一、傳統(tǒng)IT基礎(chǔ)架構(gòu)存在的缺陷

    1.傳統(tǒng)IT基礎(chǔ)架構(gòu)模式

    傳統(tǒng)的IT基礎(chǔ)平臺采用分散建設(shè)的模式，每個系統(tǒng)從設(shè)計階段開始，就考慮獨立的主機系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、存儲系統(tǒng)，各自為陣。經(jīng)過多年發(fā)展，就會出現(xiàn)一個個信息孤島，數(shù)據(jù)與資源不能共享，資源利用率低下，基礎(chǔ)平臺的擴展性差，無法及時滿足相應(yīng)業(yè)務(wù)擴展需要。傳統(tǒng)IT 基礎(chǔ)平臺的典型的做法是網(wǎng)絡(luò)集中管理，信息系統(tǒng)根據(jù)業(yè)務(wù)的重要程度，對數(shù)據(jù)進行分塊化，數(shù)據(jù)存儲進行分級化處理，如將A 類業(yè)務(wù)系統(tǒng)采用高配主機系統(tǒng)，用雙機或集群技術(shù)提高可靠性，數(shù)據(jù)存儲在高檔存儲設(shè)備中，并且做了RAID5+10處理；B 類業(yè)務(wù)系統(tǒng)采用中檔主機及存儲配置，如下圖所示：

    2.傳統(tǒng)IT架構(gòu)存在的缺陷

    從上面可以看出，傳統(tǒng)IT基礎(chǔ)平臺建設(shè)中，將應(yīng)用和專門的資源捆綁在一起，往往出現(xiàn)以下問題：

   （1）為了應(yīng)對少量的峰值負載，往往會過度配置計算資源，導(dǎo)致資源利用率低下，據(jù)統(tǒng)計，在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心里，IT 資源的平均利用率不到20%。如上述A 類業(yè)務(wù)系統(tǒng)中采用的高配主機系統(tǒng)的原因僅僅因為A 類業(yè)務(wù)系統(tǒng)中其業(yè)務(wù)峰值需要底層資源高配，其他95% 以上的運行時間系統(tǒng)不需要資源高配；

   （2）新業(yè)務(wù)系統(tǒng)上線周期延長，一個新應(yīng)用系統(tǒng)部署需要經(jīng)歷預(yù)算、采購、安裝測試、上線等過程，周期長達數(shù)周或數(shù)月，難以及時響應(yīng)業(yè)務(wù)需求；

   （3）服務(wù)器、存儲等硬件數(shù)量和管理成本與應(yīng)用數(shù)量呈線性關(guān)系，IT管理和成本壓力巨大。

　　二、利用虛擬化技術(shù)構(gòu)建新IT基礎(chǔ)架構(gòu)

　　1.虛擬化技術(shù)研究

　　虛擬化（Virtualization）技術(shù)最早出現(xiàn)在20 世紀60 年代的IBM 大型機系統(tǒng)，虛擬化是一個廣義的術(shù)語，對于不同的人來說可能意味著不同的東西，這完全取決于所處的環(huán)境。常見的虛擬化技術(shù)分類如下：1、平臺虛擬化技術(shù)，主要在計算機硬件和操作系統(tǒng)層面進行虛擬化；2、資源虛擬化技術(shù)，主要針對特定的系統(tǒng)資源進行虛擬化，比如內(nèi)存、存儲、網(wǎng)絡(luò)資源；3、應(yīng)用程序虛擬化技術(shù)，包括仿真、模擬、解釋技術(shù)。在目前大多數(shù)應(yīng)用中被大量提到的虛擬化是平臺虛擬化，通過使用控制程序，隱藏特定計算平臺的實際物理特性，為用戶提供抽象的、統(tǒng)一的、模擬的計算環(huán)境（稱為虛擬機），目前比較成熟的有WMWARE 公司的ESXI 系列產(chǎn)品及微軟WINDOWS2012，其虛擬化Hyper-V 架構(gòu)內(nèi)置在Windows Server 中。

