一、前言
随着企业信息化的建设和发展，应用系统数量不断增加，服务器数量也越来越多，需要更多的机柜空间和网络设备端口，需要更大电源负载和空调制冷能力，需要更高的管理和维护开销，这些都会对企业信息化建设、运维和管理带来极大的挑战。如何提高服务器的利用效率，合理地分配硬件资源，降低运维开销，简化运维与管理流程，搭建高可用性计算平台就成了函待解决的突出问题。
二、服务器现状
我公司中心机房建成于2006年，使用面积95 m2。机房内共有机柜16台，其中服务器机柜8台，网络机柜8台。现有服务器68台，均为机架式PC服务器。随着服务器设备的不断增加，暴露的问题也日趋严重.主要表现在以下几个方面:
1.机房空间、电源负载受限。
自2006年以来，平均每年增加服务器4-6台。以此速度很快将占满机柜空间，而机房面积有限，无法再扩充机柜;此外每个机柜PDU设计最大负载电流20 A，按每服务器0.5 kVA计算，每机柜最多允许安装8台，电源负载容量是限制服务器数量的最大瓶颈。
2 能源损耗剧增。
服务器是机房内耗电最多、产生热量最多的设备，现有服务器总耗电功率为28.2 kW，机房空调耗电功率为18.9 kW。每增加一台服务器，不但要消耗不少于0.5 kW电能，另外还要增加机房空调的降温消耗，现有空调已经满负荷运转，所以空调制冷能力也是限制服务器增加的瓶颈。
3.硬件资源浪费。
大多数系统未能充分利用硬件资源，利用率极低，CPU占用率多在10%以下。每上线一个新系统或更新一台设备，仍要充分考虑系统隔离和发展的需要，独立部署且留有余量。这些资源不能动态部署，不能动态分配硬件资源，无法适应需求变化，造成了硬件投资的极大浪费。
4.维护难度加大。
应用系统多单机配置，系统稳定性差。一旦发生故障，必须停机维护;而且不具备测试环境，无法实现相应的备份与恢复测试功能。部分应用系统软件平台陈旧，硬件兼容性差，发生故障后将难以恢复。
针对发展需求的不断增加和变化，仅靠简单地增加或更新服务器设备是无法解决上述问题的，甚至会造成更大的浪费，增加运维的难度。服务器虚拟化正是能有效解决这些问题的新兴技术。
三、方案设计
1.虚拟化技术简介。
服务器虚拟化就是利用虚拟化技术，将单个物理服务器所拥有的物理计算资源按需分割成大量的细粒度的虚拟计算资源、并进而将这些细粒度资源整合成多个彼此独立的逻辑计算实体的过程。
虚拟化技术可通过合理调配闲置的IT资源，很好地解决异构化问题，节省硬件资源，并在不增加投入的前提下“压榨”，出更多可利用资源。实现虚拟化后，企业能以10:1甚至20:1的比例减少物理服务器的数量。虚拟化技术能实现在一台物理服务器上虚拟多台服务器，保证相对隔离，并可以通过虚拟化软件的辅助功能，实现虚拟机的集中管理和资源自动均衡;能针对虚拟机提供文件级、系统镜像级的多种备份方式，确保数据安全、完整、可用，并可与现有存储设备集成使用;能提供物理机虚拟化能力，简单、快捷地将实体机迁移到虚拟机中。
2. Hyper-V特点。
Windows Server 2008 Hyper-V是虚拟化软件的后起之秀，现在最新版本是Hyper-V 2008 R2 SP1 ,与以往版本相比又增加了许多新功能。
(1)动态内存分配。通过在各台正在运行的虚拟机之间平衡内存分配方式，更合理地利用Hyper-V主机中的内存资源。
(2)业务连续性。实时备份和快速迁移，从而让企业能够应对极其苛刻的营业时间和业务响应需求。
(3)灾难恢复。借助Windows Server 2008中的群集功能，特别是跨地域的群集功能，快速而可靠的灾难和业务恢复将有助于确保最小程度的数据丢失。
(4)动态数据中心。Hyper-V与Microsoft System Center合应用，可以帮助实现数据中心动态化的美好愿望，从而提供可自我管理的动态系统和操作灵活性。
(5)实时迁移。包含多台Hyper-V物理主机的数据中心，可以在不影响用户正常使用的情况下，将当前正在运行的虚拟机迁移到性能最佳、容量最大或整合最优的物理计算机上。
(6)硬件支持。Windows Server 2008 R2现已在主机处理器池中支持最多64个逻辑处理器。另外，专为实时迁移功能而新增的Hyper-V处理器兼容模式，允许在同一处理器产品线中的不同CPU版本之间进行迁移。
(7)群集共享卷。Hyper-V可以使用群集共享卷(CSV)存储功能，来简化和增强共享存储空间的使用方式。群集节点连接容错。
此外我公司服务器全部为X86架构服务器，使用的系统全部是 Windows家族产品，因此使用Hyper-V可满足我们所有的要求。
3.总体架构设计。
众所周知，虚拟化是云计算的核心技术之一，云计算是企业信息化发展的必经之路。因此服务器的虚拟化实现，必须根据技术发展需要，采用面向云计算的可扩展的架构，便于未来实施云计算模式。
把所有服务器按照用途分为应用服务器、数据库服务器、开发测试服务器三种类型，根据分类设立三个虚拟化资源池:应用服务器池、数据库服务器池和测试服务器池。其中应用服务器池和数据库服务器池统称为生产服务器池。为了在业务层次上实现隔离，需要单独组建服务器群，便于实施安全防护;测试服务器池在性能、安全性和稳定性各方面要求要低于生产服务器池，也可单独组建服务器群。
