李明昊　王緒洪

摘要：在傳統(tǒng)的信息系統(tǒng)集成企業(yè)，特別是從事定制化信息系統(tǒng)集成開發(fā)的企業(yè)，通常會采用一個項目搭建一套研發(fā)環(huán)境的方式進行開發(fā)，研發(fā)資源浪費、環(huán)境搭建周期長、環(huán)境恢復成本高。隨著近年來虛擬化技術的不斷發(fā)展，搭建企業(yè)私有研發(fā)云，實現(xiàn)集約化的研發(fā)資源使用和管理正逐步成為可能。該文在分析典型信息系統(tǒng)集成企業(yè)開發(fā)模式弊端的基礎上，結合虛擬化技術，從計算平臺、存儲平臺、網(wǎng)絡平臺、安防體系、虛擬化管理體系搭建等幾個方面，對基于虛擬化技術的研發(fā)資源管理環(huán)境的構建進行了闡述，結合某科研單位應用實例，探討了研發(fā)模式的可行性和成效。

關鍵詞：虛擬化；集約型；研發(fā)模式

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）18-0063-03

1.概述

在傳統(tǒng)的信息系統(tǒng)集成企業(yè)，特別是從事定制化信息系統(tǒng)集成開發(fā)的企業(yè)，通常會采用一個項目搭建一套研發(fā)環(huán)境的方式進行開發(fā)，研發(fā)資源浪費、環(huán)境搭建周期長、環(huán)境恢復成本高。近年來，隨著虛擬化技術的不斷發(fā)展，云計算應用的不斷深入，公有云、私有云應用逐步落地，以此為基礎，使得探索基于虛擬化技術的集約化研發(fā)模式成為可能。

2.傳統(tǒng)研發(fā)模式存在的問題

在從事定制化信息系統(tǒng)集成開發(fā)的企業(yè)，現(xiàn)有的比較典型的研發(fā)模式是采用傳統(tǒng)的一個項目搭建一套研發(fā)環(huán)境的研發(fā)模式，各項目組在一般情況下均會為各個不同的研制項目構建獨立的研發(fā)環(huán)境用于當前項目的系統(tǒng)設計、開發(fā)、試驗和測試調(diào)試每個環(huán)境都為某個項目獨立享有，項目開始實施時建立，項目研制結束，產(chǎn)品交付用戶后，相關設備一般就被用于其他事務處理工作，在有新的研制項目時，因為項目要求，往往需要重新構建一套新的研發(fā)環(huán)境。

這種研發(fā)方式是目前普遍采用的方式，優(yōu)點在于環(huán)境是專門為項目建立，針對性強，獨立享有，不會與其他項目發(fā)生資源使用沖突，構建單項研發(fā)環(huán)境的成本相對較低；但不足之處也非常明顯，比如研發(fā)資源浪費、環(huán)境搭建周期長、環(huán)境恢復成本大。

首先，資源浪費包括了基礎設施浪費、硬件資源浪費、軟件資源浪費、人力資源浪費、管理資源浪費等。根據(jù)調(diào)研分析，傳統(tǒng)研發(fā)模式各類資源使用狀況分析如表1所示。

其次，研發(fā)環(huán)境搭建時間較長，降低了企業(yè)研發(fā)工作的運行效率。

每一個傳統(tǒng)的研發(fā)環(huán)境的構建，都需要采購終端電腦、安裝操作系統(tǒng)、部署網(wǎng)絡甚至進行場地的裝潢改造等，耗費了大量的時間和人力、物力、財力，提高了企業(yè)運行成本，造成了資源的浪費，也降低了研發(fā)工作的效率。

第三，研發(fā)環(huán)境恢復成本高，難度大。

傳統(tǒng)的研發(fā)環(huán)境依賴于設備、場地、人員等多方面情況，一旦項目完成，原有的環(huán)境必然會或多或少的發(fā)生變動，少則重裝軟件、系統(tǒng)變動，多則設備移位他用甚至報廢銷毀，倘若需要重新恢復環(huán)境，相當于需要重新構建一次原有的研發(fā)環(huán)境，工作量巨大，特別是人力成本消耗巨大，并且諸如數(shù)據(jù)、軟件等元素難以完全復原，無法達到滿意的效果。

