信息中心服务器虚拟化整合施工方案

1、服务器资源虚拟化整合 实施方案 目录 1. 概述概述.1 1.1. 项目背景.1 1.2. 现状分析.2 2. 虚拟化解决方案虚拟化解决方案.4 2.1. 方案分析.4 2.2. 方案实施后的效果.4 2.3. 方案拓扑.6 2.4. 方案构成说明.8 2.5. VMWARE VSPHERE配置.11 2.6. VMWARE VCENTER配置.14 3. 数据库服务器及存储备份系统数据库服务器及存储备份系统.19 3.1. 数据库服务器.19 3.2. 存储系统.19 3.3. 数据备份系统.19 4. 虚拟化整合后的系统拓扑结构虚拟化整合后的系统拓扑结构.20 1. 概述概述 1.1. 项

2、目背景项目背景 信息中心担负着信息平台的建设工作，随着业务的不断增长对信息平台 的要求越来越高。信息中心作为办公平台的运营和管理中心，信息化建设不 断发展。目前信息化网络以中心大楼为中心，覆盖多个办公区，运行着多个 生产和应用系统，并且将来会不断地有新的更多的应用系统加入，服务器资 源庞大。 所以中心需要更为快速地提供所需运行的越来越多的应用系统的能力。 但如果购买新的服务器，又会增加采购成本和运作成本，还会带来更多供电 和冷却的开支，而且，服务器还没有得到充分的利用。通常，中心的服务器 工作负载只利用了 5%，这导致了大量的硬件、空间以及电力的浪费。同时 由于应用程序兼容性的问题，只能通过在

3、不同服务器中分别运行的方式，将 应用程序隔离起来。这又会导致服务器数量的增长。购置新的服务器是一项 漫长的过程，并且耗费大量人力，往往需要数日甚至数月的考虑以及操作， 这使得 信息中心更加难以应对业务快速成长和不断变动的需求。例如，对 于新业务系统平台的供应和拆除需求，往往就需要消耗大量宝贵的资源和时 间。 正是由于这样的实际情况和潜在发展需求，我们建议采用虚拟化技术整 合信息中心的各种资源，其主要目的是为信息中心建设一个能够承载多个应 用系统的运行平台，实现可管理、可伸缩、可扩展、高可用的的特性，信息 中心可以集中运行和维护这个运行平台，而且可以将日常的管理重点只放在 平台运行的管理上，而不

4、必关心平台上运行的是哪些具体应用。这样使信息 中心真正成为平台的运营和管理中心，而不仅仅是像现在这样只是各种应用 系统纷繁复杂的各种设备的一个存放地，真正提高和增强信息中心作为“应 用系统的运营商”的地位。将来在集中的运行平台的基础上，可以将信息中 心再建设成为数据容灾中心。到那时信息中心真正成为两个中心：运营中心 和数据容灾中心。 从中心管理员的角度来看，推动虚拟化技术发展的主要动力是基础架构 设施的迅猛增长，而硬件部署模式又进一步加剧了基础架构的复杂程度。应 用越来越多，也越来越复杂，因此就变得更加难以管理、更新和维护。服务 器价格急剧下降，服务器散乱现象仍然存在。 在这种环境下，虚拟化技

5、术就体现了整合优势。应用在 IT 的不同层面， 从逻辑层将物理层抽象出来意味着逻辑组件会得到更一致的管理。 从安全监督来看，虚拟化技术提升了 X86 服务器的可靠性、可用性， 从基础架构层面获得了原先单机系统无法想象的功能，大大提高了业务连续 性的级别，降低了故障率、减少了系统宕机的时间。 从服务器的角度来看，虚拟化技术让每台设备都能托管多种操作系统， 最大化了利用率，降低了服务器数量。 从存储的角度来看，虚拟化技术可网络化、整合磁盘设备，并让多个服 务器共享磁盘设备，从而提高了利用率。 从应用的角度来看，虚拟化技术将应用计算从用户设备中分离出来，并 在数据中心对应用及相关数据进行整合，通过集

