中国石化集团胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院(以下简称钻井院)创建于1973年8月，为中国石化集团公司重点研究院，主要承担着石油钻井、石油完井、石油滩海工程新技术研发应用、钻井工程设计以及技术服务。信息中心存储着企业的重要核心数据，是钻井工艺研究院的“数字银行”。经过多年的发展，在石油钻井、石油完井、石油滩海工程新工艺、新技术、新装备的研发推广和技术服务等各个方面积累了大量宝贵的数据资料，开发了几十个关键业务信息系统，各种数据量大、点多、电子化程度高、种类复杂、数据成本高、增长速度快。这些数据资料及应用系统对钻井院的建设和发展作用巨大。但是钻井院机房建设较早，各个应用都在单个服务器上运行，不管是应用服务器还是数据库服务器都存在单点故障隐患，而且由于硬件老化故障、软件故障、人为操作、黑客入侵、病毒破坏等各种因素的影响，数据安全存在一定隐患，数据的完整性和可用性没有可靠保证。因此，亟需构建一套性能优异、功能完善的部署架构，利用服务器虚拟化、数据库双机、SAN存储等技术，建设钻井院完善的数据中心和集成应用中心，以最大限度地保证这些宝贵“财富”的安全。
经过详细调研得知，VMware数据中心解决方案基于业界领先的虚拟化平台构建，通过简化业务基础架构来创建更动态和灵活的数据中心，实现数据中心管理，从而提高业务敏捷性。其最著名的产品为ESX，安装在裸服务器上的强大Server，称为vSphere 系列，其中的Vmotion、HA、DRS为建立一个节能、高效、安全、自动管理、永不停转的现代化数据中心提供了技术支撑。为此，我们选择了该款产品作为钻井院服务器虚拟化建设的支撑平台。
1、系统实施方案
1.1 系统建设内容
钻井院的服务器及虚拟化建设主要包括以下几个方面的内容：
(1)四台HP DL580 G7和一台公用存储利用VMware软件进行虚拟化配置，建设应用服务管理中心。
(2)两台SUN T5440服务器和一台公用存储利用SUN Cluster集群软件作数据库双机，建设数据集中管理中心。
1.2 系统部署拓扑图
利用SUN Cluster集群软件，将两台sun T5440服务器做成集群双机，每台机器的两块单口8GB HBA卡分别接到两台Brocade 300光纤交换机上，通过光纤交换机再与两台SUN 6580存储连接。系统整体拓扑图如1所示。
4台HP DL580 G7利用VMware软件进行虚拟化配置，然后通过光纤连接到两台Brocade 300光纤交换机上。整个系统方案采用的是SAN存储架构。所有连接到光纤交换机上的服务器都可以访问任一连接到光纤交换机上的存储。
进行虚拟化配置的应用服务器HP DL580 G7共有4个千兆网络接口。将4个端口进行链路聚合处理，增加带宽。4台服务器全部安装VMware ESX进行虚拟化处理，共享一台SUN 6580存储。每台服务器上的虚拟机采用VMware HA方式进行安装。
2、关键技术要点
2.1 应用服务器虚拟化
本系统采用4台HP DL580 G7作为应用服务器，每台物理服务器进行虚拟化配置。按照实际应用需求，每台物理机可以配置多台虚拟机，每台虚拟机可以安装单独的操作系统，负责不同的应用。四台物理机共享一台SUN 6580存储，分别安装VMware ESX软件，通过一个VMware vCenter进行统一管理。当一台物理机发生故障时，该物理机上的所有虚拟机自动转移到另外三台上，保证系统、应用的持续性。VMware的虚拟化技术将一个薄软件层直接嵌入到服务器硬件上。虚拟化层支持对驻留在同一物理服务器上多台虚拟机的管理。这些虚拟机将硬件与操作系统和应用程序分隔开来，它们可被看作是完全隔离的容器，每台虚拟机都有其操作系统和应用程序。客户能够同时在同一物理机上运行Windows、Linux、Netware 和Solaris 等操作系统。
VMware vSphere 将业界标准的x86 服务器及其现有的处理器、内存、磁盘和网络连接一起转换到一个逻辑计算资源池中。操作系统及其应用程序则被隔离到安全、可移动的虚拟机中。随后，该基础架构会根据每个虚拟机的需要和优先级，将系统资源动态地分配给它们，从而实现了大型机级的容量利用率以及对服务器资源的控制。虚拟机可以在资源池中的任一物理服务器上运行，并且无需停机便可在这些服务器之间无缝地转移。因此，虚拟机可被动态、自动地分配给资源池中最合适的主机，确保软件应用程序的服务级别。
2.2 数据库服务器双机
本系统中负责运行数据库的两台SUN T5440小型机安装Solaris 系统，两台服务器共享一台SUN 6580存储，在系统之上利用Sun Cluster软件进行双机配置。当一台服务器发生故障时，应用自动切换到另外一台，以此来保证系统的可用性。典型的集群技术配置方案如图3所示。
