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【摘要】虚拟化技术作为一种减少服务器功耗、降低服务器的占地空间和增强数据中的管理能力的重要手段，得到了业界的普遍认可。通过利用VMware服务器虚拟化技术和EMC Vplex的存储虚拟化技术，可以整合通信企业服务器和存储资源，提升了已有IT资源的利用率，在减少宕机时间、增加可管理性同时，减少二氧化碳的排放，为建设绿色IT进行了有益的尝试。
【关键词】服务器虚拟化；存储虚拟化；SAN；VMware；Vplex
1.引言
作为通信企业，任何IT服务的中断或者数据丢失对会给客户满意度、企业信誉、财务收入带来重大的影响。随着企业信息化进程的不断推进，IT业务由分散逐渐转向集中管控，日益增加的信息系统，以及指数级增长的业务数据对企业IT运维、机房空间、空调负荷、数据存储和保护提出了严峻挑战。经过多年的信息化建设，通信企业拥有应用系统近80个，机架式服务器100余台，刀片服务器80余台，独立直连式数据存储系统5套。典型的拓扑图如图1所示。
随着企业信息化进程的不断推进，以主机为核心设计的IT构架暴露出如下问题：
（1）资源利用率低。经统计，IT主流设备的利用率较低，服务器CPU利用率约为8%，内存利用率约为30%，存储利用率不到50%，富余资源无法共享。
（2）机房负荷过重。由于大量采用了机架式服務器和独立存储系统，有限的机房空间无法支持通信业务的不断增长，空调和UPS的负荷也接近上限，业务连续性和业务数据安全性存在较大隐患。
为满足通信业务对IT资源的需求，同时兼顾IT业务的可持续发展，保障业务连续性和数据的安全性，需要借助于虚拟化技术，达到整合服务器、服务器资源，提升硬件利用率，降低机房能耗的目的。
2.虚拟化解决方案
虚拟化技术作为一种减少服务器功耗、降低服务器的占地空间和增强数据中的管理能力的重要手段，得到了业界的普遍认可。基于技术的稳定性和经济可行性考虑，解决方案采用VMware实现服务器虚拟化，采用Vplex实现存储虚拟化。图2为虚拟化后的网络拓扑图。
2.1 服务虚拟化
采用VMware公司的ESX Server、vCenter Server、vMotion三个产品构建服务器虚拟化平台[1]。硬件为6台高性能DELL PowerEdge M620刀片服务器，后端通过HBA卡接入SAN网络，前端通过万兆光纤模块接入LAN网络，保证网络的高可用性。
ESX Server采用全虚拟化技术[1]，直接安装在物理服务器上，可创建、管理虚拟机，并高效的为虚拟机分配硬件资源。vCenter Server可从单个控制台统一管理数据中心的所有主机和虚拟机，该控制台聚合了集群、主机和虚拟机的性能监控功能，使管理员能够从一个位置深入了解虚拟基础架构的集群、主机、虚拟机、存储、客户操作系统和其他关键组件等所有信息。vMotion实现零停机、用户毫无察觉的情况下执行实时迁移，持续地自动优化资源池中的虚拟机，在无需安排停机、不中断业务运营的情况下执行硬件维护。
2.2 存储虚拟化
基于EMC Vplex Metro实现存储虚拟化[2]。新增Vplex Metro作为存储整合的核心设备，通过4Gb光纤通道连接到交换机，裸容量200T。Vplex的核心部件是Vplex Engine。每个Vplex Engine包含两个Vplex控制器和用于连接到Matrix互连的冗余接口。每个Vplex控制器整合了前端与主机连接的端口、后端与磁盘连接的端口和连接矩阵的接口。
已有的HP EVA 4400、IBM DS 100、EMC CX-120存储通过4Gb光纤通道SAN交换机连接到Vplex的后端，作为它的外部存储设备。Vplex控制器通过通用构造块功能扩展实现存储虚拟化，达到整合存储的目的。
2.3 SAN网络
SAN存储网络由2台24口博科SilkWorm 4100光纤通道交换机及通过光纤通道连接到光纤交换机的服务器和存储设备构成，传输速率可达4Gb/S。SAN由于其基础是一个专用网络，因此存储设备和服务器的扩展性很强。
3.数据迁移
采用EMC Vplex网络存储控制器实现存储间数据的迁移[3]。仅需把原有的HP EVA 4400、IBM DS 100、EMC-CX 120光纤存储设备挂接到Vplex的后端，修改原有存储设备的LUN属性使得Vplex能够看到外部设备，此时，应用系统即可进行数据访问，而Vplex数据拷贝可以在后台自动进行，迁移完成后，释放外部存储设备上的空间。