6、中化技术改善了管理和系统 安全性。 出于经济效益和管理安全性考虑，针对基础架构的虚拟化整合已势在必 行。 1.2. 现状分析现状分析 数据中心目前以 IBM 服务器为主，运行着门户网站、网络管理、域名解 析、OA 办公、以及安全运维等等业务系统。网络拓扑图如下所示： 据统计，目前服务器的负载都非常小，远没有达到充分利用的状态，并 且负载状态不均衡。网站服务器和数据库服务器的负载相对较高，但也没有 充分发挥硬件平台的资源效率。另外还有一些运行边缘业务的服务器，由于 设备老旧以及所在位置等原因，本次尚未统计在内。正是由于这些原因，拟 采用虚拟化技术整合服务器资源，同时为今后可能陆续进入的其它电子政

7、务 外网应用系统打造一个可伸缩、可扩展、高可用的运行平台。 2. 虚拟化解决方案虚拟化解决方案 2.1. 方案分析方案分析 信息中心目前拥有 8 台服务器（指内网安全域内的服务器）运行着不同 的业务系统，针对领导以及专家提出的规划和期望，建议充分利用信息中心 已有的较高档次的服务器作为虚拟平台服务器，每台服务器上都安装配置 VMware 虚拟架构套件 vSphere 企业版软件，用于在单个物理服务器实体上， 利用服务器强大的处理能力，生成多个虚拟服务器，而每一个虚拟服务器， 从功能、性能和操作方式上，等同于传统的单台物理服务器。在每个虚拟服 务器上，就可以安装配置 Windows & Linu

8、x 操作系统，进而再安装应用软件， 这样就可以充分利用现有服务器资源，在服务器层面实现业务系统的整合。 通过对现有服务器的收集、分析，计划采用 2-3 台服务器作为虚拟化的 硬件平台， 在 2-3 台虚拟化服务器基础上，可以整合成动态的虚拟化资源池， 从而大大提高资源利用率，降低成本，增强了系统和应用的可用性，提高系 统的灵活性和快速响应，实现服务器虚拟架构的完美整合。从业务层面考虑， 需要对应用系统进行虚拟化整合，通过罗列、梳理，确定了需要整合的业务 系统，包括用于办公的内网区域的应用系统（内网门户，OA，查询系统）这 些业务系统现在都可以纳入虚拟化平台的范围之中。 2.2. 方案实施后的效

9、果方案实施后的效果 虚拟化项目成功实施之后，服务器数量、网络设备、机架、其它外设以 及 IT 支撑设备会大量减少，机房环境会变得更加易于管理并井井有条。 vCenter 是一个强大的集中虚拟化管控工具，通过 vCenter 可以管理到虚拟化 涉及的方方面面，纵观整个虚拟化架构也是基本功能。下图演示了通过 vCenter 查看虚拟化架构拓扑的实景图。 图表 vCenter 演示 从管理角度观察，虚拟平台环境一目了然，运行状态、功能信息等随时 掌握。下面是通过管控中心 vCenter 进行管理的界面演示： 图表 vCenter 演示 图中左边是硬件设备以及虚拟设备资产，右边是状态信息以及各种配置

10、信息等，所有可管理的内容都容纳在 vCenter 之中。 vCenter 是为了集中管理和监控虚拟机、实现自动化以及简化资源调配，对所 有物理服务器及其上的虚拟服务器进行统一管理的工具。可以看到，虚拟化 集群之内的配置参数、运行状态、逻辑关系等等信息都可以一目了然的呈现 出来。同时还可以针对集群定义所需要的高级功能，如 HA、vMotion、DRS 等。如果集群之中出现硬件故障，可以通过虚拟化快速恢复，保证较高级别 的业务连续性水平。对于性能的监控、管理，vCenter 也极为便利，可以根据 需求定义需要监控的资产设备，快速定位性能瓶颈或发现问题根源。如下图 所示： 图表 vCenter 演示

11、 集中化的管控中心可以完成绝大部分的 IT 管理职能，大大减少了琐碎的管理 事务，提高管理人员的生产效率。经过一段时间的运行，还可以进行“节能 减排”带来的效益分析，从绿色环保角度体会虚拟化带来的益处。经过不断 的利旧扩容，或者采购高配置服务器，逐渐扩大虚拟化的范围和规模，最后 形成“云计算”架构的 IT 基础框架，达到提升 IT 管理水平的目的。 2.3. 方案拓扑方案拓扑 虚拟化技术的引入，不会对现有的网络架构做本质上的颠覆，原先的架 构仍然是延续的，只是在数据中心的基础设施方面，大大减少了需要维护和 管理的设备，如服务器、交换机、机架、网线、UPS、空调等等。原先设备 可以根据制度进行折

