1 项目现状
焦家金矿是山东黄金集团数字化矿山建设示范单位拥有矿网站、综合自动化集成平台、安全管理、能源计量、人机定位、GIS、人力等20多个操作系统近30台服务器，服务器资源不断增长对IT部门维护的要求越来越高，对数据处理能力要求越来越高。若购买更多新服务器，运行更多操作系统，不仅增加采购成本和运作成本，还会带来机房空间、供电和冷却的开支。同时由于受操作系统版本不同、软件开发平台不同、应用不同、不同公司开发、相互之间协调、兼容等因素制约，IT人员只能考虑已经部署和将来新增加的应用系统都需要单独配置服务器，导致服务器数量的增加。
2 现有系统存在的问题
图1 现有系统拓扑图
1）服务器的利用率低。一台服务器一个操作系统，CPU、内存、硬盘空间的资源利用率不超过10%，大量的系统资源被闲置，没有充分发挥硬件平台的资源效率
2）耗电量大。服务器数量的不断增加，耗电量大，用电成本支出很大。
3）可管理性差。几乎每个应用服务器都是单机作业，一旦服务器出问题，相对应的业务也将中断。系统维护、升级和扩容时需要停机进行。
4）兼容性差。软件系统和应用迁移一直存在老代码有时候很难移植到新的硬件平台上的问题。而各种资源数据库开发公司不同，运行的软硬平台不能保证一定兼容。
5）服务器和存储购置成本高，维护成本递增。
因此，实现重点业务提高资源利用率和运行效率，降低非关键业务系统的资源占用比率，有效管理和节约资源及能耗，形成综合系统资源的集中管理和调度，依照准确的、被量化的业务应用资源占用情况与部署资源总量的需求发展比率来进行投资决策调控，深化已有投资效益缩减固定资产投入，成为IT部门目前和未来相当长时间内的总体发展规划。
3 VMware虚拟化方案设计
针对系统存在的各种问题，经过分析和调研，采用虚拟化技术来进行服务器资源的整合是一条捷径。
3.1 服务器虚拟化介绍
服务器的虚拟化就是在一个物理服务器上独立并行运行具有不同操作系统的虚拟机，而每个虚拟机都独立拥有一套虚拟硬件(例如RAM, CPU、网卡等)，进一步说，虚拟化对传统的实体机向言，有三个方面突破了传统的模式:
1)它是一个抽象层，它将物理硬件与操作系统分开，从向提供更高的IT资源利用率和灵活性。
2)虚拟化允许具有不同操作系统的多个虚拟机在同一实体机上独立并行运行。每个虚拟机都有自己的一套虚拟硬件(例如RAM, CPU、网卡等)，可以在这此硬件中加载操作系统和应用程序。无论实际采用了什么物理硬件组件，操作系统都将它们视为一组一致标准化的硬件。
3)虚拟机封装在文件中，因此可以快速对其进行保存、复制和部署。可在几秒钟内将整个系统(完全配置的应用程序、操作系统、BIOS和虚拟硬件)从一台物理服务器移至另-台物理服务器，以实现零停机维护和连续的工作负载整合。
3.2具体方案设计
图2 VMware虚拟化方案拓扑图
根据焦家金矿的实际情况，每台服务器上都安装配置VMware第五代虚拟架构套件-vSphere企业版软件，将这些物理机器的硬件资源整合成一个大的资源池，并根据系统的需要建立虚拟机，从而大大提高资源利用率，降低成本，保护了投资，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，完美的实现了服务器虚拟架构的搭建。
3.2.1 系统的高可用性及容灾设计
当某1台服务器发生故障时，此服务器运行的虚拟机可方便的自动在线迁移到其他的物理服务器上，对所有的应用实现了高可用性，通过零宕机维护提高服务级别，而且服务器之间不需要完全一致的重复硬件，比传统的集群有更高的成本优势，同时易于使用和操作。
3.2.2 SAN存储的设计
IBM DS3512存储利旧， 增加6块3.5.in 15000rpmSAS磁盘，做成Raid5+hotspare以增加数据的可靠性、安全性，提高数据存取速度，提高IOPS，增加2块4端口8Gb FC扩展子卡，与光纤存储交换机互联组成SAN存储架构，同时配置2台光纤存储交换机，与存储双控制器连接，形成冗余的光纤线路，组成标准的共享集中存储SAN架构。同时，利旧另一台IBM DS 3400存储，作为主存储的备份，利用Vmware的VDP功能，可以把虚机备份到IBM DS 3400备份存储上，利用重复数据消除功能减少磁盘使用空间，而且，万一当主存储宕掉后，备份存储还可以暂时替代主存储，防止了业务长时间的中断，可以快速将数据恢复到应用中的业务。
