基于VMware的合肥煙草虛擬化實踐

摘要：研究VMware虛擬化技術，引入VMware虛擬化產品、HP刀片服務器和HP虛擬化存儲建立高可用系統，提高合肥煙草服務器系統穩定性和硬件使用率，節約硬件成本和維護成本。

關鍵詞：VMware； 虛擬化； 服務器

中圖分類號： TP399-C2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2012）01-171-003

當今高度自動化、技術驅動的經濟環境下，業務能力與IT能力正越發密不可分。IT能力已經成為企業推動自身業務向前發展的重要工具，IT基礎設施從根本上決定了業務的成敗。然而，由于IT基礎架構日益復雜，不靈活、脆弱和昂貴正成為其代名詞，企業IT服務的成本由此水漲船高，導致投資預算窮于應付IT維護，無法最大限度地支持業務。相關調查顯示，企業70%以上的IT預算被運用于基礎架構和應用程序維護以維持現狀；僅有不到30%的IT預算被運用于基礎架構和應用程序的投資。

對于數量龐大的各種企業而言。他們也面臨著相同的IT挑戰。一方面，必須努力適應新的IT功能和服務不斷增長的需求；另一方面，又要少花錢多辦事的原則。但是有限的IT人員和預算無法維持日常業務運營，又對那些能夠提高長期效益以促進業務增長的戰略性新項目進行投資。企業迫切需要以一種更為經濟、高效和安全的方式取代當前的架構，以便從底層架構的復雜性中解脫出來。

不過，近幾年來IT行業備受矚目的熱門技術之一的虛擬化，為用戶解決上述問題帶來了希望。虛擬化利用服務器虛擬化技術能夠在單臺物理服務器上運行一個或多個客戶操作系統，這項技術對于x86平臺的服務器來說尤其適用，能夠改善硬件資源利用率，降低硬件采購和管理成本，改善災難恢復和業務持續性。隨著信息化的蓬勃發展，虛擬化這一熱門話題越來越為人們所知，也成為企業未來發展的重點。那么，到底什么是服務器虛擬化呢?簡單來說，服務器虛擬化軟件允許你在單一主機上運行多重客戶機。通過這種方式，你就能享受到虛擬化所帶來的優勢：比如增加子虛擬機的移動性、降低運行成本、減少管理費用、服務器整合、測試與培訓、容災恢復等等。

一、實踐意義

近年來，在國家局打造“數字煙草”的號召下，隨著合肥煙草商業信息化建設的不斷推進、深入和細化，目前已形成小型機設備兩套、PC服務器30余臺，各種獨立應用系統20余個的規模，為我公司的信息化發展發揮了重要作用。然而，在實際運行中，我們感到日益增多的設備和不斷增長的業務需求，為機房環境、電力供給、安全可靠性及維護管理帶來了巨大壓力。在發布各個獨立應用系統過程中，為了保障每個應用系統的穩定性和個性化要求，總要單獨配置獨立服務器及相關軟件環境，設備使用率很低，資源未能充分利用，同時加大了企業信息化資產投入成本和維護成本。合肥市煙草信息技術中心技術人員積極探索信息技術的先進手段，拋開傳統的思維模式，從IT平臺的基礎層面尋找解決方案。目前，新一代虛擬化平臺在全世界發展迅猛，“采用虛擬技術，將原來10多個甚至上百個分散于多臺PC服務器上的應用系統整合到數量較少的高性能服務器之中”，可以實現對系統的優化、應用系統的整合、維護管理的簡化、資源消耗的合理控制，而當前計算機及相關技術的新發展也為進一步采用虛擬技術提供了極為有利的條件。也符合當今國際上“走向綠色”倡導綠色IT，提高能效，減少溫室氣體排放，并促進環境和經濟的可持續發展。

二、關鍵技術

1.P2V Converter(物理機到虛擬機轉換)

轉換工具的出現，只要是虛擬主機支持的操作系統，該工具都可以從原物理主機轉換到虛擬主機上來。這個工具的使用節約了從物理到虛擬轉換所消耗的時間和人力，大大減少了停機時間，原有的物理主機釋放出來以作它用。保證企業IT投資的保值和增值。

2.VMotion(動態遷移)