12、旧报废、或者利旧更新，使得 IT 管理人员有了更多的选 择。 下图是虚拟化整合之后的 IT 架构： 网络拓扑图 可以看出来，并没有对原有的网络结构做什么改变。对于虚拟化服务器， 搭建了虚拟化集群，并进行统一管理。原有的服务器设备仍可以正常运行， 并且与虚拟化服务器融合在一起，从网络层面构建 VLAN、数据共享、业务 隔离等，都可以延续原来的网络管理模式。随着虚拟化的不断应用，可以不 断动态地增加虚拟化集群的规模，搭建更健康的 IT 体系架构。客户端方面， 延续了原先的访问模式，对于虚拟服务器的数据交互等操作，等同于原先传 统物理服务器的的访问模式，不会对业务系统造成任何不利影响。 2.4. 方

13、案构成说明方案构成说明 该部分主要介绍涉及到的硬件、软件与专业服务的情况： 硬件部分： 利旧或新购的用于服务器整合的高性能服务器。 计划整合的内网区应用服务器包括：计划整合的内网区应用服务器包括： 门户网站门户网站 VOD 服务器服务器 OA 服务器服务器 查询服务器查询服务器 认证系统认证系统 将以上应用服务器通过虚拟化技术进行整合，使得原先需要物理服务器 的应用系统，能够运行在几台服务器上，并且完全不影响应用的性能和用户 的使用体验，有效减少服务器数量，提高资源使用率，节省空间和电力、空 调的能耗。 下面对服务器虚拟化平台的硬件资源进行估算。 CPU 估算： 1 台门户网站服务器，配置 4

14、 个虚拟 CPU 1 台 VOD 服务器，配置 2 个虚拟 CPU 1 台 OA 服务器，配置 4 个虚拟 CPU 1 台认证系统服务器，配置 4 个虚拟 CPU 核算共需要 14 个虚拟 CPU 按每颗四核物理 CPU 相当于 9 个虚拟 CPU 计算，总计需要四核 物理 CPU 数量为 2 颗 内存估算 1 台门户网站服务器，占用内存 4G 1 台 VOD 服务器，占用内存 2G 1 台 OA 服务器，占用内存 4G 1 台认证系统服务器，占用内存 4G 共需要内存 22GB 硬盘估算： 虚拟化平台需要采用外部的统一 SAN 存储环境 按照每台服务器配置 200GB 空间计算，8 台虚拟机

15、共 1600GB 可用空间 初步估算 8TB 空间可以满足需求 服务器连接外部存储需要配置相应的 HBA 卡，每台服务器需要 安装 1 块单口 8Gbps HBA 卡 网络估算： 业务网需要 2 块网卡，虚拟化管理网需要 1 块网卡， 虚拟化集群需要 1 块网卡，为每台虚拟化服务器配置 4 个 1000Mbps 网卡。 根据以上估算分析，正常运行这 8 个虚拟机共需要 2 颗四核 CPU，22G 内存。 采用 2 台服务器来运行这些虚拟机，每台服务器的配置为 2 颗四核 CPU，16G 内 存。为了保证在任何 1 台服务器出现故障仍能运行所有虚拟机，再增加 1 台同 样配置的服务器，即整个虚拟

16、化平台由 3 台配置 2 颗四核 CPU，16G 内存的服务 器组成虚拟化集群。 另外再单独采用 1 台独立的物理服务器作为虚拟系统的管理机，安装虚拟 中心软件作为管理和控制台。 建议在现有服务器中挑选出 3 台 IBM x3550 进行扩容，根据前期规划的 要求，使这 3 台 server 每台达到虚拟化 12 台虚拟机的配置要求，然后安装 虚拟化软件，以这 3 台 server 为基础搭建虚拟化架构。 选择这 3 台 IBM x3550 的目的很明确，就是尽量降低购买成本，充分利 用现有资源。并且 IBM x3550 的扩展性还是比较强的，经过有计划的扩容之 后，基本上可以达到虚拟化整合的

