論文虛擬化技術在電信服務器資源整合中的應用策略研究OK

1、虛擬化技術在電信服務器資源集中管理中的應用研究龔德志，聞劍峰（中國電信股份有限公司上海研究院 上海 200122）摘要：隨著電信業(yè)務的全面發(fā)展，IT系統(tǒng)的數(shù)量越來越多，帶來服務器數(shù)量急劇增加，使得機架資源、電力資源、冷卻系統(tǒng)顯得日趨緊張，也給運維管理帶來了很大的挑戰(zhàn)。目前系統(tǒng)虛擬化技術日漸成熟，虛擬化技術能給企業(yè)帶來硬件隔離、提高資源利用率；可以降低成本、提高管理效率。如何充分利用先進的虛擬化應用技術來解決上述資源問題是業(yè)界正在探討的問題。本文就如何合理的利用虛擬化應用技術提高管理水平和提高資源利用率進行研究。關鍵詞：虛擬化；電信；資源；策略1. 引言隨著電信業(yè)務的發(fā)展，上海電信建設了越來越多

2、的IT系統(tǒng)，為了支持服務的不間斷運行，提供服務的IT部就必須購買相當多的服務器，在它們上面部署不同的應用以滿足業(yè)務需要，并且在日常運行中進行維護。為了避免不同應用之間相互影響、相互干擾，傳統(tǒng)的解決方案都是把一個應用裝在一個或多個物理服務器上。這樣一來，為了同時能提供多重服務，IT部門不僅不得不購買更多的服務器，而且還得準備更大的數(shù)據(jù)中心來放置這些服務器；并且在數(shù)據(jù)中心建設方面還需要安裝更多的網(wǎng)絡接口、電源接口，還必須配備相應的設備來控制數(shù)據(jù)中心環(huán)境，例如氣壓、氣溫和濕度。這些服務器運行起來，不僅增加噪音，還消耗能源。除此之外，安裝和維護這些服務，對于IT運維人員來說也不是一件容易的事情，這極大

3、的增加了管理和維護開銷。更為重要的是，在一般情況下，由于沒有大量的服務請求，大多數(shù)服務器在大部分時間里其CPU、網(wǎng)絡帶寬和存儲空間都處于空閑狀態(tài)，硬件利用率低下。2. 存在問題上海電信的企業(yè)信息化部負責運維了大量的生產(chǎn)、開發(fā)、測試用服務器，涉及到的系統(tǒng)有CRM系統(tǒng)、Billing系統(tǒng)、IBP系統(tǒng)、MSS系統(tǒng)等等，這些服務器歸屬于不同的項目組使用，分布在不同的物理地點，服務器的硬件型號、系統(tǒng)配置各異。在服務器運維中我們發(fā)現(xiàn)以下問題：1) 服務器數(shù)量增長導致維護成本增加隨著業(yè)務系統(tǒng)的不斷開發(fā)、完善，應用系統(tǒng)專有服務器的數(shù)量不斷增加，以應對業(yè)務處理壓力的變化。機房中服務器不斷在新增，導致空間越來越緊

4、張，服務器耗電量也急劇上升。服務器數(shù)量的增多同時又使機房的溫度不斷升高，為了讓服務器得到及時的散熱，確保服務器的正常運轉(zhuǎn)，機房的制冷系統(tǒng)不得不進行改造。最后導致不得不擴容數(shù)據(jù)中心，以承載更多的服務器。隨著服務器、軟件的不斷購買，企業(yè)的IT固定資產(chǎn)變得越來越龐大。為了更好的維護新增的服務器和應用系統(tǒng)，企業(yè)IT管理人員也隨之增加，新增人員對應的工資、福利、培訓成本也在不斷增加中。同時隨著服務器數(shù)量的無限制增長，隨之而來的管理難度的增加，造成應用非計劃宕機時間、次數(shù)的增多；系統(tǒng)災難恢復和數(shù)據(jù)備份方案變得越來越復雜；服務器安裝配置越來越復雜、緩慢，系統(tǒng)環(huán)境的安全保障工作同樣變得越來越復雜。2) 系統(tǒng)架

5、構(gòu)的分散使得管理難度增大管理成百上千的分布在不同地點的應用程序和服務器無疑是一項復雜的工作，并且需要使用大量的運維資源。一旦服務器發(fā)生故障，運維人員需要奔波與不同的地點進行排查和修復，使得故障處理過程變得非常緩慢。3) 保障業(yè)務連續(xù)性的成本越來越高隨著業(yè)務越來越多的依賴與IT系統(tǒng)的協(xié)助，應用系統(tǒng)需要不間斷持續(xù)運轉(zhuǎn)。而硬件和軟件故障、自然災難，甚至計劃維護所導致的停機時間，都可能影響到業(yè)務。這不僅會讓業(yè)務部門不滿意，也讓IT部門不堪重負，進而造成重要信息和收益的損失。實施可靠、快速的恢復策略，既耗時又昂貴。而且經(jīng)常需要在不同的位置維護恢復設備。這意味著對主要系統(tǒng)和恢復系統(tǒng)的升級和變更必須同時進行