网络接入和存储接入均采用集中化原则，统一支持各个资源池的使用，可最大化利用资源、提高投资利用率并便于集中管理和控制。各资源池的网络接入一与物理服务器统一部署在服务器区。系统拓扑如图1所示。
4.各资源池架构设计。
各资源池中为一组属性相同的物理服务器，通过虚拟化技术实现计算资源的虚拟化，构成虚拟服务器池，通过分配虚拟服务器的方式为应用系统提供计算资源。
图1系统拓扑图
数据库平台采用集中部署方式，每套系统仍独立使用原有数据库，物理设备使用虚拟化和群集技术来实现数据库的物理集中，便于将来进行数据整合和系统整合，便于通过物理安全设备实施安全策略提高数据库系统的安全性。根据需求采用2台DELL刀片式服务器，将所有数据库应用部署在数据库虚拟化池上。
应用服务器资源池和开发测试服务器资源池均采用虚拟化服务群集方式。所有应用服务器集中部署在统一的虚拟化群集资源池内，便于将来应用系统的整合。选择高性能的支持虚拟化技术的x86服务器，采用iSCSI SAN盘柜统一提供存储空间，通过网卡聚合技术统一接人网络，利用windows群集和Live技术提高系统的稳定性。
5.存储架构设计。
为便于将来实现数据整合与系统整合，规划需采用高性能高、可靠的SAN统一存储架构，便于数据的统一存储、管理和保护。由统一的iSCSI SAN盘柜，提供数据库系统、虚拟化服务器系统的数据存储服务需求。iSCSI盘柜通过2台数据中心交换机实现与服务器的链路冗余和负载均衡。
图2存储架构设计图
四、实施步骤
因实施服务器虚拟化涉及业务系统种类数量较多，一次实现全部虚拟化风险较大，前期投资成本较高，所以采取分步实施策略。整个整合步骤分为三个阶段:准备阶段、试点阶段和推广阶段。
1.准备阶段。人员技能准备。对虚拟化团队成员进行云计算、虚拟化知识和实施技能技术培训，了解掌握虚拟化、云计算技术和实施服务器虚拟化的方案与策略。
调查具体需求。收集当前服务器的配置信息(如CPUI内存/硬盘/网络等)以及性能利用率数据;收集应用系统数据(系统架构、开发平台、操作系统、数据库类型和版本);分析采集的数据并进行虚拟化服务器的整合评估，为虚拟化的规划和设计提供量化的标准。
进行规划设计。以虚拟化评估报告为依据，按照企业发展需求进行服务器虚拟化的规划设计，编写虚拟化的规划设计方案。
2.试点阶段。首先进行虚拟化试点，在2台DELL 8910服务器上搭建虚拟化平台。把最适合虚拟化(标准化应用系统、资源利用率低、管理风险小)的10套应用系统，迁移到虚拟化平台。利用在用系统做试点虽有些许风险，但利于进行各项功能和性能测试，帮助积累实施经验，树立成功实现虚拟化的信心。
3.推广阶段。接下来就是在生产环境中全面实施虚拟化的推广阶段，各利用4台8910服务器和PV3200i磁盘阵列分别搭建应用服务器和数据库群集平台，将现有系统除大型数据库应用外全部迁移到虚拟化平台，对服务器存储架构和网络架构进行全面虚拟化改造，搭建起统一集中管理、高可用的虚拟化生产环境。
利用替换下来的2台IBM X3650，升级内存后搭建开发测试虚拟化平台，为重要应用系统建立测试系统，满足开发与测试的需要。
五、应用效果
经测算，本次虚拟化整合中能节省TCO成本，可以通过将整合多个物理服务器到一个物理服务器的方式来降低40%软件硬件成本，降低70%~80%运营成本。每年从节省设备更新费用、能耗费用和维护费用几方面可节省45万元，同时达到以下收益:
1.减少物理服务器数量，提高资源利用率。本次虚拟化整合比生产环境为10:1，开发测试环境15:1。每服务器的平均利用率从5%~15%提高到60%-80%。减少物理服务器数量52台，机柜空间占用由176U降低为102U。淘汰了超期服役的服务器38台，利用空闲下来的服务器建立了开发测试环境。
2.降本增效。服务器数量的大幅减少，不但大大降低了服务器的更新成本，而且因为耗电和制冷耗能的减少，也降低了运行维护管理成本。更加安全的信息系统服务，更简化的服务器管理流程，提高了信息服务的效率和水平。
3.提升稳定性。服务器虚拟化后，高可用技术和热转移技术保证了系统的稳定运行，且虚拟化服务器可以进行零宕机硬件维护和服务器备份，在可用性、稳定性、业务连续性方面均大大提升。
4.提升灵活性。不但可以在不增加任何硬件投人的情况下动态部署虚拟机，而且可以为正在运行的虚拟机动态分配计算资源。
六、结束语
本次服务器虚拟化整合的实践证明，虚拟化技术可以完美解决服务器利用率低、可靠性低，信息系统运维与管理难度大等诸多问题，是降低IT建设与运维开销，提高信息安全水平，满足企业信息化建设发展需要的有效方案。云计算与虚拟化技术日臻完善，将会在基础设施建设中得到越来越多的应用。
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本文标题：Hyper-V虚拟化技术应用初探
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