随着单位信息化建设的不断推进，信息系统经历了分布式—区域集中—大集中的演进过程，目前正处于向完全大集中过渡的末期，在各分支机构数据分中心部署的信息系统数量锐减，绝大部分系统和数据向数据总中心集中，对数据总中心的运维工作提出了挑战。该文针对数据总中心面临的运维挑战，在数据分中心虚拟化技术应用实践的基础上，研究通过应用虚拟化技术，缓解数据总中心运维压力，提升运维工作水平。
1 科技运维现状
1.1 数据总中心现状
数据总中心系统部署采用单一的物理部署模式，即一个应用占据一个独立的PC服务器，PC服务器资源利用率普遍较低，60％以上的PC服务器CPU资源平均利用率低于30％，内存利用率低于50％。随着大集中系统建设的推进，数据总中心的服务器数量剧增，对总中心机房的空间和电力形成巨大压力，影响总中心的可扩展性，同时在当前总中心人员编制限制下，对总中心的运维也形成巨大挑战。
1.2 分支机构数据分中心现状
数据分中心由于主要为本辖区分支机构即银行机构提供服务，几乎所有的PC服务器资源利用率都极低。在当前系统大集中建设趋势下，信息化建设偏重于总中心，分中心系统和服务器数量不断减少，运维压力也在减轻，数据分中心科技工作面临着转型，同时硬件老化，部分PC 服务器运行超过5～10年，大部分电子器件已经严重老化，处在“超期服役”状态。如果整体更换新服务器，一方面部分应用系统是基于SCO UNIX系统开发的，SCO UNIX 不支持新型号的服务器，使得这部分服务器的日常维修、更换备件非常困难；另一方面在当前数据大集中下，数据分中心投入有限，无法应对快速变化的业务需求。
总之，随着信息化建设的推进，系统逐渐实现了大集中部署，对数据总中心的承载能力和运维工作都提出了挑战。
2 虚拟化技术
虚拟化技术出现于20世纪60年代，旨在解决当时大型机硬件利用率问题。随着信息技术的发展和虚拟化应用的深入，虚拟化技术广泛用于整合IT基础设施和优化业务管理，已是是当前IT行业应用非常广泛的信息技术，它通过将传统物理资源抽象成逻辑资源，让1台服务器可以同时作为多台逻辑上隔离的虚拟服务器，将CPU、内存、磁盘、I/O等硬件资源池化，屏蔽掉传统方式下，用户部署应用时需要考虑的物理硬件资源属性,而是更着重于应用真正使用到的逻辑资源，如CPU主频Hz，内存大小等，实现物理资源统一动态管理。通过服务器虚拟化不仅可以整合现有硬件资源，提高信息安全水平，同时降低数据中心的运行和维护成本。
虚拟化的主要特点包括:
1)封闭。虚拟单元的所有的环境被存放在一个单独的文件中，为应用展现的是标准化的虚拟硬件,保证兼容性;整个磁盘分区被存储为一个文件，易于备份，转移和拷贝。
2)隔离。虚拟化能够提供理想化的物理机，每个虚拟机互相隔离；数据不会在虚拟机之间泄露；应用只能在配置好的网络连接上进行通讯。
3)分区。大型的，扩展能力强的硬件能够被用来作为多台独立的服务器使用；在一个单独的物理系统上可以运行多个操作系统和应用；计算资源可以被放置在资源池中，并能够被有效的控制[3]。
3 虚拟化技术在数据分中心的应用实践
针对数据分中心服务器老化、应用陈旧及资源利用率低的问题，单位实施了数据分中心的虚拟化改造，以改进分中心运维工作。虚拟化技术采用业界较为成熟和完善的VMware vSphere服务器虚拟化平台。
3.1 总体设计
1）共享存储选型。VMware vSphere平台Vmotion、HA功能的实现依赖于共享存储的支持，即虚拟机文件不存储在服务器的本地硬盘，而是存储在与所有服务器相连的共享存储上。为保证共享存储的稳定性、磁盘响应的及时性及存储吞吐效率，本方案采用光纤通道存储设备华为S2600，及博科光纤交换机搭建SAN网。
2）ESX服务器选型。①服务器数量。目前分中心有各型PC服务器11台，其中4台为备机，都为运行时间超过5～10年的老旧服务器。新建虚拟机运行平台至少要能承载目前的7台生产机。由于服务器新旧机型性能差异非常大，且多数业务系统在旧服务器上的平均资源利用率低于30％，经测算当前一台高性能PC服务器就可承载以上业务。同时，为保障关键业务系统，分中心采取2备1的部署方式，两台配置较低的R630（CPU4×4核，2.4GHz，16G内存）分别部署两个关键业务系统虚拟机，其余5个虚拟机部署在一台高配的HP DL580（CPU为4×4核，2.4GHz，64G内存），三台ESX server形成互备，保障平台的高可用性。②网络。分中心业务系统中有部署在内网上的和DMZ区的。三台ESX server全部配置双网卡，一个连接内部局域网，另一个则接入DMZ区。所有虚拟机在三台ESX server上自由迁移，而不受网络连接区域影响。③CPU。为使三台ESX server上虚拟机可自由迁移且不受指令兼容性影响以及应用Virtual SMP技术为关键业务系统提供支持，CPU统一采用Intel Xeon E7440四核处理器。
3）vCenter部署。为使分中心改造后运维的一致性，vCenter部署并未采用传统的物理机部署方式，而是也采取虚拟机的方式进行部署。经过虚拟化改造后，分中心的所有PC服务器全部迁移到了虚拟化平台上。实施架构如图1所示。
图1 数据分中心虚拟化实施架构
3.2 主要应用的虚拟化技术
1）隔离软硬件，兼容旧系统
虚拟化技术通过对实际硬件资源的虚拟化构建逻辑资源池，屏蔽实际硬件差异，所有资源都虚拟成标准的逻辑设备。虚拟机作为一个文件存储在虚拟化系统中，运行在逻辑资源池中，有效解决了软硬件间的兼容性问题，老旧的SCO unix也可以安装到虚拟机中，旧系统的服务器升级得到了有效解决。