6、。基于成本和服務水平的考慮，電信公司也沒有全面的業(yè)務連續(xù)性和災難恢復計劃，以覆蓋他們所有的設備、數(shù)據(jù)和應用程序。4) 無法應對快速的業(yè)務變化需求目前的IT環(huán)境包含一下幾個層面：硬件、操作系統(tǒng)，應用程序和存儲，它們彼此處于一種相對固定的靜態(tài)合作關系，一旦搭建完畢，彼此之間為完成特定的運算工作而進行交互。換句話說，應用系統(tǒng)服務器環(huán)境一旦搭建完成，就會很長時間的保持配置狀態(tài)穩(wěn)定運行。在這種環(huán)境中組件都是被安裝到特定計算機上，這導致系統(tǒng)會被緊密捆綁在硬件上，無法很好地適應變動。一個新應用的部署需要歷經(jīng)預算、采購、安裝測試、上線等過程，周期長達數(shù)周至數(shù)月，難以及時響應業(yè)務需求。3. 應用分析1.1 虛擬

7、化技術的發(fā)展近年來系統(tǒng)虛擬化技術領域的應用技術越來越得到更多的人關注，目前主流的虛擬化產(chǎn)品都能實現(xiàn)以下功能：能在一臺物理機器上虛擬多臺機器，每個虛擬機作為一個獨立的資源供使用，并可以通過系統(tǒng)虛擬化軟件的輔助功能，實現(xiàn)虛擬機的集中管理和資源自動均衡。能支持大部分主流x86操作系統(tǒng)，能支持主流32位/64位cpu，支持多cpu及超線程、雙核技術，并能夠?qū)ζ溥M行性能優(yōu)化。能針對虛擬機提供文件級、系統(tǒng)鏡像級的多種備份方式，確保數(shù)據(jù)安全、完整、可用，并可與現(xiàn)有存儲設備集成使用。能提供物理機虛擬化能力，簡單、快捷地將實體機遷移到虛擬機中。利用虛擬化技術進行資源整合的概念就是利用虛擬化技術，在一臺物理服務器

8、或一套硬件資源上虛擬出多個虛擬機，讓不同的服務器運行在不同的虛擬機上，不降低魯棒性、安全性和可擴展性的同時，提高硬件利用率和減少成本的開銷。1.2 虛擬化技術在資源整合中的優(yōu)勢1) 使用虛擬化技術遏制服務器增長，簡化配置過程通過服務器虛擬化技術，將多個系統(tǒng)整合到一臺硬件服務器上。可以在減緩物理服務器數(shù)量增長的同時，仍舊保持“一個應用程序，一臺服務器”的狀況。這樣就可以用較少的硬件支持整個業(yè)務，從而降低硬件設備成本，降低服務器供電和冷卻所需的電力消耗，更可以減少服務器場所需的機架空間。 虛擬化技術還可用于簡化和加速安裝配置過程，而增加工作所需計算資源也可以與硬件的購置進行分離。如果特定的業(yè)務流程

9、需要更多處理能力，添加所需處理能力的過程可以更加簡化而且實時。除了虛擬化的環(huán)境，計算能力需求也完全可以實現(xiàn)自助方式，以形成更動態(tài)的資源分配。通過特定的虛擬化平臺管理工具，就可以在幾分鐘內(nèi)決定哪臺服務器最適合進行虛擬化，并將其轉(zhuǎn)換為虛擬機，提供給合適的業(yè)務，而不需要用幾周甚至幾個月的時間來手工獲取和配置物理服務器。在增加服務器基礎架構(gòu)的靈活性和安全性，同時通過降低服務服務器需求，來節(jié)省時間，降低開銷。2) 集中化、基于策略的管理將整個計算基礎架構(gòu)進行虛擬化，可以節(jié)約大量的時間和成本，也可以獲得更好的靈活性。使用同一種管理工具進行虛擬的資源管理使減少重復的管理資源、互相沖突的管理流程，進而減少IT

