1 項目現(xiàn)狀

    焦家金礦是山東黃金集團數(shù)字化礦山建設(shè)示范單位擁有礦網(wǎng)站、綜合自動化集成平臺、安全管理、能源計量、人機定位、GIS、人力等20多個操作系統(tǒng)近30臺服務(wù)器，服務(wù)器資源不斷增長對IT部門維護的要求越來越高，對數(shù)據(jù)處理能力要求越來越高。若購買更多新服務(wù)器，運行更多操作系統(tǒng)，不僅增加采購成本和運作成本，還會帶來機房空間、供電和冷卻的開支。同時由于受操作系統(tǒng)版本不同、軟件開發(fā)平臺不同、應(yīng)用不同、不同公司開發(fā)、相互之間協(xié)調(diào)、兼容等因素制約，IT人員只能考慮已經(jīng)部署和將來新增加的應(yīng)用系統(tǒng)都需要單獨配置服務(wù)器，導(dǎo)致服務(wù)器數(shù)量的增加。

2 現(xiàn)有系統(tǒng)存在的問題

圖1 現(xiàn)有系統(tǒng)拓撲圖

    1）服務(wù)器的利用率低。一臺服務(wù)器一個操作系統(tǒng)，CPU、內(nèi)存、硬盤空間的資源利用率不超過10%，大量的系統(tǒng)資源被閑置，沒有充分發(fā)揮硬件平臺的資源效率

    2）耗電量大。服務(wù)器數(shù)量的不斷增加，耗電量大，用電成本支出很大。

    3）可管理性差。幾乎每個應(yīng)用服務(wù)器都是單機作業(yè)，一旦服務(wù)器出問題，相對應(yīng)的業(yè)務(wù)也將中斷。系統(tǒng)維護、升級和擴容時需要停機進行。

    4）兼容性差。軟件系統(tǒng)和應(yīng)用遷移一直存在老代碼有時候很難移植到新的硬件平臺上的問題。而各種資源數(shù)據(jù)庫開發(fā)公司不同，運行的軟硬平臺不能保證一定兼容。

    5）服務(wù)器和存儲購置成本高，維護成本遞增。

    因此，實現(xiàn)重點業(yè)務(wù)提高資源利用率和運行效率，降低非關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)的資源占用比率，有效管理和節(jié)約資源及能耗，形成綜合系統(tǒng)資源的集中管理和調(diào)度，依照準(zhǔn)確的、被量化的業(yè)務(wù)應(yīng)用資源占用情況與部署資源總量的需求發(fā)展比率來進行投資決策調(diào)控，深化已有投資效益縮減固定資產(chǎn)投入，成為IT部門目前和未來相當(dāng)長時間內(nèi)的總體發(fā)展規(guī)劃。

3 VMware虛擬化方案設(shè)計

    針對系統(tǒng)存在的各種問題，經(jīng)過分析和調(diào)研，采用虛擬化技術(shù)來進行服務(wù)器資源的整合是一條捷徑。

    3.1 服務(wù)器虛擬化介紹

    服務(wù)器的虛擬化就是在一個物理服務(wù)器上獨立并行運行具有不同操作系統(tǒng)的虛擬機，而每個虛擬機都獨立擁有一套虛擬硬件(例如RAM, CPU、網(wǎng)卡等)，進一步說，虛擬化對傳統(tǒng)的實體機向言，有三個方面突破了傳統(tǒng)的模式:

    1)它是一個抽象層，它將物理硬件與操作系統(tǒng)分開，從向提供更高的IT資源利用率和靈活性。

    2)虛擬化允許具有不同操作系統(tǒng)的多個虛擬機在同一實體機上獨立并行運行。每個虛擬機都有自己的一套虛擬硬件(例如RAM,  CPU、網(wǎng)卡等)，可以在這此硬件中加載操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。無論實際采用了什么物理硬件組件，操作系統(tǒng)都將它們視為一組一致標(biāo)準(zhǔn)化的硬件。