這是虛擬化環境中最重要的功能之一，在以后的很多應用中都是依靠動態轉移來實現的，使得正在運行的整個虛擬機能夠在瞬間從一臺服務器遷移到另一臺服務器上。虛擬機的全部狀態由存儲在共享存儲器上的一組文件進行封裝，然后，虛擬機的活動內存和精確的執行狀態可通過高速網絡迅速傳輸。由于網絡也被虛擬化，因此，虛擬機保留其網絡標識和連接。以零停機時間遷移虛擬機，將正在運行的虛擬機從一臺物理服務器移動至另一臺物理服務器，而不影響最終客戶端的連續不間斷的訪問，服務器環境保持高度正常運行，提供很高的靈活性和可用性。

3.DRS(分布式資源調度)

跨聚合到邏輯資源池中的硬件資源集合來動態地分配和平衡計算容量。DRS跨資源池不間斷地監控主機資源利用率，并根據業務反映需要，在多個虛擬機之間智能地分配可用硬件資源。當某個虛擬機遇到負載增大時，DRS將通過在資源池中的主機之間重新分配虛擬機數量來為其分配更多資源。其最主要的功能有兩個：第一啟動虛擬機時，指定由DRS資源池里根據設定的規則和資源量來決定哪一臺主機來承載這個虛擬機；第二自動評估DRS資源池的規則和資源量， 對DRS資源池中的虛擬機在主機上分布提出建議，也可以自動將虛擬機遷移到最適合的主機上來運行，而這些操作將虛擬機實時遷移到不同的主機是以對最終客戶端完全透明的方式完成的。

4.High Availability(高可用性)

為虛擬機提供快速自動化重啟和故障的切換，不會產生物理基礎架構解決方案的成本或復雜性。在眾多的服務器中總會發生故障，不管是硬件故障、軟件故障、網絡故障都會造成對業務系統的影響。高可用性（High Availability）的部署可以很好地解決這些問題，在一個HA群集中，每一臺主機配有一個HA代理，持續不斷地檢測評估其它主機的心跳信號。如在一定范圍時間內檢測不到主機心跳，那么該主機就被默認為發生了軟硬件故障或者與網絡的連接出現了問題。在這種情況下，原本在該主機上運行的虛擬機就會自動被遷移到其他主機上運行。以前主機出現硬件故障導或者定期維護主機導致相關系統必須停用情況，現在只要把在此主機上的虛擬機遷移到其他的服務器上運行，故障轉移對于最終客戶端來說可以算是完全透明的，完全察覺不到任何故障情況。保證了各個業務系統99.99%的無宕機時間。

5.Data Recovery(數據備份與恢復)

這是一種新型的磁盤備份和數據恢復解決方案，可讓虛擬機實現快速、簡單且完整的數據保護?？蓪崿F對備份作業的集中高效管理；包括重復數據擦除功能，節約磁盤存儲空間。針對以前的數據備份/恢復系統歸檔難、恢復數據慢的問題，Data Recovery支持快速備份到磁盤，而且能支持快速和完全恢復，從而能預防虛擬環境中的數據丟失。

三、解決方法

本項目用兩臺HP BL460c G7刀片服務器分別安裝ESXi 4.1，通過DELL服務器上的vCenter Server建立vMWare集群進行集中管理，并且啟用了VMWare HA提高了業務的高可用性，后臺存儲采用兩臺HP P4300，通過iSCSI協議連接到刀片服務器上，兩臺存儲互為鏡像保證了數據的安全和有效，P4300存儲采用的300GB、15，000 RPM、4GB RAM的SAS硬盤確保數據的讀寫。

網絡結構圖如下：

1.刀片服務器

我們選購兩臺HP BL460c G7刀片服務器來安裝VMware ESXi 4.1，刀片服務器是一種高可用高密度的低成本服務器平臺，是專門為特殊應用行業和高密度計算機環境設計的，其主要結構為一大型主體機箱，內部可插上許多“刀片”，其中每一塊刀片實際上就是一塊系統母板，類似于一個個獨立的服務器，它們可以通過本地硬盤啟動自己的操作系統。每一塊刀片可以運行自己的系統，服務于指定的不同用戶群，相互之間沒有關聯。而且，也可以用系統軟件將這些主板集合成一個服務器集群。在集群模式下，所有的刀片可以連接起來提供高速的網絡環境，共享資源，為相同的用戶群服務。相互之間沒有關聯：每一塊“刀片”的供電、散熱、網絡連接、外部存儲連接等需求均由刀片機箱統一提供。在實際使用中，可以通過系統軟件將這些主板集合成一個服務器集群。在集群模式下，所有的刀片可以連接起來提供高速的網絡環境，共享資源，為相同的用戶群服務。在集群中插入新的刀片，就可以提高整體性能，而由于每塊刀片都是熱插拔的，所以，系統可以輕松地進行替換，并且將維護時間減少到最小。