傳統(tǒng)研發(fā)模式的種種不利因素最終都導致了一個問題——企業(yè)資源的分散和浪費，這其中包含了人力、能源、資金、場地等各方面的寶貴資源。

從企業(yè)發(fā)展的長遠角度出發(fā)，有必要從變革固有的研發(fā)模式人手，逐步改變研發(fā)環(huán)境資源配置分散和重復浪費的局面，全面創(chuàng)建資源集約型企業(yè)研發(fā)模式，有效降低成本，提高資源利用率，增強企業(yè)核心競爭力。

3.構建集約型研發(fā)模式主要內(nèi)容

基于虛擬化技術的資源集約型企業(yè)研發(fā)模式就是要建設研發(fā)環(huán)境支撐中心，整合場地、硬件、軟件、數(shù)據(jù)等各項資源，進行資源重組和優(yōu)化，從而實現(xiàn)“資源集中、按需分配、動態(tài)管理”，提高生產(chǎn)成果的可重用性，降低研發(fā)成本，縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期，提高系統(tǒng)研發(fā)和生產(chǎn)效率。

3.1建設集中式的計算資源平臺

計算資源平臺的建設以刀片服務器為主，主要功能是實現(xiàn)對研發(fā)環(huán)境支撐中心計算資源的集中。在主機硬件資源的基礎上，分別結合虛擬化、主機分區(qū)等技術，為實現(xiàn)核心支撐中心資源的按需分配奠定良好基礎。依靠主機虛擬化技術，將刀片服務器虛擬化為虛擬PC機，虛擬化后，管理人員可以根據(jù)需求調(diào)度組合虛擬PC；刀片服務器運用的節(jié)能技術能夠通過對刀片機使用狀態(tài)的監(jiān)視，自動控制刀片機的功率以降低能耗。

3.2建設集中的智能海量存儲和備份系統(tǒng)

研發(fā)環(huán)境支撐中心構建包括核心存儲系統(tǒng)、容災系統(tǒng)、備份系統(tǒng)和離線歸檔在內(nèi)的統(tǒng)一存儲平臺，為日常管理和科研生產(chǎn)提供更加安全、高效的數(shù)據(jù)服務。

核心存儲系統(tǒng)由高端Fc SAN和NAS存儲共同構建而成，根據(jù)數(shù)據(jù)類型實行分類存儲，最大限度的發(fā)揮存儲效能。對于虛擬機等數(shù)據(jù)，則采用適用于非結構化數(shù)據(jù)的高端NAS進行存儲，提供萬兆級的接口速率，注重其IOPS性能和靈活部署能力。

容災系統(tǒng)采用先進的連續(xù)數(shù)據(jù)保護技術，對關鍵應用進行保護。系統(tǒng)可以對每一個I/O進行記錄，從而可以即時地恢復任意一個時間點的數(shù)據(jù)并保證數(shù)據(jù)的一致性，大大提高關鍵應用的數(shù)據(jù)安全性。

近線備份系統(tǒng)采用虛擬磁帶庫技術，可用于異構平臺的近線數(shù)據(jù)備份，采用源端重復數(shù)據(jù)刪除技術，大大節(jié)省備份存儲空間和網(wǎng)絡傳輸?shù)膸挘岣邆浞菪省?/p>

離線歸檔系統(tǒng)將已經(jīng)完結的工作任務或科研生產(chǎn)的數(shù)據(jù)歸檔并自動刻錄光盤，存人光盤庫進行永久保存，可以在需要時實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速恢復和項目研發(fā)環(huán)境的重建。

