基于VMware的合肥烟草虚拟化实践

摘 要：研究VMware虚拟化技术，引入VMware虚拟化产品、HP刀片服务器和HP虚拟化存储建立高可用系统，提高合肥烟草服务器系统稳定性和硬件使用率，节约硬件成本和维护成本。

关键词：VMware； 虚拟化； 服务器

中图分类号： TP399-C2 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2012）01-171-003

当今高度自动化、技术驱动的经济环境下,业务能力与IT能力正越发密不可分。IT能力已经成为企业推动自身业务向前发展的重要工具,IT基础设施从根本上决定了业务的成败。然而,由于IT基础架构日益复杂,不灵活、脆弱和昂贵正成为其代名词,企业IT服务的成本由此水涨船高,导致投资预算穷于应付IT维护,无法最大限度地支持业务。相关调查显示,企业70%以上的IT预算被运用于基础架构和应用程序维护以维持现状；仅有不到30%的IT预算被运用于基础架构和应用程序的投资。

对于数量庞大的各种企业而言。他们也面临着相同的IT挑战。一方面，必须努力适应新的IT功能和服务不断增长的需求；另一方面，又要少花钱多办事的原则。但是有限的IT人员和预算无法维持日常业务运营，又对那些能够提高长期效益以促进业务增长的战略性新项目进行投资。企业迫切需要以一种更为经济、高效和安全的方式取代当前的架构，以便从底层架构的复杂性中解脱出来。

不过,近几年来IT行业备受瞩目的热门技术之一的虚拟化，为用户解决上述问题带来了希望。虚拟化利用服务器虚拟化技术能够在单台物理服务器上运行一个或多个客户操作系统，这项技术对于x86平台的服务器来说尤其适用，能够改善硬件资源利用率，降低硬件采购和管理成本，改善灾难恢复和业务持续性。随着信息化的蓬勃发展，虚拟化这一热门话题越来越为人们所知，也成为企业未来发展的重点。那么，到底什么是服务器虚拟化呢?简单来说，服务器虚拟化软件允许你在单一主机上运行多重客户机。通过这种方式，你就能享受到虚拟化所带来的优势：比如增加子虚拟机的移动性、降低运行成本、减少管理费用、服务器整合、测试与培训、容灾恢复等等。

一、实践意义

近年来，在国家局打造“数字烟草”的号召下，随着合肥烟草商业信息化建设的不断推进、深入和细化，目前已形成小型机设备两套、PC服务器30余台，各种独立应用系统20余个的规模，为我公司的信息化发展发挥了重要作用。然而，在实际运行中，我们感到日益增多的设备和不断增长的业务需求，为机房环境、电力供给、安全可靠性及维护管理带来了巨大压力。在发布各个独立应用系统过程中，为了保障每个应用系统的稳定性和个性化要求，总要单独配置独立服务器及相关软件环境，设备使用率很低，资源未能充分利用，同时加大了企业信息化资产投入成本和维护成本。合肥市烟草信息技术中心技术人员积极探索信息技术的先进手段，抛开传统的思维模式，从IT平台的基础层面寻找解决方案。目前，新一代虚拟化平台在全世界发展迅猛，“采用虚拟技术，将原来10多个甚至上百个分散于多台PC服务器上的应用系统整合到数量较少的高性能服务器之中”，可以实现对系统的优化、应用系统的整合、维护管理的简化、资源消耗的合理控制，而当前计算机及相关技术的新发展也为进一步采用虚拟技术提供了极为有利的条件。也符合当今国际上“走向绿色”倡导绿色IT，提高能效，减少温室气体排放，并促进环境和经济的可持续发展。

二、关键技术

1.P2V Converter(物理机到虚拟机转换)

转换工具的出现，只要是虚拟主机支持的操作系统，该工具都可以从原物理主机转换到虚拟主机上来。这个工具的使用节约了从物理到虚拟转换所消耗的时间和人力，大大减少了停机时间，原有的物理主机释放出来以作它用。保证企业IT投资的保值和增值。

2.VMotion(动态迁移)

这是虚拟化环境中最重要的功能之一，在以后的很多应用中都是依靠动态转移来实现的，使得正在运行的整个虚拟机能够在瞬间从一台服务器迁移到另一台服务器上。虚拟机的全部状态由存储在共享存储器上的一组文件进行封装，然后，虚拟机的活动内存和精确的执行状态可通过高速网络迅速传输。由于网络也被虚拟化，因此，虚拟机保留其网络标识和连接。以零停机时间迁移虚拟机，将正在运行的虚拟机从一台物理服务器移动至另一台物理服务器，而不影响最终客户端的连续不间断的访问，服务器环境保持高度正常运行，提供很高的灵活性和可用性。

