虛擬化技術在企業信息化建設中的應用

楊曉燕

摘要：當前，企業信息化發展越來越快，應用系統及相應的硬件配套設施越來越多，導致硬件的維護成本越來越高，另外無法充分的利用服務器的資源利用率。利用虛擬化技術可以使服務器群管理更加簡單，在很大程度上提高服務器整合的效率，可以提高整體系統可用性并且能高效利用服務器資源，技術發展處于前列而投入生產的成本并不高。本文主要介紹淮南礦業集團虛擬化項目的建設情況，印證虛擬化技術在企業信息化建設中的成功應用，并達到預期的應用效果。

關鍵詞：虛擬化;企業信息化;服務器;系統

中圖分類號? TP399? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）24-0271-04

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Application of Virtualization Technology in Enterprise Informatization Construction

YANG Xiao-yan

（Huainan Union University， Huainan 232001， China）

Abstract： At present， the development of enterprise information technology is getting faster and faster， and the application system and corresponding hardware supporting facilities are more and more， resulting in higher and higher maintenance costs of hardware， and incapable of fully utilizing the resource utilization of the server. The use of virtualization technology can make server group management easier， greatly improve the efficiency of server integration， improve overall system availability and efficiently utilize server resources. The cost of technology development is at the forefront and the cost of production is not high. This paper mainly introduces the construction of the virtualization project of Huainan Mining Group， confirms the successful application of virtualization technology in enterprise information construction， and achieves the expected application effect.

Key words： Virtualization; Enterprise information; Server; System

當今社會發展日新月異，在企業運營、管理的手段中，信息化已躋身越來越重要的地位，可以為企業領導提供宏觀決策的基礎數據，為企業員工創造更大的便利。伴隨信息化的發展將會有更多的應用系統上馬，對應用業務的軟硬件需求要全盤統籌考慮，要解決新業務中遇到的問題，也要給系統留有發展空間，利用好現有的服務器等一系列資源，讓系統具有延展性和可優化性。通過對服務器管理虛擬化技術的研發和使用，將很好地解決企業信息化系統管理中面臨的服務器資源緊張、機房占地、電力供應、難于維護等問題，從而提高企業信息化管理水平，提高信息化系統的穩定性和可靠性，進而提升企業的影響和競爭力。

1 信息化建設面臨的問題

隨著企業的不斷發展，企業對信息化越來越重視，信息技術正在向集成化、規?；内厔莅l展。隨著應用系統的增加，新業務需求的不斷提出，越來越多的新型項目上馬，會帶來更多軟件應用及硬件服務器，也會帶來一系列如機房環境、硬件投入、維護成本、資源利用率低等問題，主要表現以下幾個方面：

1.1對服務器的利用率不高

機房內很多機器在運行的時候沒有得到充分利用，因受系統和軟件的限制，且服務器和相應的操作系統有一定的對應關系，導致硬盤、內存及中央處理器的資源利用率不超過20%，對很多系統資源造成了浪費，這是需要亟待改善的問題。

1.2系統的可維護性差，對管理造成阻礙

一方面，大部分服務器單機的特點決定了一旦此臺服務器出現故障，此服務器上對應的服務也會出現中斷，導致可用性低，只有個別系統做了服務器集群才能應對臨時性故障問題而不出現中斷，而事實上這種情況很少。另外一個方面，即使不出現臨時性故障問題，一般系統通常需要定期維護，或者對系統進行升級以及擴充容量，這就需要適時的停機檢測維護，這也將造成服務器相應業務的中斷，對企業生產運行來說，一些重要的業務體系需要保證系統的實時不間斷正常運行，一旦出現中斷，業務受影響程度很大。

1.3系統維護成本和更新設備購置成本等較高

首先隨著生產運行規模的過大，定期會購置一定數量的服務器和存儲硬件，增加了相應的投入成本。其次維修費用是另一筆支出，系統需要定期更新維護，有些部件隨著使用年限的增加，會出現老化破損等現象，有些配置如果過了保修期，相應部件的維護、維修費用也會隨之增加。