　　利用虛擬化技術(shù)搭建新一代IT 基礎(chǔ)架構(gòu)，其最終目的是構(gòu)建一個資源池，通過這個資源池可以實現(xiàn)按需動態(tài)分配資源，本文討論如何利用平臺虛擬化技術(shù)及資源虛擬化技術(shù)構(gòu)建新一代數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu)，通過虛擬化的方式將服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)等資源全面形成一個巨大的資源池，從而消除物理邊界，提升資源利用率，統(tǒng)一資源池分配。

　　2.利用平臺虛擬化構(gòu)建服務(wù)器資源池

　　本文所述虛擬化平臺采用VMWARE 軟件系統(tǒng)構(gòu)建，使用5臺4 路PC 服務(wù)器（HP、DELL，主屏2.0GMHZ）, 配置128GB內(nèi)存、6 塊千兆網(wǎng)卡、2 塊光纖存儲卡、電源模塊冗余的物理實機服務(wù)器組成物理資源群集。根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)消耗資源情況，每臺物理服務(wù)器可以虛擬出20 臺左右的虛擬機服務(wù)器（建議不要超過30 臺虛擬機服務(wù)器），通過WEB Client 或vClient 管理主機。同時可部署VMware vCenter Server Appliance（簡稱vCenter），通過vCenter 集成的管理平臺統(tǒng)一配置、管理主機和群集、虛擬機和模板、網(wǎng)絡(luò)。

　　通過上述配置，可以清楚的看見資源池中的可用的CPU與內(nèi)存資源情況：CPU=5*4*2=40GMHZ，RAM=5*128=640G，按照每臺物理服務(wù)器虛擬20 臺服務(wù)器的規(guī)模技術(shù)，這些資源池可提供100 臺服務(wù)器的資源，具體配置過程中可根據(jù)應(yīng)用情況調(diào)整CPU、內(nèi)存資源的分配，使資源需求較大的應(yīng)用分配較多CPU 與內(nèi)存資源，徹底解決了傳統(tǒng)模式下的資源峰值高配現(xiàn)象，同時在運行過程中也可動態(tài)調(diào)整資源分配情況。

　　資源動態(tài)調(diào)度通過DRS（Distributed Resource Scheduler）和DPM(Distributed Power Manager) 功能，實現(xiàn)計算資源根據(jù)需要添加、移除或重組。DRS 可確保群集中的負載保持平衡，并強制執(zhí)行群集范圍內(nèi)的資源分配策略（例如：預(yù)留、優(yōu)先級和限制）。啟動虛擬機時，DRS 在主機上執(zhí)行虛擬機的初始放置，當(dāng)群集條件（例如：負載和可用資源）更改時，DRS 可根據(jù)需要將虛擬機遷移到其他主機。DPM 是電源的動態(tài)管理模塊，也是虛擬化領(lǐng)域的最新技術(shù)。DPM 將群集層以及主機層容量與群集內(nèi)運行的虛擬機所需要的容量進行比較，如果運行的虛擬機所需的資源可通過群集中的主機子集得到滿足，DPM 會將虛擬機遷移到此子集，并關(guān)閉不需要的主機。資源需求增加時，DPM 會重新啟動這些主機，并將虛擬機遷移到這些主機。DPM 執(zhí)行的這種動態(tài)群集調(diào)整功能減少了群集的功耗，而不影響虛擬機性能和可用性。

　　HA（ High Availability）功能為所有在虛擬機中運行的應(yīng)用程序提供易于使用、經(jīng)濟高效的高可用性。當(dāng)服務(wù)器發(fā)生故障時，受影響的虛擬機將在群集中留有備用容量的其他主機上自動重啟。 HA將停機時間和服務(wù)中斷減至最低，同時不需要專門的備用硬件和安裝附加軟件。HA跨整個虛擬化環(huán)境提供始終如一的高可用性，而且沒有局限于操作系統(tǒng)和特定應(yīng)用程序的故障切換解決方案的成本和復(fù)雜性。

　　通過FT（fault tolerance）功能創(chuàng)建一個虛擬機設(shè)置可以提供更高的可靠性及可用性，通過建立與虛擬機完全一樣的副本來完成FT功能（在不同的物理機器上建立2臺相同的虛機，二者都稱為副本，一個稱主副本，一個稱次副本），正常情況下主副本處于活動狀態(tài)，接收請求，次副本接收與主副本完全相同的輸入，次副本捕捉主副本非決定性信息，當(dāng)系統(tǒng)檢測到主副本所在服務(wù)器發(fā)生故障時，1 秒鐘內(nèi)次副本接管主副本工作，自動接管原主要虛擬機上的所有服務(wù)，滿足實時交易系統(tǒng)對高可用的要求。