10、基礎架構(gòu)的復雜性。通過集中的，基于策略的管理，無論是對虛擬還是物理的資產(chǎn)，都可以實現(xiàn)端到端虛擬化技術的優(yōu)勢?？梢宰孖T人員從中央位置處理企業(yè)級的安裝配置和變動管理，從而大幅度減少管理基礎架構(gòu)所需的資源和時間，讓企業(yè)IT在面對業(yè)務需求時更敏捷更易于響應。3) 業(yè)務不間斷和災難恢復方面的易用性虛擬化技術可以讓所有資產(chǎn)維持可持續(xù)性和維持災難恢復戰(zhàn)略的過程變得簡單。通過劃分負載，可以防止一個應用程序影響其他程序的性能，或?qū)е孪到y(tǒng)崩潰。就算不怎么穩(wěn)定的遺留應用程序也可以運行在安全、被隔離的環(huán)境中。 全面的虛擬化策略還可以讓IT管理員維護隨時可用的容錯規(guī)劃，在發(fā)生意外時保證業(yè)務連續(xù)性。通過將操作系統(tǒng)和應用

11、程序?qū)嵗D(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)文件，可以幫助實現(xiàn)自動化和流線化的備份、復制及供應更穩(wěn)健的業(yè)務連續(xù)性，并加快故障或自然災難后的恢復速度。 4) 可以快速應對業(yè)務需求變化在虛擬化的環(huán)境中，每個虛擬化系統(tǒng)在邏輯上都是被隔離的，并且是獨立的，這樣可以實現(xiàn)更好的靈活性和簡化的變動管理，IT管理員已經(jīng)不再需要單獨配置每個虛擬機，這時計算能力已經(jīng)成為可以立刻使用的按需服務，這樣使得業(yè)務變化中對服務器資源的需求可以得到很好的快速響應。虛擬化技術是動態(tài)資源分配的關鍵因素，使用該技術可以前瞻性地響應業(yè)務變動，并快速有效地抓住業(yè)務發(fā)展機遇。在完全動態(tài)化的基礎架構(gòu)中，IT管理工作是完全自動化的，資源是可以自動供應的。4. 應用策

12、略1.3 應用虛擬化技術進行資源整合的步驟服務器虛擬化技術發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)是一個比較成熟的技術，行業(yè)內(nèi)部已經(jīng)有諸多產(chǎn)品，如VMware的vSphere，微軟的Hyper-V等。選擇其中適合電信的產(chǎn)品，通過在電信公司范圍內(nèi)（如企業(yè)信息化部、網(wǎng)絡運維部）應用虛擬化技術，可以有效解決目前存在的問題，整合服務器資源，提升管理水平，提高資源利用率。整個整合步驟分為四個階段：1) 虛擬化準備階段對于數(shù)據(jù)中心進行虛擬化評估：通過虛擬化環(huán)境的評估，實現(xiàn)如下的目的：收集當前的服務器的配置信息（CPU/MEM/DISK/NETWORK）以及性能利用率數(shù)據(jù)；分析采集的數(shù)據(jù)并且進行虛擬化服務器的整合評估；為虛擬化的規(guī)劃

13、和設計提供量化的標準。進行虛擬化的規(guī)劃設計：以虛擬化的評估報告為依據(jù)進行虛擬化的規(guī)劃設計，編寫虛擬化的規(guī)劃設計方案，同時包括虛擬化軟件許可的準備和虛擬化環(huán)境硬件的準備。制定新系統(tǒng)建設規(guī)范。 制定相應的虛擬化服務器管理流程。 挑選虛擬化團隊成員，并且對于團隊的成員進行虛擬化知識和實施技能的培訓。2) 基礎虛擬化階段基礎虛擬化階段把開發(fā)、測試環(huán)境作為試點，通過對于開發(fā)、測試環(huán)境的虛擬化，可以提高開發(fā)、測試環(huán)境的高可用性、管理靈活便捷性、實現(xiàn)虛擬化環(huán)境統(tǒng)一集成的管理。在使用虛擬化技術的基礎之上，實現(xiàn)虛擬自動化，來對所有開發(fā)、測試環(huán)境應用的服務器實現(xiàn)統(tǒng)一部署、統(tǒng)一配置，統(tǒng)一管理和統(tǒng)一維護。 同時，還要

14、選擇虛擬化評估中發(fā)現(xiàn)的最適合虛擬化（標準化應用系統(tǒng)、資源利用率低、管理風險?。┑囊徊糠稚a(chǎn)環(huán)境進行虛擬化，作為生產(chǎn)環(huán)境虛擬化試點。對于開發(fā)、測試環(huán)境的虛擬化以及生產(chǎn)環(huán)境的虛擬化試點將幫助IT管理人員和最終用戶在于建立實現(xiàn)虛擬化技術的信心；同時，通過實施幫助IT管理人員積累實施經(jīng)驗，為生產(chǎn)環(huán)境的全面虛擬化以及整個數(shù)據(jù)中心的虛擬化路線做好準備。3) 擴展虛擬化階段擴展虛擬化階段就是在生產(chǎn)環(huán)境中全面實施虛擬化，全面實施新系統(tǒng)建設規(guī)范，同時，還要對管理流程和管理平臺進行改造和整合、對存儲架構(gòu)和網(wǎng)絡架構(gòu)進行全面虛擬化改造，搭建一個統(tǒng)一集中管理的，高可用的，有較高業(yè)務連續(xù)性的，虛擬化生產(chǎn)環(huán)境。在生產(chǎn)環(huán)境中

