虛擬化技術(shù)在IP城域網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用

周昊 錢宇明 江蘇省廣電有線信息網(wǎng)絡(luò)股份有限公司泰州分公司

1. 項(xiàng)目介紹

VMware 虛擬化平臺(tái)作為江蘇有線泰州分公司IP城域網(wǎng)的重要組成部分，目前，大部分業(yè)務(wù)系統(tǒng)和應(yīng)用已經(jīng)遷移到虛擬化平臺(tái)。利用虛擬化平臺(tái)的vMotion（動(dòng)態(tài)遷移）、HA（高可用性）、FT（容錯(cuò)）、DRS（分布式資源調(diào)度）等特性，達(dá)到了降低業(yè)務(wù)開通的轉(zhuǎn)化、運(yùn)維成本從而提升管理效率的目的。

2.當(dāng)前IT建設(shè)方式，IP城域網(wǎng)相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)面臨的問(wèn)題

當(dāng)前的 IT 建設(shè)方式，使 IP 城域網(wǎng)相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)面臨越來(lái)越多的問(wèn)題。

2.1 成本與服務(wù)交付的問(wèn)題

（1）不斷上升的基礎(chǔ)架構(gòu)成本，新需求意味著需要購(gòu)買新的設(shè)備。

（2）電力、冷卻、環(huán)境成本、維護(hù)成本較高，不符合綠色I(xiàn)T概念，功耗和散熱問(wèn)題成為運(yùn)維過(guò)程中的障礙。

（3）新應(yīng)用服務(wù)器的上線部署時(shí)間久、周期長(zhǎng)。

（4）服務(wù)器資源利用率低下

2.2 業(yè)務(wù)彈性與安全性的問(wèn)題

（1）越來(lái)越復(fù)雜的IT系統(tǒng)帶來(lái)安全性問(wèn)題。

（2）業(yè)務(wù)共享與交換難度大，呈現(xiàn)“孤島”式布局，導(dǎo)致業(yè)務(wù)彈性較差。

（3）需要利用雙機(jī)熱備、負(fù)載均衡等技術(shù)來(lái)保證系統(tǒng)和應(yīng)用的可用性、可靠性。

（4）硬件故障維護(hù)、升級(jí)或者擴(kuò)容時(shí)，需要停機(jī)進(jìn)行操作,造成應(yīng)用系統(tǒng)中斷,影響了正常業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)使用。

為解決業(yè)務(wù)拓展，導(dǎo)致服務(wù)器數(shù)量增加所帶來(lái)的問(wèn)題,提高服務(wù)器資源的使用率,降低設(shè)備采購(gòu)成本,保障業(yè)務(wù)的連續(xù)性以及為將來(lái)新應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)提供一個(gè)靈活的資源使用平臺(tái),需對(duì)現(xiàn)有服務(wù)器進(jìn)行虛擬化整合。

3.虛擬化技術(shù)在IP城域網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)的實(shí)施規(guī)劃

3.1 統(tǒng)計(jì)需要進(jìn)行虛擬化整合的業(yè)務(wù)系統(tǒng)和應(yīng)用

通過(guò)對(duì) IP 城域網(wǎng)在線運(yùn)營(yíng)的系統(tǒng)和應(yīng)用進(jìn)行VMware CapacitPlanner評(píng)估,根據(jù)評(píng)估報(bào)告并結(jié)合VMware vSphere的功能特點(diǎn)，本次虛擬化平臺(tái)建設(shè)對(duì)以下幾類業(yè)務(wù)的服務(wù)器進(jìn)行虛擬化整合。

（1）物理服務(wù)器使用年限超過(guò)6年，故障率高，運(yùn)維成本高的服務(wù)器。

（2）系統(tǒng)或應(yīng)用整體并發(fā)數(shù)低，服務(wù)器資源閑置率高，對(duì)系統(tǒng)可靠性、可用性要求高，但由單臺(tái)服務(wù)器承載的系統(tǒng)。

（3）系統(tǒng)或應(yīng)用整體并發(fā)數(shù)低，常規(guī)性的資源閑置率高，但突發(fā)性的高并發(fā)量導(dǎo)致業(yè)務(wù)中斷，超出服務(wù)器的硬件性能。

（4）部分臨時(shí)性的測(cè)試使用的業(yè)務(wù)系統(tǒng)

3.2 評(píng)估現(xiàn)有服務(wù)器的硬件資源

所有用于實(shí)現(xiàn) VMware虛擬化平臺(tái)的設(shè)備，包括：服務(wù)器系統(tǒng)、存儲(chǔ)系統(tǒng)、I/O卡設(shè)備等，都需要滿足VMware虛擬化產(chǎn)品兼容列表的要求。

處理器：更快的處理器可以提高 ESXi性能，對(duì)于工作負(fù)載，更大的高速緩存可提高ESXi的性能。本項(xiàng)目采用同一廠商、同一產(chǎn)品家族的同一代處理器，以獲取更好的系統(tǒng)兼容能力。

內(nèi)存：內(nèi)存資源往往比 CPU 資源更會(huì)形成潛在的瓶頸，本項(xiàng)目每臺(tái)ESXi主機(jī)配置256G內(nèi)存。以便充分利用ESXi的功能和運(yùn)行多臺(tái)虛擬機(jī)。