Sun Cluster 系统将Solaris 操作系统扩展为群集操作系统。群集是一种松散耦合的计算节点集合，提供网络服务或应用程序(包括数据库、Web 服务和文件服务)的单一客户视图。每个群集节点都是运行其自己进程的一个独立服务器。这些进程可以彼此通信，对网络客户机来说就像是形成了一个单一系统，协同起来向用户提供应用程序、系统资源和数据。
Sun Cluster 系统的优点如下：
(1)减少或消除由软件或硬件故障引起的系统停机时间；
(2)确保数据和应用程序对最终用户的可用性，而不管通常引起单服务器系统停机的故障属于什么类型；
(3)通过向群集添加节点，使服务随着处理器的添加而伸缩，从而增大应用程序吞吐量；
(4)提供增强的系统可用性，使您能够不必关掉整个群集就可执行维护。
2.3 SAN存储架构
本系统所采用的存储架构方式是典型的存储区域网络(SAN)存储架构。SAN可以定义为是以数据存储为中心，采用可伸缩的网络拓扑结构，通过具有高传输速率的光通道的直接连接方式，提供SAN内部任意节点之间的多路可选择的数据交换，并且将数据存储管理集中在相对独立的存储区域网内。由于SAN网络采用了光纤技术，因此比起传统的服务器原存储的连接方式，SAN网络具有更高的带宽，支持更远的距离，能够提供更大容量的存储设备。
SAN存储系统采用模块化配置方式，例如光纤交换机设备、光纤卡、磁盘阵列，以及各设备内部的数据传输通道、存储设备内部的核心部件，可根据实际需求进行配置或容量扩充，由此可减少设备建设阶段的前期投资，可真正实现根据用户的需要进行扩充。
公用存储是实现服务器虚拟化的必要设备，没有存储设备上的虚拟服务映像，就不能实现虚拟机的动态迁移。
2.4 结构安全性设计
2.4.1 服务器的冗余模块配置
服务器及存储等设备支持冗余双路供电，确保单路供电发生问题时业务的连续性。
服务器直接接入核心交换机，采用Solaris IPMP多链路连接方式实现，保障数据的畅通。
2.4.2 存储的冗余数据传输链路接入
每台数据管理的服务器都是配置了两块光纤通道卡，分别通过两台冗余的光纤交换机与存储设备连接，磁盘阵列存储设备可通过冗余的多条链路分别与这两台光纤交换机连接。也就是说，基于SAN光纤交换机可实现的由服务器端到磁盘阵列存储设备间的链路是两条高速数据传输链路，链路是冗余的，可确保数据访问链路的安全性。可根据应用需要增加设备连接链路，以确保得到更高的链路冗余及数据通道传输性能。
根据应用需求，可以很方便的增加数据管理服务器或存储设备，由于相互间是通过SAN光纤交换机实现设备连接，SAN的光纤连接技术支持设备的动态配置，即服务器、磁盘阵列接入SAN存储网络即可被访问、被操作，因此服务器或存储设备的增加不会对现有设备的正常运行产生任何影响。
2.4.3 磁盘阵列的安全性配置
两台存储设备上的磁盘均采用RAID(Redundant Arrays of Inexpensive Disks)技术，通过将多主机设备与磁盘镜像和磁盘分配结合使用，既可防止节点故障，又可防止单个磁盘故障，有效保护存储数据的可用性和安全性。
3、应用效果
钻井院利用虚拟化技术和Sun Cluster双机技术实现的应用服务中心和数据管理中心系统于2011年底建成投产，在近两年时间的运行中，系统运行稳定，达到了预期的效果。主要有以下几点：
(1)提高了系统的可用性：由于采用了VMware HA、DRS、VMotion等技术，单台物理机出现故障，其上的应用程序在分钟级别的时间内就可自动转移到其它物理机上运行，大大提高了系统可用性。
(2)提高了系统资源的利用率：以前由于Windows NT 作为单内核操作系统，是一种只能创建单一用途的服务器，导致服务器利用率只有10%甚至更低。而利用虚拟化后，服务器资源利用率可达到80%甚至更高。
(3)降低了管理员劳动强度：服务器管理员可以将虚拟机实时迁移到另一个物理资源中，然后可以在工作日期间执行物理服务器硬件维护，而不必在周末的深夜里执行定期硬件维护。
(4)减少了硬件服务器数量、机柜数量，节约了能源，达到了降低碳排放的目的。
4、结束语
云计算将成为下一代计算模式演变的方向，而虚拟化则是实现这种转变最为重要的基石。服务器虚拟化技术的按需分配模式和动态资源调整能力能最大限度提高服务器资源的利用率，提升整个数据中心的管理和计算能力。钻井院应用服务中心及数据管理中心的建成为胜利石油工程有限公司数据中心的建设奠定了基础，为云计算模式的推进提供了技术保障。
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