一、項目背景
 

　　客戶應(yīng)用需求眾多，單臺服務(wù)器搭載單個應(yīng)用。資源利用率低，存在如下問題：

　　1) 為保證系統(tǒng)安全性和可靠性，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器一般采用雙機熱備的方式，應(yīng)用服務(wù)器一般采用負(fù)載均衡或冷備方式，導(dǎo)致服務(wù)器數(shù)量眾多。安全性和可靠性雖然得到提高，但備機系統(tǒng)資源平時并沒有利用到，浪費了備機系統(tǒng)資源，資源利用率低，同時也增加了維護成本以及維護工作量。部份生產(chǎn)服務(wù)器系統(tǒng)壓力低，系統(tǒng)資源沒有得到充分利用。

　　2) 開發(fā)機資源利用率低，由于每套系統(tǒng)均需建立一套開發(fā)環(huán)境、測試環(huán)境及生產(chǎn)環(huán)境，所需開發(fā)、測試服務(wù)器數(shù)量多，同時由于開發(fā)、測試跟業(yè)務(wù)需求有關(guān)，沒有業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)需求時，開發(fā)、測試服務(wù)器資源利用率不高。

　　3) 硬件故障維護、升級或者擴容時候需要停機進(jìn)行操作，造成應(yīng)用系統(tǒng)中斷，影響了正常業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)使用及開展。

　　4) 生產(chǎn)和開發(fā)服務(wù)器數(shù)量多，成本高，耗電量大，不符合綠色I(xiàn)T概念。

　　5) 新應(yīng)用服務(wù)器的上線部署時間久、周期長。

　　為解決服務(wù)器數(shù)量增加所帶來的問題，提高服務(wù)器資源的使用率，降低設(shè)備采購成本，提高業(yè)務(wù)的連續(xù)性以及為將來新應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)提供一個靈活的資源使用平臺，需對現(xiàn)有服務(wù)器進(jìn)行虛擬化整合。

　　二、項目現(xiàn)狀及建設(shè)目標(biāo)
 

　　2.1 項目現(xiàn)狀

　　現(xiàn)有需求6種類型的場景服務(wù)器，各種應(yīng)用和業(yè)務(wù)系統(tǒng)分布在各服務(wù)器上面。為了利用VMware對服務(wù)器進(jìn)行整合，并最大限度的利用現(xiàn)有的服務(wù)器資源，進(jìn)行了VMware Capacity Planner的評估，根據(jù)評估報告，現(xiàn)有的各個服務(wù)器資源利用率很低，造成大量服務(wù)器資源、電力、維護人力的浪費。現(xiàn)有部分服務(wù)器不適合用于構(gòu)建VMware虛擬化平臺。

　　2.2 建設(shè)目標(biāo)

　　根據(jù)的VMware Capacity Planner的評估，需要采購三臺IBM x3850 X6服務(wù)器，作為ESX Server的主機。

　　實現(xiàn)VMware的各種功能需要共享存儲的支持，需要采購一臺V3700v2，一臺光纖交換機，以及一臺以太交換機組成虛擬集群業(yè)務(wù)網(wǎng)。

　　利用VMware的虛擬化架構(gòu)，客戶的服務(wù)器數(shù)量從單個應(yīng)用單臺服務(wù)器的6臺減少為現(xiàn)在的3臺服務(wù)器，大大降低了服務(wù)器數(shù)量，減小了服務(wù)器的電力、維護等各種開銷。同時利用VMware虛擬化架構(gòu)的一系列對業(yè)務(wù)連續(xù)性、靈活性的保證，雙光纖通道和共享存儲，提高業(yè)務(wù)的運行質(zhì)量，保障業(yè)務(wù)的連續(xù)性。

　　方案設(shè)備清單：

　　三、需求分析
 

　　3.1系統(tǒng)分析
 

　　正在計劃實施服務(wù)器整合項目，整合后的應(yīng)用會有多個Windows/Linux應(yīng)用系統(tǒng)。如果按照傳統(tǒng)的應(yīng)用部署方式，一個應(yīng)用一臺服務(wù)器的話，需要部署多臺服務(wù)器，以后每增加一臺應(yīng)用系統(tǒng)就需要增加一臺物理服務(wù)器，如此數(shù)量的服務(wù)器，將會造成如下的眾多問題：

　　圖：系統(tǒng)設(shè)計拓?fù)鋱D
 

　　根據(jù)具體需要，建議配置系統(tǒng)如下：

　　4.2 系統(tǒng)設(shè)計描述

　　在整個架構(gòu)中，我們搭建了兩個網(wǎng)絡(luò)：一個是作為生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)，另外一個作為虛擬中心管理網(wǎng)絡(luò)和虛擬機動態(tài)遷移VMotion網(wǎng)絡(luò)。

　　使用新購的三臺服務(wù)器作為ESX虛擬服務(wù)器，其中創(chuàng)建的虛擬機中，一臺作為VMware Virtual Center管理中心。將數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器部署在虛擬機上，利用VMWare VMotion功能，使得應(yīng)用和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器在ESX服務(wù)器硬件環(huán)境出現(xiàn)問題的情況下，能夠自動的遷移到另一臺ESX服務(wù)器上運行，不會因為硬件環(huán)境出現(xiàn)的問題而導(dǎo)致應(yīng)用服務(wù)停止運作，保證了業(yè)務(wù)連續(xù)性。

