引言
隨著各種應用系統(tǒng)的部署以及專業(yè)軟件的應用，同一臺服務器上運行兩個不同的軟件或應用系統(tǒng)可能導致的沖突使得電力設計業(yè)務服務器的數(shù)量不斷增加。在滿足生產(chǎn)需求的同時，服務器的利用率以及其他管理問題也不斷顯現(xiàn)出來。
主要表現(xiàn)為：一是服務器利用率低，由于應用系統(tǒng)或?qū)I(yè)軟件的沖突，往往在服務器上只能部署一種應用系統(tǒng)，造成服務器的使用率不高，只有5％～15％。二是硬件購置成本高，要推廣使用新的應用系統(tǒng)及新軟件，往往需要再次購置安全、穩(wěn)定、高效的服務器，需要花費昂貴的購置硬件費用。三是操作系統(tǒng)成本的增長，購置新服務器后，還得購買正版操作系統(tǒng)和新軟件，同樣需要花費昂貴的購置軟件費用。四是機房用電量上升，大量電氣設備的啟用，使機房成了耗電大戶，而設備運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的噪聲，使得機房環(huán)境更差。
經(jīng)過研究和安裝測試，采用服務器虛擬化技術可以解決上述問題。在整合各種應用系統(tǒng)的同時，既提高了硬件的利用率、降低了不斷增加的生產(chǎn)成本、有效減少了服務器的占地面積，還為上海電力設計院的網(wǎng)絡更新以及新應用系統(tǒng)的推廣，提供了更多的利用空間。
1 服務器虛擬化技術
1．1 服務器虛擬化的構建
當下的x86汁算機是專為運行單個操作系統(tǒng)和單個應用程序設計的，因此計算機的諸多功能遠未得到允分利用。借助虛擬化，可以在單臺物理機上運行多個虛擬機，每個虛擬機都可以在多個環(huán)境之間共享同一臺物理機的資源。不同的虛擬機可以在同一臺物理機上運行不同的操作系統(tǒng)以及多個應用程序。VMware公司是虛擬化領域的市場引領者，使用虛擬化技術的客戶已經(jīng)超過17萬家，包括財富100強中的全部企業(yè)。
VMware虛擬化平臺基于可投入商業(yè)使用的體系結(jié)構構建。使用像VMware vSphere和VMware ESxi這樣的軟件，可以轉(zhuǎn)變或“虛擬化”基于x86的計算機的硬件資源(包括cPU、RAM、硬盤和網(wǎng)絡控制器)，以創(chuàng)建功能齊全、可像“真實”計算機一樣運行其自身操作系統(tǒng)和應用程序的虛擬機。每臺虛擬機包含1套完整的系統(tǒng)，因而不會有潛在沖突。
VMware虛擬化技術是在計算機或主機操作系統(tǒng)上面插入1個精簡的軟件層。該軟件層包含一個以動態(tài)和透明方式分配硬件資源的虛擬機監(jiān)視器(或稱“管理程序”)。多個操作系統(tǒng)可以同時運行在單臺物理機上，彼此之間共享硬件資源。由于是將整臺計算機(包括CPU、內(nèi)存、操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡設備)封裝起來，因此虛擬機可與所有標準的x86操作系統(tǒng)、應用程序和設備驅(qū)動程序兼容，同時在單臺計算機上運行多個操作系統(tǒng)和應用程序，每個操作系統(tǒng)和應用程序，都可以在需要時訪問其所需的資源。
1．2服務器虛擬化的策略
在整合前，制定1個科學的虛擬化實施策略來指導服務器虛擬化工作十分重要。
1)現(xiàn)狀分析
列出現(xiàn)有每臺服務器上運行的應用系統(tǒng)或?qū)I(yè)軟件的清單，統(tǒng)計一下有多少臺服務器處于單一應用系統(tǒng)運行，是否還有以往遺留下來的老程序在運行。這樣可以確定哪些服務器可以列入第一批遷移目標。
2)抓住難點
在記錄每臺服務器運行情況時，特別要記錄下那些通過安裝加密狗來達到版權保護的服務器。曾使用wmware或其他虛擬軟件生成的虛擬機，因無法找到原有加密狗而最終放棄走服務器虛擬化的教訓記憶猶新，同時要關注使用服務器硬件信息生成軟件使用注冊碼的服務器。
3)撇開重點
PDM管理系統(tǒng)是上海電力設計院生產(chǎn)系統(tǒng)的核心，需要占用大量的I／O和內(nèi)存資源，不適合和其他服務器上的應用系統(tǒng)共享虛擬服務器的硬件，可不將此系統(tǒng)遷移至虛擬機。
