隨著單位信息化建設(shè)的不斷推進(jìn)，信息系統(tǒng)經(jīng)歷了分布式—區(qū)域集中—大集中的演進(jìn)過程，目前正處于向完全大集中過渡的末期，在各分支機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)分中心部署的信息系統(tǒng)數(shù)量銳減，絕大部分系統(tǒng)和數(shù)據(jù)向數(shù)據(jù)總中心集中，對數(shù)據(jù)總中心的運(yùn)維工作提出了挑戰(zhàn)。該文針對數(shù)據(jù)總中心面臨的運(yùn)維挑戰(zhàn)，在數(shù)據(jù)分中心虛擬化技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐的基礎(chǔ)上，研究通過應(yīng)用虛擬化技術(shù)，緩解數(shù)據(jù)總中心運(yùn)維壓力，提升運(yùn)維工作水平。
1 科技運(yùn)維現(xiàn)狀
1.1 數(shù)據(jù)總中心現(xiàn)狀
數(shù)據(jù)總中心系統(tǒng)部署采用單一的物理部署模式，即一個應(yīng)用占據(jù)一個獨(dú)立的PC服務(wù)器，PC服務(wù)器資源利用率普遍較低，60％以上的PC服務(wù)器CPU資源平均利用率低于30％，內(nèi)存利用率低于50％。隨著大集中系統(tǒng)建設(shè)的推進(jìn)，數(shù)據(jù)總中心的服務(wù)器數(shù)量劇增，對總中心機(jī)房的空間和電力形成巨大壓力，影響總中心的可擴(kuò)展性，同時在當(dāng)前總中心人員編制限制下，對總中心的運(yùn)維也形成巨大挑戰(zhàn)。
1.2 分支機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)分中心現(xiàn)狀
數(shù)據(jù)分中心由于主要為本轄區(qū)分支機(jī)構(gòu)即銀行機(jī)構(gòu)提供服務(wù)，幾乎所有的PC服務(wù)器資源利用率都極低。在當(dāng)前系統(tǒng)大集中建設(shè)趨勢下，信息化建設(shè)偏重于總中心，分中心系統(tǒng)和服務(wù)器數(shù)量不斷減少，運(yùn)維壓力也在減輕，數(shù)據(jù)分中心科技工作面臨著轉(zhuǎn)型，同時硬件老化，部分PC 服務(wù)器運(yùn)行超過5～10年，大部分電子器件已經(jīng)嚴(yán)重老化，處在“超期服役”狀態(tài)。如果整體更換新服務(wù)器，一方面部分應(yīng)用系統(tǒng)是基于SCO UNIX系統(tǒng)開發(fā)的，SCO UNIX 不支持新型號的服務(wù)器，使得這部分服務(wù)器的日常維修、更換備件非常困難；另一方面在當(dāng)前數(shù)據(jù)大集中下，數(shù)據(jù)分中心投入有限，無法應(yīng)對快速變化的業(yè)務(wù)需求。
總之，隨著信息化建設(shè)的推進(jìn)，系統(tǒng)逐漸實(shí)現(xiàn)了大集中部署，對數(shù)據(jù)總中心的承載能力和運(yùn)維工作都提出了挑戰(zhàn)。
2 虛擬化技術(shù)
虛擬化技術(shù)出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代，旨在解決當(dāng)時大型機(jī)硬件利用率問題。隨著信息技術(shù)的發(fā)展和虛擬化應(yīng)用的深入，虛擬化技術(shù)廣泛用于整合IT基礎(chǔ)設(shè)施和優(yōu)化業(yè)務(wù)管理，已是是當(dāng)前IT行業(yè)應(yīng)用非常廣泛的信息技術(shù)，它通過將傳統(tǒng)物理資源抽象成邏輯資源，讓1臺服務(wù)器可以同時作為多臺邏輯上隔離的虛擬服務(wù)器，將CPU、內(nèi)存、磁盤、I/O等硬件資源池化，屏蔽掉傳統(tǒng)方式下，用戶部署應(yīng)用時需要考慮的物理硬件資源屬性,而是更著重于應(yīng)用真正使用到的邏輯資源，如CPU主頻Hz，內(nèi)存大小等，實(shí)現(xiàn)物理資源統(tǒng)一動態(tài)管理。通過服務(wù)器虛擬化不僅可以整合現(xiàn)有硬件資源，提高信息安全水平，同時降低數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行和維護(hù)成本。
虛擬化的主要特點(diǎn)包括:
1)封閉。虛擬單元的所有的環(huán)境被存放在一個單獨(dú)的文件中，為應(yīng)用展現(xiàn)的是標(biāo)準(zhǔn)化的虛擬硬件,保證兼容性;整個磁盤分區(qū)被存儲為一個文件，易于備份，轉(zhuǎn)移和拷貝。
2)隔離。虛擬化能夠提供理想化的物理機(jī)，每個虛擬機(jī)互相隔離；數(shù)據(jù)不會在虛擬機(jī)之間泄露；應(yīng)用只能在配置好的網(wǎng)絡(luò)連接上進(jìn)行通訊。
3)分區(qū)。大型的，擴(kuò)展能力強(qiáng)的硬件能夠被用來作為多臺獨(dú)立的服務(wù)器使用；在一個單獨(dú)的物理系統(tǒng)上可以運(yùn)行多個操作系統(tǒng)和應(yīng)用；計(jì)算資源可以被放置在資源池中，并能夠被有效的控制[3]。
3 虛擬化技術(shù)在數(shù)據(jù)分中心的應(yīng)用實(shí)踐
針對數(shù)據(jù)分中心服務(wù)器老化、應(yīng)用陳舊及資源利用率低的問題，單位實(shí)施了數(shù)據(jù)分中心的虛擬化改造，以改進(jìn)分中心運(yùn)維工作。虛擬化技術(shù)采用業(yè)界較為成熟和完善的VMware vSphere服務(wù)器虛擬化平臺。
3.1 總體設(shè)計(jì)
1）共享存儲選型。VMware vSphere平臺Vmotion、HA功能的實(shí)現(xiàn)依賴于共享存儲的支持，即虛擬機(jī)文件不存儲在服務(wù)器的本地硬盤，而是存儲在與所有服務(wù)器相連的共享存儲上。為保證共享存儲的穩(wěn)定性、磁盤響應(yīng)的及時性及存儲吞吐效率，本方案采用光纖通道存儲設(shè)備華為S2600，及博科光纖交換機(jī)搭建SAN網(wǎng)。
2）ESX服務(wù)器選型。①服務(wù)器數(shù)量。目前分中心有各型PC服務(wù)器11臺，其中4臺為備機(jī)，都為運(yùn)行時間超過5～10年的老舊服務(wù)器。新建虛擬機(jī)運(yùn)行平臺至少要能承載目前的7臺生產(chǎn)機(jī)。由于服務(wù)器新舊機(jī)型性能差異非常大，且多數(shù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)在舊服務(wù)器上的平均資源利用率低于30％，經(jīng)測算當(dāng)前一臺高性能PC服務(wù)器就可承載以上業(yè)務(wù)。同時，為保障關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)，分中心采取2備1的部署方式，兩臺配置較低的R630（CPU4×4核，2.4GHz，16G內(nèi)存）分別部署兩個關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)虛擬機(jī)，其余5個虛擬機(jī)部署在一臺高配的HP DL580（CPU為4×4核，2.4GHz，64G內(nèi)存），三臺ESX server形成互備，保障平臺的高可用性。②網(wǎng)絡(luò)。分中心業(yè)務(wù)系統(tǒng)中有部署在內(nèi)網(wǎng)上的和DMZ區(qū)的。三臺ESX server全部配置雙網(wǎng)卡，一個連接內(nèi)部局域網(wǎng)，另一個則接入DMZ區(qū)。所有虛擬機(jī)在三臺ESX server上自由遷移，而不受網(wǎng)絡(luò)連接區(qū)域影響。③CPU。為使三臺ESX server上虛擬機(jī)可自由遷移且不受指令兼容性影響以及應(yīng)用Virtual SMP技術(shù)為關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供支持，CPU統(tǒng)一采用Intel Xeon E7440四核處理器。
3）vCenter部署。為使分中心改造后運(yùn)維的一致性，vCenter部署并未采用傳統(tǒng)的物理機(jī)部署方式，而是也采取虛擬機(jī)的方式進(jìn)行部署。經(jīng)過虛擬化改造后，分中心的所有PC服務(wù)器全部遷移到了虛擬化平臺上。實(shí)施架構(gòu)如圖1所示。
圖1 數(shù)據(jù)分中心虛擬化實(shí)施架構(gòu)
3.2 主要應(yīng)用的虛擬化技術(shù)
1）隔離軟硬件，兼容舊系統(tǒng)
