水電廠服務(wù)器虛擬化技術(shù)的應(yīng)用

董 媛，曾小平，陳 艷

（新安江水力發(fā)電廠，浙江 建德 311608）

水電廠服務(wù)器虛擬化技術(shù)的應(yīng)用

董 媛，曾小平，陳 艷

（新安江水力發(fā)電廠，浙江 建德 311608）

介紹一種基于節(jié)省服務(wù)器硬件的服務(wù)器新技術(shù)--虛擬化，主要解決了水電站信息化管理中服務(wù)器繁多、設(shè)備分散、距離較遠(yuǎn)，實(shí)際應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器硬件節(jié)省、統(tǒng)一管理、操作方便等，還對機(jī)房的電源、物理環(huán)境等起到減輕負(fù)擔(dān)的作用。

虛擬化；服務(wù)器；硬件共用；管理簡便；節(jié)約能源

0 引言

隨著信息化程度的不斷提高，生產(chǎn)信息化、管理信息化、辦公無紙化等逐步實(shí)現(xiàn)，越來越多的業(yè)務(wù)系統(tǒng)依賴于信息化系統(tǒng)的支撐。在電廠信息化的建設(shè)發(fā)展過程中，各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)和更新?lián)Q代，每個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)均占用大量的新舊服務(wù)器，硬件利用率低下、管理復(fù)雜、運(yùn)行成本居高不下等問題正逐漸顯現(xiàn)。

1 服務(wù)器虛擬化方案的優(yōu)勢及創(chuàng)新點(diǎn)

新安江電廠利用服務(wù)器虛擬化技術(shù)，使得操作系統(tǒng)不再直接安裝在硬件上，業(yè)務(wù)服務(wù)器成為邏輯服務(wù)器概念，形成了邏輯層和物理層分離的橫向結(jié)構(gòu)，不僅硬件資源復(fù)用方便，管理效率也大大提高。

1.1 增強(qiáng)了服務(wù)器安全性、應(yīng)用連續(xù)性明顯提高

電廠原有數(shù)據(jù)中心，以服務(wù)器雙節(jié)點(diǎn)HA方式，針對單應(yīng)用系統(tǒng)，使服務(wù)器安全保障只能限于雙節(jié)點(diǎn)；服務(wù)器虛擬化形成整個(gè)內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器群，針對單應(yīng)用系統(tǒng)，以整個(gè)服務(wù)器群提供了系統(tǒng)運(yùn)營安全。在線系統(tǒng)遷移和多節(jié)點(diǎn)容災(zāi)HA，使虛擬化安全性能比原有雙機(jī)HA，有了成倍的提高。

1.2 服務(wù)器群和應(yīng)用系統(tǒng)維護(hù)簡便、建設(shè)成本和能耗明顯降低

原雙機(jī)熱備方案需要單應(yīng)用系統(tǒng)一組服務(wù)器，單獨(dú)維護(hù)，并且維護(hù)時(shí)需要停機(jī)及復(fù)雜的設(shè)置。虛擬化提供了virtualization控制平臺，統(tǒng)一配置整個(gè)服務(wù)器群資源和存儲資源，是服務(wù)器群管理方式從單點(diǎn)向網(wǎng)絡(luò)化管理轉(zhuǎn)化，具備很大優(yōu)勢。虛擬化技術(shù)一方面提高了服務(wù)器利用率，將2臺HP580服務(wù)器，可以虛擬化成10臺以上服務(wù)器使用（目前新安江電虛擬化為8臺）；另一方面統(tǒng)一的管理和在線遷移，大量降低了維護(hù)成本。

1.3 統(tǒng)一存儲減少空間浪費(fèi)、統(tǒng)一容災(zāi)備份

一方面，虛擬化的在線系統(tǒng)遷移功能，需要建立服務(wù)器群的統(tǒng)一存儲。另一方面，減少服務(wù)器存儲，統(tǒng)一到集中存儲，能夠減少磁盤空間浪費(fèi)，同時(shí)提高整體系統(tǒng)性能。

（1）利用跨存儲的鏡像技術(shù)，在任意一臺存儲故障的情況下都能唯一實(shí)現(xiàn)零停機(jī)。

（2）不對應(yīng)用性能產(chǎn)生負(fù)面影響。

（3）在由于任何原因?qū)е聝蓚€(gè)存儲不一致后，支持增量數(shù)據(jù)同步。

（4）即便在性能不一致的雙存儲環(huán)境下，利用賽門鐵克的存儲管理技術(shù)，通過對讀操作的響應(yīng)設(shè)備的指定，仍能充分發(fā)揮高性能存儲帶來的性能提升。