通过Vplex网络存储控制器可以实现外部存储设备的数据无缝平滑的迁移到内部，同时，还可以将内部的数据拷贝到外部存储设备或者在两个外部设备之间进行数据的互相拷贝。这样，可以根据应用系统的生命周期，确保最有效的存储资源分配给了最关键的业务系统。
4.实施效果
存储虚拟化系统实现已有EMC Vplex Metro、HP EVA 4400、EMC CX-120存储的虚拟化，累计裸容量220T。服务器方面实现OA、GIS等21个系统的虚拟化。
虚拟化系统构建后，取得了如下效果：
（1）提升硬件资源利用率。采用服务器虚拟化技术，宿主服务器的CPU、内存的利用率可提升至80%以上（出于服务器故障后的迁移安全考虑），6台宿主服务器大概相当于50台独立服务器，相当于节省了45个机柜的空间，UPS和空调的压力也显著降低。
（2）保障业务可用性和连续性。由于VMware ESX Server技术采用了虚拟机与物理服务器硬件无关的架构，使得同一个业务系统的虚拟机可以运行在相同或不同配置的宿主服务器上，当一台宿主服务器突然停机的情况下，运行其上的虚拟机能够真正做到了零宕机迁移，对外提供的服务并未中断，保证了业务系统的连续性。
Vplex存储采用虚拟分区技术，可将一台Vplex分成多个专用虚拟存储机，每个专用虚拟存储机都拥有专用的高速缓存、前端主机通道、后端磁盘通道、磁盘组等存储资源，可以保障重要的业务数据存放在高性能的存储上，不同分区之间实现完全隔离和安全保证。
5.结束语
通信企业推广虚拟化技术的应用，有力整合了IT资源，减少了独立服务器、“胖服务器端”的数量，通过使用服务器虚拟化、存储虚拟化技术，在减少宕机时间、增加可管理性和可用性的同时，减少二氧化碳的排放，为建设绿色IT进行了有益的尝试，为下一步建设“企业云”迈出了坚实的一步。
参考文献
[1]马博峰.《VMware、Citrix和Microsoft虚拟化技术详解与应用实践》[M].机械工业出版社，2012.
[2] EMC VPLEX [EB/OL]. http：//wenku.baidu.com/view/6a574f583b3567ec102d8a27.html.
[3]EMC 存储虚拟化VPlex解决方案[EB/OL]. http：//wenku.baidu.com/view/c21e82214b35eefdc8d333d6.html.
作者简介
陈蔓莉（1976.10-），女，汉族，广东普宁人，2007年毕业于云南大学计算机应用技术专业，现供职云南省通信管理局，副主任科员，硕士研究生，主要从事计算机网络应用技术、信息安全等研究。
【关键词】服务器虚拟化；存储虚拟化；SAN；VMware；Vplex
1.引言
作为通信企业，任何IT服务的中断或者数据丢失对会给客户满意度、企业信誉、财务收入带来重大的影响。随着企业信息化进程的不断推进，IT业务由分散逐渐转向集中管控，日益增加的信息系统，以及指数级增长的业务数据对企业IT运维、机房空间、空调负荷、数据存储和保护提出了严峻挑战。经过多年的信息化建设，通信企业拥有应用系统近80个，机架式服务器100余台，刀片服务器80余台，独立直连式数据存储系统5套。典型的拓扑图如图1所示。
随着企业信息化进程的不断推进，以主机为核心设计的IT构架暴露出如下问题：
（1）资源利用率低。经统计，IT主流设备的利用率较低，服务器CPU利用率约为8%，内存利用率约为30%，存储利用率不到50%，富余资源无法共享。
（2）机房负荷过重。由于大量采用了机架式服務器和独立存储系统，有限的机房空间无法支持通信业务的不断增长，空调和UPS的负荷也接近上限，业务连续性和业务数据安全性存在较大隐患。
为满足通信业务对IT资源的需求，同时兼顾IT业务的可持续发展，保障业务连续性和数据的安全性，需要借助于虚拟化技术，达到整合服务器、服务器资源，提升硬件利用率，降低机房能耗的目的。
2.虚拟化解决方案
虚拟化技术作为一种减少服务器功耗、降低服务器的占地空间和增强数据中的管理能力的重要手段，得到了业界的普遍认可。基于技术的稳定性和经济可行性考虑，解决方案采用VMware实现服务器虚拟化，采用Vplex实现存储虚拟化。图2为虚拟化后的网络拓扑图。
2.1 服务虚拟化
采用VMware公司的ESX Server、vCenter Server、vMotion三个产品构建服务器虚拟化平台[1]。硬件为6台高性能DELL PowerEdge M620刀片服务器，后端通过HBA卡接入SAN网络，前端通过万兆光纤模块接入LAN网络，保证网络的高可用性。