虛擬化技術(shù)通過對實(shí)際硬件資源的虛擬化構(gòu)建邏輯資源池，屏蔽實(shí)際硬件差異，所有資源都虛擬成標(biāo)準(zhǔn)的邏輯設(shè)備。虛擬機(jī)作為一個文件存儲在虛擬化系統(tǒng)中，運(yùn)行在邏輯資源池中，有效解決了軟硬件間的兼容性問題，老舊的SCO unix也可以安裝到虛擬機(jī)中，舊系統(tǒng)的服務(wù)器升級得到了有效解決。
2）Vmotion 技術(shù)
在SAN網(wǎng)的基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)分中心應(yīng)用了Vmotion技術(shù)，能夠?qū)⒄谶\(yùn)行的虛擬機(jī)從一臺物理服務(wù)器瞬間遷移到另一臺服務(wù)器，
實(shí)現(xiàn)零停機(jī)時間而且不中斷用戶操作的高可用性要求，改變了之前需停機(jī)維護(hù)的情況，保障業(yè)務(wù)的連續(xù)性。
3）高可用集群技術(shù)HA
服務(wù)器隨時可能會發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障、硬件故障、軟件故障，對系統(tǒng)的可用性造成影響。數(shù)據(jù)分中心將三臺ESX server配置成一個高可用集群，來保障企業(yè)級應(yīng)用的微間斷運(yùn)行。利用VMware High Availability (簡稱HA)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)物理機(jī)故障的自動切換。ESX 主機(jī)之間相互發(fā)送心跳信號來確定相互之間的連通性和運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)某臺ESX 主機(jī)A沒有收到主機(jī)B的信號時，則判斷主機(jī)B發(fā)生了軟硬件故障或者網(wǎng)絡(luò)故障。在這種情況下，系統(tǒng)將會自動解除對主機(jī)B上虛擬機(jī)的VMDK 文件解除鎖定，原本在主機(jī)B上運(yùn)行的虛擬機(jī)就會被自動遷移到其他主機(jī)上運(yùn)行。通過HA技術(shù)的應(yīng)用，系統(tǒng)故障恢復(fù)時間從之前的2小時（主備機(jī)切換）提升到現(xiàn)在的1分30秒，并且恢復(fù)過程中的數(shù)據(jù)丟失狀況也大為改觀。
3.3 實(shí)施效果
1）提升服務(wù)器利用率。虛擬化技術(shù)在數(shù)據(jù)分中心的應(yīng)用，大幅提升了服務(wù)器的利用率，從原來的10％提升到80％，服務(wù)器數(shù)量減少了70％，不但緩解了數(shù)據(jù)分中心的負(fù)載壓力，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)分中心的負(fù)載彈性，而且硬件設(shè)備運(yùn)維工作量。
2）實(shí)現(xiàn)了軟硬件運(yùn)維分離。虛擬化技術(shù)隔離了軟件應(yīng)用的運(yùn)行環(huán)境與硬件的直接聯(lián)系，改變了原來應(yīng)用與硬件緊密結(jié)合情況下，應(yīng)用部署難、服務(wù)器監(jiān)控不方便，硬件維護(hù)升級對軟件應(yīng)用影響很大的局面。虛擬服務(wù)器運(yùn)行在標(biāo)準(zhǔn)的邏輯資源池中，通過vCenter能夠容易地進(jìn)行服務(wù)器監(jiān)控，對虛擬機(jī)的監(jiān)控就相當(dāng)于原來對硬件服務(wù)器的監(jiān)控，簡化了服務(wù)器的管理。硬件的維護(hù)升級只是對資源池進(jìn)行了調(diào)整，并不會直接影響到虛擬機(jī)及其上運(yùn)行的軟件應(yīng)用。并且服務(wù)器的部署與下線只是對資源池資源的占用與釋放，業(yè)務(wù)系統(tǒng)部署快速，能迅速滿足業(yè)務(wù)部門提出的應(yīng)用需求。
3）提高了系統(tǒng)的可用性和可靠性。Vmotion技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用的零停機(jī)維護(hù)，HA技術(shù)實(shí)現(xiàn)ESX主機(jī)硬件故障的快速、自主恢復(fù)，系統(tǒng)的可用性和可靠性大為提高，大幅減少了硬件維護(hù)及硬件故障所占用的運(yùn)維工作量。
4 應(yīng)用虛擬化技術(shù)提升運(yùn)維工作研究
