶來的業(yè)務(wù)停頓？如何減少維護(hù)的工作量？是否可以在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，搭建數(shù)據(jù)中心“私有云”，通過虛擬的基礎(chǔ)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心又一次質(zhì)的升級？

1.2 財政業(yè)務(wù)虛擬化分析

目前財政的業(yè)務(wù)工作對于IT系統(tǒng)的依賴已經(jīng)達(dá)到了非常高的程度，日常工作已經(jīng)趨于制度管理模式，下面分析一下虛擬化能為財政業(yè)務(wù)帶來的工作方便之處：

一是資源利用充分，目前PC服務(wù)器數(shù)量眾多，從應(yīng)用系統(tǒng)的歸屬者角度和應(yīng)用系統(tǒng)彼此間的兼容角度考慮，一般是一臺PC服務(wù)器承擔(dān)一個windows系統(tǒng)，其上部署一個應(yīng)用，因?yàn)閼?yīng)用本身占用CPU等資源很低，這樣就造成了大量CPU、內(nèi)存、電源的浪費(fèi)。如果通過虛擬化進(jìn)行服務(wù)器整合，就可以在一臺PC服務(wù)器上安裝多個windows或者linux系統(tǒng)，每個系統(tǒng)之上承擔(dān)一個應(yīng)用，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一臺PC服務(wù)器承載多個應(yīng)用，充分利用了CPU和內(nèi)存等資源。同一臺PC服務(wù)器上的多個windows系統(tǒng)，其中一個重新啟動或者感染病毒，并不會對其他系統(tǒng)造成任何影響。

二是高可用角度，PC服務(wù)器可以通過雙機(jī)集群來進(jìn)行高可用，但因?yàn)镻C服務(wù)器數(shù)量眾多，不可能所有都進(jìn)行集群，因此一旦一臺PC服務(wù)器壞掉，就會影響其上的應(yīng)用。通過虛擬化技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)多臺PC服務(wù)器并行承擔(dān)多個windows系統(tǒng)或者linux系統(tǒng)的應(yīng)用，一旦一臺PC服務(wù)器壞掉，其上的所有操作系統(tǒng)會切換到其他PC服務(wù)器之上，這樣帶來了更大的高可用性。

三是管理方便，PC服務(wù)器數(shù)量眾多，傳統(tǒng)的方式是通過KVM等進(jìn)行管理，其間切換、重啟、連接光驅(qū)等工作經(jīng)常需要進(jìn)入機(jī)房，尤其是給某臺服務(wù)器擴(kuò)展內(nèi)存、增加CPU等不可避免的需要停機(jī)。通過虛擬化技術(shù)，操作系統(tǒng)并不依賴于任何硬件，對于每臺應(yīng)用服務(wù)器的硬件狀態(tài)、軟件狀態(tài)都可以在線監(jiān)控，對于任何服務(wù)器硬件擴(kuò)容，都可以將其上的應(yīng)用系統(tǒng)不停機(jī)的遷移到其他服務(wù)器硬件上，這些動作對于最終用戶都是沒有任何影響的。

四是安裝使用方便，以往安裝PC服務(wù)器，基本都是通過Ghost原有系統(tǒng)，然后再安裝數(shù)據(jù)庫、或者應(yīng)用程序、殺毒軟件等。通過虛擬化技術(shù)，可以將任何操作系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)制，對于常用系統(tǒng)的安裝就是復(fù)制就可以，大大簡化了操作系統(tǒng)的安裝環(huán)節(jié)，甚至可以完整的復(fù)制一臺現(xiàn)有的系統(tǒng)出來使用，操作靈活簡單。

對于一些測試開發(fā)部門，之前需要服務(wù)器可能需要立項購買，一是時間長，二是成本高，通過虛擬化技術(shù)，可以在測試需求提出來后，立即從硬件資源池中劃分CPU、內(nèi)存、硬盤、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等，給測試部門使用，用完之后回收，簡單方便、成本低廉。

五是備份方便，以往對于PC服務(wù)器的備份，多是在數(shù)據(jù)層面，一旦服務(wù)器損壞，只能先安裝系統(tǒng)，再恢復(fù)數(shù)據(jù)。通過虛擬化技術(shù)，可以直接對整臺服務(wù)器進(jìn)行備份，一旦需要恢復(fù)，可以即時恢復(fù)整臺服務(wù)器，備份恢復(fù)工作簡單方便。

