雷宇松

（國家稅務總局吉林省稅務局，吉林 長春 130022）

1 概述

隨著信息技術的發(fā)展，行業(yè)應用系統(tǒng)每年在逐步增長，不斷有新的業(yè)務系統(tǒng)上線，然而長期以來，信息化建設通常缺乏系統(tǒng)性規(guī)劃，往往是按照業(yè)務需求專項購置相應設備，百余套系統(tǒng)部署后，形成了“煙筒”式的管理，系統(tǒng)之間資源利用率差異大，資源嚴重不平衡，隨之而來的是能耗、管理成本等的升高。日益增長的資源需求與有限的成本預算成為信息化建設的主要矛盾，實際上無法及時響應資源的需求，為每套系統(tǒng)購置專門的設備，稅務系統(tǒng)數據中心面臨資源不足、空間不足、能耗高等種種困難。與此同時又有部分應用系統(tǒng)退出歷史舞臺，只留存數據，使用頻率非常低，造成嚴重資源浪費。

通過虛擬化技術可以解決以上問題，虛擬化技術可以將多個虛擬服務器彼此獨立運行，可以整合現有的計算，存儲，網絡資源，實現資源的共享，更高效的利用資源，從而持續(xù)降低采購、管理和維護成本支出。并且虛擬化還能實現動態(tài)負載均衡，快速部署的特性。在建設虛擬化的同時還需要建設與虛擬化配套的監(jiān)控和備份系統(tǒng)，通過與虛擬化技術相結合，實現快速穩(wěn)定的備份與監(jiān)控環(huán)境。

2 數據中心

2.1 傳統(tǒng)數據中心

傳統(tǒng)數據中心由于管理和應用系統(tǒng)部署方式等原因，存在諸多缺陷，表現如下：（1）成本投入大。為保證應用服務的獨立性，各個應用系統(tǒng)使用自己專用服務器和存儲設備，設備的數量隨業(yè)務系統(tǒng)數量上漲而增加，需要不斷追加硬件投入，同時導致機房空間的消耗增大，能耗增加，維護成本增加。（2）資源利用率低，負載不均衡。由于每個系統(tǒng)均運行在各自的服務器上面，資源使用時段和效率都不同，在設計時還要考慮未來資源的增長和冗余，大部分的服務器的資源利用率都比較低，致使無法充分發(fā)揮硬件性能，各服務器之間的資源也不能靈活調配，系統(tǒng)資源不能充分利用。（3）數據備份復雜。面對龐雜的軟硬件環(huán)境，均有著不同的硬件硬件平臺和操作系統(tǒng)，給系統(tǒng)性的備份和有序恢復都帶了困難。備份管理員通常需要設定多種備份與恢復方法，難以做到數據的統(tǒng)一備份，造成維護工作量巨大，也增加了安全性和穩(wěn)定性上的不定因素。（4）硬件維護復雜。服務器系統(tǒng)硬件更換維修，軟硬件升級，常常會花費較長時間，致使服務中斷，往往要申請停機窗口。

2.2 虛擬化數據中心

針對傳統(tǒng)數據中心的種種弊端，利用虛擬化技術對于當前數據中心的改造也會緩解很多矛盾。

利用虛擬化技術，將計算，網絡，存儲資源進行整合，優(yōu)先使用高性能設備資源，淘汰老舊設備資源，精簡數據中心的規(guī)模，實現高效的數據中心建設。高可擴展性應對快速增長的服務載荷需求。虛擬化可以減少服務器的部署時長，并在保證應用服務正常運行的同時，降低硬件成本，不同服務系統(tǒng)之間隔離，數據的安全性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性同時兼顧。提高管理效率，降低能耗，使數據中心建設更貼近綠色環(huán)保的概念。同時虛擬化后，簡化了數據中心的網絡架構，便于網絡架設和管理。

3 虛擬化技術

VMware vSphere：

VMware vSphere 是VMware 的虛擬化平臺，經過多年的發(fā)展，提供了完整的數據中心虛擬化解決方案?？蓪祿行霓D換為包括 CPU、存儲和網絡資源的聚合計算基礎架構。vSphere 將這些基礎架構作為一個統(tǒng)一的運行環(huán)境進行管理，并為用戶提供工具來管理加入該環(huán)境的數據中心。（圖1）