3.DRS(分布式资源调度)

跨聚合到逻辑资源池中的硬件资源集合来动态地分配和平衡计算容量。DRS跨资源池不间断地监控主机资源利用率，并根据业务反映需要，在多个虚拟机之间智能地分配可用硬件资源。当某个虚拟机遇到负载增大时，DRS将通过在资源池中的主机之间重新分配虚拟机数量来为其分配更多资源。其最主要的功能有两个：第一启动虚拟机时，指定由DRS资源池里根据设定的规则和资源量来决定哪一台主机来承载这个虚拟机；第二自动评估DRS资源池的规则和资源量, 对DRS资源池中的虚拟机在主机上分布提出建议，也可以自动将虚拟机迁移到最适合的主机上来运行，而这些操作将虚拟机实时迁移到不同的主机是以对最终客户端完全透明的方式完成的。

4.High Availability(高可用性)

为虚拟机提供快速自动化重启和故障的切换，不会产生物理基础架构解决方案的成本或复杂性。在众多的服务器中总会发生故障，不管是硬件故障、软件故障、网络故障都会造成对业务系统的影响。高可用性（High Availability）的部署可以很好地解决这些问题，在一个HA群集中，每一台主机配有一个HA代理，持续不断地检测评估其它主机的心跳信号。如在一定范围时间内检测不到主机心跳，那么该主机就被默认为发生了软硬件故障或者与网络的连接出现了问题。在这种情况下，原本在该主机上运行的虚拟机就会自动被迁移到其他主机上运行。以前主机出现硬件故障导或者定期维护主机导致相关系统必须停用情况，现在只要把在此主机上的虚拟机迁移到其他的服务器上运行，故障转移对于最终客户端来说可以算是完全透明的，完全察觉不到任何故障情况。保证了各个业务系统99.99%的无宕机时间。

5.Data Recovery(数据备份与恢复)

这是一种新型的磁盘备份和数据恢复解决方案，可让虚拟机实现快速、简单且完整的数据保护。可实现对备份作业的集中高效管理；包括重复数据擦除功能，节约磁盘存储空间。针对以前的数据备份/恢复系统归档难、恢复数据慢的问题，Data Recovery支持快速备份到磁盘，而且能支持快速和完全恢复，从而能预防虚拟环境中的数据丢失。

三、解决方法

本项目用两台HP BL460c G7刀片服务器分别安装ESXi 4.1,通过DELL服务器上的vCenter Server建立vMWare集群进行集中管理，并且启用了VMWare HA提高了业务的高可用性，后台存储采用两台HP P4300，通过iSCSI协议连接到刀片服务器上，两台存储互为镜像保证了数据的安全和有效，P4300存储采用的300GB、15,000 RPM、4GB RAM的SAS硬盘确保数据的读写。

网络结构图如下：

1.刀片服务器

我们选购两台HP BL460c G7刀片服务器来安装VMware ESXi 4.1，刀片服务器是一种高可用高密度的低成本服务器平台，是专门为特殊应用行业和高密度计算机环境设计的，其主要结构为一大型主体机箱，内部可插上许多“刀片”,其中每一块刀片实际上就是一块系统母板，类似于一个个独立的服务器，它们可以通过本地硬盘启动自己的操作系统。每一块刀片可以运行自己的系统，服务于指定的不同用户群，相互之间没有关联。而且，也可以用系统软件将这些主板集合成一个服务器集群。在集群模式下，所有的刀片可以连接起来提供高速的网络环境，共享资源，为相同的用户群服务。相互之间没有关联：每一块“刀片”的供电、散热、网络连接、外部存储连接等需求均由刀片机箱统一提供。在实际使用中，可以通过系统软件将这些主板集合成一个服务器集群。在集群模式下，所有的刀片可以连接起来提供高速的网络环境，共享资源，为相同的用户群服务。在集群中插入新的刀片，就可以提高整体性能，而由于每块刀片都是热插拔的，所以，系统可以轻松地进行替换，并且将维护时间减少到最小。

