虛擬化技術(shù)在電廠IT系統(tǒng)中的應(yīng)用

張秉霞，徐志勇

（神華河北國(guó)華滄東發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 滄州 061113）

神華河北國(guó)華滄東發(fā)電有限責(zé)任公司（簡(jiǎn)稱“滄東公司”）IT 系統(tǒng)由于受制于物理硬件使得服務(wù)器利用率較低，隨著滄東公司業(yè)務(wù)量的增加，增加1套應(yīng)用系統(tǒng)就要相應(yīng)增加1臺(tái)備用服務(wù)器，造成服務(wù)器的堆砌，而且由于應(yīng)用系統(tǒng)硬件多為單點(diǎn)故障，使得應(yīng)用系統(tǒng)恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，從而造成業(yè)務(wù)流和決策流的不順暢，在增加滄東公司運(yùn)維和管理成本的同時(shí)，也影響到公司的生產(chǎn)秩序和工作效率。

1 虛擬化技術(shù)介紹

虛擬化原本是指資源的抽象化，也就是單一物理資源的多個(gè)邏輯表示，或者多個(gè)物理資源的單一邏輯表示。在計(jì)算機(jī)方面通常是指計(jì)算元件在虛擬的基礎(chǔ)上而不是真實(shí)的基礎(chǔ)上運(yùn)行。虛擬化技術(shù)可以擴(kuò)大硬件的容量，簡(jiǎn)化軟件的重新配置過(guò)程。將服務(wù)器物理資源抽象成邏輯資源，讓1臺(tái)服務(wù)器變成幾臺(tái)甚至上百臺(tái)相互隔離的虛擬服務(wù)器，或者讓幾臺(tái)服務(wù)器變成1臺(tái)服務(wù)器，由此不再受限于物理上的界限，而是讓CPU、內(nèi)存、磁盤、I／O 等硬件變成可以動(dòng)態(tài)管理的“資源池”，從而提高資源的利用率，簡(jiǎn)化系統(tǒng)管理，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器整合，讓硬件對(duì)業(yè)務(wù)的變化更具適應(yīng)力［1］。

虛擬服務(wù)器就是在1臺(tái)物理服務(wù)器上，通過(guò)虛擬化軟件，搭建多臺(tái)不同的操作系統(tǒng)，形成相互獨(dú)立又并行運(yùn)行的服務(wù)器。在物理服務(wù)器硬件資源滿足的情況下，可以替代多臺(tái)傳統(tǒng)服務(wù)器，達(dá)到提高服務(wù)器資源利用率，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器應(yīng)用的整合。

2 虛擬化技術(shù)的應(yīng)用

2.1 構(gòu)建虛擬服務(wù)器

由于VMware技術(shù)在存儲(chǔ)（SAN）廠商、服務(wù)器廠商和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商中具有良好的應(yīng)用范例，國(guó)華滄東電廠最終選擇VMware產(chǎn)品以確保虛擬服務(wù)器平臺(tái)的運(yùn)行順暢，并使用過(guò)去管理物理服務(wù)器的類似方法管理虛擬服務(wù)器［2］。

2.1.1 服務(wù)器硬件擴(kuò)展

為降低成本，將原有服務(wù)器進(jìn)行資源擴(kuò)展后進(jìn)行利用，整個(gè)虛擬架構(gòu)采用6臺(tái)IBM system X3650服務(wù)器，安裝虛擬化操作系統(tǒng)組成ESX server，并進(jìn)行如下硬件擴(kuò)展。HBA 卡：為滿足虛擬化架構(gòu)對(duì)存儲(chǔ)架構(gòu)的需要，每臺(tái)服務(wù)器配置2 塊4 GB HBA卡；內(nèi)存：所有傳統(tǒng)物理服務(wù)器的內(nèi)存合計(jì)為52 GB，考慮到ESX server本身的資源占用，將6 臺(tái)ESX server總內(nèi)存擴(kuò)展到84GB；網(wǎng)卡：虛擬化后1臺(tái)物理機(jī)器上運(yùn)行多個(gè)虛擬機(jī)，另外需要進(jìn)行遷移虛擬文件、災(zāi)難恢復(fù)等操作，每臺(tái)物理機(jī)擴(kuò)展2塊網(wǎng)卡。

2.1.2 存儲(chǔ)系統(tǒng)配置

存儲(chǔ)系統(tǒng)采用SAN 企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)架構(gòu)，使用EMC CX4－120磁盤陣列，和博科SILKWORM 240E光纖交換機(jī)。

2.1.3 虛擬軟件安裝

利用1臺(tái)IBM system X346服務(wù)器安裝VMware vCenter Server，作為虛擬平臺(tái)的控制管理中心，實(shí)現(xiàn)所有硬件服務(wù)器、虛擬機(jī)的集中統(tǒng)一管理。虛擬服務(wù)器軟件采用VMWARE Vsphere 4企業(yè)套件，該套件功能如表1所示。

表1 VMWARE Vsphere 4企業(yè)套件功能

2.1.4 系統(tǒng)加密功能的實(shí)現(xiàn)

