淺析油田虛擬化平臺的建設與應用

陳國華 李曉林 嚴峻 廖劍雄 仇紅燕

[摘 要]本文主要探討了虛擬化技術在塔里木油田的實際應用，通過闡述油田虛擬化平臺建設過程中系統架構、網絡架構、容災保護的設計方法，以及在安全管理、運維監控、預警分析等方面采取的舉措，分析了虛擬化平臺在提高資源利用率、管理效率、系統安全性、業務連續性和節能增效等方面取得的成效。

[關鍵詞]服務器虛擬化;NBU備份;SRM容災

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2018.20.020

[中圖分類號]TE4;TP391.9 [文獻標識碼]A [文章編號]1673-0194（2018）20-00-02

0? ? ?引 言

隨著油田信息化的快速發展和集團公司統建系統的推廣應用，大量的應用系統上線部署，服務器、存儲、網絡等設備越來越多，架構越來越復雜，機房配電、制冷等配套設施負荷不堪重負，運維難度加劇。如何提高設備資源的使用率，降低能耗，減少軟硬件故障對業務連續性和數據安全性的影響，簡化架構設計，降低運維管理難度，減少應用部署遷移的工作量和時間周期，縮減機房設施及運維投入等成為了企業的迫切需求。虛擬化技術的推廣應用有效解決了上述問題，通過對油田IT環境進行資源整合利用，與油田自主開發監控系統、運維系統有效結合，建成了具有油田特色的虛擬化平臺架構。

1? ? ?虛擬化平臺的應用概況

塔里木油田服務器虛擬化平臺自投建至今，歷經兩次擴建和平臺的拓展融合，已建成以30臺PC服務器、3套存儲及配套網絡設備為基礎，以虛擬化平臺為核心，融合備份管理平臺、容災平臺、運維監控平臺的具有油田特色的虛擬化平臺架構。目前，油田自建的應用系統95%以上是在虛擬化平臺運行，實現了服務器虛擬化在油田的全面應用。

2? ? ?虛擬化平臺的建設思路

隨著X86系統的虛擬化技術不斷成熟，越來越多的企業用戶開始接受并大規模使用服務器虛擬化技術。為了提高服務器資源利用率、延長陳舊應用的生命周期、減少設備投入資金、降低機房能耗，油田決定引進虛擬化技術，本著標準化、高可用、高性能、開放接口、易擴展和綠色節能的建設理念，對油田的虛擬化應用技術進行了選型，并對架構進行了整體設計，分階段實施。

油田虛擬化應用歷經了3個階段。①初步應用。通過VMware軟件對現有的服務器、應用進行優化整合，完成搭建油田中心機房服務器虛擬化環境。②擴展建設。隨著虛擬化技術應用得到各級用戶的認可和新應用不斷上線，前期投入的資源已不能滿足業務增長需求，亟需對平臺進行升級擴容和站點容災。擴容建設采用雙站點并行思路，滿足將應用按等級、用途、功能進行分類管理的需求。③架構優化、系統融合。該階段新建站點一個，并對站點的功能用途進行優化調整，同時融合了SRM容災備份系統、統一監控系統和NBU備份系統，實現了站點級的容災保護機制，建立了集性能分析、數據分析、預警、告警追蹤和問題督辦于一身的統一運維監控體系。

3? ? ?虛擬化技術路線

3.1? ?虛擬化系統架構

經過對國內外企業虛擬化案例的分析和研究，結合油田實際IT環境，設計了符合油田需求的虛擬化架構。服務器、存儲、IP網絡和SAN網絡均使用冗余配置。管理層通過融合NBU備份、vCops監控、SRM容災等系統，建立了具有塔里木油田特點的虛擬化管理平臺，如圖1所示。在應用層面，通過對業務應用系統的功能、資源、性能等進行需求分析，劃分并分配到不同站點的資源池中，以保障資源得到合理利用。在物理層面，以30臺PC服務器、3套存儲以及相關配套的網絡設備構建了3個不同功能的站點為業務系統提供資源保障，其中，A站點用于開發和測試環境，B站點、C站點用于生產環境，并在B站點、C站點間建立了站點級別SRM容災機制。

3.2? ?虛擬化容災及數據保護

隨著油田信息化的不斷深入，油田運營對信息系統的依賴程度越來越高，如何保障業務系統運行的持續性、高可用性，數據的安全性、有效性，容災恢復的時效性、完整性，成為數據中心設計、建設和運行時需要重點考慮的因素。在虛擬化技術實踐過程中，在業務層面，油田運用“vMotion在線遷移”“HA高可用”“DRS資源動態均衡”等技術手段保障應用高可用，利用SRM技術實現站點級的容災保護。