ESX Server采用全虚拟化技术[1]，直接安装在物理服务器上，可创建、管理虚拟机，并高效的为虚拟机分配硬件资源。vCenter Server可从单个控制台统一管理数据中心的所有主机和虚拟机，该控制台聚合了集群、主机和虚拟机的性能监控功能，使管理员能够从一个位置深入了解虚拟基础架构的集群、主机、虚拟机、存储、客户操作系统和其他关键组件等所有信息。vMotion实现零停机、用户毫无察觉的情况下执行实时迁移，持续地自动优化资源池中的虚拟机，在无需安排停机、不中断业务运营的情况下执行硬件维护。
2.2 存储虚拟化
基于EMC Vplex Metro实现存储虚拟化[2]。新增Vplex Metro作为存储整合的核心设备，通过4Gb光纤通道连接到交换机，裸容量200T。Vplex的核心部件是Vplex Engine。每个Vplex Engine包含两个Vplex控制器和用于连接到Matrix互连的冗余接口。每个Vplex控制器整合了前端与主机连接的端口、后端与磁盘连接的端口和连接矩阵的接口。
已有的HP EVA 4400、IBM DS 100、EMC CX-120存储通过4Gb光纤通道SAN交换机连接到Vplex的后端，作为它的外部存储设备。Vplex控制器通过通用构造块功能扩展实现存储虚拟化，达到整合存储的目的。
2.3 SAN网络
SAN存储网络由2台24口博科SilkWorm 4100光纤通道交换机及通过光纤通道连接到光纤交换机的服务器和存储设备构成，传输速率可达4Gb/S。SAN由于其基础是一个专用网络，因此存储设备和服务器的扩展性很强。
3.数据迁移
采用EMC Vplex网络存储控制器实现存储间数据的迁移[3]。仅需把原有的HP EVA 4400、IBM DS 100、EMC-CX 120光纤存储设备挂接到Vplex的后端，修改原有存储设备的LUN属性使得Vplex能够看到外部设备，此时，应用系统即可进行数据访问，而Vplex数据拷贝可以在后台自动进行，迁移完成后，释放外部存储设备上的空间。
通过Vplex网络存储控制器可以实现外部存储设备的数据无缝平滑的迁移到内部，同时，还可以将内部的数据拷贝到外部存储设备或者在两个外部设备之间进行数据的互相拷贝。这样，可以根据应用系统的生命周期，确保最有效的存储资源分配给了最关键的业务系统。
4.实施效果
存储虚拟化系统实现已有EMC Vplex Metro、HP EVA 4400、EMC CX-120存储的虚拟化，累计裸容量220T。服务器方面实现OA、GIS等21个系统的虚拟化。
虚拟化系统构建后，取得了如下效果：
（1）提升硬件资源利用率。采用服务器虚拟化技术，宿主服务器的CPU、内存的利用率可提升至80%以上（出于服务器故障后的迁移安全考虑），6台宿主服务器大概相当于50台独立服务器，相当于节省了45个机柜的空间，UPS和空调的压力也显著降低。
（2）保障业务可用性和连续性。由于VMware ESX Server技术采用了虚拟机与物理服务器硬件无关的架构，使得同一个业务系统的虚拟机可以运行在相同或不同配置的宿主服务器上，当一台宿主服务器突然停机的情况下，运行其上的虚拟机能够真正做到了零宕机迁移，对外提供的服务并未中断，保证了业务系统的连续性。
Vplex存储采用虚拟分区技术，可将一台Vplex分成多个专用虚拟存储机，每个专用虚拟存储机都拥有专用的高速缓存、前端主机通道、后端磁盘通道、磁盘组等存储资源，可以保障重要的业务数据存放在高性能的存储上，不同分区之间实现完全隔离和安全保证。
5.结束语
通信企业推广虚拟化技术的应用，有力整合了IT资源，减少了独立服务器、“胖服务器端”的数量，通过使用服务器虚拟化、存储虚拟化技术，在减少宕机时间、增加可管理性和可用性的同时，减少二氧化碳的排放，为建设绿色IT进行了有益的尝试，为下一步建设“企业云”迈出了坚实的一步。
参考文献
[1]马博峰.《VMware、Citrix和Microsoft虚拟化技术详解与应用实践》[M].机械工业出版社，2012.
[2] EMC VPLEX [EB/OL]. http：//wenku.baidu.com/view/6a574f583b3567ec102d8a27.html.
[3]EMC 存储虚拟化VPlex解决方案[EB/OL]. http：//wenku.baidu.com/view/c21e82214b35eefdc8d333d6.html.
作者简介
陈蔓莉（1976.10-），女，汉族，广东普宁人，2007年毕业于云南大学计算机应用技术专业，现供职云南省通信管理局，副主任科员，硕士研究生，主要从事计算机网络应用技术、信息安全等研究。