基于虛擬化技術(shù)的雙活數(shù)據(jù)中心平臺(tái)在企業(yè)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

杜向文

（廣東粵電南水發(fā)電有限責(zé)任公司，廣東 韶關(guān) 512700）

[摘 要]隨著信息化系統(tǒng)不斷增長(zhǎng)、集中的業(yè)務(wù)對(duì)企業(yè)IT信息部門的要求越來(lái)越高，人們對(duì)數(shù)據(jù)中心也提出更高的能力要求。傳統(tǒng)的硬件服務(wù)部署模式，存在資源利用低、投資成本高、管理難度大等問題。基于此，本文研究基于虛擬化技術(shù)的雙活數(shù)據(jù)中心在企業(yè)中的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用，以為企業(yè)信息系統(tǒng)計(jì)算資源的優(yōu)化提供參考。

[關(guān)鍵詞]虛擬化技術(shù)；雙活數(shù)據(jù)中心；企業(yè)

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.10.038

[中圖分類號(hào)]TP399 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1673-0194（2017）10-00-02

目前，國(guó)內(nèi)多數(shù)企業(yè)的應(yīng)用系統(tǒng)仍然在老舊的服務(wù)器硬件上運(yùn)行，如果更新服務(wù)器，則會(huì)增加企業(yè)的采購(gòu)成本和運(yùn)作成本，還會(huì)帶來(lái)更多供電和冷卻的開支；且服務(wù)器沒有得到充分利用，這導(dǎo)致了大量的硬件、空間以及電力的浪費(fèi)。同時(shí)，由于應(yīng)用程序兼容性的問題，IT人員只能通過在不同服務(wù)器中分別運(yùn)行的方式，將應(yīng)用程序隔離，這又會(huì)導(dǎo)致服務(wù)器數(shù)量的增長(zhǎng)。每次增加新的應(yīng)用，必須購(gòu)置新的服務(wù)器，這使IT部門更加難以應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)快速成長(zhǎng)和不斷變動(dòng)的需求。

1 物理計(jì)算資源發(fā)展的局限性

在物理計(jì)算資源技術(shù)中，企業(yè)為建設(shè)一個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)需要部署一套硬件服務(wù)器，但在信息化飛速發(fā)展的今天，這種部署模式已經(jīng)不能滿足企業(yè)信息化系統(tǒng)的高性能、安全、穩(wěn)定、可靠及簡(jiǎn)化管理的需求，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.1 存在服務(wù)器服務(wù)過期的隱憂

一款硬件產(chǎn)品使用生命周期在5年左右，超過這個(gè)周期，服務(wù)器原廠家可能將不再對(duì)其提供技術(shù)服務(wù)，若服務(wù)器某些部件出現(xiàn)故障，無(wú)法及時(shí)找到可靠的備件更換，穩(wěn)定性必將受到嚴(yán)重影響。

1.2 服務(wù)器更換成本高、管理難度大

如果企業(yè)考慮對(duì)原有信息系統(tǒng)中的老舊服務(wù)器進(jìn)行更換，一方面需要重新采購(gòu)的服務(wù)器數(shù)量大，成本高；另一方面會(huì)有來(lái)自于信息系統(tǒng)中應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)的遷移問題，同時(shí)大量的服務(wù)器也帶來(lái)了復(fù)雜的各類服務(wù)器管理，系統(tǒng)管理員維護(hù)難度增大，從而影響了系統(tǒng)的可用性。

1.3 存在資源部署浪費(fèi)及信息安全風(fēng)險(xiǎn)

企業(yè)大部分服務(wù)器采用INTEL X86架構(gòu)，但隨著業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)，服務(wù)器數(shù)量逐年增長(zhǎng)，而單個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)計(jì)算資源需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于一臺(tái)物理服務(wù)器資源，多種操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、中間件共用服務(wù)器，存在兼容性問題及互相影響的風(fēng)險(xiǎn)，在不對(duì)當(dāng)前資源分配、使用模式變動(dòng)的情況下，企業(yè)無(wú)法保障信息系統(tǒng)安全，亦無(wú)法實(shí)現(xiàn)資源高效利用和成本投入控制。