網(wǎng)卡：將 ESXi管理網(wǎng)絡(luò)和虛擬機(jī)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)置于不同的物理網(wǎng)卡上，通過(guò)大網(wǎng)絡(luò)流量來(lái)提高虛擬機(jī)的吞吐量。本項(xiàng)目ESXi主機(jī)配置8個(gè)千兆網(wǎng)卡，4個(gè) FC HBA 卡

存儲(chǔ)：將虛擬機(jī)使用的所有數(shù)據(jù)置于存儲(chǔ)中，同時(shí)可充分利用vSphere的高級(jí)特性。本項(xiàng)目，兩臺(tái)存儲(chǔ)配置雙冗余控制器，16BG緩存，4塊15000轉(zhuǎn)4T企業(yè)級(jí)SAS硬盤，16個(gè)8GB FC主機(jī)接口。

3.3 搭建VMwarev Sphere虛擬化平臺(tái)

3.3.1 組網(wǎng)規(guī)劃

江蘇有線泰州分公司 VMware vSphere 虛擬化平臺(tái)拓?fù)湟?jiàn)圖1。

利用 20 臺(tái)通用服務(wù)器作為整個(gè)虛擬化平臺(tái)的物理載體，在服務(wù)器上安裝VMware ESXi 6.0操作系統(tǒng)，根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)類型建立IP城域網(wǎng)集群、業(yè)務(wù)測(cè)試集群和集團(tuán)業(yè)務(wù)集群，分別在每個(gè)集群部署相應(yīng)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)和應(yīng)用。后臺(tái)部署AD域控/DNS服務(wù)器，vCenter Server服務(wù)器、vCenter SQL 數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)管理整個(gè)虛擬化平臺(tái)。

3.3.2 網(wǎng)絡(luò)虛擬化規(guī)劃

圖1 江蘇有線泰州分公司VMware vSphere虛擬化平臺(tái)拓?fù)?/p>

在物理網(wǎng)絡(luò)中，每臺(tái)服務(wù)器有 8 個(gè)千兆網(wǎng)口連接到上游交換機(jī)，將同一臺(tái)ESXi主機(jī)上不同類型的網(wǎng)絡(luò)流量相互隔離，且用兩塊網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)冗余。各使用2個(gè)網(wǎng)卡用于管理網(wǎng)絡(luò)、虛擬機(jī)業(yè)務(wù)流量、vMotion和FT。

同時(shí)，在 vCenter 環(huán)境中，使用分布式交換機(jī)在整個(gè)ESXi宿主機(jī)之間實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)的共享。

3.3.3 存儲(chǔ)虛擬化規(guī)劃

為了提升虛擬機(jī)的 I/O 性能，所有物理服務(wù)器連接到FC SAN的存儲(chǔ)上，同時(shí)考慮到存儲(chǔ)以及存儲(chǔ)鏈路的冗余性，采用兩臺(tái)存儲(chǔ)，同時(shí)每臺(tái)物理服務(wù)器使用2塊FC HBA卡連接到存儲(chǔ)上。

4. 部署效果

本文所述的虛擬化技術(shù)在城域網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用已于2018年11月在江蘇有線泰州分公司實(shí)施完畢，前文提到的三種類型的應(yīng)用和系統(tǒng)陸續(xù)平滑過(guò)渡遷移到VMware虛擬化平臺(tái)，由vCenter統(tǒng)一管理。實(shí)際效果如下：

（1）整合物理服務(wù)器資源，提升資源使用率。

利用 VMware 虛擬化軟件整合物理服務(wù)器的CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)適配器等資源，構(gòu)建資源池，同時(shí)單臺(tái)服務(wù)器運(yùn)行多臺(tái)虛擬機(jī)，同時(shí)利用VMware DRS特性，動(dòng)態(tài)分配硬件資源給虛擬機(jī)，提升服務(wù)器資源利用率。

（2）提高業(yè)務(wù)連續(xù)性和可靠性

利用 VMware vMotion、FT 等特性，防止關(guān)鍵任務(wù)的高收入應(yīng)用或系統(tǒng)宕機(jī)所造成的收入損失，實(shí)現(xiàn)0宕機(jī)時(shí)間、0數(shù)據(jù)損失故障切換。

（3）加快新業(yè)務(wù)的部署進(jìn)度

利用 VMware 的模板和部署向?qū)Чδ埽?-10 分鐘即可部署新的服務(wù)器，降低了原先采購(gòu)服務(wù)器的時(shí)間和安裝難度，加快了部署進(jìn)度。

（4）降低管理難度和運(yùn)維成本

圖2 使用VMware虛擬化技術(shù)前后CPU利用率

VMware 虛擬化平臺(tái)減少了生產(chǎn)、開發(fā)測(cè)試、過(guò)渡服務(wù)器的數(shù)量，同時(shí)降低系統(tǒng)運(yùn)維管理成本和數(shù)據(jù)中心技術(shù)設(shè)施的成本。

5. 結(jié)束語(yǔ)

本項(xiàng)目從現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心存在的問(wèn)題和需求出發(fā)，構(gòu)建虛擬化平臺(tái)，利用VMware的高可用性，極大提高了業(yè)務(wù)系統(tǒng)的連續(xù)性和可靠性。但對(duì)于具有特殊硬件訪問(wèn)要求的應(yīng)用，例如高性能圖形顯卡、特殊的串/并行加密設(shè)備以及在高配置服務(wù)器上仍具有很高負(fù)載的應(yīng)用，不適合將這些業(yè)務(wù)系統(tǒng)遷移到虛擬化平臺(tái)上。