服務器虛擬化整合方案的探索

孫建中　徐曉海　刁楊華

【摘 要】當前，虛擬化產品已經被大多數公司用戶引入，涵蓋各行各業的大中小企業正在應用著虛擬化軟件，其在服務器硬件集成、資源調配、集中監控等方面具有無與倫比的優越性，被越來越多的企業應用在數據中心建設和云計算基礎平臺上。為了保證系統安全性和可靠性，鎮江供電公司采用基于Vmware的虛擬化技術對PC服務器進行了整合，解決了系統資源浪費、利用率低等問題，減少了維護成本以及維護工作量。

【關鍵詞】虛擬化 整合 Vmware

在進行虛擬化整合之前，鎮江供電公司為保證系統安全性和可靠性，數據庫服務器一般采用雙機熱備的方式，應用服務器一般采用負載均衡或冷備方式，導致服務器數量眾多。安全性和可靠性雖然得到提高，但備機系統資源平時并沒有利用到，浪費了備機系統資源，資源利用率低，同時也增加了維護成本以及維護工作量。部份生產服務器系統壓力低，系統資源沒有得到充分利用。服務器硬件故障維護、升級或者擴容時候需要停機進行操作，造成應用系統中斷，影響了正常業務應用系統的運行及使用。為提高服務器資源的使用率，降低設備采購成本，提高業務的連續性以及為將來新應用系統建設提供一個靈活的資源使用平臺，鎮江供電公司對服務器資源進行了虛擬化整合。

1虛擬化體系架構介紹

1.1 虛擬化的定義

虛擬化（Virtualization）是一個廣義的術語，簡單來說是指計算機相關模塊在虛擬的基礎上而不是真實的獨立的物理硬件基礎上運行。這種把有限的固定的資源根據不同需求進行重新規劃以達到最大利用率的思路，從而實現簡化管理，優化資源等目的的解決方案，就叫做虛擬化技術。

1.2 虛擬化的基礎架構

利用虛擬化的基礎架構，用戶可以在整個基礎架構范圍內共享多臺計算機的物理資源。借助虛擬機，可以在多臺虛擬機之間共享單臺或幾臺物理機的資源以實現最高效率。業務需要是將基礎架構的物理資源動態映射到應用程序的驅動力，可將傳統的 x86 服務器與網絡和存儲器聚合成一個統一的 IT 資源池，供應用程序根據需要隨時使用。虛擬化基礎架構一般包括以下組件：

（1）裸機管理程序，可使每臺 x86 計算機實現全面虛擬化。

（2）虛擬基礎架構服務（如資源管理和整合備份），可在虛擬機之間使可用資源達到最優配置

（3）若干自動化解決方案，通過提供特殊功能來優化特定流程，如HA（高可用性）或災難恢復。

1.3虛擬化技術的優勢

簡單的說，服務器虛擬化就是在一臺物理服務器上獨立并運行具有不同操作系統的虛擬機，而每個虛擬機都有一套獨立的虛擬硬件（CPU、內存、網卡等），進一步說，虛擬化對傳統的實體機而言，有三個方面突破了傳統的模式：

（1）它是抽象層，將物理硬件與操作系統分開，從而提供更高IT資源利用率和靈活性。

（2）虛擬化允許具有不同操作系統的多個虛擬機在同一臺物理服務器上獨立運行，每個虛擬機都有自己一套獨立的硬件，可以在這些硬件中加載操作系統和應用程序，無論實際采用了什么硬件組件，操作系統都將它們視為一組一致標準化的硬件。

（3）虛擬機可以快速的實現部署、復制和保存，可以在很短的時間內將整套虛擬系統從一臺物理機遷移到另一臺物理機上去，以實現零停機維護和連續的工作負載。

2 鎮江供電公司面臨的挑戰

目前，鎮江供電公司新應用系統上線部署時間久、周期長。隨著服務器數量增加帶來了服務器資源的使用率低，設備采購成本高，無法為新應用系統建設提供一個靈活的資源使用平臺等諸多問題，主要體現在如下三個方面：

（1）服務器數量劇增。隨著業務的發展，鎮江供電公司的業務系統日漸增多，已經部署桌面終端標準化管理系統、門戶網站系統等多個系統，每個系統都需要1臺以上服務器資源的支持，從而造成服務器數量迅速膨脹，不僅造成鎮江供電公司的硬件成本增加，也對數據中心的機房空間、電力能耗提出了挑戰。