圖1

vSphere 的兩個核心組件是ESXi 和vCenterServer。ESXi 是vSphere 環(huán)境中的管理程序，安裝在數據中心的物理服務器上，是用于創(chuàng)建和運行虛擬機和虛擬設備的虛擬化平臺，管理程序動態(tài)為虛擬機提供物理硬件資源，以支持虛擬機的運行。通過管理程序，虛擬機可以在一定程度上獨立于基礎物理硬件運行。由于虛擬機是從底層物理硬件解耦的，因此通過虛擬化可以將物理計算資源（如CPU、內存、存儲和網絡）整合到資源池中。從而可以動態(tài)靈活地將這些資源池提供給虛擬機。vCenterServer 是一種服務，充當連接到網絡的ESXi 主機的中心管理員。通過vCenterServer 可以池化和管理多個主機的資源。

VMware 還提供了VMotion，HA，DRS 等高級功能。如果某個物理服務器需要停機維護，可以通過VMotion 功能將虛擬機遷移到其它主機，整個遷移期間不影響業(yè)務執(zhí)行，保證業(yè)務系統(tǒng)連續(xù)性和穩(wěn)定性。也可以通過該功能平衡物理服務器負載。

vSphere HA 功能利用配置為群集的多臺ESXi 主機，通過在群集內的其他主機上重新啟動虛擬機，為虛擬機中運行的應用程序提供快速中斷恢復和具有成本效益的高可用性。如果主機發(fā)生了故障，并且在其他主機上重新啟動了虛擬機，則DRS會提出遷移建議或遷移虛擬機以平衡資源分配。

VSphere 還提供一些其它套件和解決方案：(1)vRealize Automation 提供了一個安全門戶，在該門戶中，授權管理員、開發(fā)人員或業(yè)務用戶可以請求新的IT 服務并管理特定云和 IT資源，同時確保業(yè)務策略合規(guī)性。IT 服務（包括基礎架構、應用程序、桌面及許多其他服務）請求通過一個通用服務目錄處理，以便提供一致的用戶體驗。通過該功能可以實現一鍵快速部署能力，例如虛擬服務器的創(chuàng)建，OracleRAC 集群的一鍵部署。(2)NSX-T 是軟件定義的網絡的實現。它可提供交換、路由、負載均衡、防火墻和VPN 等網絡服務。常用功能有網絡微分段以及東西向防火墻。(3)VMware Site Recovery Manager 是VMware vCenter Server 的擴展，提供了業(yè)務連續(xù)性和災難恢復解決方案，可幫助用戶計劃、測試和運行vCenter Server 虛擬機恢復。Site Recovery Manager 可以發(fā)現和管理復制的數據存儲，并自動將清單從一個vCenter Server 實例遷移到另一個實例。該功能常用于容災系統(tǒng)解決方案。(4)同時VMware 提供豐富的API 接口，面向VMware 的第三方軟件也為管理帶來便利，如開源Zabbix 監(jiān)控系統(tǒng)，可以利用廠家定制的模板快速對整個虛擬化環(huán)境進行監(jiān)控。在數據安全方面，Veritas 提供的NetworkBackup 系統(tǒng)可以整個虛擬化環(huán)境進行集中備份。

4 實際案例

4.1服務器虛擬化

(1)檢查物理服務器硬件與VMware 兼容性。(2)根據物理服務器性能，CPU 型號等參數，分類創(chuàng)建集群。(3)同一集群內物理服務器安裝相同版本的ESXi 操作系統(tǒng)。(4)服務器網絡規(guī)劃，包括管理網絡，業(yè)務網絡，集群心跳網絡，確保每種網絡冗余。(5)服務器連接共享存儲，確保存儲鏈路冗余。(6) 打開集群啟用HA，DRS 功能，確保應用系統(tǒng)故障恢復時間。(7)應用系統(tǒng)虛擬服務器按文件夾管理，并且名稱與現實情況一致。(8)定義虛擬服務器命名規(guī)范。分段式命名。(9)定義虛擬服務器備注規(guī)范。分段式命名。(10)應用系統(tǒng)分級，重要應用系統(tǒng)優(yōu)先使用高性能服務器和存儲。