同時虛擬化技術(shù)預(yù)留了容災(zāi)接口，可以將所有PC服務(wù)器原封不動的容災(zāi)到異地容災(zāi)中心，這樣小型機(jī)和PC服務(wù)器就整體打包容災(zāi)到異地，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用級的“雙活數(shù)據(jù)中心”容災(zāi)。

2.為什么選擇虛擬化解決方案

2.1 服務(wù)器整合減少成本和管理工作

通過整合硬件和提高服務(wù)器利用率降低成本。PC服務(wù)器數(shù)量眾多，使用時間長短不齊，帶來一系列的管理問題、耗電問題等，同時PC服務(wù)器面臨著大量的資源利用不足，硬件閑置，一旦能通過一臺硬件支持多臺服務(wù)器，提高硬件資源使用率，降低服務(wù)器管理的數(shù)量，可以明顯的降低成本和工作量。

2.2 利用虛擬化提高業(yè)務(wù)連續(xù)性

2.2.1 大幅減少停機(jī)時間

2.2.1.1 減少計劃內(nèi)停機(jī)

計劃內(nèi)停機(jī)包括硬件維護(hù)、服務(wù)器遷移和固件更新，通常占數(shù)據(jù)中心停機(jī)時間的80%以上。虛擬化解決方案允許將工作負(fù)載動態(tài)移動到其他物理服務(wù)器上，因此無需停機(jī)或中斷服務(wù)就能進(jìn)行服務(wù)器維護(hù)。可隨時執(zhí)行維護(hù)，而無需中斷用戶和服務(wù)，并且消除了日常維護(hù)操作所需的計劃內(nèi)停機(jī)。

2.2.1.2 防止計劃外停機(jī)

虛擬化解決方案采用對虛擬機(jī)中運(yùn)行的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序透明的方式，將重要的容錯功能內(nèi)置于數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu)中。

2.2.1.3 確保從停機(jī)中快速恢復(fù)

虛擬機(jī)獨(dú)立于硬件并且可以共享物理資源，因此無需相同的專用備用硬件即可部署故障切換，并且消除了維護(hù)相同配置所導(dǎo)致的附加復(fù)雜性。在服務(wù)器發(fā)生故障時，高可用High Availability（HA）可確保虛擬機(jī)快速、自動重啟。HA可在其他生產(chǎn)服務(wù)器上自動并智能地重啟受影響的虛擬機(jī)。可通過將虛擬機(jī)和其他虛擬機(jī)組成群集或?qū)⑽锢頇C(jī)與其他物理機(jī)組成群集，在虛擬環(huán)境中充分利用第三方群集軟件。使用虛擬機(jī)組成群集具有下列好處：不會產(chǎn)生使用相同服務(wù)器時產(chǎn)生的成本，避免了物理硬件更改時重建群集帶來的復(fù)雜性，排除了與測試物理系統(tǒng)群集相關(guān)的困難。

2.2.2 虛擬化備份提高數(shù)據(jù)和程序保護(hù)

2.2.2.1 快速、輕松恢復(fù)數(shù)據(jù)

利用現(xiàn)有工具和數(shù)據(jù)恢復(fù)方法保護(hù)虛擬機(jī)上運(yùn)行的應(yīng)用程序和系統(tǒng)數(shù)據(jù)。使用將整個虛擬機(jī)捕捉為一個文件集的第三方備份產(chǎn)品來進(jìn)行完整映像備份，確保在虛擬化環(huán)境中有效部署數(shù)據(jù)恢復(fù)計劃。

2.2.2.2 簡化全面的數(shù)據(jù)保護(hù)

利用基于磁盤的備份和恢復(fù)解決方案Data Recovery，實(shí)現(xiàn)快速、簡單和全面的虛擬機(jī)數(shù)據(jù)保護(hù)。Data Recovery是第一道數(shù)據(jù)保護(hù)防線。虛擬化將完整的系統(tǒng)（系統(tǒng)配置、應(yīng)用程序安裝和數(shù)據(jù)）封裝到幾個文件中。無需傳統(tǒng)解決方案的復(fù)雜性即可實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)、應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)的全面保護(hù)。利用一組工具和過程就能保護(hù)系統(tǒng)、應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)。