為緩解數(shù)據(jù)總中心運(yùn)維壓力，提升運(yùn)維工作水平，在數(shù)據(jù)分中心虛擬化實(shí)踐的基礎(chǔ)上，該文研究了應(yīng)用虛擬化技術(shù)對數(shù)據(jù)總中心進(jìn)行重構(gòu)的探討，設(shè)計(jì)虛擬化實(shí)施架構(gòu)如圖2所示。
圖2 數(shù)據(jù)總中心虛擬化實(shí)施架構(gòu)
1）構(gòu)建虛擬資源池
通過虛擬化技術(shù)在數(shù)據(jù)總中心的應(yīng)用，將總中心所有計(jì)算能力和存儲能力全部虛擬化為一個巨大的資源池，各應(yīng)用依據(jù)資源需求情況在虛擬資源池中分配資源，可有效避免單一物理部署模式造成的資源浪費(fèi)，預(yù)計(jì)將能使總中心的資源利用率提升1倍，有效增強(qiáng)數(shù)據(jù)總中心的承載能力。同時，虛擬化技術(shù)隔離了實(shí)際物理硬件與虛擬資源間的直接聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)了軟硬件運(yùn)維分離，硬件運(yùn)維與虛擬服務(wù)器之間互不影響，應(yīng)用維護(hù)只考慮資源的占用，而不再考慮物理服務(wù)器，促進(jìn)運(yùn)維專業(yè)化。虛擬資源池的構(gòu)建，HA、Vmotion技術(shù)的應(yīng)用提高了系統(tǒng)的可用性和可靠性，運(yùn)維工作壓力進(jìn)一步減輕。
2）集中部署
在大集中背景下，信息化建設(shè)重點(diǎn)在數(shù)據(jù)總中心，而在數(shù)據(jù)分中心的投入銳減，數(shù)據(jù)分中心對本地應(yīng)用靈活部署的支持力度日益減弱，卻依舊占用大量運(yùn)維資源和科技力量�？傊行奶摂M資源池的建成，使得總中心有能力承載數(shù)據(jù)分中心的應(yīng)用。數(shù)據(jù)分中心系統(tǒng)可集中部署在總中心虛擬資源池中，總中心進(jìn)行專業(yè)、高效的硬件運(yùn)維，分中心科技專注于應(yīng)用維護(hù)，可以有效提高運(yùn)維工作效率和整個系統(tǒng)資源利用效率，節(jié)能減排，更重要的是解放了分中心大量科技力量。
3 定義數(shù)據(jù)庫描述文件DB Profile 的操作步驟
說明：為數(shù)據(jù)源“jwsou”創(chuàng)建一個名字為“jwfile”的DB Profile。
1）在PB集成環(huán)境中用鼠標(biāo)單擊工具欄的DB Profile圖標(biāo)按鈕，打開Database Profile對話框。
2）用鼠標(biāo)右擊ODB ODBC 節(jié)點(diǎn)，在彈出的快捷菜單中選擇New Profile命令，打開DataBase Profile Setup 對話框。
3）選擇Conrcenection選項(xiàng)卡，在Profile Name文本框中輸入Profile 的名稱“jwfile”。
4）在Data Source 下拉列表框中選擇對應(yīng)的ODBC數(shù)據(jù)源——“jwsou”。
5）在Use ID文本框中輸入登錄數(shù)據(jù)庫的用戶名（默認(rèn)值）：DBA。
6）在Password 文本框中輸入密碼（默認(rèn)值）：sql。
7）選擇DataBase Profile Setup-ODBC 對話框中的Preview選項(xiàng)卡，單擊Test Connection按鈕，出現(xiàn)對話框，若顯示“Connection
successful”信息，則表示Profile“jwfile”創(chuàng)建成功。
8）單擊“確定”按鈕，關(guān)閉對話框，單擊DataBase Profile Setup對話框的OK按鈕，返回?cái)?shù)據(jù)庫畫板。
9）在數(shù)據(jù)庫畫板中選擇“jwfile”并右擊鼠標(biāo)，在彈出的快捷菜單中選擇Connect菜單子項(xiàng)，若“jwfile”前出現(xiàn)對號圖標(biāo)，則數(shù)據(jù)庫
連接成功。
以上命令均在不同機(jī)器上測試成功。
核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。
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本文標(biāo)題：大集中背景下應(yīng)用虛擬化技術(shù)提升運(yùn)維工作研究
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