引言
服務器是企業(yè)信息系統(tǒng)運行過程中的關鍵節(jié)點，是整個企業(yè)基礎信息設施中最為重要的設備。隨著企業(yè)信息化建設的深入，服務器的數(shù)量也在迅猛的增加，目前布置在巢湖供電公司信息機房的服務器類設備多達60多臺，型號配置各不相同，管理不便，資源利用率低下。服務器虛擬化技術是解決這些問題的最佳方案。
1 綜述
巢湖供電公司信息機房于2005年建設使用，但由于公司辦公場所緊張，信息機房被安排在了一棟有著20多年歷史的四層建筑的頂樓。從房間位置、樓層承重、建筑裝修各個方面來看，已經不能符合現(xiàn)在機房的要求，而新的機房建設雖在計劃之中，也要有幾年時間。
隨著巢湖供電公司信息化建設的不斷深入，公司信息設備也日益增加，目前布置在中心機房的各類信息設備和網絡設備多達100多臺。其中，各類服務器60多臺，服務于大小80多個系統(tǒng)，包括UNIX系統(tǒng)和Windows2000英文版等多種操作系統(tǒng)，加上小型機存儲等設備，管理相當復雜。機房布置了5臺大功率空調才勉強維持機房環(huán)境溫度在30度以下，并且機房面積已經無法再擴大。
2 巢湖供電公司信息機房存在的問題
(1)機房負載大：當前的機房在容量、電源負載、空調制冷方面將不能滿足現(xiàn)有及將來設備安全運行、存放的要求。
(2)成本高：傳統(tǒng)的IT部署中，每個服務器都是單機或都配置為雙機模式成本更高，硬件成本較高。另外運營和維護成本也高，包括數(shù)據中心空間、機柜、網線，耗電量，冷氣空調和人力成本等。
(3)業(yè)務連續(xù)性差：遇到故障時重建系統(tǒng)時間較久，系統(tǒng)維護和升級或者擴容時候需要停機進行，造成應用中斷，韭務連續(xù)性低。
(4)缺乏可管理性：每臺服務器一個應用，導致服務器數(shù)量太多難以管理，每次硬件維護需要數(shù)天的變更管理準備和數(shù)小時的維護窗口，難以實現(xiàn)信息系統(tǒng)集中管理。
(5)兼容性差：系統(tǒng)和應用遷移到新的硬件難與舊系統(tǒng)兼容。
為了解決這些問題，巢湖供電公司決定開展服務器虛擬化技術研究，來進行現(xiàn)有服務器整合，以其業(yè)務連續(xù)性、可靠性策略，有效結合存儲技術，將服務器的利用率從現(xiàn)在的5 -15%提高到60 - 80%，一組四臺的服務器（雙路四核CPU）可以在滿足高可用和吞吐量等條件下運行24 -32個應用，即節(jié)省企業(yè)24 -32臺服務器。通過服務器虛擬化技術成功化解當前企業(yè)信息機房中服務器劇增帶來的諸多弊端。
3 服務器虛擬化技術的發(fā)展
虛擬化的橇念在20世紀60年代首次出現(xiàn)，利用它可以對屬于稀有而昂貴資源的大型機硬件進行分區(qū)。近年來通信技術和信息技術的發(fā)展服務器虛擬化技術日趨完善。2006年開始，軟硬件廠商紛紛開展服務器虛擬化研究和產品開發(fā)。AMD、Intel等公司在服務器芯片中全面植入支持虛擬化技術的模塊，使得虛擬化技術所需要的軟硬件產品日漸成熟。通過將服務器資源分配到多個虛擬機，虛擬化支持不同的應用，甚至不同的操作系統(tǒng)在同一企業(yè)級服務器上同時運行。每個虛擬機就像一臺獨立的服務器，但實際上在同一物理服務器內運行。在一臺服務器上運行多個應甩能夠提高服務器效率，并減少需要管理和維護的服務器數(shù)量。當應用需求增加時，可以迅速創(chuàng)建虛擬機，從而無需增加物理服務器即可靈活地響應不斷變化的需求。而且，利用虛擬技術，IT管理員可以在服務器之間移動正在運行的虛擬機，同時保持服務器持續(xù)可用�？傮w來看，虛擬化技術已經在利用資源、提高效率和降低成本方面有著巨大的優(yōu)勢。
4 巢湖供電公司服務器虛擬化應用整合的實施方案