4)備份與集中存儲采取服務器虛擬化技術后，為將來的集中網(wǎng)絡存儲提供了可能。之前由于成本或者其他原因沒有接入到存儲網(wǎng)絡(SAN，ISCSI和NAS)的服務器，整合后物理服務器數(shù)量減少，可以考慮接入到存儲網(wǎng)絡，充分利用網(wǎng)絡存儲的優(yōu)勢，將這些分散的數(shù)據(jù)集中管理備份，為這些服務器和應用的容災打下基礎。同時，通過虛擬機的特有功能和網(wǎng)絡存儲的有效結(jié)合，提升系統(tǒng)的可用性、移動性和靈活性。
1．3服務器虛擬化的配置
基于電力企業(yè)較高的可用性規(guī)劃要求以及業(yè)務應用的特點，服務器虛擬化采用高性能雙機方案。系統(tǒng)涉及的所有服務器及應用系統(tǒng)、專業(yè)軟件，均集中運行于這兩臺服務器中。同時，所有應用系統(tǒng)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)，集中存儲在后端高性能存儲器上。通過虛擬軟件，所有系統(tǒng)均可實現(xiàn)雙機熱備、在線遷移、自動化資源調(diào)整、統(tǒng)一監(jiān)控的需求。最大的優(yōu)點是日后系統(tǒng)需求擴展服務器以提高整體性能時，不需要中斷業(yè)務應用，不需要重新安裝所有服務器或桌面操作系統(tǒng)，可通過增加主機的方式，快速提高系統(tǒng)整體性能，符合業(yè)內(nèi)倡導的“隨需應變，按需增長”的企業(yè)IT發(fā)展模式。
1．3．1硬件和軟件的配置
1)硬件方面
HP刀片服務器+SAN光纖存儲。服務器采用HP BladeSystem 7000刀片機箱，配置2臺HP BI，680c刀片服務器。存儲設備采用HP StorageWorks MSA2000FC雙控制器磁盤陣列，配置12×450 GB SAs硬盤，可存儲容量為4．5 TB左右，通過光纖線纜連接到刀片系統(tǒng)，為整個系統(tǒng)提供高速、安全、可靠的存儲空間。
2)軟件方面采用
SAN集中存儲方式，將每個虛擬機的文件系統(tǒng)創(chuàng)建在共享的SAN集中存儲陣列上，VMware VMFS(虛擬機文件系統(tǒng))是一種高性能的群集文件系統(tǒng)，允許多個Esx(通用環(huán)境下分區(qū)和整合系統(tǒng)的虛擬主機軟件)server安裝同時訪問同一虛擬機存儲。支持通過VMware Center Server、VMware VMotionTM技術、VMware DRS(分布式資源調(diào)度程序)和vMware HA(vMware High Availability)提供的基于虛擬化的分布式基礎結(jié)構服務。由于VMware的虛擬架構系統(tǒng)中的虛擬機被封裝成1個檔案文件和若干相關環(huán)境配置文件，通過將這些文件放在SAN存儲陣列上的文件系統(tǒng)中，可以讓不同服務器上的虛擬機都可以訪問該文件，從而消賒了單點故障。
虛擬化軟件采用VMware vSphere 5企業(yè)版平臺軟件，并配置VMware vCenter Server服務器作為虛擬化平臺的管理中心。
2臺HP BL680c刀片服務器連接到MSA2000光纖磁盤陣列，運行VMware vSphere5企業(yè)版平臺軟件，通過VMware HA配置為集群系統(tǒng)，為上海電力設計院提供高可靠、可動態(tài)配置的IT資源平臺。
1．3．2 VMware系統(tǒng)功能
1)VMware VMotion功能
該功能使得應用服務器在ESX虛擬服務器硬件環(huán)境出現(xiàn)問題時，能夠自動遷移到另一臺ESX虛擬服務器上運行，不會因為硬件環(huán)境出現(xiàn)的問題而導致應用服務停止運作，確保業(yè)務的連續(xù)性。
2)VMware VCB技術
當應用系統(tǒng)出現(xiàn)損壞時，利用定時針對應用系統(tǒng)做備份，可以在最短的時間內(nèi)將系統(tǒng)恢復到健康的應用系統(tǒng)生產(chǎn)環(huán)境。
3)VMware HA功能
在整個虛擬化IT環(huán)境中提供較高的可用性，避免出現(xiàn)傳統(tǒng)群集解決方案的成本或復雜性。VMware HA可為在虛擬機中運行的任何應用程序，提供經(jīng)濟高效的可用性解決方案，而不需要考慮其應用操作系統(tǒng)設置或應用系統(tǒng)基礎硬件配置，也不需要專門的備用硬件和附加軟件支持。