3.3建設靈活的網(wǎng)絡傳輸平臺

網(wǎng)絡傳輸平臺由多臺核心交換機、數(shù)十臺接入交換機和1套網(wǎng)絡管理系統(tǒng)組成。網(wǎng)絡系統(tǒng)實現(xiàn)用戶端靜態(tài)VLAN到動態(tài)虛擬局域網(wǎng)的訪問控制和訪問連接，對虛擬化主機形成的虛擬網(wǎng)絡實現(xiàn)統(tǒng)一管理，包括：虛擬網(wǎng)絡規(guī)劃，訪問路由設置，虛擬終端網(wǎng)絡配置，虛擬網(wǎng)絡環(huán)境轉(zhuǎn)儲、刪除與恢復。網(wǎng)絡虛擬化管理工具主要實現(xiàn)在主機虛擬化的基礎上，通過虛擬交換機的方式虛擬出各項目組的虛擬VLAN，然后將虛擬化的服務器和虛擬化的客戶端接入相應的VLAN，通過網(wǎng)絡訪問控制管理工具來管理和配置各項目組成員對這些項目VLAN的訪問，通過網(wǎng)絡自動化管理工具來實現(xiàn)對整個虛擬網(wǎng)絡的管理。

3.4建設統(tǒng)一的安全防護系統(tǒng)

研發(fā)環(huán)境支撐中心是一個集成主機系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)、網(wǎng)絡系統(tǒng)、業(yè)務系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)以及虛擬化環(huán)境的復雜系統(tǒng)，由支撐中心支撐的項目環(huán)境和科研活動所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)資產(chǎn)會涉及敏感信息，因此為確保核心支撐中心安全、高效、穩(wěn)定、有序的運行，保護敏感信息的安全，必須設計和建設一個全面、統(tǒng)一、完善的，集成用戶管理和資源管理、權限管理、安全審計等功能的安全管理平臺。為此，系統(tǒng)建設了身份認證與訪問控制系統(tǒng)、終端網(wǎng)絡接入認證系統(tǒng)、終端安全監(jiān)控與審計系統(tǒng)、網(wǎng)絡審計系統(tǒng)、終端信息管理系統(tǒng)等多個安全子系統(tǒng)，并結合制度建設，構建起完善的安全防護系統(tǒng)。

3.5建設多樣化的平臺軟件系統(tǒng)

研發(fā)環(huán)境支撐中心通過基于配置的服務集成，構建組合的交叉域應用程序，從而轉(zhuǎn)向企業(yè)范圍的SOA部署。通過在整個企業(yè)內(nèi)建立一致的策略實現(xiàn)系統(tǒng)模塊的重用。通過與SOA套件、服務注冊表和企業(yè)信息庫的集成，執(zhí)行端到端管理，使業(yè)務流程更加靈活。

研發(fā)環(huán)境支撐中心門戶服務器軟件即是基于Web的，以“應用整合”和“消除信息孤島”為最終目的，提供單點登錄、內(nèi)容聚合、個性化門戶定制等功能的綜合信息系統(tǒng)，提供了統(tǒng)一流程基礎、業(yè)務流程社交功能并采用以用戶為中心的設計，能夠支持所有類型的流程。

3.6建立全面的虛擬化應用體系

通過主機虛擬化、桌面虛擬化和網(wǎng)絡虛擬化等一系列的虛擬化手段，將刀片服務器、專用服務器、網(wǎng)絡交換機、存儲等硬件資源虛擬化，構建完整的虛擬資源池，并將虛擬資源直接推送至用戶終端桌面。

虛擬化技術的使用，可以實現(xiàn)硬件資源的集中管理，減少服務器、終端等軟硬件系統(tǒng)采購，節(jié)省建設經(jīng)費，所有用戶不再需要自己搭建物理環(huán)境，不再需要直接面對笨重的服務器和紛雜的網(wǎng)線，也不再需要占用專用的場地，所有主要的環(huán)境構建工作將由系統(tǒng)和少數(shù)專職管理人員集中完成，開發(fā)人員只需要在自己的終端上提出資源要求，經(jīng)審批后由管理員完成虛擬資源的分配和調(diào)度，在短時間內(nèi)完成所需環(huán)境的構建、部署和訪問權限設置。