1.4系統和應用等兼容性差

服務器在更新時，往往要將系統和應用遷移到新的服務器上，往往需要請原始開發商來進行遷移，或者需要重新安裝操作系統和軟件系統及數據庫。而有些在運行的系統原始開發商因為時間較長已經無法聯系，有的系統開發商已經找不到原始代碼，這些都導致現有系統出現問題時很難移植到新的硬件平臺上，導致更新延時或無法實現，為正常運行帶來極大隱患。

1.5機房環境維護成本高

隨著服務器的增多，占用機房面積越來越大，對電力的消耗量也隨之增大，運行發熱量劇增使得空調制冷能力也即將不能滿足未來的發展需要，線路維護難度加大等等，使得機房環境維護成本越來越高。

2 虛擬化技術解決方案

以上各種在實際生產運行中遇到問題日益突出，亟待解決。通過對這些問題的深入調查、分析和研究，得出結論的是對服務器管理虛擬化技術的研究和使用，將很好地解決企業信息化系統管理中面臨的服務器資源緊張、機房占地、電力供應、難于維護等問題，從而提高企業信息化管理水平，提高信息化系統的穩定性和可靠性，進而提升企業的影響和競爭力。因此，采用虛擬化技術是十分必要的。

2.1 虛擬化的概念

計算機技術的快速發展是促使虛擬化技術（Virtualization）產生的根本原因，Wikipedia曾給出虛擬化的定義，指出虛擬化是一種抽象手段，通過虛擬化后，前后資源可以保持一致，并且虛擬化過程不會受到外界條件的制約。

如圖1所示，在采用服務器虛擬化之前，一臺物理的服務器只能運行一個操作系統以及運行在此操作系統之上的應用系統，采用服務器虛擬化之后，一臺物理服務器可以同時運行兩個或多個操作系統及應用系統。這種情況下，一個物理的服務器可以管理兩個虛擬的服務器，而操作系統對應的各種應用系統可以運行在兩個各自獨立的虛擬服務器之上。簡單來說，服務器虛擬化技術作為一種高速發展的技術，是把一臺物理的計算機軟件區域分割成若干個獨立的分區，這些分區各自都可以模擬出一臺完整的計算機的技術進而實現所要完成的需求。利用虛擬化技術，通過中間層次，能夠將計算機硬件和軟件資源進行重新分配，能實現各種資源利用的最大化，并且更加便于管理和維護。虛擬化分區的優點也顯而易見，分區之后能將多個相同或不同類型的操作系統在同一個物理的計算機平臺運行，分別完成不同應用和業務，提高運行效率。

2.2 虛擬化技術的優點

虛擬化技術中虛擬化軟件可以對系統資源進行重新分配，對服務器環境分區。虛擬化軟件能高效的管理高級資源，是一種可拓展的虛擬主機平臺。它應用靈活，能對資源進行動態的可測量控制，很多應用程序使用要求比較嚴格，虛擬化軟件可以滿足應用程序以及服務器的整個配置整合。在服務器進行遷移的過程中，可以做到靈活遷移系統平臺，對各種資源進行總體配置和規劃。另外，安全性也是要考慮的一個方面，而虛擬化技術能很好地保證系統的安全，特別是當系統發生重大故障甚至災難時， 可以做到節省查找故障時間，讓系統在短時間內恢復正常運行。

除此以外，服務器虛擬化具有多方優點，具體如下：

2.2.1能提高系統應用的兼容性

在未使用虛擬化技術之前，底層服務器環境一旦發生變化，系統管理員則需根據環境變化的一系列參數對應用平臺進行即時調整，否則系統就會出現不兼容的情況而導致運行中斷等情況的出現，調整次數的增加也給管理員帶來工作量的增加。使用虛擬化技術后可有效解決此問題，它可將基礎層服務器和上層應用平臺環境隔離，管理員僅需封裝構建的新的應用版本繼而發布到平臺上即可，不再需要像以前那樣不斷調整應用。

2.2.2可減少系統整體運行成本支出

服務器虛擬化可以節省大量人力，它使得系統管理員不必再如傳統方式那樣花費大量時間檢查管理操作系統、物理層面的各個服務器以及位于操作系統之上的獨立的系統軟件和服務程序等工作，讓系統管理員能更加專注于系統應用層面的管理。同時，虛擬化環境下的管理手段，可減少管理員進行人工干預的次數，操作起來方法更加便捷功能更加全面。因此，虛擬化服務器的使用可以減少IT基礎設施的人力物力財力等各方面的投入，促進企業信息化工具和服務的發展。

