隨著單位信息化建設的不斷推進，信息系統經歷了分布式—區域集中—大集中的演進過程，目前正處于向完全大集中過渡的末期，在各分支機構數據分中心部署的信息系統數量銳減，絕大部分系統和數據向數據總中心集中，對數據總中心的運維工作提出了挑戰。該文針對數據總中心面臨的運維挑戰，在數據分中心虛擬化技術應用實踐的基礎上，研究通過應用虛擬化技術，緩解數據總中心運維壓力，提升運維工作水平。
1 科技運維現狀
1.1 數據總中心現狀
數據總中心系統部署采用單一的物理部署模式，即一個應用占據一個獨立的PC服務器，PC服務器資源利用率普遍較低，60％以上的PC服務器CPU資源平均利用率低于30％，內存利用率低于50％。隨著大集中系統建設的推進，數據總中心的服務器數量劇增，對總中心機房的空間和電力形成巨大壓力，影響總中心的可擴展性，同時在當前總中心人員編制限制下，對總中心的運維也形成巨大挑戰。
1.2 分支機構數據分中心現狀
數據分中心由于主要為本轄區分支機構即銀行機構提供服務，幾乎所有的PC服務器資源利用率都極低。在當前系統大集中建設趨勢下，信息化建設偏重于總中心，分中心系統和服務器數量不斷減少，運維壓力也在減輕，數據分中心科技工作面臨著轉型，同時硬件老化，部分PC 服務器運行超過5～10年，大部分電子器件已經嚴重老化，處在“超期服役”狀態。如果整體更換新服務器，一方面部分應用系統是基于SCO UNIX系統開發的，SCO UNIX 不支持新型號的服務器，使得這部分服務器的日常維修、更換備件非常困難；另一方面在當前數據大集中下，數據分中心投入有限，無法應對快速變化的業務需求。
總之，隨著信息化建設的推進，系統逐漸實現了大集中部署，對數據總中心的承載能力和運維工作都提出了挑戰。
2 虛擬化技術
虛擬化技術出現于20世紀60年代，旨在解決當時大型機硬件利用率問題。隨著信息技術的發展和虛擬化應用的深入，虛擬化技術廣泛用于整合IT基礎設施和優化業務管理，已是是當前IT行業應用非常廣泛的信息技術，它通過將傳統物理資源抽象成邏輯資源，讓1臺服務器可以同時作為多臺邏輯上隔離的虛擬服務器，將CPU、內存、磁盤、I/O等硬件資源池化，屏蔽掉傳統方式下，用戶部署應用時需要考慮的物理硬件資源屬性,而是更著重于應用真正使用到的邏輯資源，如CPU主頻Hz，內存大小等，實現物理資源統一動態管理。通過服務器虛擬化不僅可以整合現有硬件資源，提高信息安全水平，同時降低數據中心的運行和維護成本。
虛擬化的主要特點包括:
1)封閉。虛擬單元的所有的環境被存放在一個單獨的文件中，為應用展現的是標準化的虛擬硬件,保證兼容性;整個磁盤分區被存儲為一個文件，易于備份，轉移和拷貝。
2)隔離。虛擬化能夠提供理想化的物理機，每個虛擬機互相隔離；數據不會在虛擬機之間泄露；應用只能在配置好的網絡連接上進行通訊。
3)分區。大型的，擴展能力強的硬件能夠被用來作為多臺獨立的服務器使用；在一個單獨的物理系統上可以運行多個操作系統和應用；計算資源可以被放置在資源池中，并能夠被有效的控制[3]。
3 虛擬化技術在數據分中心的應用實踐
針對數據分中心服務器老化、應用陳舊及資源利用率低的問題，單位實施了數據分中心的虛擬化改造，以改進分中心運維工作。虛擬化技術采用業界較為成熟和完善的VMware vSphere服務器虛擬化平臺。
3.1 總體設計
1）共享存儲選型。VMware vSphere平臺Vmotion、HA功能的實現依賴于共享存儲的支持，即虛擬機文件不存儲在服務器的本地硬盤，而是存儲在與所有服務器相連的共享存儲上。為保證共享存儲的穩定性、磁盤響應的及時性及存儲吞吐效率，本方案采用光纖通道存儲設備華為S2600，及博科光纖交換機搭建SAN網。
2）ESX服務器選型。①服務器數量。目前分中心有各型PC服務器11臺，其中4臺為備機，都為運行時間超過5～10年的老舊服務器。新建虛擬機運行平臺至少要能承載目前的7臺生產機。由于服務器新舊機型性能差異非常大，且多數業務系統在舊服務器上的平均資源利用率低于30％，經測算當前一臺高性能PC服務器就可承載以上業務。同時，為保障關鍵業務系統，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內存）分別部署兩個關鍵業務系統虛擬機，其余5個虛擬機部署在一臺高配的HP DL580（CPU為4×4核，2.4GHz，64G內存），三臺ESX server形成互備，保障平臺的高可用性。②網絡。分中心業務系統中有部署在內網上的和DMZ區的。三臺ESX server全部配置雙網卡，一個連接內部局域網，另一個則接入DMZ區。所有虛擬機在三臺ESX server上自由遷移，而不受網絡連接區域影響。③CPU。為使三臺ESX server上虛擬機可自由遷移且不受指令兼容性影響以及應用Virtual SMP技術為關鍵業務系統提供支持，CPU統一采用Intel Xeon E7440四核處理器。
3）vCenter部署。為使分中心改造后運維的一致性，vCenter部署并未采用傳統的物理機部署方式，而是也采取虛擬機的方式進行部署。經過虛擬化改造后，分中心的所有PC服務器全部遷移到了虛擬化平臺上。實施架構如圖1所示。
圖1 數據分中心虛擬化實施架構
3.2 主要應用的虛擬化技術
1）隔離軟硬件，兼容舊系統