由于虛擬架構(gòu)本身的特性，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)USB加密狗的支持，故采用Digi AnywhereUSB／5，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將USB加密狗進(jìn)行共享，達(dá)到系統(tǒng)加密要求。

2.2 部署虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)

圖1是虛擬化存儲(chǔ)系統(tǒng)部署圖。利用現(xiàn)有的2個(gè)機(jī)房的環(huán)境和6臺(tái)ESX Server，在2個(gè)機(jī)房中各放置3臺(tái)ESX Server和1 臺(tái)光纖交換機(jī)，在每臺(tái)ESX Server上配置2塊4GB HBA 卡，連接SAN網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)全光纖全冗余的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)硬件環(huán)境。

圖1 虛擬化存儲(chǔ)系統(tǒng)部署

其中光纖存儲(chǔ)系統(tǒng)部署在A 機(jī)房，做為主存儲(chǔ)設(shè)備，其功能是：

a.在單個(gè)機(jī)房的物理服務(wù)器的HBA 卡或光纖線纜出現(xiàn)故障時(shí)，可以通過(guò)物理服務(wù)器上的冗余光纖鏈路保持業(yè)務(wù)的運(yùn)行。

b.在單個(gè)機(jī)房的光纖交換機(jī)或光纖線纜出現(xiàn)故障時(shí)，可以通過(guò)物理服務(wù)器上的冗余光纖鏈路保持業(yè)務(wù)的運(yùn)行。

c.在單個(gè)機(jī)房的ESX Server出現(xiàn)故障時(shí)，可以由Vcenter管理平臺(tái)，遷移故障物理服務(wù)器上的虛擬機(jī)至其他完好的物理服務(wù)器上，保持業(yè)務(wù)運(yùn)行。

2.3 部署虛擬網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

圖2是虛擬化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)部署圖，通過(guò)以下連接方式，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、服務(wù)器、線路的冗余。

圖2 虛擬化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)部署

2.4 系統(tǒng)遷移及測(cè)試

利用VMware vCenter Converter功能，將物理機(jī)以及各種格式的虛擬機(jī)轉(zhuǎn)換為ESX 虛擬機(jī)，轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)可導(dǎo)入到vCenter Server清單中進(jìn)行統(tǒng)一管理。系統(tǒng)遷移后，分別對(duì)系統(tǒng)功能、數(shù)據(jù)完整性、系統(tǒng)架構(gòu)等進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試項(xiàng)目包括：業(yè)務(wù)系統(tǒng)測(cè)試、虛擬化軟件的Vmotion測(cè)試、虛擬化軟件的HA 測(cè)試、服務(wù)器網(wǎng)卡冗余測(cè)試、存儲(chǔ)系統(tǒng)光纖鏈路的冗余測(cè)試、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的冗余測(cè)試和USB共享器測(cè)試。系統(tǒng)測(cè)試通過(guò)后進(jìn)入試運(yùn)行階段。

3 應(yīng)用效果

該平臺(tái)的應(yīng)用，解決了傳統(tǒng)單一物理服務(wù)器部署應(yīng)用方式所造成的成本高、利用率低、可用性低、兼容性差等弊端。利用VMware虛擬架構(gòu)軟件的服務(wù)器，虛擬架構(gòu)解決方案整合比能夠達(dá)到5∶1，而且每個(gè)服務(wù)器的平均利用率從5%～15%提高到60%～80%，簡(jiǎn)化了服務(wù)器群管理的復(fù)雜性，提高了整體系統(tǒng)的可用性，減少了機(jī)房空間、機(jī)柜、網(wǎng)線，耗電量，空調(diào)和人力等投資成本。虛擬技術(shù)由于采用了將傳統(tǒng)服務(wù)器應(yīng)用程序環(huán)境封裝成可移動(dòng)的檔案文件的技術(shù)，較容易實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的連續(xù)不間斷運(yùn)行，針對(duì)應(yīng)用和訪問(wèn)量靈活部署，降低了總成本。

4 結(jié)束語(yǔ)

滄東公司IT 系統(tǒng)采用虛擬化技術(shù)后，所有服務(wù)器及業(yè)務(wù)均集中在同一個(gè)平臺(tái)上管理，新的服務(wù)器在安裝虛擬化的操作系統(tǒng)平臺(tái)后即可投入資源池為所有虛擬共享使用，而不依賴具體的硬件系統(tǒng)，新的業(yè)務(wù)應(yīng)用部署只要將操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序封裝為新的虛擬機(jī)投入運(yùn)行即可，而不用考慮硬件采購(gòu)、安裝調(diào)試和兼容性［3］。通過(guò)對(duì)上述信息系統(tǒng)進(jìn)行虛擬化整合，有效避免了大量應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行在單一的服務(wù)器上依靠本地硬盤進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的單點(diǎn)故障，實(shí)現(xiàn)了所有業(yè)務(wù)的虛擬架構(gòu)整合，提高了信息系統(tǒng)的資源利用率。

［1］金 海.計(jì)算系統(tǒng)虛擬化——原理與應(yīng)用［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2008.

［2］張 巍.企業(yè)虛擬化實(shí)戰(zhàn)——VMware篇［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

［3］王慶波，金 涬，何 樂(lè)，等.虛擬化與云計(jì)算［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2009.