3.2.3 虚拟化服务器的设计
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，利用一台旧有IBM X3650M3服务器安装Window系统，用于安装vSphere套件中的VCenter Server软件，对ESXi物理服务器及其上的虚拟服务器进行统一的管理，大大节省了成本，保护了原有的投资，由于虚拟化后还有闲置的IBM X3650M3，还可以用一台IBM X3650M3服务器作为VCenter管理服务器的冷备份。也可以把虚拟化管理服务器作为虚机，不需要额外占用物理服务器的资源。
把4台配置有2颗物理CPU的IBM 3650M3服务器作为虚拟化的主机，同时把另外两台单CPU的IBM 3650M3服务器合并为一台双物理CPU的虚拟化的主机，把其中一台的内存条移除16G，放到其中一台只有16G内存的IBM 3650M3服务器上，充分利用资源，节省投资。
另外每台服务器增加一块双千兆网口网卡，在第一、二块以太网卡上创建虚拟交换机vSwitch1，连接到物理交换机的内网或外网的虚拟机，用于该应用服务器网段上面的虚拟机使用，使用2块以太网卡的目的是为内部应用服务器的大网络流量进行容错和负载平衡；在第三、四块以太网卡上创建虚拟交换机vSwitch2，连接到物理交换机的Vmotion网络，用于VSphere5.1之间进行虚拟机迁移的网络通信。
3.2.4 现有运行中的物理机向虚拟化的迁移设计
使用VMware vCenter Converter可以实现P2V（物理机在线或离线迁移到虚拟机），针对正在运行的近30台服务器，可以快速而可靠地将本地和远程物理机转换为虚拟机，而不会造成任何中断或停机。
3.2.5 新的应用的部署
如果有新的应用增加，只需要在现有的虚拟化环境中添加新的虚拟机即可，通过模板部署新的应用，缩短新应用或业务上线的准备时间，提高工作效率。
4 未来规划
利用2台IBM X3650M3服务器安装SSD加速卡，对为办公系统和工业网系统的应用加速，显著地提升吞吐量和应用程序的性能，服务器应用的可以提升7到20倍，（经过第三方测试过），使同一台物理服务器上面的虚机数量增加10多倍，节约购买服务器的成本 。
目前基于容灾的设计是以业务连续性为目标的，VMware平台上的应用都是包含操作系统整体，并且是以文件形式存在且脱离具体硬件的，所以容灾的设计和实现可以方便的部署异地虚拟化容灾，做到应用的容灾，在灾难情况下，远程备份系统迅速接管业务运行。
图3 VMware虚拟化未来规划
5 系统的研究和应用效果
1）大大降低TCO：通过服务器整合优化，控制和减少物理服务器的数量，明显提高每个物理服务器及其CPU的资源利用率，从而降低硬件成本；降低运营和维护成本，包括数据中心空间、机柜、网线，耗电量，冷气空调和人力成本等；电费支出按照1元/度，经过计算：部署VMware服务器虚拟化方案前，数据中心服务器直接电力和冷却电力消耗费用为21万元/年，部署VMware虚拟化方案之后，数据中心服务器直接电力和冷却电力消耗费用为6万元/年。
2）提高运营效率：加快新服务器和应用的部署，降低服务器重建和应用加载时间；主动地提前规划资源增长，对客户和应用的需求响应快速；可以进行快速的硬件维护和升级。不再出现单点故障，确保应用24小时不间断的运转。
3）提高服务水平：帮助企业建立业务和IT资源之间的关系，使IT和业务优先级对应；将所有服务器作为大的资源统一进行管理，并按需进行资源调配。
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