（5）對所有存儲維護(hù)操作都能在線完成，消除了因存儲維護(hù)操作而引發(fā)的計(jì)劃內(nèi)停機(jī)時(shí)間，進(jìn)一步提升了應(yīng)用的高可用性。

2 新安江電廠服務(wù)器虛擬化實(shí)施方案

由于運(yùn)行在新安江水電站服務(wù)器虛擬化環(huán)境的2臺服務(wù)器都是Windows系統(tǒng)，資源池中有一種型號的服務(wù)器，因此對于資源池中的2臺服務(wù)器配置要求如表1：

表1 新安江電廠虛擬化服務(wù)器主機(jī)硬件配置表

2.1 服務(wù)器軟件配置

新安江電廠服務(wù)器虛擬化環(huán)境需要支持資源池（Resource Pool）、在線遷移（XenMotion）、高可用性（HA）等高級功能，需要使用Essentials for XenServer Enterprise。

2.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

資源池中的連接到netapp存儲的物理服務(wù)器需要配置了4塊千兆網(wǎng)卡，連接到IBM、HP的SAN存儲需要配置4塊網(wǎng)卡，因?yàn)椴恍枰獑为?dú)的網(wǎng)卡作存儲的專用網(wǎng)絡(luò)，4塊網(wǎng)卡作用如表2所述：

表2 虛擬化服務(wù)器網(wǎng)卡配置表

每臺服務(wù)器的物理網(wǎng)卡NIC3用于XenCenter和XenServer的通訊，該網(wǎng)卡的IP地址配置需要能夠和安裝XenCenter的客戶端通訊。

物理網(wǎng)卡NIC2配置為iSCSI或NFS存儲專用網(wǎng)絡(luò)，采用獨(dú)立的IP地址網(wǎng)段，和管理網(wǎng)絡(luò)以及虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)隔離，從而保證NIC1上只有和存儲相關(guān)的數(shù)據(jù)流通過。

圖1 虛擬機(jī)生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)配置示意圖

2.3 存儲方案

存儲部分設(shè)計(jì)分為服務(wù)器的本地存儲和遠(yuǎn)程共享存儲兩個(gè)部分，基本的設(shè)計(jì)思路是本地存儲用于安裝XenServer和保存資源池的元數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程共享存儲保存所有虛擬機(jī)的虛擬鏡像文件（Virtual Disk Image）以支持XenMotion和HA。

圖2 虛擬化服務(wù)器存儲示意圖

2.4 備份方案

2.4.1 系統(tǒng)災(zāi)難恢復(fù)方案

根據(jù)新安江水利發(fā)電廠的實(shí)際環(huán)境決定使用Symantec Backup Exec SystemRecovery8.5對系統(tǒng)進(jìn)行災(zāi)難恢復(fù)。

（1）實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)災(zāi)難的快速恢復(fù)，必須在每臺虛擬機(jī)上安裝Symantec Backup Exec System Recovery，可以通過Symantec Backup Exec SystemRecoveryManager提供的“easyinstaller”功能快速的在虛擬機(jī)上安裝。

（2）通過Symantec Backup Exec System Recovery Manager可以集中設(shè)置各項(xiàng)備份策略。

2.4.2 數(shù)據(jù)備份方案

針對新安江水利發(fā)電廠的建設(shè)目標(biāo)，使用Symantec的netbackup6.5作為數(shù)據(jù)備份的管理軟件。Netbackup的數(shù)據(jù)中心級介質(zhì)管理使企業(yè)具有了包括帶庫共享在內(nèi)的管理介質(zhì)的各方面能力，并NetBackup的Java界面提供了對所有備份和恢復(fù)操作的完整的實(shí)時(shí)和歷史情況分析。

（1）要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)備份和還原（文件、數(shù)據(jù)庫等），必須將NetBacukup客戶機(jī)安裝在虛擬機(jī)中。NetBackup主服務(wù)器可以通過遠(yuǎn)程推送的方式將NetBackup客戶機(jī)安裝到windows平臺的虛擬機(jī)上。

（2）用戶可以通過 NetBackup遠(yuǎn)程管理控制臺或NetBackup-Java管理控制臺登錄到NetBackup主服務(wù)器統(tǒng)一配置各臺虛擬機(jī)的備份策略。

圖3 系統(tǒng)備份整體構(gòu)架圖

2.5 業(yè)務(wù)連續(xù)性設(shè)計(jì)

