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伺服器虛擬化

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將伺服器物理資源抽象成邏輯資源,讓一台伺服器變成幾台甚至上百台相互隔離的虛擬伺服器,我們不再受限於物理上的界限,而是讓CPU、內存、磁碟、I/O等硬體變成可以動態管理的「資源池」,從而提高資源的利用率,簡化系統管理,實現伺服器整合,讓IT對業務的變化更具適應力--------這就是伺服器的虛擬化。

1 伺服器虛擬化 -現在與未來

虛擬化的五大挑戰

  1、缺乏虛擬化的總體規劃
  2、缺乏虛擬化的系統管理
  3、虛擬機負載過重
  4、缺少測試環節
  5、沒有持續優化更全面、更專業的集成方案和服務能力

  1、一站式全面解決方案
  2、端到端服務支持虛擬化帶給客戶的價值

  全方位、端到端的虛擬化解決方案
  一、有效解決內存和I/O等硬體瓶頸問題
  二、軟體層面整合能力全面
  三、虛擬化服務能力突出
  一枝獨秀的存儲虛擬化方案
  一、存儲虛擬化關注可持續性、可靠性、安全性
  二、破解存儲虛擬化的四大困境
  1、I/O鏈路層優化方案解決動態虛機與固態存儲的性能矛盾
  2、磁碟陣列解決網路存儲數據傳輸增加負載的瓶頸問題
  3、良好容錯能力確保虛擬機關鍵業務的高可用性
  4、多層次數據保護方案兼顧性能和安全

2 伺服器虛擬化 -發展趨勢

  一、有競爭力的選擇方案趨於成熟:設想一下,要是伺服器虛擬化趨勢現在才開始,虛擬化市場會有何不一樣。在過去的幾年間,VMware競爭對手的技術有了大幅改進;價格變成了一大差異化因素。還沒有開始採用虛擬化技術的企業(這類企業往往規模比較小)現在有了切切實實的選擇。
  二、可供選擇的廠商多了起來:現有的VMware用戶也許不會從VMware遷移出去,但是他們擔心成本和潛在的鎖定問題。越來越多的企業在採取「第二供貨源」(second sourcing)的策略——在企業的另一個部門部署不同的虛擬化技術。異構虛擬化管理基本上難度很大,但是這方面確實有興趣。
  三、定價模式在不斷變化之中:從昂貴的虛擬機管理程序到免費的虛擬機管理程序,再到基於處理器核心的定價模式以及現在基於內存的授權模式,虛擬化技術的定價模式始終在不斷變化之中,私有雲和公共雲大行其道的趨勢勢必導致虛擬化的定價模式會繼續變化,挑戰現有的企業IT開支模式。
  四、普及率和飽和度:虛擬化技術已達到了50%的普及率。競爭日益激烈,新的小客戶要求降低價格。市場在不斷發展,但是不像以前那樣,廠商行為將因此而發生很大的變化。另外別忘了虛擬化給伺服器廠商帶來的影響——除非虛擬化領域的發展慢下來,否則接下來幾年對伺服器廠商來說將很難過。
  五、雲服務提供商在下賭註:基礎架構即服務(IaaS)提供商無法忽視正出現在企業環境的虛擬化技術。為它們的解決方案提供入口(on-ramp)顯得至關重要,這意味著要下賭注——這些提供商應制定自己的標準(可能吸引力有限)、接受企業使用的虛擬化軟體(自己可能會因而大眾化),還是構建/購買改善兼容性的軟體(效果好不好是個未知數)?這並非很容易作出的選擇。

3 伺服器虛擬化 -虛擬化的五大挑戰

1、缺乏虛擬化的總體規劃

  在部署虛擬化之前缺乏總體規劃是當前虛擬化存在的最大陷阱。例如,部分用戶只為提高部分應用中的伺服器資源利用效率,缺乏對伺服器、負載、應用和業務需求的全面研究和規劃,等到應用了虛擬化軟體之後,才認識到虛擬化需要針對不同的工作負載進行不同的考慮,並對不同的負載採用不同的方案,隨之還會涉及虛擬應用的整合比等問題。還有很多用戶對TCO研究不足,甚至在上虛擬機之前根本未考慮到還需在硬體、基礎架構方面作出更多的深入分析和優化的投入。沒有前期規劃,會給虛擬化應用帶來極大的風險。2、缺乏虛擬化的系統管理