按照上邊的規(guī)劃，現以我稅務局虛擬化數據中心的一個集群為例，對虛擬化和非虛擬化消耗資源對比如圖2 所示。

圖2

分析結果如下：

對比項目 虛擬化 非虛擬化 備注服務器數量（臺） 4 36內存大?。═B） 2.1 2.6存儲空間（TB） 149 154網絡接口數（個） 4*6=24 36*6=216存儲鏈路（條） 4*2=8 36*2=72

由此可見，虛擬化程度越高，越能精簡設備數量，從而降低能耗，提高管理效率和資源利用率。

4.2 ZABBIX 監(jiān)控虛擬化

ZABBIX 監(jiān)控平臺是一款開源軟件，提供豐富的模板，可以從不同角度，不同粒度對整個虛擬化環(huán)境進行監(jiān)控，且部署速度快，只需添加vCenterServer 主機，關聯系統(tǒng)自帶的虛擬化監(jiān)控模板，通過ZABBIX 自動發(fā)現功能，即可自動對整個虛擬化環(huán)境中的物理服務器，數據存儲，虛擬服務器，網絡接口，文件系統(tǒng)等實施全方位監(jiān)控，并可根據實際需求，實施定制開發(fā)。報警信息可以實時通過短信，微信，郵件等方式通知相關人員。相對于傳統(tǒng)模式每臺被監(jiān)控機器安裝客戶端，極大減輕了工作量。

ZABBIX 監(jiān)控實施：(1)創(chuàng)建監(jiān)控主機和主機組，根據被監(jiān)控對象規(guī)劃監(jiān)控主機組。(2)監(jiān)控主機關聯模板，配置監(jiān)控項和觸發(fā)器，可以根據實際情況定制監(jiān)控內容。(3)配置觸發(fā)器和動作，設置報警規(guī)則，并調用報警媒介實時報警。(4)創(chuàng)建報警媒介，報警媒介可以是郵件，短信網關，微信等，用于向相關人員發(fā)送報警提醒信息。(5)創(chuàng)建用戶和用戶組，操作和接收報警信息的相關人員。

圖3

我局數據中心所有虛擬化環(huán)境已全部集成到ZABBIX 監(jiān)控平臺，根據網絡區(qū)域劃分，總計搭建10 套ZABBIX 監(jiān)控平臺，合計監(jiān)控主機數量4833 個，監(jiān)控項90140 個，觸發(fā)器35583 個。

4.3 NETBACKUP 備份虛擬化

NETBACKUPfor VMware 可備份和還原在 VMware ESXi server 上運行的VMware 虛擬機。NETBACKUP 需要VMware ESXi Server、VMware vCenter Server 的登錄憑據，采用VMware vStorage API for Data Protection。備份過程從ESXi server 轉移到了VMware 備份主機。

NETBACKUP 所有備份任務都是通過策略管理的，可以根據應用系統(tǒng)，虛擬機名稱，標記等條件組合創(chuàng)建備份策略，指定備份窗口，備份頻率和備份保留周期，同時支持全量備份，增量備份，以及壓縮去重功能。

備份過程：(1)NetBackup 主服務器啟動備份。(2)VMware 備份主機上的NetBackup 客戶端啟動虛擬機上的VMware 快照。(3)Windows：VSS 同步虛擬機上的文件系統(tǒng)。(4)Linux：如果在Linux 訪客操作系統(tǒng)中啟用快照靜默，則在虛擬機上同步文件系統(tǒng)。(5)VMware 服務器在虛擬磁盤數據存儲上創(chuàng)建快照。(6)NetBackup 客戶端從數據存儲讀取快照，然后將數據寫入NetBackup 存儲單元。

圖4

我局目前已備份虛擬化主機984 臺，備份數據庫43 套，虛擬化平臺每天量備份一次，數據庫為每周全量每小時增量。

5 結論

我稅務局數據中心服務器虛擬化約占99%，現有149 臺物理服務器，承載1622 臺虛擬服務器，核心業(yè)務應用系統(tǒng)和數據庫均運行在虛擬化平臺之上，平均每臺物理服務器上運行11 臺虛擬服務器，部分集群資源利用率達到85%以上。事實證明，建設基于VMwarevSphere 虛擬化的數據中心，能極大的精簡了機房的規(guī)模，降低能耗和管理成本，提高運維效率。數據中心虛擬化也將是未來發(fā)展的一種趨勢。同時結合ZABBIX 監(jiān)控、NETBACKUP 備份可有效支撐虛擬化后的監(jiān)控與備份。