　　3.利用資源虛擬化技術(shù)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)資源池

　　網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備的虛擬化主要分為四種模式：一臺物理交換機虛擬成多臺虛擬交換機；多臺物理交換機虛擬成一臺交換機；通過虛擬系統(tǒng)軟件將網(wǎng)卡虛擬成交換機（純軟件虛擬交換機）；數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與存儲網(wǎng)整合虛擬化。

　　上述虛擬化基礎(chǔ)平臺構(gòu)建過程中，通過部署CISCO Nexus5596 數(shù)據(jù)中心交換機，將N2248、N2232、MDS9148 FC 存儲交換機，通過FEX 和VPC 技術(shù)整合為數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)。同時通過VM vCenter 集成的管理平臺，配置純軟件分布式虛擬交換機，這使得虛擬機可跨多個主機進行遷移時確保其網(wǎng)絡(luò)配置保持一致，純軟件分布式交換機在管理上啟用了CiscoDiscoveryProtocol、LinkLayerDiscoveryProtocol、NetFlow、 Network I/O Control、QoS（Quality of Service），滿足各類網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控分析和業(yè)務(wù)應(yīng)用需求。

　　三、虛擬化構(gòu)建基礎(chǔ)平臺時應(yīng)考慮的問題

　　1.底層硬件采用異構(gòu)平臺

　　要搭建虛擬資源池，首先需要具備物理的資源，然后通過虛擬化的方式形成資源池，在搭建資源池的時候，必須要考慮到硬件平臺的可靠性，建議采用多品牌、多型號服務(wù)器來組建集群。

　　2.選擇可提供更小資源粒度的軟件平臺

　　通過先進的虛擬化軟件實現(xiàn)對硬件資源的更細粒度調(diào)用，對底層硬件資源可以進行增加和減少操作從而實現(xiàn)真正的靈活控制與按需使用，資源的劃分粒度越細，就能越靈活地為應(yīng)用分配資源，也就不會為某一個應(yīng)用分配多余的計算資源。

　　3.群集可靠性及可用性

　　搭建資源池時必須要考慮業(yè)務(wù)正常運行、保證服務(wù)持續(xù)供給，減少系統(tǒng)當(dāng)機時間，提升服務(wù)質(zhì)量; 通過恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)實現(xiàn)虛擬機動態(tài)遷移或冗余，以確保業(yè)務(wù)的連續(xù)性和服務(wù)水平。

　　4.資源池的平滑擴展能力

　　隨著企業(yè)業(yè)務(wù)的增長，應(yīng)用所需要的IT 資源不斷增加，應(yīng)用的類型也不斷增多，這就要求現(xiàn)有的資源池需要有充分的擴展能力，并根據(jù)應(yīng)用的需求動態(tài)添加應(yīng)用所需要的資源。同時，當(dāng)現(xiàn)有的資源不足以支撐當(dāng)前的業(yè)務(wù)時，資源池需要能夠具有充分擴展能力，隨時進行IT資源的擴容。

　　5.防止集群頻繁“抖動”

　　構(gòu)建資源池過程中，為防止虛擬機在物理服務(wù)器上來回頻繁遷移（“抖動”），同時防止主次要副本來回切換，需提高群集內(nèi)部“心跳”的可靠性并進行實時監(jiān)控。

　　6.提高集群安全防御能力

　　部署資源池完成以后，與傳統(tǒng)的單機模式一樣，需要考慮防病毒、放攻擊等安全問題，新架構(gòu)既可以采用傳統(tǒng)模式，也可以采用虛擬架構(gòu)專用的虛擬安全防御系統(tǒng)（防火墻、防毒、IPS 等），相對傳統(tǒng)架構(gòu)更靈活。同時于集群內(nèi)部安全事件定位方式，需在分布式虛擬交換機上進行定位并完成隔離工作。

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