虛擬服務(wù)器在市州局氣象業(yè)務(wù)中的應(yīng)用

田華 薛璟軒

摘要：市州氣象局信息系統(tǒng)是氣象信息化承上啟下的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)基本上采用的是X86服務(wù)器，隨著氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用不斷增多，信息系統(tǒng)的集約化、標準化程度、硬件資源分配不均衡、系統(tǒng)維護耗時耗力等問題日漸突出。因此，通過對服務(wù)器資源的虛擬化開發(fā)應(yīng)用，實現(xiàn)對服務(wù)器資源的統(tǒng)一管理、升級和維護、氣象信息資源集中部署、多級應(yīng)用、實時備份、快速切換尤為重要。

關(guān)鍵詞：虛擬服務(wù)器;VMware;部署;備份

中圖分類號：TP399?? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）29-0042-02

1市州氣象局信息系統(tǒng)概況

市州氣象局信息系統(tǒng)是氣象信息化承上啟下的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但是目前普遍存在以下幾個問題：1）氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)統(tǒng)一管理程度較低;2）服務(wù)器數(shù)量較多，但檔次較低，硬件資源分配不均衡，使用效率低;3）業(yè)務(wù)系統(tǒng)的維護較為頻繁，造成單位人力和經(jīng)費的浪費;4）部分業(yè)務(wù)系統(tǒng)穩(wěn)定性差，影響業(yè)務(wù)正常開展。

氣象現(xiàn)代化的發(fā)展這幾年突飛猛進，氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)基本上采用的是X86服務(wù)器，隨著氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用不斷增多，服務(wù)器的日常管理顯得尤為重要，如果服務(wù)器出現(xiàn)問題，重新部署一臺服務(wù)器以及維護需要耗費大量時間和人力，這將對實時業(yè)務(wù)造成重大影響;而要做到硬件的冗余備份將會是一大筆開支，對于市州局來說沒有專項經(jīng)費預(yù)算，由此將會對市州局的氣象業(yè)務(wù)造成較大影響。

2服務(wù)器資源的虛擬化研究過程

在我局2015年建成標準化機房和磁盤陣列的基礎(chǔ)上，基于ESXi Server實現(xiàn)服務(wù)器資源整合管理，通過前期較長時間的研究開發(fā)實踐，使用服務(wù)器虛擬化技術(shù)可以解決當前氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)面臨的諸多問題，這是我省首次在氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)利用服務(wù)器虛擬化技術(shù)解決相關(guān)業(yè)務(wù)問題。

VMware虛擬化搭建的硬件環(huán)境可以采用英特爾至強雙核處理器作為理想平臺，并且可以采用英特爾虛擬化技術(shù)作為研究技術(shù)支撐。英特爾至強雙核處理器能夠?qū)⑼瑫r軟、硬件虛擬化技術(shù)結(jié)合在一起，提高VMware虛擬化方案的可操作性，經(jīng)過三年的實際業(yè)務(wù)應(yīng)用表明，服務(wù)器利用率明顯提升，維護周期延長，人力、設(shè)備、能耗成本顯著降低1/3以上。

2.1硬件升級優(yōu)化

市局網(wǎng)絡(luò)保障科通過冷備份和交叉?zhèn)浞輥韺崿F(xiàn)氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)的可用性和穩(wěn)定性。采用聯(lián)想SAN存儲，由于沒有光纖交換機，存儲最多只能連接四臺服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)中心采用了4臺聯(lián)想 R680 G7服務(wù)器來作為硬件平臺，而且所有的服務(wù)器都配置了Intel Xeon。

2.2軟件引進開發(fā)

首先安裝vSphere 5.1，再在其平臺上安裝vCenter Server和 VMware vSphere ESXi 5.1，同時在4臺服務(wù)器上安裝ESX Server 5.1.0軟件。