  很多用戶對虛擬化系統的管理沒有充分認知,在部署后也沒有重視並實施具體的管理方法,這很可能會導致虛擬環境產生性能問題,並給IT人員帶來無盡的新的頭疼問題。例如,在容量、性能、配置或自動化部署和管理等方面,虛擬化必然會成為一系列新問題的導火索。輕視虛擬化應用中的系統管理的複雜程度,造成系統管理不到位,將是虛擬化應用中致命的問題。3、虛擬機負載過重

  虛擬化可以對資源進行動態配置,從而處理更多,或者更少的負載,這種作法似乎可以解決虛擬設施可能負載過重的問題。但這並不意味著虛擬伺服器就是永遠壓不垮的。虛擬技術有其自己的限制,在基礎設施中添加其無法應付的太多虛擬機會適得其反。很多用戶在配置虛擬機時對物理機的承受能力沒有進行深入分析。4、缺少測試環節

  虛擬化是實現快速資源服務的途徑,但這並不意味著IT部門就可以忽視虛擬機實施前和向虛擬基礎設施分配應用之前的容量規劃和測試。很多企業用戶在應用了動態虛擬機之後才意識到沒有測試I/O、佔用率等其他問題,就匆匆將新的應用或伺服器搬進了虛擬環境。這往往會帶來很大的問題。5、沒有持續優化

  在虛擬化中,大量的需求都是動態的。這也意味著企業在部署虛擬化的相關解決方案之後需要進行持續地管理與優化。很多用戶在這個方面做得非常不夠。企業的IT主管必須從一開始就做好虛擬機生命周期管理規劃,並同時配備相關虛擬化管理制。

4 伺服器虛擬化 -更全面、更專業的集成方案和服務能力

1、一站式全面解決方案

  所謂一站式,就是解決方案提供商要提供從項目前期規劃、中期實施到後期維護三個階段的全程解決方案,讓客戶可以在項目的任何階段都享受到廠商級的高效支持。具體來說:第一,在項目前期規劃階段,方案提供商必須幫助客戶完成整體技術規劃、軟體硬體成本核算、可行性分析等多項目任務;第二,在中期實施階段,方案提供商要提供從硬體平台建設、軟體系統部署、網路系統調試,到存儲系統安裝等所有的技術服務;第三,在後期維護階段,方案提供商要提供硬體設備保修、軟體技術支持、虛擬系統培訓等多項專業服務,讓客戶輕鬆自如地建好、用好、管好虛擬系統。2、端到端服務支持

  所謂端到端,就是解決方案提供商要提供單一的服務界面,形成客戶端、服務端兩個業務埠的技術與業務的對接,讓客戶享受到最簡捷的技術支持服務。具體來說:第一,在科學性方面,方案提供商必須具有成熟的方案,並且可以全面承擔起虛擬化系統的軟體、硬體、網路、存儲等所有項目的技術支持重任;第二,在服務理念方面,方案提供商需要遵循簡化IT的理念,努力讓客戶的IT系統不斷簡化;第三,在服務措施方面,方案提供商要聚合各個廠商的技術力量,為客戶提供從技術架構、基礎平台,到虛擬系統等多個層面的技術支持。第四,在服務跨度方面,方案提供商需要遵循幫教結合的原則,為客戶提供最為專業且全面的技術培訓服務,讓客戶可以逐漸地由技術的被動接受者轉變為主動創新者,讓客戶輕鬆自如地維護虛擬系統。