2.2.3加快應用安排處理

服務器虛擬化使得安排處理應用過程簡單明了，只需將應用程序虛擬機和封裝好的操作系統一起安排處理好即可。安排處理過程僅需要以下幾步，包括激活相關配置的參數、錄入數據、復制配置、開啟配置、激活虛擬機。相對于傳統的應用安排處理方式，服務器虛擬化技術不需要管理員參與過程，大大減少了統籌安排的時間，同時減少了相應的成本支出。

2.2.4提高服務的可用性和資源的利用效率

虛擬機是獨立的文件，各個配置和資源也相互獨立，用戶可以隨時將數據利用虛擬化技術存儲下來，保存成臨時性的文件，同時能保證數據使用的準確率在需要使用的時候可以即時調用，能保證用戶對數據使用的準確率和使用效率。分布式的資源配置可以通過虛擬化技術重置到一臺服務器上，這個過程不會影響到數據的安全性和資源的使用性能，并且通過這種重新配置能夠使得硬件軟件資源得到充分利用，服務器的中央處理器、內存性能和空間、互聯功能等都能得到最大限度的利用。

2.2.5動態調度資源

服務器虛擬化技術使得用戶可以實時地對資源進行調配和使用，不必像傳統的使用物理服務器的方式來進行相應操作。管理員在調整應用程序編程接口及其他操作平臺時，可以監控到資源實際的使用情況，根據具體情況做出調整增加或減少對虛擬機資源的配置。

2.2.6減少能源消耗

服務器虛擬化可以弱化應用與物理服務器之間的依賴關系。負載高峰時各個服務器處于滿負荷運行，相反在負載降低時，管理員可以根據負載具體情況，對物理服務器進行相應減少和對其應用進行整合優化，避免空載運行，減少CPU以外其他部分的能耗，減少能源消耗。

3 淮南礦業集團虛擬化應用案例介紹

3.1 項目簡介

隨著淮南礦業集團的不斷發展，信息化和自動化進程的加快，各種應用信息系統也越來越多。2005年以來的短短幾年中，應用系統就超過20個，現有小型機7臺、服務器50多臺，1套虛擬磁帶庫和3套網絡存儲系統。目前各個操作系統都不盡相同、軟件開發的平臺及其應用也有很大差異，所以在每上線一個應用系統都需要配備相應的服務器，另外由于設備的開發廠家不同使得設備之間需要相互適應協調，除此還有兼容等問題的存在，更使得新的服務器隨之增加。為解決應用系統與硬件資源兩者不能達到穩定與節約相統一的問題，在經過分析研究和調研后，2010年以后淮南礦業集團逐步引入虛擬化項目，在服務器上安裝虛擬化軟件，虛擬出若干個邏輯獨立的系統，為各個獨立的系統合理分配資源，共同使用硬件環境，在分配的資源范圍內根據實際需求調用。

淮南礦業集團根據各應用系統的使用情況，選用3臺滿配置的IBM System 3850 M2服務器，每臺服務器配置了相應的軟件，如VMware ESX Server企業版。這可以使得在每個獨立的物理服務器上，生成若干個虛擬服務器，而每一個虛擬服務器實現的功能是和物理服務器一樣的。實踐中發現不管是各種配置的功能、使用方法和其他性能上，完全不輸物理服務器，在達到和物理服務器同樣使用程度的同時從而更大程度上提高了資源的使用效率。在管理維護上，不管是物理服務器還是虛擬服務器，都可以通過Virtual Center實現統一調配管理。

在具體運行管理過程中，我們用SAN存儲陣列封裝文件，這些文件是通過VMware虛擬架構套件產生出來的，這樣做是為了讓數據的存儲不至于太過分散以便于對數據的集中管理和處理。在實際中遷移物理機上的數據到虛擬機上，完全不需要影響正在運行的物理服務器，同時也可以對資源根據實時情況即時管理配置。