1.4 設(shè)備穩(wěn)定性影響業(yè)務(wù)系統(tǒng)正常運(yùn)作的風(fēng)險(xiǎn)

企業(yè)大部分的業(yè)務(wù)系統(tǒng)都是單機(jī)部署。進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)、升級(jí)或者擴(kuò)容時(shí)，需要停機(jī)進(jìn)行，造成應(yīng)用中斷，大大降低了可用性。

2 虛擬化技術(shù)的應(yīng)用

結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外IT技術(shù)的發(fā)展情況，企業(yè)通常會(huì)采用虛擬化來(lái)改變以往的單服務(wù)器的應(yīng)用。該技術(shù)通過利用支持硬件虛擬化的服務(wù)器硬件，安裝底層虛擬機(jī)系統(tǒng)，將服務(wù)器物理資源抽象成邏輯資源，并通過虛擬化層與底層硬件平臺(tái)完成系統(tǒng)交互，從而充分保證現(xiàn)有服務(wù)器無(wú)需做任何更改即可穩(wěn)定運(yùn)行于全新的平臺(tái)上。利用虛擬化軟件的高可用功能，虛擬化技術(shù)將設(shè)備的多個(gè)節(jié)點(diǎn)組成一個(gè)集群，從而將現(xiàn)有的應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高可用功能，避免從前硬件故障需要人為干預(yù)以恢復(fù)系統(tǒng)的繁瑣過程。設(shè)備是一個(gè)由高性能的節(jié)點(diǎn)組成的橫向擴(kuò)展集群，集群每個(gè)節(jié)點(diǎn)除了含有處理器、內(nèi)存外，還帶有本地存儲(chǔ)系統(tǒng)，不同節(jié)點(diǎn)之間的存儲(chǔ)系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)高可用的功能，以確保數(shù)據(jù)的安全和可用性。

3 傳統(tǒng)雙活虛擬化部署

傳統(tǒng)雙活虛擬化部署模式是在每臺(tái)獨(dú)立服務(wù)器中安裝虛擬化軟件，如VMWARE或Hyper-V，同時(shí)在每臺(tái)服務(wù)器中配置光纖通道卡連接存儲(chǔ)虛擬網(wǎng)關(guān)，并通過存儲(chǔ)虛擬網(wǎng)關(guān)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)到共享存儲(chǔ)系統(tǒng)，在共享存儲(chǔ)系統(tǒng)中創(chuàng)建RAID組、劃分不同的磁盤空間，分配給前端虛擬主機(jī)使用，構(gòu)建虛擬化平臺(tái)為企業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)分配按需計(jì)算及存儲(chǔ)資源，同時(shí)利用虛擬化HA、Vmotion等高可用性功能，使企業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的連續(xù)性得到保障。通常為確保提高數(shù)據(jù)的安全級(jí)別，企業(yè)需要增加一臺(tái)存儲(chǔ)系統(tǒng)，將業(yè)務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用及數(shù)據(jù)存放在2套存儲(chǔ)系統(tǒng)中。傳統(tǒng)雙活虛擬化部署結(jié)構(gòu)如圖1所示。

傳統(tǒng)服務(wù)器配合存儲(chǔ)系統(tǒng)部署虛擬化方式的優(yōu)點(diǎn)：服務(wù)器、存儲(chǔ)系統(tǒng)可按需配置；可通過虛擬化軟件提高物理服務(wù)器的資源利用率以及業(yè)務(wù)系統(tǒng)的連續(xù)性。