17、初期效果。 建议新购或者扩容之后，这 3 台 IBM x3550 服务器的配置如下： 双路 4 核至强 CPU，至少 16GB 内存，2 块以上千兆网卡，1 块 HBA 卡，本 地硬盘容量 300G。 更高的配置才会获得更好的整合比，同时可以更好地应用 vSphere 的高级功 能。 运行 VMware vCenter server 虚拟化管理软件的硬件配置建议如下： 一台双路 CPU 的 PC 机，至少 4GB memory，2 块千兆网卡，预装 Windows 2008 x64。为了避免影响，不能安装其它管理软件或应用软件。 VMware vCenter server 是虚拟化集群管理的核

18、心，因此应尽量提升其运行稳 定性和可靠性。 软件部分： 主要配置以“6+1”方式体现，其中 “6”指的是 6 套 VMware 虚拟架构套件企业版（VMware vSphere 5 Enterprise ）使用授权； “1”指的是 1 套 VMware vCenter Management Server 使用授权。 软件说明： VMware VSPHERE 套件按照 CPU 数量计算 lisence，一个 lisence 管理 1 个 CPU； 按照 3 台 IBM x3550 计算，每台 IBM x3850 是 2 颗 CPU，需要采购 6 套 VMware vSPHERE 虚拟化套件。 另

19、外需要单独采购一套 VMware vCenter 管理软件。 2.5. VMware vSphere 配置配置 本方案的主体部分是 3 台安装了 VMware vSphere 软件的双路服务器。单 台服务器的虚拟化架构如下图所示： 1、特别需要注意的是在按照上述步骤安装完虚拟机后，还要进一步给虚 机安装 VMware Tools，对于官方支持的虚机上的操作系统，VMware 都 会提供相应的 VMware Tools，VMware Tools 可以改进虚机的显示性能、 鼠标响应速度，提供理想化虚拟网卡支持以获得更高网络效率，以及用 于响应 ESX 服务器的所发出的一些命令来实现类似随 ESX

20、服务器自动 重起或 Shutdown 等功能，非常有用。请参考上述文档同样章节相关内容 以及里边连接所提供文档中注明的一些注意事项，以使 VMware Tools 能 够正确安装并使用； 2、对于现有需要上收整合的应用，建议在虚机配置时，都采用单颗虚拟 CPU（vCPU）的方式，如果应用不能支持多个 CPU 并行运算的操作， 配置多虚拟 CPU 反倒更浪费资源，造成系统响应速度变慢。 3、如果不能确认应用是否能够支持并发的 CPU 运算操作，也可以同时 用单虚拟 CPU 的虚机和双虚拟 CPU 的虚机做个对比测试，跑同样的应 用，看看哪种情况下，应用的响应速度最好。但切记对于超线程的服务 器，

21、不能把超线程打开后看到的两颗 CPU 当成是真正的两颗 CPU，所 以如果是双路单核超线程 CPU 的服务器，每个虚拟机最大只能配置成双 路虚拟 CPU。对于双核 CPU，每个核可以做为一个独立的 CPU 来看待。 4、在创建虚机过程中，当提示选择何种 SCSI 控制器时，建议选用 LSI Logic 控制器，而不是 BusLogic 控制器，前者具有更好的性能。 5、建议每台服务器配置 24 块千兆网卡，并且采用 Nic Teaming 的方式， 将两块网卡为一组接入同一个 Virtual Switch，同时在为虚机和 Service Console 创建 Port Group 时，不同虚机

22、采用不同的网卡主备策略，如虚机 1 以 A 网卡为主，B 网卡为备，虚机 2 相反，这样既能充分利用每一块 网卡，保证性能，互相之间又有冗余备份，当一块网卡出现问题时，另 一块网卡自动接管，提高可用性。如果可能的话，最好设置 VLAN，以 便于把生产网络与管理 ESX 服务器所用的管理网络分离开来，以保证最 大的安全可靠性。 6、建议每个虚机都设置一下 CPU 及内存资源的最小值，不需要太大， 比如主频保留值可以在 300MHz 左右，内存保留值可以在 512MB 左右， 最大值可以不用设定，这样既能保证每个虚机都有最基本的私有资源可 供使用，又能在需要时获得更多资源以应付更多访问要求。 ES

23、X Server 5.0 是 VMware 虚拟架构套件 vSphere 的基础组成部分，是 动态、自我优化的 IT 基础结构的基础。 VMware ESX Server 是一个强健、 经过生产验证的虚拟层，它直接安装在物理服务器的裸机上，将物理服务器 上的处理器、内存、存储器和网络资源抽象到多个虚拟机中。 通过跨大量虚 拟机共享硬件资源提高了硬件利用率并大大降低了资金和运营成本。 通过高 级资源管理、高可用性和安全功能提高了服务级别 - 对于资源密集型的应 用程序也不例外。 根据统计，对于传统的服务器应用方式，通常服务器的平均利用率在 5- 15%之间，而采用虚拟架构整合后，服务器的平均利用