5 伺服器虛擬化 -三步確保伺服器虛擬化整合成功

梳理信息系統,完成信息收集

  首先,掌握現有業務系統對應的應用伺服器軟、硬體配置,硬體配置主要包括伺服器CPU型號及數量、內存容量、本地磁碟大小;軟體配置主要包括安裝的操作系統、Web伺服器、中間件版本以及網路配置(包括IP地址、網關、DNS伺服器)。同時還需要注意軟體許可問題,需要向軟體供應商了解遷移至虛擬機后如何重新註冊軟體許可證。最終形成信息系統的配置管理資料庫CMDB。
  其次,通過監控應用伺服器的資源使用情況,了解應用伺服器的現有配置對業務系統運營的支持能力。通常可以利用監控系統例如Zoho公司的Application Manager應用監控幫助我們實現對伺服器性能信息的實時監控,為評估業務系統的硬體需求奠定基礎。
  最後,梳理信息系統之間的關聯關係,隨著信息系統的數量越來越多,信息系統之間的關聯關係也變得越來越複雜。通過建立業務視圖梳理業務系統之間的關聯關係,並找出對應的配置信息,避免因為伺服器虛擬化整合破壞信息系統之間的關聯關係。制定測試計劃,開展遷移測試

  首先,如果原有的機架和塔式伺服器的使用年限較長,硬體配置相差較大,那麼建議新購刀片伺服器取代原有的伺服器。主流廠商IBM、HP以及Cisco的刀片伺服器在電源使用效率、製冷以及硬體配置方面具有巨大優勢,能夠滿足虛擬化管理程序hypervisor對硬體的要求,為實現高可用性、分散式資源調度掃清了障礙。通常虛擬化平台對伺服器的內存要求較高,建議在採購刀片伺服器時儘可能配置較多數量的內存,這樣可以在一台物理伺服器上運行更多的虛擬機。目前三大刀片伺服器對內存的支持都達到了512GB以上,有的甚至達到了2TB。
  其次,vSphere是目前使用最為廣泛的虛擬化管理平台,目前最新的版本為vSphere 5。如果使用vSphere 5,需要注意的是其不同的軟體版本所支持的虛擬CPU(vCPU)和虛擬內存(vRAM)是不同的。例如,如果信息系統對計算能力要求相當高,那可能要考慮採用vSphere 5的企業增強版,每台虛擬機支持32路的vCPU。另外,每顆物理CPU所支持的vRAM的數量不容忽略。例如,vSphere 5企業版,每顆物理CPU支持的vRAM為64GB。如果一片刀片伺服器配置了4顆CPU,那麼在使用vSphere 5企業版的情況下,最多可以使用的物理內存為256GB。
  最後,確定將採用的伺服器虛擬化整合方式。採用P2V方式,物理伺服器與虛擬伺服器之間是一一對應關係,完成虛擬化整合后,對配置進行的更改通常也較小。但是P2V不能解決軟體版本升級問題,也容易導致伺服器數量的蔓延。採用新建虛擬機方式,可以首先基於最新的操作系統、Web伺服器、中間件版本構建虛擬機,然後按照重新部署應用的方式完成信息系統的部署。這種方法的優勢在於在可以基於同一種應用類型在一台虛擬機上部署多個業務應用,同時完成軟體版本的升級。但是採用新建虛擬機的方式往往難度較大,需要確定應用的部署配置並將業務系統的關聯關係考慮在內,還要進行大量的應用部署測試等工作。如果企業自己具有信息系統開發團隊,而且開發工作也是在企業內部完成的,那麼建議採用新建虛擬機的方式。如果信息系統是由外部開發商所開發且不能提供良好的遷移技術支持,那麼為降低虛擬化整合的風險,P2V可能是唯一的可行方式。。進行虛擬化整合,完成伺服器整合

  完成遷移測試,根據遷移測試結果,我們就可以編製相應的虛擬化整合計劃了:明確虛擬化整合涉及哪些信息系統,將採用什麼方式進行整合,需要對哪些配置信息進行修改,虛擬化整合工作將在什麼時間進行,相關的部門與人員有哪些。為確保遷移成功,避免遷移失敗,需要在完成遷移後進行業務測試並制定回退計劃。
  虛擬化整合計劃經信息化主管領導審批同意后,就可以在非業務工作時間開展遷移工作了。虛擬化整合工作仍然要以信息系統作為處理單元,明確信息系統內部需要進行的配置變更以及為保證該系統正常工作在外部需要做出的其他配置更改。以通過互聯網訪問、向公眾提供查詢的某信息系統為例,我們將其中間件從物理伺服器遷移至新建的虛擬機,在應用伺服器的IP地址發生變更的情況下,通常需要修改內部域名伺服器與IP地址之間的對應關係,確保原有的域名解析為現有的IP地址。與之關聯的信息系統也要做出相應的IP地址配置調整,以確保它們之間的關聯關係沒有被破壞。