3.3? ?網絡架構設計

為保障網絡的安全性、穩定性和高可用性，在網絡設計規劃部署時，建立了4套功能不同的網絡用于管理、業務、容災和心跳專用數據通道，部署分布式虛擬交換機，端口組啟用“基于IP哈希路由”負載均衡，確保網絡端口負載均衡和鏈路冗余需要。NBU備份采用Lan-Free模式，由傳統的LAN網絡備份方式轉變為SAN網絡數據傳輸，備份速度大幅提高且不會對LAN網絡帶寬造成爭用。各業務網絡物理隔離保障了網絡的穩定性，解決了網絡帶寬爭用的問題，增強了虛擬化環境網絡的可用性和穩定性，對業務系統的正常運行提供了平穩、安全的網絡基礎環境，提升了各業務系統的用戶體驗。

3.4? ?系統安全技術措施

為了應對虛擬環境安全風險，除啟用虛擬化平臺系統自帶的安全防控措施以及系統層面常規措施的基礎上，在虛擬化環境安全防控上采取了下列措施加以保障。①訪問控制。通過部署堡壘機對虛擬機、主機系統、管理系統等的訪問加以控制，授權訪問才能使用。②定制化部署。建立的十余套系統模板均完成了各項安全配置，堵塞了系統漏洞，提高了各業務系統的安全性和高可用性。③安全準入。在虛擬機上線前，部署安全準入客戶端，對系統、配置、安全基線等檢測，符合要求后方可開通網絡接入權限。④補丁防護。定期推送操作系統、殺毒軟件、防火墻補丁至客戶端，及時修復操作系統存在的安全漏洞。

3.5? ?基于大數據分析主動預警

在虛擬化技術應用的過程中，要結合油田引進大數據分析系統（Splunk）對關鍵業務系統日志信息進行自動收集、整理和分析，及時發現存在的反常現象，減少故障檢修、系統停機、事件調查的時間，不斷提升IT服務水平和風險管理能力。

3.6? ?統一運維監控

為了解決資源及運維人員配置存在的浪費現象，有必要通過開發數據接口抽取vCops虛擬化監控系統、Vantage監控系統等運行及報警信息，集成到中心機房統一監控平臺，實時在監控中心大屏上進行展示，并通過短信平臺將告警信息實時發送到運維管理人員手機上。同時，機房值班管理人員要進行24小時不間斷監控，并對問題進行跟蹤督辦，保證平臺安全穩定運行。

4? ? ?虛擬化平臺的應用成效

服務器虛擬化在油田中的推廣應用整合了應用系統平臺，優化了油田服務器資源配給，為油田中小機房整合奠定了提供了資源和技術保障，有利于順利完成機房整合工作。在應用過程中，通過系統架構優化、平臺系統融合等探索取得以下成效。

4.1? ?節約了管理和維護成本

虛擬化平臺實現了虛擬化平臺系統高可用性，為應用系統營造了良好的服務器應用環境，消除了單點故障隱患，減少了宕機事件，達到了站點級容災保護，保障了應用服務的連續性。虛擬化平臺通過采用DRS、VCops、VMotion、DVSwitch和HA等虛擬化技術，實現了軟硬件資源的集中監控、統一管理、自動均衡、自動遷移、快速恢復和動態擴展，減少了業務系統停機時間，提高了工作效率，節約了管理和維護成本。

4.2? ?提高了服務器資源的利用率

虛擬化平臺應用P2V技術在機房整合過程中完成了應用由物理環境向虛擬環境的遷移，延長了遺留應用的生命周期，同時大幅提升了服務器資源的利用率，硬件利用率由虛擬化整合前的不到10%提升到了60%以上。

4.3? ?保障了油田信息系統和數據的安全

虛擬化平臺內置了安全基線配置、網絡準入防控、強制安全客戶端部署等基礎安全，定制模板統一部署、業務專網物理隔離部署，結合授權訪問操作、行為審計等措施保障了系統安全，在2017年“5.12”勒索病毒全面爆發時，平臺運行平穩，保障了油田信息系統和數據的安全。

4.4? ?帶來了顯著的經濟效益

虛擬化技術應用給油田帶來了顯著的經濟效益。第一，虛擬化平臺使用30臺物理服務器承載虛擬機400余臺，較傳統模式單臺物理服務器平均部署2個應用核算，至少節約服務器170臺，按物理服務器15萬元/臺測算，僅服務器直接節約資金投入2 550萬元。同時，物理服務器減少，機房能耗也得到了有效控制，以每臺服務器平均650萬元計算，年節約電費和空調制冷費用近120萬元，經濟效益顯著。

5? ? ?結 語

塔里木油田在實施服務器虛擬化過程中，通過選用合理可靠的技術和系統架構，滿足了當前油田信息化的發展需要，減少了維護服務器的時間與成本，降低了運維難度，提高了工作效率。在推廣服務器虛擬化技術的過程中，針對系統的高可用、業務的持續性、數據的安全等需求，通過優化網絡架構、構建數據互備系統、融合統一運維監控平臺等舉措，對資源進行優化動態配置，實現了資源效益最大化。