根據所需要承擔的服務器功能，刀片服務器被分成服務器刀片、網絡刀片、存儲刀片、管理刀片、光纖通道SAN刀片、擴展I/O刀片等等不同功能的刀片服務器。刀片服務器公認的特點有兩個。一是克服了芯片服務器集群的缺點，被稱為集群的終結者；另一個是實現了機柜優化。刀片式服務器可以最大限度地利用數據中心的空間，縮短部署的時間，減輕管理員管理負擔。減少能源消耗；機架式服務器硬件配置靈活性強，性價比高。所以，在服務器硬件的選型過程中，各館可根據機房空間、性價比、人員配置等實際情況結合應用平臺的需求做出合理的選擇。

通過刀片服務器的OA管理界面鏈接到刀片服務器的控制臺，將VMware ESXi 4.1光盤放到光驅中，從光盤啟動開始安裝ESXi4.1。

選擇“ESXi Installer”，倒計時結束后，系統自動進入“VMware ESXi 4.1.0 Installer”安裝界面。

安裝完成后，根據系統提示按【Enter】鍵進行重啟。重啟后按F2進入ESXi 4.1的配置界面，配置root密碼和IP地址。

2.vCenter Server的安裝配置

在一臺CPU至少為雙核、內存大于3GB的服務器上安裝vCenter Server。vCenter Server安裝包中有SQL Server 2005 Express （用于小規模部署），此數據庫適用于最多5臺主機和50個虛擬機的小型部署，所以不建議使用，最好另行安裝企業級數據庫，并配置好ODBC數據源（也可以在vCenter Server安裝過程中設置）。本項目安裝的是SQL Server 2005 企業版，在安裝過程中創建一個實例vcdb即可。將光盤放入光驅，雙擊運行，根據提示進行安裝。安裝結束后，如入密鑰進行注冊。

配置vCenter Server集群，在配置過程中啟用HA和容錯功能。通過菜單中的添加主機功能將兩臺裝有ESXi 4.1的虛擬主機加入到集群中，進行管理。

首先配置網絡，將0、1號網卡綁在一起并設定為Vmotion操作時使用這兩塊網卡，2、3號網卡綁在一起作為虛擬機對外通訊的網口。每兩塊網卡綁定在一起的好處是可以避免單點故障。存儲的配置需要在P4300安裝成功后通過iSCSI進行。

3.HP P4300安裝配置

HP P4300存儲是專門針對虛擬化而設計的一款存儲。它的每一個存儲節點都有獨立的供電、讀寫緩存，可以橫向地擴展而不影響整理的性能。普通的存儲就像火車，一個車頭帶動很多車廂；而P4300存儲就像地鐵，每節車廂都有獨立的動力系統。

啟動P4300后，輸入用戶名和密碼修改每臺P4300的主機名和IP地址。然后通過一臺安裝有P4300集中管理控制臺的PC去搜索兩臺P4300。

通過管理控制臺的集群配置向導，將兩臺P4300存儲配置成集群模式，并且映射到前面裝好的兩臺VMware主機上。

通過VMware的OVF文件導入功能將HPP4300的Failover節點導入到虛擬機中，Failover管理器的作用是用來做仲裁的一個虛擬管理節點，針對VMware虛擬化提供了兩種安裝方式：一種是安裝在VMware Workstaion中；一種是安裝在ESXi中，本項目中采用第二種方式，將OVF導入的方式其安裝在vCenter Server主機上。Failover管理器部署成功后，可以避免由于一臺存儲宕機后影響前臺業務的運行。

本項目利用備件PC服務器，采購虛擬化應用軟件及集中存儲設備，構建虛擬化平臺，（下轉第173頁）

（上接第172頁）合理規劃遷移非生產系統應用系統，縮減了系統規模、節省了運營成本、拓展了發展空間和簡化了對系統的管理，以及更加強化系統安全，達到預期技術經濟指標。

同時，利用物流機房部分的PC服務器，搭建虛擬主機平臺服務器和用作管理服務的客戶端。通過P2V（實體服務器轉換到虛擬機）遷移工具，將若干之前分散在各獨立服務器上運行的非生產類系統無縫遷移至各虛擬主機。已為我公司目前所運行的業務系統如：公司網管系統、車輛管理系統、政務公開系統、固定資產管理系統、ISA代理、公司FTP、病毒網管中心等進行虛擬應用，并將核心數據通過虛擬機集中備份到數據中心，并在運行測試研究后，為部分生產類系統的虛擬化應用提供依據。

參考文獻：

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