基于虛擬機快照技術對資源實現高效配置的Lan Free，如圖2所示。3臺IBM System 3850 M2 服務器上虛擬出了32個系統，相當于32臺獨立地運行服務器，最大限度地利用了硬件資源，并節約了存放空間和電能消耗。為了保證協同辦公業務的高可用性，VMware Virtual Center將2臺ESX Server主機和多個虛擬機組織到功能強大的多臺主機服務器和能對資源進行有效利用的資源池中，這樣的部署使得管理員在操作的時候就如同僅僅管理一臺服務器一樣方便快捷。這里虛擬機運行在多臺主機聚合體上，而不是運行在單獨的主機上，這就使得如果一臺 VMware 主機出現故障，不會影響虛擬機的運行，虛擬機可以在其他主機上繼續運行進而不會影響到整個系統。在多臺主機形成的群集中，用戶可增加或減少主機數量，那么虛擬機可用資源也會隨之增加或減少，如圖3所示。

另外，我們分析了現有的應用業務，根據其業務量合理分配硬件資源，將原有運行在各個服務器上的系統，整合到虛擬機系統中去。整合的系統有：安全監控web、安全監控上傳、安全監控數據庫、日志服務、生態環境系統、水文遙測系統、瓦斯超限網上查詢系統、瓦斯抽采計量系統、瑞星防病毒系統、DNS郵件系統。

3.2運用效果分析

在虛擬機維護應用方面，虛擬機支持克隆技術，不用煩瑣的為每個邏輯服務器安裝操作系統，只需為一臺安裝好操作系統使用克隆功能，拷貝出模板即可，方便快捷。虛擬系統使用文件方式存儲，如需遷移，只要把文件拷貝到其他存儲上便可完成應用遷移。同時VMware VMotion 允許在忽略虛擬機的運行狀態下對物理服務器進行遷移，減少了宕機情況的出現、確保了服務的不間斷性。企業在進行設備維護的時候就無須中斷業務操作可同時進行遷移。VMware VMotion 還可無須人工處理即可對虛擬機進行自動優化，發現問題進而實現對設備最大限度地利用。虛擬機具有快照功能，操作系統運行過程狀態不會影響快照的建立，虛擬機還具有回滾功能，在對程序進行調試升級過程中，一旦出現錯誤處理，可以立即回到上一個正常狀態，而無須中止服務器來進行維護。

在以往的傳統方式下，不可能在出現一個新的應用時就配備相應的服務器，通常采用的方式是共用服務器，這種情況下會出現的典型問題是資源利用不均衡不充分。在采用了虛擬化架構后，虛擬化技術將所有可用的資源抽象成資源池，每個虛擬機需使用的資源均由虛擬架構軟件統一調配;由于虛擬化技術降低了資源使用者和資源具體實現之間的耦合程度，使得虛擬機可以在運行過程中進行動態的資源調配，最大限度地提高了整體系統的資源利用率。以CPU為例，傳統服務器在運行的時候，一般來說服務器CPU的利用率平均值很低，通常在5-15%之間，而采用虛擬架構進行一系列整合后，服務器CPU的平均利用率提高了數倍甚至十幾倍，可達到50%以上，甚至更高。圖4顯示的是虛擬化服務器CPU的平均使用率情況。

4 結束語

現階段企業信息化的發展日新月異，網絡環境的規模也在日益擴大，服務器的能耗、散熱等成本也在增加，CPU資源的利用率過低等問題越來越受到普遍的關注。虛擬化技術將大大降低服務器群管理的復雜性，進而更大程度的提高服務器對系統資源整合的效率，同時能降低投入的生產和運行成本，提高系統利用率。傳統設備對于一些問題在處理過程中出現的瓶頸，諸如實時動態遷移、規范化統一管理、搭建永遠不會崩潰的企業集成環境，使用虛擬化技術都能夠一并實現。此外，針對傳統服務器中應用程序虛擬技術采用的封裝文件技術是傳統方式不可比擬的，保證系統業務不間斷運行，針對應用和訪問量實時的靈活的部署，大大降低了生產運行成本，在企業信息化領域中應用前景廣泛。

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【通聯編輯：王力】