4)VMware系統(tǒng)功能
不但提供VMwareHA，VMware VMotion，VMware DRS的系統(tǒng)資源得到充分運用和自動調(diào)節(jié)，而且自動平衡應用系統(tǒng)對cPU、內(nèi)存的資源分配，保證應用系統(tǒng)維持在最佳運行狀態(tài)以及關鍵性應用系統(tǒng)不間斷運行。
5)VMware Data Recovery功能可以在不用額外投資的情況下，完成對重要虛擬機的備份，不但支持快速備份到磁盤，而且支持快速和完全的恢復，從而預防虛擬環(huán)境中的數(shù)據(jù)丟失。
VMware Data Recovery
利用內(nèi)置的重復數(shù)據(jù)消除技術，節(jié)省大量磁盤空間。該技術可在備份數(shù)據(jù)流向磁盤時消除重復存儲塊，并保留虛擬機的多個時間點副本，僅使用一小部分存儲空間。在虛擬機將數(shù)據(jù)備份到磁盤時，進行重復數(shù)據(jù)消除操作，以高效利用備份時段和可用資源。
2 服務器虛擬化的測試
為了保證上海電力設計院生產(chǎn)的連續(xù)性和不可中斷性，在正式實施服務器虛擬化前分4個階段進行測試。
第1階段提供一個虛擬化平臺：主要是服務器分區(qū)功能，即在一臺物理服務器上同時運行多臺虛擬服務器。這時就可以將“現(xiàn)狀分析”階段中那些功能單一的服務器遷移至虛擬服務器進行測試。此時觀察虛擬機的CPU、I／0、內(nèi)存使用、客戶端響應時間等情況。經(jīng)過多個工作測試，這階段順利通過。
第2階段將使用軟件加密狗以及使用服務器硬件信息生成軟件使用注冊碼的服務器遷移至虛擬服務器進行測試。VMware軟件經(jīng)過升級后，已很好地解決了之前虛擬機無法訪問加密狗的問題。這個技術難題的解決，為上海電力設計院使用服務器虛擬化掃清了一個技術障礙。
第3階段在虛擬平臺的基礎上引入虛擬架構：增加了虛擬機動態(tài)遷移、高可用性、動態(tài)資源管理、整合備份，以及提供了容量測試、物理機到虛擬機轉(zhuǎn)換(P2V)和其他一些工具。主要應用于對物理服務器整合、高可用環(huán)境。
第4階段增加虛擬化架構的管理和自動化工作：該階段是在第3階段的基礎上，使IT應用在虛擬化的基礎上變得更加簡單、高效和低成本。例如：集成的整合和轉(zhuǎn)換功能、自動的系統(tǒng)軟件更新功能、綠色節(jié)電功能等。同時，VMware的第四代虛擬化產(chǎn)品還提供了整合的災難恢復管理(SRM)、虛擬桌面管理(VDM)、軟件開發(fā)和測試管理(LM)等產(chǎn)品。
3 服務器虛擬化的建議
為了最大限度地減小對企業(yè)業(yè)務的影響，建議采用以熱遷移為主，對部分熱遷移失敗的服務器，可以采用冷克隆的方式進行遷移。利用VMware vCenter Server 自帶的VMwarevCenter Converter使用戶可以快速、簡單、輕松地將基于Microsoft Wind。ws的物理服務器轉(zhuǎn)換為VMware格式的虛擬服務器。
為了保證整個遷移過程順利，將業(yè)務影響降低到最低，建議對涉及的服務器事先進行一次測試遷移，以防在正式遷移過程中出現(xiàn)問題。
采用冷克隆方法將物理服務器的數(shù)據(jù)克隆到虛擬機時，由于冷克隆方式需要服務器停機或者重新啟動，可能會對業(yè)務有些影響，因此建議專門安排在可以停止服務的時間內(nèi)完成遷移工作。
4 結(jié)語
針對企業(yè)服務器利用率低、更新設備費用大、新設備需要安置、原有機房狹小等實際問題，可以采用VMware虛擬化技術來解決問題。通過分析服務器虛擬化技術的特點，結(jié)合企業(yè)的實際運作情況，提出了實施服務器虛擬化技術的整體策略及分步措施，用以安全、平滑、有效地遷移至虛擬機，從而進一步提高企業(yè)系統(tǒng)資源利用率，降低服務器總成本。VMware虛擬化技術在上海電力設計院已經(jīng)成功地通過測試，相信服務器虛擬化后帶給電力設計的好處將是革命性的。
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本文標題：基于服務器虛擬化技術的構建、測試和建議
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