一、前言
隨著企業信息化的建設和發展，應用系統數量不斷增加，服務器數量也越來越多，需要更多的機柜空間和網絡設備端口，需要更大電源負載和空調制冷能力，需要更高的管理和維護開銷，這些都會對企業信息化建設、運維和管理帶來極大的挑戰。如何提高服務器的利用效率，合理地分配硬件資源，降低運維開銷，簡化運維與管理流程，搭建高可用性計算平臺就成了函待解決的突出問題。
二、服務器現狀
我公司中心機房建成于2006年，使用面積95 m2。機房內共有機柜16臺，其中服務器機柜8臺，網絡機柜8臺。現有服務器68臺，均為機架式PC服務器。隨著服務器設備的不斷增加，暴露的問題也日趨嚴重.主要表現在以下幾個方面:
1.機房空間、電源負載受限。
自2006年以來，平均每年增加服務器4-6臺。以此速度很快將占滿機柜空間，而機房面積有限，無法再擴充機柜;此外每個機柜PDU設計最大負載電流20 A，按每服務器0.5 kVA計算，每機柜最多允許安裝8臺，電源負載容量是限制服務器數量的最大瓶頸。
2 能源損耗劇增。
服務器是機房內耗電最多、產生熱量最多的設備，現有服務器總耗電功率為28.2 kW，機房空調耗電功率為18.9 kW。每增加一臺服務器，不但要消耗不少于0.5 kW電能，另外還要增加機房空調的降溫消耗，現有空調已經滿負荷運轉，所以空調制冷能力也是限制服務器增加的瓶頸。
3.硬件資源浪費。
大多數系統未能充分利用硬件資源，利用率極低，CPU占用率多在10%以下。每上線一個新系統或更新一臺設備，仍要充分考慮系統隔離和發展的需要，獨立部署且留有余量。這些資源不能動態部署，不能動態分配硬件資源，無法適應需求變化，造成了硬件投資的極大浪費。
4.維護難度加大。
應用系統多單機配置，系統穩定性差。一旦發生故障，必須停機維護;而且不具備測試環境，無法實現相應的備份與恢復測試功能。部分應用系統軟件平臺陳舊，硬件兼容性差，發生故障后將難以恢復。
針對發展需求的不斷增加和變化，僅靠簡單地增加或更新服務器設備是無法解決上述問題的，甚至會造成更大的浪費，增加運維的難度。服務器虛擬化正是能有效解決這些問題的新興技術。
三、方案設計
1.虛擬化技術簡介。
服務器虛擬化就是利用虛擬化技術，將單個物理服務器所擁有的物理計算資源按需分割成大量的細粒度的虛擬計算資源、并進而將這些細粒度資源整合成多個彼此獨立的邏輯計算實體的過程。
虛擬化技術可通過合理調配閑置的IT資源，很好地解決異構化問題，節省硬件資源，并在不增加投入的前提下“壓榨”，出更多可利用資源。實現虛擬化后，企業能以10:1甚至20:1的比例減少物理服務器的數量。虛擬化技術能實現在一臺物理服務器上虛擬多臺服務器，保證相對隔離，并可以通過虛擬化軟件的輔助功能，實現虛擬機的集中管理和資源自動均衡;能針對虛擬機提供文件級、系統鏡像級的多種備份方式，確保數據安全、完整、可用，并可與現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。
2. Hyper-V特點。
Windows Server 2008 Hyper-V是虛擬化軟件的后起之秀，現在最新版本是Hyper-V 2008 R2 SP1 ,與以往版本相比又增加了許多新功能。
(1)動態內存分配。通過在各臺正在運行的虛擬機之間平衡內存分配方式，更合理地利用Hyper-V主機中的內存資源。
(2)業務連續性。實時備份和快速遷移，從而讓企業能夠應對極其苛刻的營業時間和業務響應需求。
(3)災難恢復。借助Windows Server 2008中的群集功能，特別是跨地域的群集功能，快速而可靠的災難和業務恢復將有助于確保最小程度的數據丟失。
(4)動態數據中心。Hyper-V與Microsoft System Center合應用，可以幫助實現數據中心動態化的美好愿望，從而提供可自我管理的動態系統和操作靈活性。
(5)實時遷移。包含多臺Hyper-V物理主機的數據中心，可以在不影響用戶正常使用的情況下，將當前正在運行的虛擬機遷移到性能最佳、容量最大或整合最優的物理計算機上。
(6)硬件支持。Windows Server 2008 R2現已在主機處理器池中支持最多64個邏輯處理器。另外，專為實時遷移功能而新增的Hyper-V處理器兼容模式，允許在同一處理器產品線中的不同CPU版本之間進行遷移。
(7)群集共享卷。Hyper-V可以使用群集共享卷(CSV)存儲功能，來簡化和增強共享存儲空間的使用方式。群集節點連接容錯。
此外我公司服務器全部為X86架構服務器，使用的系統全部是 Windows家族產品，因此使用Hyper-V可滿足我們所有的要求。
3.總體架構設計。
眾所周知，虛擬化是云計算的核心技術之一，云計算是企業信息化發展的必經之路。因此服務器的虛擬化實現，必須根據技術發展需要，采用面向云計算的可擴展的架構，便于未來實施云計算模式。
把所有服務器按照用途分為應用服務器、數據庫服務器、開發測試服務器三種類型，根據分類設立三個虛擬化資源池:應用服務器池、數據庫服務器池和測試服務器池。其中應用服務器池和數據庫服務器池統稱為生產服務器池。為了在業務層次上實現隔離，需要單獨組建服務器群，便于實施安全防護;測試服務器池在性能、安全性和穩定性各方面要求要低于生產服務器池，也可單獨組建服務器群。