同時(shí)，傳統(tǒng)服務(wù)器加存儲(chǔ)系統(tǒng)部署虛擬化方式缺點(diǎn)也很明顯，主要包括：物理服務(wù)器數(shù)量多，整體虛擬化平臺(tái)部署難度大，維護(hù)成本高；虛擬化主機(jī)（如VMWARE為ESXi主機(jī)）所有數(shù)據(jù)均保存在共享存儲(chǔ)系統(tǒng)中，若存儲(chǔ)系統(tǒng)出現(xiàn)異常將直接影響所有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)；傳統(tǒng)的存儲(chǔ)系統(tǒng)采用RAID的保護(hù)方式，當(dāng)模塊磁盤出現(xiàn)故障后會(huì)進(jìn)行磁盤重建，在重建過程中，存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能會(huì)受到較大影響；傳統(tǒng)的存儲(chǔ)系統(tǒng)為縱向擴(kuò)展方式，便于擴(kuò)展容量，但對(duì)于存儲(chǔ)性能的提升通常需要更換為具備更高性能的存儲(chǔ)設(shè)備，存儲(chǔ)更換難度大，風(fēng)險(xiǎn)高；為提高業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全級(jí)別，必須以網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2臺(tái)存儲(chǔ)系統(tǒng)作為鏡像，這就必須部署存儲(chǔ)虛擬網(wǎng)關(guān)，導(dǎo)致采購(gòu)成本增加；大量的服務(wù)器、存儲(chǔ)系統(tǒng)，系統(tǒng)架構(gòu)復(fù)雜，管理員需要管理更多的設(shè)備，管理難度增加，同時(shí)大量的設(shè)備導(dǎo)致能耗更高。

4 業(yè)務(wù)云融合虛擬平臺(tái)方案

傳統(tǒng)的傳統(tǒng)服務(wù)器配合存儲(chǔ)系統(tǒng)部署虛擬化方式，無(wú)法從根本上解決雙活數(shù)據(jù)中心應(yīng)用與部署的問題，基于此，本文提出了融合虛擬平臺(tái)的雙活數(shù)據(jù)中心部署方案。

4.1 融合虛擬平臺(tái)的部署結(jié)構(gòu)

融合虛擬平臺(tái)方案采用融合計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源以及虛擬化平臺(tái)于一體的BCP4200產(chǎn)品，通過1 GB交換機(jī)連接到企業(yè)內(nèi)部交換網(wǎng)絡(luò)中。每臺(tái)BCP4200設(shè)備含有兩個(gè)獨(dú)立的計(jì)算存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)是一臺(tái)獨(dú)立的服務(wù)器（如在管理中心被視為一臺(tái)獨(dú)立的主機(jī)），即每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是一臺(tái)標(biāo)配有2路6核CPU、128 GB內(nèi)存的PC服務(wù)器，同時(shí)每個(gè)節(jié)點(diǎn)都預(yù)先安裝配置了虛擬架構(gòu)套件軟件。利用虛擬化軟件的高級(jí)功能HA，將多個(gè)節(jié)點(diǎn)組成一個(gè)集群，集群中每個(gè)節(jié)點(diǎn)除了含有處理器、內(nèi)存外，還帶有本地存儲(chǔ)器，節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)了鏡像功能，并通過虛擬化軟件形成存儲(chǔ)庫(kù)，即存儲(chǔ)資源為所有節(jié)點(diǎn)所共享，通過P2V轉(zhuǎn)換物理服務(wù)器系統(tǒng)或節(jié)點(diǎn)中重新部署安裝虛機(jī)操作系統(tǒng)及應(yīng)用，即可完成業(yè)務(wù)系統(tǒng)的遷移工作。BizCON BCP網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。

如圖2所示，一套融合虛擬平臺(tái)至少含2個(gè)獨(dú)立節(jié)點(diǎn)（服務(wù)器），每個(gè)節(jié)點(diǎn)配置6塊以上高速性能的SAS企業(yè)級(jí)高速磁盤，通過分布式文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)融合的存儲(chǔ)資源。

4.2 融合虛擬平臺(tái)建設(shè)雙活數(shù)據(jù)中心的優(yōu)點(diǎn)