2.5.1 Xenmotion方案

在資源池的支持下，所有的虛擬機(jī)都可以在物理服務(wù)器之間在線遷移，提供的對外服務(wù)不會中斷。

圖4 系統(tǒng)災(zāi)難恢復(fù)框架圖

需要強(qiáng)調(diào)的是為了實(shí)現(xiàn)XenMotion在線遷移的功能，所有的虛擬服務(wù)器必須預(yù)先安裝CitrixXenServer Tools。

2.5.2 高可用性HA方案

圖5 數(shù)據(jù)備份整體構(gòu)架圖

圖6 數(shù)據(jù)備份框架圖

XenServer的HA功能可以通過XenCenter的圖形界面提供，當(dāng)Enable HA時(shí)向?qū)詣訂?，?zhí)行過程中系統(tǒng)會計(jì)算當(dāng)前資源池的空閑資源是否可以支持HA的功能。為了保證最重要的服務(wù)器能夠始終獲得HA所需要的資源，將虛擬機(jī)進(jìn)行分類，重要性高的設(shè)置為“Protect”級別，剩余的服務(wù)器設(shè)置為“Restart ifPossible”級別。

3 產(chǎn)生的實(shí)際效果

3.1 降低運(yùn)行成本

硬件的減少降低了硬件的維護(hù)和服務(wù)費(fèi)用，并且?guī)砹诉\(yùn)維費(fèi)用的降低，包括：機(jī)柜空間、電力消耗、制冷費(fèi)用等等。

3.2 減少硬件投資

由于服務(wù)器虛擬化使得多操作系統(tǒng)可以共用硬件，使服務(wù)器數(shù)量大大減少，就新安江電廠而言，虛擬化前后的服務(wù)器數(shù)量對比為4∶1，大大節(jié)省購買服務(wù)器的投入；由于存儲的共享性提高，對存儲設(shè)備的投資也大大節(jié)??；再加上服務(wù)器和存儲減少帶來的機(jī)房空間的節(jié)省、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備簡化等等，服務(wù)器虛擬化直接給硬件投資帶來了較大的節(jié)省。

3.3 簡化系統(tǒng)維護(hù)管理、提高響應(yīng)能力

系統(tǒng)的維護(hù)管理從原來的縱向分割式的多線管理變成了橫向統(tǒng)一管理，服務(wù)器的使用和分配更加方便；采用動態(tài)數(shù)據(jù)中心技術(shù)后，為邏輯服務(wù)器分配計(jì)算能力的工作可以自動化完成，大大提高了電廠信息系統(tǒng)的響應(yīng)能力。

3.4 業(yè)務(wù)連續(xù)性和災(zāi)備能力得到提高

大大提高了服務(wù)器的業(yè)務(wù)連續(xù)性和災(zāi)難備份能力，不用再因?yàn)榉?wù)器維護(hù)而終止業(yè)務(wù)運(yùn)行，所有的服務(wù)器之間都具備了在線備份能力；數(shù)據(jù)集中管理更加安全，異地災(zāi)備也變得更加實(shí)時(shí)和方便。

4 今后的拓展方向：建立一個(gè)集群化的虛擬化平臺

目前新安江電廠虛擬化的環(huán)境結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用數(shù)量有限，兩臺物理機(jī)組成的資源池保證了當(dāng)前應(yīng)用的正常運(yùn)行。從虛擬化平臺功能性來說，建立一個(gè)集群化的虛擬平臺能夠使新安江電廠的服務(wù)器系統(tǒng)得到更高的系統(tǒng)可靠性，容災(zāi)能力，計(jì)算能力以及更好的擴(kuò)充性能。在一個(gè)集群化的虛擬平臺中，可以得到的不僅是1+1，N+1的冗余，可以是N+3,N+4的冗余。而對于信息管理人員，只需要根據(jù)業(yè)務(wù)的需求來計(jì)算力資源進(jìn)行分配，不再需要復(fù)雜的硬件環(huán)境配置，繁瑣的基礎(chǔ)安裝。同樣，一個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)結(jié)束，不再是一堆陳舊的設(shè)備回收，而是一個(gè)隨時(shí)可以分配利用的計(jì)算力資源。

[1]葉水勇，孫曉燕.利用虛擬化技術(shù)對服務(wù)器和應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行整和 [J].電力信息化，2009，11（7）.

TV736

B

1672-5387（2011）03-0027-03

2011-04-11

董媛（1986-），女，學(xué)士，助理工程師，主要從事水電廠信息系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)工作。