虛擬化技術通過對實際硬件資源的虛擬化構建邏輯資源池，屏蔽實際硬件差異，所有資源都虛擬成標準的邏輯設備。虛擬機作為一個文件存儲在虛擬化系統中，運行在邏輯資源池中，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中，舊系統的服務器升級得到了有效解決。
2）Vmotion 技術
在SAN網的基礎上，數據分中心應用了Vmotion技術，能夠將正在運行的虛擬機從一臺物理服務器瞬間遷移到另一臺服務器，
實現零停機時間而且不中斷用戶操作的高可用性要求，改變了之前需停機維護的情況，保障業務的連續性。
3）高可用集群技術HA
服務器隨時可能會發生網絡故障、硬件故障、軟件故障，對系統的可用性造成影響。數據分中心將三臺ESX server配置成一個高可用集群，來保障企業級應用的微間斷運行。利用VMware High Availability (簡稱HA)技術，可實現物理機故障的自動切換。ESX 主機之間相互發送心跳信號來確定相互之間的連通性和運行狀態。當某臺ESX 主機A沒有收到主機B的信號時，則判斷主機B發生了軟硬件故障或者網絡故障。在這種情況下，系統將會自動解除對主機B上虛擬機的VMDK 文件解除鎖定，原本在主機B上運行的虛擬機就會被自動遷移到其他主機上運行。通過HA技術的應用，系統故障恢復時間從之前的2小時（主備機切換）提升到現在的1分30秒，并且恢復過程中的數據丟失狀況也大為改觀。
3.3 實施效果
1）提升服務器利用率。虛擬化技術在數據分中心的應用，大幅提升了服務器的利用率，從原來的10％提升到80％，服務器數量減少了70％，不但緩解了數據分中心的負載壓力，增強了數據分中心的負載彈性，而且硬件設備運維工作量。
2）實現了軟硬件運維分離。虛擬化技術隔離了軟件應用的運行環境與硬件的直接聯系，改變了原來應用與硬件緊密結合情況下，應用部署難、服務器監控不方便，硬件維護升級對軟件應用影響很大的局面。虛擬服務器運行在標準的邏輯資源池中，通過vCenter能夠容易地進行服務器監控，對虛擬機的監控就相當于原來對硬件服務器的監控，簡化了服務器的管理。硬件的維護升級只是對資源池進行了調整，并不會直接影響到虛擬機及其上運行的軟件應用。并且服務器的部署與下線只是對資源池資源的占用與釋放，業務系統部署快速，能迅速滿足業務部門提出的應用需求。
3）提高了系統的可用性和可靠性。Vmotion技術的應用實現了應用的零停機維護，HA技術實現ESX主機硬件故障的快速、自主恢復，系統的可用性和可靠性大為提高，大幅減少了硬件維護及硬件故障所占用的運維工作量。
4 應用虛擬化技術提升運維工作研究
為緩解數據總中心運維壓力，提升運維工作水平，在數據分中心虛擬化實踐的基礎上，該文研究了應用虛擬化技術對數據總中心進行重構的探討，設計虛擬化實施架構如圖2所示。
圖2 數據總中心虛擬化實施架構
1）構建虛擬資源池
通過虛擬化技術在數據總中心的應用，將總中心所有計算能力和存儲能力全部虛擬化為一個巨大的資源池，各應用依據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，預計將能使總中心的資源利用率提升1倍，有效增強數據總中心的承載能力。同時，虛擬化技術隔離了實際物理硬件與虛擬資源間的直接聯系，實現了軟硬件運維分離，硬件運維與虛擬服務器之間互不影響，應用維護只考慮資源的占用，而不再考慮物理服務器，促進運維專業化。虛擬資源池的構建，HA、Vmotion技術的應用提高了系統的可用性和可靠性，運維工作壓力進一步減輕。
2）集中部署
在大集中背景下，信息化建設重點在數據總中心，而在數據分中心的投入銳減，數據分中心對本地應用靈活部署的支持力度日益減弱，卻依舊占用大量運維資源和科技力量。總中心虛擬資源池的建成，使得總中心有能力承載數據分中心的應用。數據分中心系統可集中部署在總中心虛擬資源池中，總中心進行專業、高效的硬件運維，分中心科技專注于應用維護，可以有效提高運維工作效率和整個系統資源利用效率，節能減排，更重要的是解放了分中心大量科技力量。
3 定義數據庫描述文件DB Profile 的操作步驟
說明：為數據源“jwsou”創建一個名字為“jwfile”的DB Profile。
1）在PB集成環境中用鼠標單擊工具欄的DB Profile圖標按鈕，打開Database Profile對話框。
2）用鼠標右擊ODB ODBC 節點，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的ODBC數據源——“jwsou”。
5）在Use ID文本框中輸入登錄數據庫的用戶名（默認值）：DBA。
6）在Password 文本框中輸入密碼（默認值）：sql。
7）選擇DataBase Profile Setup-ODBC 對話框中的Preview選項卡，單擊Test Connection按鈕，出現對話框，若顯示“Connection
successful”信息，則表示Profile“jwfile”創建成功。
8）單擊“確定”按鈕，關閉對話框，單擊DataBase Profile Setup對話框的OK按鈕，返回數據庫畫板。
9）在數據庫畫板中選擇“jwfile”并右擊鼠標，在彈出的快捷菜單中選擇Connect菜單子項，若“jwfile”前出現對號圖標，則數據庫
連接成功。
以上命令均在不同機器上測試成功。
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