2）Vmotion 技术
在SAN网的基础上，数据分中心应用了Vmotion技术，能够将正在运行的虚拟机从一台物理服务器瞬间迁移到另一台服务器，
实现零停机时间而且不中断用户操作的高可用性要求，改变了之前需停机维护的情况，保障业务的连续性。
3）高可用集群技术HA
服务器随时可能会发生网络故障、硬件故障、软件故障，对系统的可用性造成影响。数据分中心将三台ESX server配置成一个高可用集群，来保障企业级应用的微间断运行。利用VMware High Availability (简称HA)技术，可实现物理机故障的自动切换。ESX 主机之间相互发送心跳信号来确定相互之间的连通性和运行状态。当某台ESX 主机A没有收到主机B的信号时，则判断主机B发生了软硬件故障或者网络故障。在这种情况下，系统将会自动解除对主机B上虚拟机的VMDK 文件解除锁定，原本在主机B上运行的虚拟机就会被自动迁移到其他主机上运行。通过HA技术的应用，系统故障恢复时间从之前的2小时（主备机切换）提升到现在的1分30秒，并且恢复过程中的数据丢失状况也大为改观。
3.3 实施效果
1）提升服务器利用率。虚拟化技术在数据分中心的应用，大幅提升了服务器的利用率，从原来的10％提升到80％，服务器数量减少了70％，不但缓解了数据分中心的负载压力，增强了数据分中心的负载弹性，而且硬件设备运维工作量。
2）实现了软硬件运维分离。虚拟化技术隔离了软件应用的运行环境与硬件的直接联系，改变了原来应用与硬件紧密结合情况下，应用部署难、服务器监控不方便，硬件维护升级对软件应用影响很大的局面。虚拟服务器运行在标准的逻辑资源池中，通过vCenter能够容易地进行服务器监控，对虚拟机的监控就相当于原来对硬件服务器的监控，简化了服务器的管理。硬件的维护升级只是对资源池进行了调整，并不会直接影响到虚拟机及其上运行的软件应用。并且服务器的部署与下线只是对资源池资源的占用与释放，业务系统部署快速，能迅速满足业务部门提出的应用需求。
3）提高了系统的可用性和可靠性。Vmotion技术的应用实现了应用的零停机维护，HA技术实现ESX主机硬件故障的快速、自主恢复，系统的可用性和可靠性大为提高，大幅减少了硬件维护及硬件故障所占用的运维工作量。
4 应用虚拟化技术提升运维工作研究
为缓解数据总中心运维压力，提升运维工作水平，在数据分中心虚拟化实践的基础上，该文研究了应用虚拟化技术对数据总中心进行重构的探讨，设计虚拟化实施架构如图2所示。
图2 数据总中心虚拟化实施架构
1）构建虚拟资源池
通过虚拟化技术在数据总中心的应用，将总中心所有计算能力和存储能力全部虚拟化为一个巨大的资源池，各应用依据资源需求情况在虚拟资源池中分配资源，可有效避免单一物理部署模式造成的资源浪费，预计将能使总中心的资源利用率提升1倍，有效增强数据总中心的承载能力。同时，虚拟化技术隔离了实际物理硬件与虚拟资源间的直接联系，实现了软硬件运维分离，硬件运维与虚拟服务器之间互不影响，应用维护只考虑资源的占用，而不再考虑物理服务器，促进运维专业化。虚拟资源池的构建，HA、Vmotion技术的应用提高了系统的可用性和可靠性，运维工作压力进一步减轻。
2）集中部署
在大集中背景下，信息化建设重点在数据总中心，而在数据分中心的投入锐减，数据分中心对本地应用灵活部署的支持力度日益减弱，却依旧占用大量运维资源和科技力量。总中心虚拟资源池的建成，使得总中心有能力承载数据分中心的应用。数据分中心系统可集中部署在总中心虚拟资源池中，总中心进行专业、高效的硬件运维，分中心科技专注于应用维护，可以有效提高运维工作效率和整个系统资源利用效率，节能减排，更重要的是解放了分中心大量科技力量。
3 定义数据库描述文件DB Profile 的操作步骤
说明：为数据源“jwsou”创建一个名字为“jwfile”的DB Profile。
1）在PB集成环境中用鼠标单击工具栏的DB Profile图标按钮，打开Database Profile对话框。
2）用鼠标右击ODB ODBC 节点，在弹出的快捷菜单中选择New Profile命令，打开DataBase Profile Setup 对话框。
3）选择Conrcenection选项卡，在Profile Name文本框中输入Profile 的名称“jwfile”。
4）在Data Source 下拉列表框中选择对应的ODBC数据源——“jwsou”。
5）在Use ID文本框中输入登录数据库的用户名（默认值）：DBA。
6）在Password 文本框中输入密码（默认值）：sql。
7）选择DataBase Profile Setup-ODBC 对话框中的Preview选项卡，单击Test Connection按钮，出现对话框，若显示“Connection
successful”信息，则表示Profile“jwfile”创建成功。
8）单击“确定”按钮，关闭对话框，单击DataBase Profile Setup对话框的OK按钮，返回数据库画板。
9）在数据库画板中选择“jwfile”并右击鼠标，在弹出的快捷菜单中选择Connect菜单子项，若“jwfile”前出现对号图标，则数据库
连接成功。
以上命令均在不同机器上测试成功。
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