根据所需要承担的服务器功能，刀片服务器被分成服务器刀片、网络刀片、存储刀片、管理刀片、光纤通道SAN刀片、扩展I/O刀片等等不同功能的刀片服务器。刀片服务器公认的特点有两个。一是克服了芯片服务器集群的缺点，被称为集群的终结者；另一个是实现了机柜优化。刀片式服务器可以最大限度地利用数据中心的空间，缩短部署的时间，减轻管理员管理负担。减少能源消耗；机架式服务器硬件配置灵活性强，性价比高。所以，在服务器硬件的选型过程中，各馆可根据机房空间、性价比、人员配置等实际情况结合应用平台的需求做出合理的选择。

通过刀片服务器的OA管理界面链接到刀片服务器的控制台，将VMware ESXi 4.1光盘放到光驱中，从光盘启动开始安装ESXi4.1。

选择“ESXi Installer”，倒计时结束后，系统自动进入“VMware ESXi 4.1.0 Installer”安装界面。

安装完成后，根据系统提示按【Enter】键进行重启。重启后按F2进入ESXi 4.1的配置界面，配置root密码和IP地址。

2.vCenter Server的安装配置

在一台CPU至少为双核、内存大于3GB的服务器上安装vCenter Server。vCenter Server安装包中有SQL Server 2005 Express （用于小规模部署），此数据库适用于最多5台主机和50个虚拟机的小型部署，所以不建议使用，最好另行安装企业级数据库，并配置好ODBC数据源（也可以在vCenter Server安装过程中设置）。本项目安装的是SQL Server 2005 企业版，在安装过程中创建一个实例vcdb即可。将光盘放入光驱，双击运行，根据提示进行安装。安装结束后，如入密钥进行注册。

配置vCenter Server集群，在配置过程中启用HA和容错功能。通过菜单中的添加主机功能将两台装有ESXi 4.1的虚拟主机加入到集群中，进行管理。

首先配置网络，将0、1号网卡绑在一起并设定为Vmotion操作时使用这两块网卡，2、3号网卡绑在一起作为虚拟机对外通讯的网口。每两块网卡绑定在一起的好处是可以避免单点故障。存储的配置需要在P4300安装成功后通过iSCSI进行。

3.HP P4300安装配置

HP P4300存储是专门针对虚拟化而设计的一款存储。它的每一个存储节点都有独立的供电、读写缓存，可以横向地扩展而不影响整理的性能。普通的存储就像火车，一个车头带动很多车厢；而P4300存储就像地铁，每节车厢都有独立的动力系统。

启动P4300后，输入用户名和密码修改每台P4300的主机名和IP地址。然后通过一台安装有P4300集中管理控制台的PC去搜索两台P4300。

通过管理控制台的集群配置向导，将两台P4300存储配置成集群模式，并且映射到前面装好的两台VMware主机上。

通过VMware的OVF文件导入功能将HPP4300的Failover节点导入到虚拟机中，Failover管理器的作用是用来做仲裁的一个虚拟管理节点，针对VMware虚拟化提供了两种安装方式：一种是安装在VMware Workstaion中；一种是安装在ESXi中，本项目中采用第二种方式，将OVF导入的方式其安装在vCenter Server主机上。Failover管理器部署成功后，可以避免由于一台存储宕机后影响前台业务的运行。

本项目利用备件PC服务器，采购虚拟化应用软件及集中存储设备，构建虚拟化平台，（下转第173页）

（上接第172页）合理规划迁移非生产系统应用系统，缩减了系统规模、节省了运营成本、拓展了发展空间和简化了对系统的管理，以及更加强化系统安全，达到预期技术经济指标。

同时，利用物流机房部分的PC服务器，搭建虚拟主机平台服务器和用作管理服务的客户端。通过P2V（实体服务器转换到虚拟机）迁移工具，将若干之前分散在各独立服务器上运行的非生产类系统无缝迁移至各虚拟主机。已为我公司目前所运行的业务系统如：公司网管系统、车辆管理系统、政务公开系统、固定资产管理系统、ISA代理、公司FTP、病毒网管中心等进行虚拟应用，并将核心数据通过虚拟机集中备份到数据中心，并在运行测试研究后，为部分生产类系统的虚拟化应用提供依据。

参考文献：

[1]Murphey，R.，Using VMware for Forensics，5th Annual Infragard HoustonMembers Alliance Fall Conference，2005

[2]Server Consolidation and Containment，http：//www.vmware.com，2007

[3] An Analysis of Disk Performance in VMware ESX Server Virtual Machines，Irfan Ahmad，Jennifer M. Anderson，Anne M. Holler，Rajit Kambo，Vikram Makhija，2003

[4]熊林．虚拟化技术与应用探析．开发研究与设计技术，2007