2.3虛擬批量部署

我們可以采用vCenter 的模板功能，先配置好一臺虛擬機，以此虛擬機作為鏡像，進行批量部署，提高業(yè)務(wù)工作效率。

2.4 vSwitch網(wǎng)絡(luò)配置開發(fā)

經(jīng)過兩年時間反復(fù)測試：

硬件環(huán)境：ESX Server有4塊網(wǎng)卡，使用FC SAN存儲，有三個網(wǎng)絡(luò)類型：虛擬機網(wǎng)絡(luò)（遷移網(wǎng)絡(luò)、Service Console 、管理網(wǎng)絡(luò)冗余）

網(wǎng)絡(luò)配置：Service Console 和遷移網(wǎng)絡(luò)使用主機上的物理網(wǎng)卡0和1形成冗余管理網(wǎng)絡(luò)，虛擬機網(wǎng)絡(luò)使用物理網(wǎng)卡2和3作為遷移網(wǎng)絡(luò)。

2.5 FC SAN Storage存儲配置

首先為ESXi主機配置光纖存儲卡，連接時注意極性，最后在存儲上為ESXi服務(wù)器劃分 LUN，并和 ESX 服務(wù)器光纖卡關(guān)聯(lián)。

2.6 VMotion遷移配置

VMotion遷移配置首先需要創(chuàng)建自動化“數(shù)據(jù)中心”，再建立一個VMotion遷移源。

需要注意的是，根據(jù)需求遷移，在服務(wù)器上安裝的目標ES? Xi 主機和源ESXi主機一定要在一個管理平臺下，遷移網(wǎng)絡(luò)不能越過“數(shù)據(jù)中心”遷移。

2.7 CPU及網(wǎng)絡(luò)要求

如果運行的虛擬機要遷移，必須使源和目標ESX主機的處理器做到兼容，解決的最好辦法就是采用相同的CPU;所以我們選擇4臺相同型號的服務(wù)器，且CPU型號相同，滿足了VMotion要求。

網(wǎng)絡(luò)要求：①虛擬機進行遷移時必須通過專用的端口來遷移虛擬機，VMotion的配置一定要在各ESX主機設(shè)置專用網(wǎng)絡(luò)，為了進一步提升性能，最好為VMotion網(wǎng)絡(luò)配置單獨網(wǎng)卡;②VMotion網(wǎng)絡(luò)帶寬至少為千兆，百兆帶寬不能滿足要求（硬性限制）;③虛擬機進行遷移時源和目標主機的網(wǎng)絡(luò)配置必須是一樣的（IP地址、帶寬、網(wǎng)絡(luò)類型等）。

3虛擬服務(wù)器研究關(guān)鍵點

3.1實現(xiàn)互為多重備份

將服務(wù)器的CPU、內(nèi)存、存儲等硬件資源建立一個資源池，利用DRS技術(shù)使虛擬機能夠在不同的物理服務(wù)器之間根據(jù)負載的均衡進行自動調(diào)度，實現(xiàn)服務(wù)器硬件的多重備份，效率最大化的共享硬件、軟件許可證以及管理資源。

3.2建成多重虛擬備份

對所有實時運行的業(yè)務(wù)系統(tǒng)形成模板，對業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行多重虛擬備份，以提高業(yè)務(wù)系統(tǒng)的可用性、可靠性和穩(wěn)定性。

3.3快速恢復(fù)系統(tǒng)災(zāi)難

VMotion技術(shù)有效地提供了一種簡易且迅速的故障恢復(fù)解決方案，當某臺服務(wù)器硬件出現(xiàn)故障時，運行于此服務(wù)器的虛擬機可自動漂移到其他硬件正常的服務(wù)器上，保證業(yè)務(wù)零宕機。

3.4顯著提高工作效率

采用服務(wù)器虛擬化，安裝業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件、系統(tǒng)補丁、應(yīng)用程序遷移等時，無須在物理服務(wù)器上直接操作并重啟服務(wù)器，通過虛擬化平臺就可以實現(xiàn)對物理服務(wù)器運行管理，按照業(yè)務(wù)要求迅速在現(xiàn)有的服務(wù)器資源中配置運行環(huán)境，縮短了新應(yīng)用的部署時間，提高工作效率。