    3)虛擬機封裝在文件中，因此可以快速對其進行保存、復(fù)制和部署。可在幾秒鐘內(nèi)將整個系統(tǒng)(完全配置的應(yīng)用程序、操作系統(tǒng)、BIOS和虛擬硬件)從一臺物理服務(wù)器移至另-臺物理服務(wù)器，以實現(xiàn)零停機維護和連續(xù)的工作負載整合。

    3.2具體方案設(shè)計

圖2  VMware虛擬化方案拓撲圖

    根據(jù)焦家金礦的實際情況，每臺服務(wù)器上都安裝配置VMware第五代虛擬架構(gòu)套件-vSphere企業(yè)版軟件，將這些物理機器的硬件資源整合成一個大的資源池，并根據(jù)系統(tǒng)的需要建立虛擬機，從而大大提高資源利用率，降低成本，保護了投資，增強了系統(tǒng)和應(yīng)用的可用性，提高系統(tǒng)的靈活性和快速響應(yīng)，完美的實現(xiàn)了服務(wù)器虛擬架構(gòu)的搭建。

    3.2.1 系統(tǒng)的高可用性及容災(zāi)設(shè)計

    當(dāng)某1臺服務(wù)器發(fā)生故障時，此服務(wù)器運行的虛擬機可方便的自動在線遷移到其他的物理服務(wù)器上，對所有的應(yīng)用實現(xiàn)了高可用性，通過零宕機維護提高服務(wù)級別，而且服務(wù)器之間不需要完全一致的重復(fù)硬件，比傳統(tǒng)的集群有更高的成本優(yōu)勢，同時易于使用和操作。

    3.2.2 SAN存儲的設(shè)計

    IBM DS3512存儲利舊， 增加6塊3.5.in 15000rpmSAS磁盤，做成Raid5+hotspare以增加數(shù)據(jù)的可靠性、安全性，提高數(shù)據(jù)存取速度，提高IOPS，增加2塊4端口8Gb FC擴展子卡，與光纖存儲交換機互聯(lián)組成SAN存儲架構(gòu)，同時配置2臺光纖存儲交換機，與存儲雙控制器連接，形成冗余的光纖線路，組成標(biāo)準(zhǔn)的共享集中存儲SAN架構(gòu)。同時，利舊另一臺IBM DS 3400存儲，作為主存儲的備份，利用Vmware的VDP功能，可以把虛機備份到IBM DS 3400備份存儲上，利用重復(fù)數(shù)據(jù)消除功能減少磁盤使用空間，而且，萬一當(dāng)主存儲宕掉后，備份存儲還可以暫時替代主存儲，防止了業(yè)務(wù)長時間的中斷，可以快速將數(shù)據(jù)恢復(fù)到應(yīng)用中的業(yè)務(wù)。

    3.2.3 虛擬化服務(wù)器的設(shè)計

    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(diào)配，利用一臺舊有IBM X3650M3服務(wù)器安裝Window系統(tǒng)，用于安裝vSphere套件中的VCenter Server軟件，對ESXi物理服務(wù)器及其上的虛擬服務(wù)器進行統(tǒng)一的管理，大大節(jié)省了成本，保護了原有的投資，由于虛擬化后還有閑置的IBM X3650M3，還可以用一臺IBM X3650M3服務(wù)器作為VCenter管理服務(wù)器的冷備份。也可以把虛擬化管理服務(wù)器作為虛機，不需要額外占用物理服務(wù)器的資源。

    把4臺配置有2顆物理CPU的IBM 3650M3服務(wù)器作為虛擬化的主機，同時把另外兩臺單CPU的IBM 3650M3服務(wù)器合并為一臺雙物理CPU的虛擬化的主機，把其中一臺的內(nèi)存條移除16G，放到其中一臺只有16G內(nèi)存的IBM 3650M3服務(wù)器上，充分利用資源，節(jié)省投資。

