论文虚拟化技术在电信服务器资源整合中的应用策略研究OK

1、虚拟化技术在电信服务器资源集中管理中的应用研究龚德志，闻剑峰（中国电信股份有限公司上海研究院 上海 200122）摘要：随着电信业务的全面发展，IT系统的数量越来越多，带来服务器数量急剧增加，使得机架资源、电力资源、冷却系统显得日趋紧张，也给运维管理带来了很大的挑战。目前系统虚拟化技术日渐成熟，虚拟化技术能给企业带来硬件隔离、提高资源利用率；可以降低成本、提高管理效率。如何充分利用先进的虚拟化应用技术来解决上述资源问题是业界正在探讨的问题。本文就如何合理的利用虚拟化应用技术提高管理水平和提高资源利用率进行研究。关键词：虚拟化；电信；资源；策略1. 引言随着电信业务的发展，上海电信建设了越来越多

2、的IT系统，为了支持服务的不间断运行，提供服务的IT部就必须购买相当多的服务器，在它们上面部署不同的应用以满足业务需要，并且在日常运行中进行维护。为了避免不同应用之间相互影响、相互干扰，传统的解决方案都是把一个应用装在一个或多个物理服务器上。这样一来，为了同时能提供多重服务，IT部门不仅不得不购买更多的服务器，而且还得准备更大的数据中心来放置这些服务器；并且在数据中心建设方面还需要安装更多的网络接口、电源接口，还必须配备相应的设备来控制数据中心环境，例如气压、气温和湿度。这些服务器运行起来，不仅增加噪音，还消耗能源。除此之外，安装和维护这些服务，对于IT运维人员来说也不是一件容易的事情，这极大

3、的增加了管理和维护开销。更为重要的是，在一般情况下，由于没有大量的服务请求，大多数服务器在大部分时间里其CPU、网络带宽和存储空间都处于空闲状态，硬件利用率低下。2. 存在问题上海电信的企业信息化部负责运维了大量的生产、开发、测试用服务器，涉及到的系统有CRM系统、Billing系统、IBP系统、MSS系统等等，这些服务器归属于不同的项目组使用，分布在不同的物理地点，服务器的硬件型号、系统配置各异。在服务器运维中我们发现以下问题：1) 服务器数量增长导致维护成本增加随着业务系统的不断开发、完善，应用系统专有服务器的数量不断增加，以应对业务处理压力的变化。机房中服务器不断在新增，导致空间越来越紧

4、张，服务器耗电量也急剧上升。服务器数量的增多同时又使机房的温度不断升高，为了让服务器得到及时的散热，确保服务器的正常运转，机房的制冷系统不得不进行改造。最后导致不得不扩容数据中心，以承载更多的服务器。随着服务器、软件的不断购买，企业的IT固定资产变得越来越庞大。为了更好的维护新增的服务器和应用系统，企业IT管理人员也随之增加，新增人员对应的工资、福利、培训成本也在不断增加中。同时随着服务器数量的无限制增长，随之而来的管理难度的增加，造成应用非计划宕机时间、次数的增多；系统灾难恢复和数据备份方案变得越来越复杂；服务器安装配置越来越复杂、缓慢，系统环境的安全保障工作同样变得越来越复杂。2) 系统架

5、构的分散使得管理难度增大管理成百上千的分布在不同地点的应用程序和服务器无疑是一项复杂的工作，并且需要使用大量的运维资源。一旦服务器发生故障，运维人员需要奔波与不同的地点进行排查和修复，使得故障处理过程变得非常缓慢。3) 保障业务连续性的成本越来越高随着业务越来越多的依赖与IT系统的协助，应用系统需要不间断持续运转。而硬件和软件故障、自然灾难，甚至计划维护所导致的停机时间，都可能影响到业务。这不仅会让业务部门不满意，也让IT部门不堪重负，进而造成重要信息和收益的损失。实施可靠、快速的恢复策略，既耗时又昂贵。而且经常需要在不同的位置维护恢复设备。这意味着对主要系统和恢复系统的升级和变更必须同时进行

6、。基于成本和服务水平的考虑，电信公司也没有全面的业务连续性和灾难恢复计划，以覆盖他们所有的设备、数据和应用程序。4) 无法应对快速的业务变化需求目前的IT环境包含一下几个层面：硬件、操作系统，应用程序和存储，它们彼此处于一种相对固定的静态合作关系，一旦搭建完毕，彼此之间为完成特定的运算工作而进行交互。换句话说，应用系统服务器环境一旦搭建完成，就会很长时间的保持配置状态稳定运行。在这种环境中组件都是被安装到特定计算机上，这导致系统会被紧密捆绑在硬件上，无法很好地适应变动。一个新应用的部署需要历经预算、采购、安装测试、上线等过程，周期长达数周至数月，难以及时响应业务需求。3. 应用分析1.1 虚拟