基于融合虛擬平臺(tái)建設(shè)雙活數(shù)據(jù)中心的方案，對(duì)比傳統(tǒng)服務(wù)器配合存儲(chǔ)系統(tǒng)部署虛擬化具有顯著的優(yōu)勢(shì)：①預(yù)安裝虛擬化軟件，部署簡(jiǎn)單；②空間提供高度的融合架構(gòu)，包含2個(gè)高性能節(jié)點(diǎn)（服務(wù)器）、2TB存儲(chǔ)空間，極大地減少了數(shù)據(jù)中心的空間、能源和冷卻需求；③利用虛擬化軟件的HA功能，將多個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)群集，可以持續(xù)不斷地監(jiān)控節(jié)點(diǎn)集群中資源池的利用率及運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)某一節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，可自動(dòng)將應(yīng)用遷移到其他健康節(jié)點(diǎn)，并能根據(jù)需要在虛擬機(jī)中智能分配其所需的資源，增強(qiáng)靈活性，減少停機(jī)時(shí)間，保持業(yè)務(wù)的持續(xù)性和穩(wěn)定性；④標(biāo)準(zhǔn)配置2～4個(gè)虛擬控制器，可提供高級(jí)別的硬件容錯(cuò)，并可確保當(dāng)某一控制器故障后，保持應(yīng)用系統(tǒng)不停頓，并提供穩(wěn)定的性能，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間足夠的情況下，多個(gè)控制器同時(shí)故障時(shí)，也能保證業(yè)務(wù)系統(tǒng)不間斷運(yùn)行；⑤存儲(chǔ)系統(tǒng)具備鏡像功能，即使發(fā)生在整個(gè)節(jié)點(diǎn)故障的情況下，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)均不會(huì)有任何影響，也不需要重建數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)將自動(dòng)切換到鏡像節(jié)點(diǎn)上；⑥橫向擴(kuò)展架構(gòu)，降低了重新架構(gòu)未來(lái)部署的復(fù)雜性，當(dāng)需要更多資源時(shí)，無(wú)需停機(jī)便可無(wú)縫添加其他節(jié)點(diǎn)，因此無(wú)須過度部署基礎(chǔ)設(shè)施，使系統(tǒng)擴(kuò)展不存在任何不確定性；⑦所有計(jì)算和存儲(chǔ)資源一目了然，簡(jiǎn)化了日常管理。

綜合對(duì)比分析，筆者推薦采用企業(yè)建設(shè)基于虛擬化技術(shù)的雙活數(shù)據(jù)中心平臺(tái)。

4.3 融合虛擬平臺(tái)在雙活數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用

系統(tǒng)平臺(tái)的建成，可實(shí)現(xiàn)核心應(yīng)用運(yùn)行在虛擬主機(jī)平臺(tái)上，應(yīng)用可以在多節(jié)點(diǎn)的虛擬化平臺(tái)中運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)不同節(jié)點(diǎn)間的切換，以確保持續(xù)運(yùn)行；通過雙活智能數(shù)據(jù)保護(hù)系統(tǒng)，完成文件、數(shù)據(jù)庫(kù)、操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)備份與瞬間恢復(fù)，并可隨時(shí)驗(yàn)證、演練本地或異地容災(zāi)兩大功能。企業(yè)可通過平臺(tái)實(shí)現(xiàn)以下應(yīng)用。

（1）業(yè)務(wù)集中管理：應(yīng)用系統(tǒng)可在虛擬化平臺(tái)上運(yùn)行；節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，業(yè)務(wù)可自動(dòng)遷移到其他節(jié)點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行。

（2）一體化的平臺(tái)：雙節(jié)點(diǎn)虛擬主機(jī)平臺(tái)，運(yùn)行Windows、Linux等應(yīng)用系統(tǒng)，支持原有物理系統(tǒng)遷移到虛擬主機(jī)平臺(tái)。

（3）實(shí)時(shí)備份、高效容災(zāi)、隨時(shí)驗(yàn)證及演練：實(shí)時(shí)備份，不消耗主機(jī)資源；內(nèi)在及外在故障分層恢復(fù)，確保容災(zāi)有效和高效；輕松驗(yàn)證災(zāi)備數(shù)據(jù)，可隨時(shí)進(jìn)行容災(zāi)演練。

（4）瞬間恢復(fù)、無(wú)需回存、立即可用：1分鐘恢復(fù)丟失文件；10分鐘內(nèi)恢復(fù)任何本地故障；30分鐘內(nèi)從站點(diǎn)級(jí)災(zāi)難中恢復(fù)業(yè)務(wù)運(yùn)行。

