虛擬化技術在電廠IT系統中的應用

張秉霞，徐志勇

（神華河北國華滄東發電有限責任公司，河北 滄州 061113）

神華河北國華滄東發電有限責任公司（簡稱“滄東公司”）IT 系統由于受制于物理硬件使得服務器利用率較低，隨著滄東公司業務量的增加，增加1套應用系統就要相應增加1臺備用服務器，造成服務器的堆砌，而且由于應用系統硬件多為單點故障，使得應用系統恢復時間較長，從而造成業務流和決策流的不順暢，在增加滄東公司運維和管理成本的同時，也影響到公司的生產秩序和工作效率。

1 虛擬化技術介紹

虛擬化原本是指資源的抽象化，也就是單一物理資源的多個邏輯表示，或者多個物理資源的單一邏輯表示。在計算機方面通常是指計算元件在虛擬的基礎上而不是真實的基礎上運行。虛擬化技術可以擴大硬件的容量，簡化軟件的重新配置過程。將服務器物理資源抽象成邏輯資源，讓1臺服務器變成幾臺甚至上百臺相互隔離的虛擬服務器，或者讓幾臺服務器變成1臺服務器，由此不再受限于物理上的界限，而是讓CPU、內存、磁盤、I／O 等硬件變成可以動態管理的“資源池”，從而提高資源的利用率，簡化系統管理，實現服務器整合，讓硬件對業務的變化更具適應力［1］。

虛擬服務器就是在1臺物理服務器上，通過虛擬化軟件，搭建多臺不同的操作系統，形成相互獨立又并行運行的服務器。在物理服務器硬件資源滿足的情況下，可以替代多臺傳統服務器，達到提高服務器資源利用率，實現服務器應用的整合。

2 虛擬化技術的應用

2.1 構建虛擬服務器

由于VMware技術在存儲（SAN）廠商、服務器廠商和網絡設備廠商中具有良好的應用范例，國華滄東電廠最終選擇VMware產品以確保虛擬服務器平臺的運行順暢，并使用過去管理物理服務器的類似方法管理虛擬服務器［2］。

2.1.1 服務器硬件擴展

為降低成本，將原有服務器進行資源擴展后進行利用，整個虛擬架構采用6臺IBM system X3650服務器，安裝虛擬化操作系統組成ESX server，并進行如下硬件擴展。HBA 卡：為滿足虛擬化架構對存儲架構的需要，每臺服務器配置2 塊4 GB HBA卡；內存：所有傳統物理服務器的內存合計為52 GB，考慮到ESX server本身的資源占用，將6 臺ESX server總內存擴展到84GB；網卡：虛擬化后1臺物理機器上運行多個虛擬機，另外需要進行遷移虛擬文件、災難恢復等操作，每臺物理機擴展2塊網卡。

2.1.2 存儲系統配置

存儲系統采用SAN 企業級存儲架構，使用EMC CX4－120磁盤陣列，和博科SILKWORM 240E光纖交換機。

2.1.3 虛擬軟件安裝

利用1臺IBM system X346服務器安裝VMware vCenter Server，作為虛擬平臺的控制管理中心，實現所有硬件服務器、虛擬機的集中統一管理。虛擬服務器軟件采用VMWARE Vsphere 4企業套件，該套件功能如表1所示。

表1 VMWARE Vsphere 4企業套件功能

2.1.4 系統加密功能的實現

由于虛擬架構本身的特性，無法實現對USB加密狗的支持，故采用Digi AnywhereUSB／5，通過網絡將USB加密狗進行共享，達到系統加密要求。

2.2 部署虛擬存儲系統

圖1是虛擬化存儲系統部署圖。利用現有的2個機房的環境和6臺ESX Server，在2個機房中各放置3臺ESX Server和1 臺光纖交換機，在每臺ESX Server上配置2塊4GB HBA 卡，連接SAN網絡，實現全光纖全冗余的存儲網絡硬件環境。

圖1 虛擬化存儲系統部署

其中光纖存儲系統部署在A 機房，做為主存儲設備，其功能是：

a.在單個機房的物理服務器的HBA 卡或光纖線纜出現故障時，可以通過物理服務器上的冗余光纖鏈路保持業務的運行。

b.在單個機房的光纖交換機或光纖線纜出現故障時，可以通過物理服務器上的冗余光纖鏈路保持業務的運行。

c.在單個機房的ESX Server出現故障時，可以由Vcenter管理平臺，遷移故障物理服務器上的虛擬機至其他完好的物理服務器上，保持業務運行。

2.3 部署虛擬網絡系統

圖2是虛擬化網絡系統部署圖，通過以下連接方式，實現網絡交換機、服務器、線路的冗余。

圖2 虛擬化網絡系統部署

2.4 系統遷移及測試

利用VMware vCenter Converter功能，將物理機以及各種格式的虛擬機轉換為ESX 虛擬機，轉換的系統可導入到vCenter Server清單中進行統一管理。系統遷移后，分別對系統功能、數據完整性、系統架構等進行測試，測試項目包括：業務系統測試、虛擬化軟件的Vmotion測試、虛擬化軟件的HA 測試、服務器網卡冗余測試、存儲系統光纖鏈路的冗余測試、網絡架構的冗余測試和USB共享器測試。系統測試通過后進入試運行階段。

3 應用效果

該平臺的應用，解決了傳統單一物理服務器部署應用方式所造成的成本高、利用率低、可用性低、兼容性差等弊端。利用VMware虛擬架構軟件的服務器，虛擬架構解決方案整合比能夠達到5∶1，而且每個服務器的平均利用率從5%～15%提高到60%～80%，簡化了服務器群管理的復雜性，提高了整體系統的可用性，減少了機房空間、機柜、網線，耗電量，空調和人力等投資成本。虛擬技術由于采用了將傳統服務器應用程序環境封裝成可移動的檔案文件的技術，較容易實現業務的連續不間斷運行，針對應用和訪問量靈活部署，降低了總成本。

4 結束語

滄東公司IT 系統采用虛擬化技術后，所有服務器及業務均集中在同一個平臺上管理，新的服務器在安裝虛擬化的操作系統平臺后即可投入資源池為所有虛擬共享使用，而不依賴具體的硬件系統，新的業務應用部署只要將操作系統和應用程序封裝為新的虛擬機投入運行即可，而不用考慮硬件采購、安裝調試和兼容性［3］。通過對上述信息系統進行虛擬化整合，有效避免了大量應用系統運行在單一的服務器上依靠本地硬盤進行數據存儲的單點故障，實現了所有業務的虛擬架構整合，提高了信息系統的資源利用率。

［1］金 海.計算系統虛擬化——原理與應用［M］.北京：清華大學出版社，2008.

［2］張 巍.企業虛擬化實戰——VMware篇［M］.北京：機械工業出版社，2009.

［3］王慶波，金 涬，何 樂，等.虛擬化與云計算［M］.北京：電子工業出版社，2009.