24、率可达到 60%-80%。 我们完全可以通过在双路服务器上创建多个虚拟服务器的方式，来完成传统 方式需要更多服务器才能完成的工作，用户在降低成本的方式，还大大减少 了环境的复杂性，降低了对机房环境的需求，同时具有更灵活稳定的管理特 性。 采用 VMware 虚拟架构相比于传统单台服务器部署单一应用方式的另外 一个好处是，可以充分满足不同应用对系统资源的不同要求，如有的应用只 需要一个 3.0 GHz CPU，512MB 的内存就可以很好的运行，而有的高访问率、 高吞吐量的应用则需要 2 个甚至是 4 个双核的 CPU，8GB 的内存才能保证稳 定的运行，在传统方式下，往往不可能针对每一种应用来

25、采购服务器，而是 用一种或几种标准配置的服务器来统一采购，这样，势必会造成某些应用资 源富裕，而另一些应用面临资源紧张的情况，且应用之间不能互相调配资源。 采用虚拟架构后，由于每个虚拟机所需使用的系统资源都是由虚拟架构软件 统一调配，这种调配可以在虚拟机运行过程中在线的发挥作用，使得任何一 个应用都可以有充分保证的资源来稳定运行，同时，该应用在此时用不到的 资源又可以被其他更需要资源的应用临时借用过去，最大限度的提高了整体 系统的资源利用率。 2.6. VMware vCenter 配置配置 为了对服务器虚拟架构进行有效的管理和监控，方案中建议配置一台独 立的 Windows 2008 服务器

26、来做为 vSphere 套件中的 vCenter 服务器，vCenter 服务器为 IT 环境提供了集中化管理、操作自动化、资源优化和高可用性。 基于虚拟化的分布式服务为数据中心提供了前所未有的响应能力、可维护性、 效率和可靠性级别。 以下 vCenter 附属产品提供了资源优化和高可用性特征。 VMware Distributed Resource Scheduler (DRS) ；动态地实现服务器资源负载 平衡，以根据业务优先级向正确的应用程序提供正确的资源，从而让应用程 序可以根据需要压缩或增长。 使用 VMotion 迁移运行中的虚拟机和执行无中断的 IT 环境维护。 vMotion；

27、平台管理模块要能提供 VMotion 功能，可以方便的时间虚拟机不停 机的从一台 PC 服务器迁移到另外一台，从而避免“多个鸡蛋放到一个篮子” 可能造成的顾虑。下面的图示大概描述了 vMotion 功能实现； 图表 vMotion 实现原理 平台管理要能提供高可用解决方案，如 HA、FT 容错功能，确保虚拟机 的可用性。下面图示了 HA 和 FT 功能机理； 图表 VMware HA 功能示意图 使用 VMware HA 实现经济高效、独立于硬件和操作系统的应用程序可用性。 图表 VMware Fault Tolerance 容错技术功能示意图 使用 VMware Fault Toleranc

28、e（容错技术）可以实现完整的业务连续性， 当有硬件发生故障之时，可以保障业务系统的连续运行，而不需要中断应用 系统。VMware Fault Tolerance（容错技术）提供了迄今为止，最高级别的业 务连续性保障，可以花费最小的代价得到最高的可靠性要求。 NIC/HBA 卡的 Teaming 也是服务器虚拟化的最基本需求，就是通过多网 卡和 HBA 卡，保证网络和存储访问的冗余性，一旦任何网卡故障，都不会引 起虚拟机的服务中断； 当然，虚拟平台的备份和恢复也是需要考虑的，要能兼容传统的备份和 容灾方案，包括 VERITAS、Legato、IBM、HP、CA、Commvault 等的备份 方案等。 VMware Data Recovery 为小型环境中的虚拟机提供简单、经济高效、无 代理的备份和恢复。 图表 VMware Data Recovery 备份机制 VMware Data Recovery 备份模块具有以下一些特性： 虚拟机的无代理、基于磁盘的备份和恢复 ； 虚拟机或文件级别