2.2.2.3 支持可靠的無中斷備份

?降低備份過程中虛擬機(jī)服務(wù)器上的負(fù)載；

?通過使用運(yùn)行在代理服務(wù)器上的單個代理，而不是在所有虛擬機(jī)上都運(yùn)行代理，來改進(jìn)IT資源的可管理性；

?通過利用光纖通道磁帶設(shè)備進(jìn)行虛擬機(jī)備份，消除局域網(wǎng)上的備份流量。

2.2.3 為PC服務(wù)器提供容災(zāi)可能

2.2.3.1 恢復(fù)文件即恢復(fù)整臺PC服務(wù)器

傳統(tǒng)災(zāi)難恢復(fù)計劃需要許多手動、復(fù)雜的步驟來分配恢復(fù)資源、執(zhí)行裸機(jī)恢復(fù)、執(zhí)行數(shù)據(jù)恢復(fù)，并驗(yàn)證系統(tǒng)是否為使用做好了準(zhǔn)備。

一般來講容災(zāi)方案很少考慮PC服務(wù)器，原因無非是PC服務(wù)器數(shù)量眾多、實(shí)現(xiàn)技術(shù)手段困難、重要性不如小型機(jī)高等等，但配置了虛擬化，PC服務(wù)器的容災(zāi)變的相對簡單。

PC服務(wù)器的硬件配置、固件、操作系統(tǒng)安裝以及應(yīng)用程序安裝都作為數(shù)據(jù)存儲在磁盤上的少量文件中。使用備份或復(fù)制軟件保護(hù)這些文件即保護(hù)了整個系統(tǒng)。之后，這些文件無需更改即可恢復(fù)到任何硬件上，因?yàn)樘摂M機(jī)是獨(dú)立于硬件的。

2.2.3.2 確保可靠的恢復(fù)

傳統(tǒng)的恢復(fù)計劃通常難以測試和保持更新，并且依賴于準(zhǔn)確執(zhí)行復(fù)雜的手動過程。在虛擬化環(huán)境中，測試變得十分簡單，因?yàn)榭梢岳矛F(xiàn)有資源進(jìn)行無中斷測試。硬件獨(dú)立性通過消除由硬件差異導(dǎo)致的故障，簡化了維護(hù)恢復(fù)站點(diǎn)的復(fù)雜性。

2.2.3.3 降低災(zāi)難恢復(fù)成本

在過去那些可靠的災(zāi)難恢復(fù)解決方案總是要求設(shè)置重復(fù)的完整生產(chǎn)基礎(chǔ)架構(gòu)，從而會產(chǎn)生相應(yīng)的成本。利用虛擬化解決方案，可提供快速而可靠的恢復(fù)，并且不需要配備完全相同的硬件。由于獨(dú)立于硬件，可以將現(xiàn)有服務(wù)器重新規(guī)劃用于災(zāi)難恢復(fù)，而不需要為快速恢復(fù)購買重復(fù)的服務(wù)器。服務(wù)器整合還可以幫助大幅降低用于生產(chǎn)和災(zāi)難恢復(fù)的服務(wù)器基礎(chǔ)架構(gòu)的成本。

2.2.3.4 自動執(zhí)行災(zāi)難恢復(fù)

無需執(zhí)行許多很難或不可能自動執(zhí)行而且容易出現(xiàn)人為錯誤的手動步驟。通過將物理服務(wù)器轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)，并將恢復(fù)過程轉(zhuǎn)換為軟件，虛擬化打開了通向?yàn)?zāi)難恢復(fù)自動化的大門。利用專用的虛擬化容災(zāi)解決方案可自動執(zhí)行災(zāi)難恢復(fù)過程，并且能夠確保經(jīng)濟(jì)高效而且快速地執(zhí)行災(zāi)難恢復(fù)計劃。可輕松測試災(zāi)難恢復(fù)計劃，從而確保整個IT基礎(chǔ)架構(gòu)具有最高級別的可靠性和可用性。