根據巢湖供電公司服務器應用情況，結合實際，選用了DELL刀片式服務器+EMC存儲+Vmware虛擬軟件搭建平臺，建立多個虛擬服務器，在每個虛擬服務器上，再安裝配置Windows、Linux操作系統(tǒng)及應用軟件，這樣以前的每個物理服務器就轉變成虛擬服務器，從而大大提高資源利用率，降低成本，增強了系統(tǒng)和應用的可用性，提高系統(tǒng)的靈活性和快速響應，完美地實現(xiàn)了服務器虛擬架構的整合。
在具體實現(xiàn)中，為了實現(xiàn)數(shù)據的集中存儲、集中備份以及充分利用VMware虛擬架構中虛擬機可動態(tài)在線從一臺物理服務器遷移到另一臺物理服務器上的特性等，結合巢湖供電公司現(xiàn)有的存儲需求，擴容現(xiàn)有存儲領域的EMC CX3 -40存儲設備，組成標準的SAN集中存儲架構，由VMware虛擬架構套件生產出來的虛擬機的封裝文件都存放在SAH存儲陣列上。通過共享的SAN存儲架構，可以最大化地發(fā)揮虛擬架構的優(yōu)勢，進行在線地遷移正在運行的虛擬機（VMware VMotion），進行動態(tài)的資源管理（VMware DRS）和集中的基于虛擬機快照技術的Lan Free的整合備份(VMware VCB)等，而且為以后的容災提供擴展性和打下基礎。
為了集中管理和監(jiān)控虛擬機、實現(xiàn)自動化以及簡化資源調配，單獨配置了一套服務器安裝Window系統(tǒng)，用于安裝V13套件中的Virtual Center軟件，對兩臺物理服務器及其上的虛擬服務器進行統(tǒng)一的管理。在對比了DAS(直接連接存儲)、NAS(網絡附屬存儲)、SAN（存儲局域網）等方案后，結合公司已有現(xiàn)狀選擇了SAN（存儲局域網）結構，作為率項目的存儲環(huán)境。經過大量的考察和討論，采用DELL公司的M805刀片式服務器作為虛擬環(huán)境。
巢湖供電公司的虛擬服務器構架如圖1所示。
圖1 服務器虛擬化系統(tǒng)框架
針對圖1的拓撲圖，說明如下：
(1)虛擬架構主體部分配置說明
本方案的主體部分是四臺刀片服務器。
根據計算，一臺兩路四核刀片服務器，可以配置出105/3= 35個普通雙路四核服務器效率能力的虛擬機，而這已經是很保守的計算了。在實際應用中，很多時候，完全可以按照一個CPU可以配置5臺相同CPU處理能力的虛擬機來計算。
通過上面的計算，完全可以通過在一臺含4塊兩顆Intel四核CPU技術的刀片服務器上創(chuàng)建40個虛擬服務器的方式，來完成傳統(tǒng)方式需要40臺的低配置的雙路四核服務器才能完成的工作，用戶在降低成本的同時，還大大減少了環(huán)境的復雜性，降低了對機房環(huán)境的需求，同時具有更靈活穩(wěn)定的管理特性。
(2) SAN集中存儲實現(xiàn)虛擬服務器的文件共享
采用SAN集中存儲方式，可以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，由于VMware的虛擬架構系統(tǒng)中的虛擬機實際上是被封裝成了一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VMFS文件系統(tǒng)中，可以讓不同服務器上的虛擬機都可以訪問到該文件，從而消除了單點放障。
(3)虛擬架構環(huán)境的集中管理、自動化及優(yōu)化運行
為了對服務器虛擬架構進行有效的管理和監(jiān)控，配置一臺獨立的Windows 2003服務器來做為V13套件中的VirtuaICenter服務器，VirtualCenter服務器為IT環(huán)境提供了集中化管理、操作自動化、資源優(yōu)化和高可用性�；谔摂M化的分布式服務為數(shù)據中心提供了前所未有的響應能力、可維護性、效率和可靠性級別。
使用VMware DRS將可用資源與預定義的業(yè)務優(yōu)先事務協(xié)調起來，同時使用VMware分布式資源調度程序優(yōu)化勞動力密集型和資源密集型操作。