7、化技术的发展近年来系统虚拟化技术领域的应用技术越来越得到更多的人关注，目前主流的虚拟化产品都能实现以下功能：能在一台物理机器上虚拟多台机器，每个虚拟机作为一个独立的资源供使用，并可以通过系统虚拟化软件的辅助功能，实现虚拟机的集中管理和资源自动均衡。能支持大部分主流x86操作系统，能支持主流32位/64位cpu，支持多cpu及超线程、双核技术，并能够对其进行性能优化。能针对虚拟机提供文件级、系统镜像级的多种备份方式，确保数据安全、完整、可用，并可与现有存储设备集成使用。能提供物理机虚拟化能力，简单、快捷地将实体机迁移到虚拟机中。利用虚拟化技术进行资源整合的概念就是利用虚拟化技术，在一台物理服务器

8、或一套硬件资源上虚拟出多个虚拟机，让不同的服务器运行在不同的虚拟机上，不降低鲁棒性、安全性和可扩展性的同时，提高硬件利用率和减少成本的开销。1.2 虚拟化技术在资源整合中的优势1) 使用虚拟化技术遏制服务器增长，简化配置过程通过服务器虚拟化技术，将多个系统整合到一台硬件服务器上。可以在减缓物理服务器数量增长的同时，仍旧保持“一个应用程序，一台服务器”的状况。这样就可以用较少的硬件支持整个业务，从而降低硬件设备成本，降低服务器供电和冷却所需的电力消耗，更可以减少服务器场所需的机架空间。 虚拟化技术还可用于简化和加速安装配置过程，而增加工作所需计算资源也可以与硬件的购置进行分离。如果特定的业务流程

9、需要更多处理能力，添加所需处理能力的过程可以更加简化而且实时。除了虚拟化的环境，计算能力需求也完全可以实现自助方式，以形成更动态的资源分配。通过特定的虚拟化平台管理工具，就可以在几分钟内决定哪台服务器最适合进行虚拟化，并将其转换为虚拟机，提供给合适的业务，而不需要用几周甚至几个月的时间来手工获取和配置物理服务器。在增加服务器基础架构的灵活性和安全性，同时通过降低服务服务器需求，来节省时间，降低开销。2) 集中化、基于策略的管理将整个计算基础架构进行虚拟化，可以节约大量的时间和成本，也可以获得更好的灵活性。使用同一种管理工具进行虚拟的资源管理使减少重复的管理资源、互相冲突的管理流程，进而减少IT

10、基础架构的复杂性。通过集中的，基于策略的管理，无论是对虚拟还是物理的资产，都可以实现端到端虚拟化技术的优势。可以让IT人员从中央位置处理企业级的安装配置和变动管理，从而大幅度减少管理基础架构所需的资源和时间，让企业IT在面对业务需求时更敏捷更易于响应。3) 业务不间断和灾难恢复方面的易用性虚拟化技术可以让所有资产维持可持续性和维持灾难恢复战略的过程变得简单。通过划分负载，可以防止一个应用程序影响其他程序的性能，或导致系统崩溃。就算不怎么稳定的遗留应用程序也可以运行在安全、被隔离的环境中。 全面的虚拟化策略还可以让IT管理员维护随时可用的容错规划，在发生意外时保证业务连续性。通过将操作系统和应用

11、程序实例转换为数据文件，可以帮助实现自动化和流线化的备份、复制及供应更稳健的业务连续性，并加快故障或自然灾难后的恢复速度。 4) 可以快速应对业务需求变化在虚拟化的环境中，每个虚拟化系统在逻辑上都是被隔离的，并且是独立的，这样可以实现更好的灵活性和简化的变动管理，IT管理员已经不再需要单独配置每个虚拟机，这时计算能力已经成为可以立刻使用的按需服务，这样使得业务变化中对服务器资源的需求可以得到很好的快速响应。虚拟化技术是动态资源分配的关键因素，使用该技术可以前瞻性地响应业务变动，并快速有效地抓住业务发展机遇。在完全动态化的基础架构中，IT管理工作是完全自动化的，资源是可以自动供应的。4. 应用策

12、略1.3 应用虚拟化技术进行资源整合的步骤服务器虚拟化技术发展到现在已经是一个比较成熟的技术，行业内部已经有诸多产品，如VMware的vSphere，微软的Hyper-V等。选择其中适合电信的产品，通过在电信公司范围内（如企业信息化部、网络运维部）应用虚拟化技术，可以有效解决目前存在的问题，整合服务器资源，提升管理水平，提高资源利用率。整个整合步骤分为四个阶段：1) 虚拟化准备阶段对于数据中心进行虚拟化评估：通过虚拟化环境的评估，实现如下的目的：收集当前的服务器的配置信息（CPU/MEM/DISK/NETWORK）以及性能利用率数据；分析采集的数据并且进行虚拟化服务器的整合评估；为虚拟化的规划