（5）高可用功能：某一節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)宕機(jī)或者其他物理故障時(shí)，運(yùn)行于上面的應(yīng)用和數(shù)據(jù)可以自動(dòng)切換到其他節(jié)點(diǎn)中。支持自動(dòng)精簡(jiǎn)功能節(jié)約帶寬、存儲(chǔ)、成本帶寬，節(jié)省達(dá)90%；存儲(chǔ)容量節(jié)省超過50%。

（6）開放架構(gòu)、全面兼容、充分利舊：支持每一節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)共享到其他節(jié)點(diǎn)，支持中心統(tǒng)一部署存儲(chǔ)，可以直接部署到遠(yuǎn)程中心；支持IP-SAN、FC-SAN等連接方式；支持舊存儲(chǔ)設(shè)備接入管理、無(wú)中斷部署，無(wú)需改變現(xiàn)有IT架構(gòu)；不受品牌或技術(shù)的限制，支持任意存儲(chǔ)設(shè)備、軟件及協(xié)議；支持異構(gòu)存儲(chǔ)復(fù)制，容災(zāi)站點(diǎn)可使用廉價(jià)存儲(chǔ)硬件；充分利舊資源，最大化投資回報(bào)率。

（7）遷移功能：支持應(yīng)用在不同節(jié)點(diǎn)之間的在線或冷遷移。無(wú)縫擴(kuò)容新增加的虛擬平臺(tái)可以無(wú)縫融合到原來(lái)的平臺(tái)。原有平臺(tái)無(wú)需停電、無(wú)需停應(yīng)用。

（8）開放性功能：支持其他標(biāo)準(zhǔn)虛擬服務(wù)器加入到虛擬主機(jī)平臺(tái)統(tǒng)一管理及協(xié)調(diào)工作。比如，原來(lái)災(zāi)備項(xiàng)目的DELL虛擬服務(wù)器需要統(tǒng)一進(jìn)來(lái)進(jìn)行管理，并可以作為一個(gè)新的計(jì)算節(jié)點(diǎn)。

（9）存儲(chǔ)共享功能：支持每一節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)共享到其他節(jié)點(diǎn)，支持中心統(tǒng)一部署存儲(chǔ)，可以直接部署到遠(yuǎn)程中心。

（10）輕松的虛擬機(jī)部署：Windows及Linux虛擬機(jī)。虛擬機(jī)可轉(zhuǎn)換為復(fù)制安裝的模板。

4.4 基于虛擬化技術(shù)的雙活數(shù)據(jù)中心的投資效益

基于虛擬化技術(shù)的雙活數(shù)據(jù)中心平臺(tái)的應(yīng)用，將對(duì)每個(gè)行業(yè)的發(fā)展起到不可忽視的影響和產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益。

（1）虛擬化平臺(tái)主要面向企業(yè)信息化基礎(chǔ)架構(gòu)，采用超融合及虛擬化的技術(shù)，既適應(yīng)國(guó)際技術(shù)的發(fā)展方向，也符合國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)，符合國(guó)家信息產(chǎn)業(yè)與信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的導(dǎo)向。

（2）可促進(jìn)信息行業(yè)持續(xù)創(chuàng)新，產(chǎn)業(yè)信息服務(wù)能力進(jìn)一步提升。

（3）虛擬化平臺(tái)采用雙活的部署方式，對(duì)企業(yè)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供更高級(jí)別的安全保護(hù)，為業(yè)務(wù)不間斷運(yùn)行提供了有效的容災(zāi)手段，提供了一種簡(jiǎn)單的、可行的、安全的方法，為政府或企業(yè)提供了全面的、高性能的IT基礎(chǔ)架構(gòu)。

（4）可以對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行長(zhǎng)期、全面、準(zhǔn)確的分析和預(yù)測(cè)，并合理制定運(yùn)行方式，減少事故和故障發(fā)生。

（5）節(jié)約成本，采用超融合平臺(tái)，只需要采用模板就可以生產(chǎn)一個(gè)應(yīng)用，硬件資源也可以得到有效利用。這既減少了服務(wù)器硬件投入的成本，也減少了部署新服務(wù)器的時(shí)間成本。