VirtuaICenter提供了管理任意規(guī)模的虛擬IT環(huán)境所需的最高級別的簡便性、效率、安全性和可靠性。
(4)虛擬架構環(huán)境的整合備份
通過使用VMware Consolidated Backup軟件，可以為虛擬服務器提供易于使用、集中化的備份工具，它使虛擬機內容能夠從一個集中的Windows 2003代理服務器（而不是直接從ESX Server）中進行備份，它可與其他商業(yè)備份軟件完美協(xié)調工作，由于只需要在備份代理服務器上配置商業(yè)備份軟件的Agent，而不是像服務器群方式下，每臺服務器都需要配置備份軟件的Agent，因此可以大幅節(jié)省用戶購買這些Agent的費用。
(5)利用第三方軟件實現(xiàn)共享端口連接
利用第三方軟件實現(xiàn)了共享端口連接，這樣可以在虛擬服務器中連接USB加密狗等設備。
(6)利用容錯功能，實現(xiàn)瞬時切換
在重要服務器上配置V Mware系統(tǒng)的容錯功能，能夠在一臺服務器硬件故障時，啟動另一臺虛擬機，而不失去任何數(shù)據。根據測試切換過程僅僅丟包2幀，不影響服務器的任何業(yè)務。
5 服務器虛擬化應用整合實現(xiàn)的效果
服務器虛擬化應用整合，實現(xiàn)了服務器整合和數(shù)量控制，以較低的成本提供高級業(yè)務連續(xù)性保護，同時為關鍵應用程序提供高可用性。將具有多個操作系統(tǒng)的異構開發(fā)、測試和臨時環(huán)境整合到同一個硬件上，以簡化軟件測試和開發(fā)。同時，將以前的應用程序重新放到新硬件上來運行，提高了應用系統(tǒng)的可靠性。主要歸納為下幾個方面。
5.1 設備運行效率大大增加
在服務器虛擬化應用整合上線前，單臺服務器資源利用很低，比如CPU長期處在只有2-3%的利用率。圖2是單臺服務器CPU利用率和虛擬機的CPU利用率對比。
5.2 方便管理
服務器虛擬化應用整合提供了可視化的全局界面，多臺服務器同時展現(xiàn)在界面中，服務器不再是一臺臺獨立的服務器，它們集合在一起，成為一個“數(shù)據中心”。圖3展示了服務器的管理界面。
圖2 單臺服務器CPU利用率和虛擬機的CPU利用率對比
圖3 虛擬化服務器的管理界面
圖4 虛擬化服務器的查看界面
服務器虛擬化應用整合能方便地查看虛擬機和刀片機的運行情況和資源占用情況。圖4是虛擬化服務器的查看界面。
5.3環(huán)境狀況改善明顯
巢湖供電公司已經整合了32臺服務器，整合比例高達1：8，設備占用空間大大減少，據統(tǒng)計空間節(jié)約了79U，按目前普通服務器DELL 2950（占用2U空間）計算，可多安裝26臺服務器。同時環(huán)境溫度得到有效控制，公司中心機房溫度始終控制在28度以內，未發(fā)生溫度升高的情況，排除了環(huán)境溫度過高給機房帶來的安全隱患。
5.4能源消耗減少
筆者測量了機房用電情況，并做了詳實的記錄，機柜用電電流減少了13.05A�？諝饬魍ㄔ黾�，同時帶來了空調負載的下降，空調用電電流減少了8.9A。
6 結束語
服務器虛擬化技術涉及信息技術的三大基礎領域，網絡、存儲和操作系統(tǒng)。并將這三個領域的研究成果有機結合，實現(xiàn)了整合資源、提高硬件利用率、降低成本的目的，同時方便了維護和管理工作。
隨著硬件制造水平的不斷提高，硬件資源的利用和管理問題越來越顯著，虛擬化技術是解決這一問題的有力武器，巢湖供電公司的實踐和深化應用，不僅為虛擬化技術的推廣積累了寶貴的經驗，也為企業(yè)的信息化發(fā)展打下了堅實的基礎。
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本文標題：利用虛擬化技術對服務器進行應用整合
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