15、實現(xiàn)了高可用、分布式資源調(diào)度和整合備份以及恢復等虛擬化高級功能。4) 標準化虛擬化階段在這一階段中將實現(xiàn)業(yè)務的持續(xù)連續(xù)性，并通過實現(xiàn)虛擬機的生命周期自動化管理，并且要考慮向“云計算”的過渡。擴大虛擬化應用范圍（Unix downsizing）的計劃。1.4 資源整合的最佳實踐在資源整合過程中，會經(jīng)過多次的虛擬化產(chǎn)品部署過程，每一次完整的虛擬化實施和部署過程應該包括六個步驟：評估、規(guī)劃、設計、實施以及運維。1) 評估階段。對當前環(huán)境進行評估、分析。需要確定虛擬化目標、虛擬化范圍，并對虛擬化可行性進行分析，分析硬件是否滿足虛擬化需求，應用是否能虛擬化，網(wǎng)絡和存儲是否要做相應的調(diào)整和改造。2) 規(guī)劃

16、階段規(guī)劃階段需要完成虛擬化容量規(guī)劃：規(guī)劃虛擬化使用現(xiàn)有服務器還是新購服務器；存儲規(guī)劃：規(guī)劃多少虛擬機文件需要放在存儲中、規(guī)劃虛擬化需要多少存儲空間、規(guī)劃是否要新購存儲設備；網(wǎng)絡規(guī)劃：規(guī)劃服務器網(wǎng)卡數(shù)量、規(guī)劃網(wǎng)絡冗余線路、規(guī)劃虛擬化網(wǎng)絡策略；應用部署：從OS、服務水平等方面對應用系統(tǒng)進行分級；整合現(xiàn)有服務器管理和監(jiān)控工具；擴容規(guī)劃：考慮CPU的兼容性，以及應用平滑過渡的方案。3) 設計階段設計階段需要完成：虛擬化整體架構(gòu)設計：HA和DRS的集群設計；模板設計、模板存放方式、模板管理方式、模板補丁方式、模板使用方式；存儲劃分：存儲劃分原則、LUN大小和虛擬機之間的關系等；網(wǎng)絡策略：網(wǎng)絡安全、網(wǎng)絡帶

17、寬、網(wǎng)絡負載均衡策略；備份策略：虛擬化平臺的備份、虛擬機的備份、和第三方備份軟件的集成；安全策略：防火墻設置、網(wǎng)絡隔離；遷移策略：遷移工具、遷移方法、遷移失敗后的策略；現(xiàn)狀整合：如何整合現(xiàn)有管理流程、監(jiān)控環(huán)境和自動化部署工具。4) 實施階段實施階段需要完成：安裝虛擬機各組件；虛擬交換機、配置Vlan、配置安全策略，配置帶寬限制；存儲空間：存儲連接、創(chuàng)建分區(qū)；防火墻設置；開始遷移。5) 運維階段運維階段需要完成：需要對虛擬機進行監(jiān)控、管理虛擬化架構(gòu)并作相應的調(diào)優(yōu)策略。5. 結(jié)束語據(jù)測算，虛擬化技術在資源整合中的應用能節(jié)省TCO成本，可以通過將整合多個物理服務器到一個物理服務器降低40軟件硬件成本

18、，整合比如下：生產(chǎn)環(huán)境10-15:1 ，開發(fā)測試環(huán)境15-20:1。每個服務器的平均利用率從5-15%提高到60%-80%；虛擬化技術的應用能降低70-80%運營成本，包括數(shù)據(jù)中心空間、機柜、網(wǎng)線、耗電量、冷氣空調(diào)和人力成本。虛擬化技術的應用能提高運營效率，部署時間從小時級到分鐘級，服務器重建和應用加載時間從 20-40 小時降低到15-30分鐘， 每年節(jié)省10,000 人/小時（按300臺服務器計算），原來硬件維護需要之前的數(shù)天/周的變更管理準備和1 - 3小時維護窗口，現(xiàn)在可以進行零宕機硬件維護和升級。參考文獻:1 王淑紅、劉曉輝. Microsoft虛擬化應用指南寶典. 北京: 中國鐵道

19、出版社, 20092 魯松. 計算機虛擬化技術及應用. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2008Virtualization technology in the telecommunications server resources on application managementGong Dezhi, Wen Jianfeng(Shanghai Research Institute of China Telecomm Corporation Limited, Shanghai 200122, China)Abstract With the all-round development of telecommunication services, IT systems increase a lot, and bring a sharp increase in the number of servers. The rack resources, power resources, and cooling system are becoming increasingly tense which