以虛擬化技術為基礎的應用模式，將逐步統(tǒng)一研究所軟件開發(fā)環(huán)境，實現(xiàn)軟件資產(chǎn)的重用和組件化管理，實現(xiàn)組織資產(chǎn)的集中管控；有利于快速搭建、部署、重構、恢復開發(fā)環(huán)境和測試環(huán)境，提高資源環(huán)境的適應度；有利于實現(xiàn)所級層面的集中訪問控制和安全保密防護策略，通過技術手段嚴格執(zhí)行安全保密制度。

3.7建立合理的基礎資源分配制度

我們通過虛擬化技術實現(xiàn)了硬件資源的整合和重利用，而硬件資源的整合和重利用將徹底改變各研究部占用大量場地用于不同項目的開發(fā)測試的局面，各研究部也不再需要占用額外的場地用于擺放需要存檔的研發(fā)環(huán)境的相關設備，從而將可根據(jù)各研究部實際研發(fā)人員的人數(shù)，對各研究部所占用的場地進行重新規(guī)劃和分配，避免不必要的重復占用情況，從而將科研用房分配給更需要的部門和項目使用，實現(xiàn)科研場地資源的節(jié)約使用和合理分配。

4.集約型研發(fā)模式實施成效

4.1提高資源綜合利用效率

在虛擬化技術出現(xiàn)之前，一臺服務器只能安裝一個操作系統(tǒng)，CPU的平均使用率不足5%，也就是說重金購買的大量服務器、小型機的絕大部分計算資源（大于95%）被白白浪費了。支撐中心大量采用虛擬化技術，將計算資源、存儲資源和網(wǎng)絡資源整合成虛擬資源池，計算資源利用率至少提高6倍以上，研發(fā)環(huán)境資源綜合利用效率大大高于傳統(tǒng)模式。

4.2創(chuàng)新軟件開發(fā)和驗證管理模式

目前業(yè)內(nèi)主要的虛擬化應用集中在服務器端，即使用主機虛擬化軟件虛擬出服務器，與物理開發(fā)機構成開發(fā)網(wǎng)絡，新的企業(yè)研發(fā)模式提供了“服務器+開發(fā)終端+存儲+網(wǎng)絡”的全套虛擬化解決方案，構建了包括服務器、客戶端、存儲系統(tǒng)、網(wǎng)絡系統(tǒng)、容災系統(tǒng)、備份系統(tǒng)和離線歸檔在內(nèi)的統(tǒng)一虛擬化平臺，任何項目，包含已完結的工作任務或科研生產(chǎn)的數(shù)據(jù)，都可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速恢復和項目研發(fā)環(huán)境的重建。這一實施方案并未增加成本，而且有效的支撐了項目的全生命周期管理，為探索全生命周期的開發(fā)與驗證管理進行了嘗試。

4.3創(chuàng)新應用部署新模式

從主機平臺到存儲平臺，全虛擬化技術的使用，使應用部署模式的革新成為可能。在虛擬環(huán)境下部署的應用具有極高的可重復性，同樣的應用配置在完成首次部署后，就可以在多個環(huán)境下同時部署，一鍵式操作，無需人工干預，極大的提高了應用部署效率和環(huán)境部署效率。

4.4提升資源集中管控自動化手段

作為基于虛擬化技術的資源集約型企業(yè)研發(fā)模式的主體，支撐中心硬件和軟件維護量巨大，光靠人工無法實現(xiàn)對整個平臺的有效管理。支撐中心采用了大量的自動化管理工具，在系統(tǒng)安裝、補丁分發(fā)、網(wǎng)絡搭建、用戶生成等方面都能進行自動化的管理和實現(xiàn)，提升了資源集中管控的自動化水平，提高了系統(tǒng)運維的效率和準確性。

5.結束語

經(jīng)過不斷的努力和探索，基于虛擬化技術的資源集約型研發(fā)模式已經(jīng)初步完成構建，在降低企業(yè)成本、提高資源利用率、提升企業(yè)管理水平等多個方面都取得了良好的效果。后續(xù)，可以在虛擬資源的有效管理、自動調(diào)度和安全防護等方面繼續(xù)進行更為深入得研究，進一步提升管理能力和集約化水平。