網絡接入和存儲接入均采用集中化原則，統一支持各個資源池的使用，可最大化利用資源、提高投資利用率并便于集中管理和控制。各資源池的網絡接入一與物理服務器統一部署在服務器區。系統拓撲如圖1所示。
4.各資源池架構設計。
各資源池中為一組屬性相同的物理服務器，通過虛擬化技術實現計算資源的虛擬化，構成虛擬服務器池，通過分配虛擬服務器的方式為應用系統提供計算資源。
圖1系統拓撲圖
數據庫平臺采用集中部署方式，每套系統仍獨立使用原有數據庫，物理設備使用虛擬化和群集技術來實現數據庫的物理集中，便于將來進行數據整合和系統整合，便于通過物理安全設備實施安全策略提高數據庫系統的安全性。根據需求采用2臺DELL刀片式服務器，將所有數據庫應用部署在數據庫虛擬化池上。
應用服務器資源池和開發測試服務器資源池均采用虛擬化服務群集方式。所有應用服務器集中部署在統一的虛擬化群集資源池內，便于將來應用系統的整合。選擇高性能的支持虛擬化技術的x86服務器，采用iSCSI SAN盤柜統一提供存儲空間，通過網卡聚合技術統一接人網絡，利用windows群集和Live技術提高系統的穩定性。
5.存儲架構設計。
為便于將來實現數據整合與系統整合，規劃需采用高性能高、可靠的SAN統一存儲架構，便于數據的統一存儲、管理和保護。由統一的iSCSI SAN盤柜，提供數據庫系統、虛擬化服務器系統的數據存儲服務需求。iSCSI盤柜通過2臺數據中心交換機實現與服務器的鏈路冗余和負載均衡。
圖2存儲架構設計圖
四、實施步驟
因實施服務器虛擬化涉及業務系統種類數量較多，一次實現全部虛擬化風險較大，前期投資成本較高，所以采取分步實施策略。整個整合步驟分為三個階段:準備階段、試點階段和推廣階段。
1.準備階段。人員技能準備。對虛擬化團隊成員進行云計算、虛擬化知識和實施技能技術培訓，了解掌握虛擬化、云計算技術和實施服務器虛擬化的方案與策略。
調查具體需求。收集當前服務器的配置信息(如CPUI內存/硬盤/網絡等)以及性能利用率數據;收集應用系統數據(系統架構、開發平臺、操作系統、數據庫類型和版本);分析采集的數據并進行虛擬化服務器的整合評估，為虛擬化的規劃和設計提供量化的標準。
進行規劃設計。以虛擬化評估報告為依據，按照企業發展需求進行服務器虛擬化的規劃設計，編寫虛擬化的規劃設計方案。
2.試點階段。首先進行虛擬化試點，在2臺DELL 8910服務器上搭建虛擬化平臺。把最適合虛擬化(標準化應用系統、資源利用率低、管理風險小)的10套應用系統，遷移到虛擬化平臺。利用在用系統做試點雖有些許風險，但利于進行各項功能和性能測試，幫助積累實施經驗，樹立成功實現虛擬化的信心。
3.推廣階段。接下來就是在生產環境中全面實施虛擬化的推廣階段，各利用4臺8910服務器和PV3200i磁盤陣列分別搭建應用服務器和數據庫群集平臺，將現有系統除大型數據庫應用外全部遷移到虛擬化平臺，對服務器存儲架構和網絡架構進行全面虛擬化改造，搭建起統一集中管理、高可用的虛擬化生產環境。
利用替換下來的2臺IBM X3650，升級內存后搭建開發測試虛擬化平臺，為重要應用系統建立測試系統，滿足開發與測試的需要。
五、應用效果
經測算，本次虛擬化整合中能節省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的方式來降低40%軟件硬件成本，降低70%~80%運營成本。每年從節省設備更新費用、能耗費用和維護費用幾方面可節省45萬元，同時達到以下收益:
1.減少物理服務器數量，提高資源利用率。本次虛擬化整合比生產環境為10:1，開發測試環境15:1。每服務器的平均利用率從5%~15%提高到60%-80%。減少物理服務器數量52臺，機柜空間占用由176U降低為102U。淘汰了超期服役的服務器38臺，利用空閑下來的服務器建立了開發測試環境。
2.降本增效。服務器數量的大幅減少，不但大大降低了服務器的更新成本，而且因為耗電和制冷耗能的減少，也降低了運行維護管理成本。更加安全的信息系統服務，更簡化的服務器管理流程，提高了信息服務的效率和水平。
3.提升穩定性。服務器虛擬化后，高可用技術和熱轉移技術保證了系統的穩定運行，且虛擬化服務器可以進行零宕機硬件維護和服務器備份，在可用性、穩定性、業務連續性方面均大大提升。
4.提升靈活性。不但可以在不增加任何硬件投人的情況下動態部署虛擬機，而且可以為正在運行的虛擬機動態分配計算資源。
六、結束語
本次服務器虛擬化整合的實踐證明，虛擬化技術可以完美解決服務器利用率低、可靠性低，信息系統運維與管理難度大等諸多問題，是降低IT建設與運維開銷，提高信息安全水平，滿足企業信息化建設發展需要的有效方案。云計算與虛擬化技術日臻完善，將會在基礎設施建設中得到越來越多的應用。
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本文標題：Hyper-V虛擬化技術應用初探
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