（2）業務連續性保障存在風險。鎮江供電公司的業務系統大都運行在單臺服務器上，大部分業務缺少專業備份軟件的保障，更缺乏HA高可用性保障。一旦某臺服務器出現故障，其上運行的業務就會立即中斷，且需要很長時間才能恢復運行，從而帶來重大損失。

（3）服務器資源利用率不高。當前鎮江供電公司每臺服務器上只運行一種業務，雖然在峰值時段會達到30%左右的資源利用率水平，但是大部分時間的服務器資源利用率都在10%以下，未能充分利用現有服務器的處理能力。

3 鎮江供電公司服務器虛擬化整合解決方案

鎮江供電公司根據現有服務器部署的實際情況，制定了針對性的服務器虛擬化整合方案，以實現業務連續性保障，同時做到不增加物理服務器，不占用機房空間，并提升現有服務器資源利用率。

（1）資源池化：Vmware的服務器虛擬化方案采用Vmware vsphere虛擬化軟件對服務器進行虛擬化，并組成虛擬機集群，從而將物理資源轉化為可以按需分配的虛擬機資源池，可以根據業務實際需要分配最合適的計算和存儲資源，而非以物理服務器為單位進行資源分配；

（2）業務平滑遷移：Vmware提供P2V遷移工具，可以實現將物理機上的業務系統平滑遷移至虛擬化服務器的虛擬機上。通過制定詳細的遷移計劃，有計劃、有步驟地逐步將系統分批次遷移到虛擬機集群上。

（3）HA高可用性：將業務系統的數據保存到SAN存儲上，從而實現高可用性部署。這樣萬一原虛擬機或其所在服務器出現問題，HA會立即接管業務并在另一臺物理服務器上運行，從而保證業務的連續性和安全性。

（4）在整個架構中，我們搭建了兩個網絡：一個是作為生產網絡，另外一個作為虛擬中心管理網絡和虛擬機動態遷移VMotion網絡。根據實際的網絡環境，結合實際生產環境中的要求，將網卡分別設置在相同或不同的網段上。 使用六臺服務器作為ESXI虛擬服務器，將VCENTER服務器、數據庫服務器和應用服務器部署在ESXI虛擬服務器上，利用VMWare VMotion功能，使得虛擬服務器在ESXI服務器硬件環境出現問題的情況下，能夠自動的遷移到另一臺ESXI虛擬服務器上運行，不會因為硬件環境出現的問題而導致應用服務停止運作，保證了業務連續性。

4 鎮江供電公司虛擬化整合方案實施前后對比

4.1 鎮江供電公司虛擬化整合前服務器系統運行情況

鎮江供電公司虛擬化整合方案實施前有IBM X3650M3、IBM X3650M2服務器各三臺，每臺實體服務器各自運行自己的操作系統及應用，并將數據存放在存儲設備上，一旦其中某臺服務器出現硬件問題，服務器將當機，應用不再可用，數據也可能因此丟失。整合前系統運行結構如圖1。

4.2 鎮江供電公司虛擬化整合后服務器系統運行情況

鎮江供電公司服務器虛擬化整合后將六臺服務器整合成一個完整的數據中心，在數據中心池中部署虛擬機，虛擬機可以在任意一臺實體物理機上運行，Vmware vsphere將所有的服務器整合成統一的物理資源，實現數據中心，可以對數據中心中的資源統一管理、按需分配、實時部署，虛擬機可以在其中的任何一臺物理機上運行，vmware vmotion技術可以實現在實體物理機出現故障時將運行的虛擬機遷移至云中另外一臺服務器上繼續運行，保證了數據的安全性與應用的連續性。整合后系統運行結構如圖2。

5結語

鎮江供電公司通過服務器虛擬化整合方案的設計和實施，采用Vmware虛擬化平臺技術建立起的虛擬機服務器集群系統已成功上線運行。客戶端通過登陸vCenter服務器來管理物理主機及其上的虛擬機，并對所有資源進行調配和監控。目前集群內已有5個虛擬機在運行，系統負載不大。鎮江供電公司將繼續對服務器進行優化整合，有計劃的逐步將所有應用服務器遷移進虛擬化服務器集群。通過服務器虛擬化整合，解決了服務器數量增加所帶來的諸多問題，提高了服務器資源的使用率，降低了設備采購成本，為提高業務的連續性以及將來新應用系統建設提供了一個靈活的資源使用平臺。

參考文獻：

[1]何珅源.VMware vSphere 5.0虛擬化架構實戰指南[M].北京：人民郵電出版社，2014.

作者簡介：孫建中（1974—），男，內蒙古庫倫旗人，高級工程師，研究方向：信息運檢技術專職。