13、和设计提供量化的标准。进行虚拟化的规划设计：以虚拟化的评估报告为依据进行虚拟化的规划设计，编写虚拟化的规划设计方案，同时包括虚拟化软件许可的准备和虚拟化环境硬件的准备。制定新系统建设规范。 制定相应的虚拟化服务器管理流程。 挑选虚拟化团队成员，并且对于团队的成员进行虚拟化知识和实施技能的培训。2) 基础虚拟化阶段基础虚拟化阶段把开发、测试环境作为试点，通过对于开发、测试环境的虚拟化，可以提高开发、测试环境的高可用性、管理灵活便捷性、实现虚拟化环境统一集成的管理。在使用虚拟化技术的基础之上，实现虚拟自动化，来对所有开发、测试环境应用的服务器实现统一部署、统一配置，统一管理和统一维护。 同时，还要

14、选择虚拟化评估中发现的最适合虚拟化（标准化应用系统、资源利用率低、管理风险小）的一部分生产环境进行虚拟化，作为生产环境虚拟化试点。对于开发、测试环境的虚拟化以及生产环境的虚拟化试点将帮助IT管理人员和最终用户在于建立实现虚拟化技术的信心；同时，通过实施帮助IT管理人员积累实施经验，为生产环境的全面虚拟化以及整个数据中心的虚拟化路线做好准备。3) 扩展虚拟化阶段扩展虚拟化阶段就是在生产环境中全面实施虚拟化，全面实施新系统建设规范，同时，还要对管理流程和管理平台进行改造和整合、对存储架构和网络架构进行全面虚拟化改造，搭建一个统一集中管理的，高可用的，有较高业务连续性的，虚拟化生产环境。在生产环境中

15、实现了高可用、分布式资源调度和整合备份以及恢复等虚拟化高级功能。4) 标准化虚拟化阶段在这一阶段中将实现业务的持续连续性，并通过实现虚拟机的生命周期自动化管理，并且要考虑向“云计算”的过渡。扩大虚拟化应用范围（Unix downsizing）的计划。1.4 资源整合的最佳实践在资源整合过程中，会经过多次的虚拟化产品部署过程，每一次完整的虚拟化实施和部署过程应该包括六个步骤：评估、规划、设计、实施以及运维。1) 评估阶段。对当前环境进行评估、分析。需要确定虚拟化目标、虚拟化范围，并对虚拟化可行性进行分析，分析硬件是否满足虚拟化需求，应用是否能虚拟化，网络和存储是否要做相应的调整和改造。2) 规划

16、阶段规划阶段需要完成虚拟化容量规划：规划虚拟化使用现有服务器还是新购服务器；存储规划：规划多少虚拟机文件需要放在存储中、规划虚拟化需要多少存储空间、规划是否要新购存储设备；网络规划：规划服务器网卡数量、规划网络冗余线路、规划虚拟化网络策略；应用部署：从OS、服务水平等方面对应用系统进行分级；整合现有服务器管理和监控工具；扩容规划：考虑CPU的兼容性，以及应用平滑过渡的方案。3) 设计阶段设计阶段需要完成：虚拟化整体架构设计：HA和DRS的集群设计；模板设计、模板存放方式、模板管理方式、模板补丁方式、模板使用方式；存储划分：存储划分原则、LUN大小和虚拟机之间的关系等；网络策略：网络安全、网络带

17、宽、网络负载均衡策略；备份策略：虚拟化平台的备份、虚拟机的备份、和第三方备份软件的集成；安全策略：防火墙设置、网络隔离；迁移策略：迁移工具、迁移方法、迁移失败后的策略；现状整合：如何整合现有管理流程、监控环境和自动化部署工具。4) 实施阶段实施阶段需要完成：安装虚拟机各组件；虚拟交换机、配置Vlan、配置安全策略，配置带宽限制；存储空间：存储连接、创建分区；防火墙设置；开始迁移。5) 运维阶段运维阶段需要完成：需要对虚拟机进行监控、管理虚拟化架构并作相应的调优策略。5. 结束语据测算，虚拟化技术在资源整合中的应用能节省TCO成本，可以通过将整合多个物理服务器到一个物理服务器降低40软件硬件成本

18、，整合比如下：生产环境10-15:1 ，开发测试环境15-20:1。每个服务器的平均利用率从5-15%提高到60%-80%；虚拟化技术的应用能降低70-80%运营成本，包括数据中心空间、机柜、网线、耗电量、冷气空调和人力成本。虚拟化技术的应用能提高运营效率，部署时间从小时级到分钟级，服务器重建和应用加载时间从 20-40 小时降低到15-30分钟， 每年节省10,000 人/小时（按300台服务器计算），原来硬件维护需要之前的数天/周的变更管理准备和1 - 3小时维护窗口，现在可以进行零宕机硬件维护和升级。参考文献:1 王淑红、刘晓辉. Microsoft虚拟化应用指南宝典. 北京: 中国铁道

19、出版社, 20092 鲁松. 计算机虚拟化技术及应用. 北京: 机械工业出版社, 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