    另外每臺服務(wù)器增加一塊雙千兆網(wǎng)口網(wǎng)卡，在第一、二塊以太網(wǎng)卡上創(chuàng)建虛擬交換機vSwitch1，連接到物理交換機的內(nèi)網(wǎng)或外網(wǎng)的虛擬機，用于該應(yīng)用服務(wù)器網(wǎng)段上面的虛擬機使用，使用2塊以太網(wǎng)卡的目的是為內(nèi)部應(yīng)用服務(wù)器的大網(wǎng)絡(luò)流量進行容錯和負載平衡；在第三、四塊以太網(wǎng)卡上創(chuàng)建虛擬交換機vSwitch2，連接到物理交換機的Vmotion網(wǎng)絡(luò)，用于VSphere5.1之間進行虛擬機遷移的網(wǎng)絡(luò)通信。

    3.2.4 現(xiàn)有運行中的物理機向虛擬化的遷移設(shè)計

    使用VMware vCenter Converter可以實現(xiàn)P2V（物理機在線或離線遷移到虛擬機），針對正在運行的近30臺服務(wù)器，可以快速而可靠地將本地和遠程物理機轉(zhuǎn)換為虛擬機，而不會造成任何中斷或停機。

    3.2.5 新的應(yīng)用的部署

    如果有新的應(yīng)用增加，只需要在現(xiàn)有的虛擬化環(huán)境中添加新的虛擬機即可，通過模板部署新的應(yīng)用，縮短新應(yīng)用或業(yè)務(wù)上線的準(zhǔn)備時間，提高工作效率。

4 未來規(guī)劃

    利用2臺IBM X3650M3服務(wù)器安裝SSD加速卡，對為辦公系統(tǒng)和工業(yè)網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用加速，顯著地提升吞吐量和應(yīng)用程序的性能，服務(wù)器應(yīng)用的可以提升7到20倍，（經(jīng)過第三方測試過），使同一臺物理服務(wù)器上面的虛機數(shù)量增加10多倍，節(jié)約購買服務(wù)器的成本 。

    目前基于容災(zāi)的設(shè)計是以業(yè)務(wù)連續(xù)性為目標(biāo)的，VMware平臺上的應(yīng)用都是包含操作系統(tǒng)整體，并且是以文件形式存在且脫離具體硬件的，所以容災(zāi)的設(shè)計和實現(xiàn)可以方便的部署異地虛擬化容災(zāi)，做到應(yīng)用的容災(zāi)，在災(zāi)難情況下，遠程備份系統(tǒng)迅速接管業(yè)務(wù)運行。

圖3 VMware虛擬化未來規(guī)劃

5 系統(tǒng)的研究和應(yīng)用效果

    1）大大降低TCO：通過服務(wù)器整合優(yōu)化，控制和減少物理服務(wù)器的數(shù)量，明顯提高每個物理服務(wù)器及其CPU的資源利用率，從而降低硬件成本；降低運營和維護成本，包括數(shù)據(jù)中心空間、機柜、網(wǎng)線，耗電量，冷氣空調(diào)和人力成本等；電費支出按照1元/度，經(jīng)過計算：部署VMware服務(wù)器虛擬化方案前，數(shù)據(jù)中心服務(wù)器直接電力和冷卻電力消耗費用為21萬元/年，部署VMware虛擬化方案之后，數(shù)據(jù)中心服務(wù)器直接電力和冷卻電力消耗費用為6萬元/年。

    2）提高運營效率：加快新服務(wù)器和應(yīng)用的部署，降低服務(wù)器重建和應(yīng)用加載時間；主動地提前規(guī)劃資源增長，對客戶和應(yīng)用的需求響應(yīng)快速；可以進行快速的硬件維護和升級。不再出現(xiàn)單點故障，確保應(yīng)用24小時不間斷的運轉(zhuǎn)。

    3）提高服務(wù)水平：幫助企業(yè)建立業(yè)務(wù)和IT資源之間的關(guān)系，使IT和業(yè)務(wù)優(yōu)先級對應(yīng)；將所有服務(wù)器作為大的資源統(tǒng)一進行管理，并按需進行資源調(diào)配。 

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：焦家金礦VMware虛擬化方案的研究與應(yīng)用

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