6 伺服器虛擬化 -面對伺服器虛擬化的兩大難題

  虛擬化技術是柄雙刃劍:一方面企業可以據此實現敏捷生產、精益運營和高效災備,另一方面虛擬化管理方法論、工具集和可參考最佳實踐的缺失,會讓企業深陷糟糕虛擬化管理的泥沼不能自拔。
  以Vertex製藥為例。從最近的一次統計獲知,Vertex製藥共有224台物理VMware ESX主機,分為110個邏輯伺服器。而且在我們訪談的中途,Vertex的高級IT工程師ChrisPray就又從業務部門收到了增設16個邏輯伺服器的服務請求。「要知道構建虛擬主機只是第一步,遷移數百TB生產數據才叫棘手,」Chris說道,「這就是一場不停追趕的遊戲,虛擬化規模擴大,實施虛擬化服務的策略和流程也隨之擴展,直到你無法控制。在Vertex是這樣,在我以前僱主那兒也是如此。」
  再來說密歇根州Ionia市的Independent銀行。據其IT總監Pete Graves的介紹,目前Independent銀行共有約500台物理和虛擬主機,其近期目標是於2011年末實現80%的伺服器虛擬化。「其實我們想達到90%」,Graves說道,「因此我們一直在密切討論如何實現這個目標,包括什麼必須做,什麼一定不能做。」
  「我們制定一些參考基準以幫助我們判斷哪些設備必須要虛擬化,而另外的可以虛擬化也可暫保持現狀。然後我們統計必須要虛擬化的設備規模,並制定遷移計劃和相關進度控制目標,」Graves說道。同時他還表示,虛擬化管理策略是不斷變化的,「從來不可能按計劃完成目標,因為我們總是根據新的發現不斷改進目標,並隨之改變行動方案,「他補充道。
  從這兩例我們可知,虛擬化管理有兩大棘手之處:如何保持恆定的部署速度,以及如何管理不可見的資源。

7 伺服器虛擬化 -實際代表性作品

  XenServer 是思傑公司(Citrix) 推出的一款伺服器虛擬化系統,強調一下是伺服器「虛擬化系統」而不是「軟體」,與傳統虛擬機類軟體不同的是它無需底層原生操作系統的支持,也就是說 XenServer 本身就具備了操作系統的功能,是能直接安裝在伺服器上引導啟動並運行的,XenServer 目前最新版本為5.6.100-SP2,支持多達128G 內存,對2008R2 及Linux Server 都提供了良好的支持,XenServer 本身沒有圖形界面,為了方便Windows 用戶的易用, Citrix 提供了XenCenter 通過圖形化的控制界面,用戶可以非常直觀的管理和監控XenServer 伺服器的工作。
  vSphere 是VMware公司推出一套伺服器虛擬化解決方案,目前的最新版本為5.0 。vSphere5 中的核心組件為 VMware ESXi 5.0.0(取代原ESX), ESXi與Citrix 的XenServer 相似,它是一款可以獨立安裝和運行在祼機上的系統,因此與他我們以往見過的VMware Workstation 軟體不同的是它不再依存於宿主操作系統之上。在ESXi安裝好以後,我們可以通過vSphere Client 遠程連接控制,在ESXi 伺服器上創建多個VM(虛擬機),在為這些虛擬機安裝好Linux /Windows Server 系統使之成為能提供各種網路應用服務的虛擬伺服器,ESXi 也是從內核級支持硬體虛擬化,運行於其中的虛擬伺服器在性能與穩定性上不亞於普通的硬體伺服器,而且更易於管理維護。

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