3.5明顯減少設(shè)備損耗

采用服務(wù)器虛擬化技術(shù)，將辦公應(yīng)用部署到多個桌面環(huán)境，根據(jù)市局目前的業(yè)務(wù)需求，某些應(yīng)用平時可以處于待機狀態(tài)下，以此減少服務(wù)器損耗;服務(wù)器硬件發(fā)生故障時，可以進行自動故障切換和快速恢復(fù)，減少設(shè)備因故障引起的一系列損耗。

3.6整合設(shè)備工作功能

通過服務(wù)器虛擬化將所有業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行系統(tǒng)集中管理，優(yōu)化服務(wù)器使用率;我們現(xiàn)在可以快速統(tǒng)一部署服務(wù)器，消耗時間也降到了分鐘級，大大縮短了時間成本，并且可以不中斷業(yè)務(wù)進行硬件的維護和升級。

3.7節(jié)約設(shè)備資金投入

通過服務(wù)器虛擬化技術(shù)，可以減少服務(wù)器使用數(shù)量，從而降低機房中心空間、機柜、網(wǎng)線，耗電量及冷氣空調(diào)等，更能節(jié)省服務(wù)器維護成本、軟件支持成本，以及人員管理成本，以最高效的資源部署，降低設(shè)備資金投入。

4虛擬服務(wù)器設(shè)計的經(jīng)驗探討

①服務(wù)器虛擬化后，我們建成了一套資源池，可以利用資源池來進行相應(yīng)資源的合理分配，從而提升服務(wù)器運行維護和集中管理能力。

②四臺服務(wù)器的部署除了網(wǎng)絡(luò)配置外都是相同的，所以它們之間可以互為備份，提高業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全性。

③我們可以在每臺服務(wù)器上創(chuàng)建多個虛擬機，根據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的變化靈活應(yīng)用虛擬機，減少整個服務(wù)器使用率，節(jié)約資源，降低了耗電量和制冷空調(diào)耗能，節(jié)省了電力成本1/3，達到節(jié)約資金投入和節(jié)能減排的目的。

④應(yīng)用虛擬化方案之后，服務(wù)器的利用率得到了大幅提升，經(jīng)過一年多應(yīng)用實踐，每個服務(wù)器的平均利用率從15%提高到50%-70%。

⑤如果某臺服務(wù)器發(fā)生硬件故障導(dǎo)致物理服務(wù)器宕機，通過Vmotion可以遷移到其他物理服務(wù)器上，同時物理服務(wù)器在不需要停機狀態(tài)下就可以進行自我維護，業(yè)務(wù)系統(tǒng)也可以毫無任何影響穩(wěn)定運行。通過實踐表明，市局業(yè)務(wù)系統(tǒng)采用服務(wù)器虛擬化技術(shù)后，未發(fā)生過因服務(wù)器故障造成業(yè)務(wù)受影響事件。

⑥服務(wù)器部署時間大大縮短，之前部署一臺服務(wù)器從重建到加載時間需要20-40小時，現(xiàn)在只需15-30分鐘;同時采用虛擬化技術(shù)后服務(wù)器系統(tǒng)的維護事件可以從之前的幾小時下降到零宕機。

5結(jié)束語

服務(wù)器資源的虛擬化應(yīng)用對現(xiàn)有的服務(wù)器資源、氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行分類整合，通過虛擬化的動態(tài)遷移，從而避免業(yè)務(wù)運行中斷;同時虛擬服務(wù)器支持快速轉(zhuǎn)移和備份，提供一種簡單便捷的故障恢復(fù)解決方法，從而大大降低單位維護維修成本，節(jié)省開支。

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【通聯(lián)編輯：梁書】