　　使用VMware High Availability功能在整個虛擬化 IT 環(huán)境中提供高可用性，而沒有傳統(tǒng)群集解決方案的成本或復(fù)雜性。VMware HA 可為在虛擬機中運行的任何應(yīng)用程序提供經(jīng)濟高效的高可用性解決方案，而不需要考慮其應(yīng)用操作系統(tǒng)設(shè)置或應(yīng)用系統(tǒng)基礎(chǔ)硬件配置。VMware HA 不需要專門的備用硬件和附加軟件支持。

　　同時，VMWare系統(tǒng)提供VMWare HA、VMWare VMotion、VMWare DRS的系統(tǒng)資源高可用與自動資源調(diào)節(jié)能力，可自動平衡應(yīng)用間對CPU、內(nèi)存的資源分配，保證應(yīng)用系統(tǒng)維持在最佳運行狀態(tài)。VMWare高可用特性，可徹底保證用戶關(guān)鍵性應(yīng)用系統(tǒng)不間斷運行。若實施VMWare高可用架構(gòu)，要求虛擬化應(yīng)用系統(tǒng)必須接入SAN存儲區(qū)域以作數(shù)據(jù)存儲共享設(shè)置。

　　在存儲方面，采用8GB光纖存貯真正的端到端8GB 架構(gòu)，具有保障企業(yè)級業(yè)務(wù)持續(xù)性的多種特性，包括熱插拔冗余硬件、熱備份硬盤、多路經(jīng)故障切換、快照、克隆、本地/遠(yuǎn)程鏡像和非破壞性固件升級等。
 

　　五、技術(shù)實現(xiàn)

　　5.1 vSphere 6虛擬化架構(gòu)

　　VMware vSphere 6是業(yè)界第一款云操作系統(tǒng)，它將數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)變成極為簡化的云計算基礎(chǔ)架構(gòu)。通過這一轉(zhuǎn)變，使我們既可以通過內(nèi)部云，也可以通過外部云來提供靈活、可靠的下一代IT服務(wù)。融合VMware業(yè)界領(lǐng)先的虛擬化技術(shù)和經(jīng)驗，VMware vSphere 6為客戶提供了超強的控制力、更好的成本效益以及寬泛的選擇性。

　　以 130,000 多家客戶使用的經(jīng)過驗證的 VMware vSphere 6 平臺功能為基礎(chǔ)，VMware vSphere 6 顯著降低了資本和運營成本，在加強 IT 服務(wù)交付控制的同時，還保留了在任何類型的操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和硬件、使用內(nèi)部托管或外部資源之間選擇的靈活性。

　　有了為內(nèi)部和外部云計算提供基礎(chǔ)的 VMware vSphere 6，并使用聯(lián)邦和標(biāo)準(zhǔn)來連接內(nèi)部和外部云計算基礎(chǔ)架構(gòu)，各種規(guī)模的組織都能實現(xiàn)云計算的全部優(yōu)勢。
 

　　(1) vSphere關(guān)鍵組件

　　VMware vSphere 6 是業(yè)界首款云計算操作系統(tǒng)，包含下列組件組：

　　● 基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù) - 一組組件，它們?nèi)嫣摂M化服務(wù)器、存儲設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)資源，聚合這些資源，并基于業(yè)務(wù)優(yōu)先級將它們準(zhǔn)確地按需分配給應(yīng)用程序。

　　● 應(yīng)用程序服務(wù) - 一組組件，無論應(yīng)用程序類型或操作系統(tǒng)是什么，都將為運行于 VMware vSphere 6 上的所有應(yīng)用程序提供內(nèi)置的服務(wù)級別控制。

　　VMware vCenter Server 提供基礎(chǔ)架構(gòu)和應(yīng)用程序服務(wù)管理，實現(xiàn)日常操作任務(wù)自動化，并且可以深度監(jiān)測大型和小型 VMware vSphere 6 環(huán)境的每個方面。
 

　　(2) 基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)：虛擬化和聚合硬件資源

　　VMware vSphere 6 基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)將離散的硬件資源轉(zhuǎn)換為大型機式的共享計算平臺，該平臺具有難以置信的恢復(fù)能力，并且能夠以接近本機的性能運行要求最為苛刻的應(yīng)用程序。VMware vSphere 6 提供下列類型的基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù):

　　● VMware vCompute : 基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)，可高效地虛擬化服務(wù)器資源并將其聚合到邏輯池中，這些邏輯池可準(zhǔn)確地分配給應(yīng)用程序。

　　● VMware ESX and VMware ESXi 提供經(jīng)過生產(chǎn)驗證的強健高性能虛擬化層，該虛擬化層抽象硬件資源，并能夠讓多個虛擬機共享這些資源。VMware ESX 和 ESXi 獨特的內(nèi)存管理和高級調(diào)度功能可以實現(xiàn)最高的整合率和最佳的應(yīng)用程序性能，在許多情況下甚至優(yōu)于物理服務(wù)器。

　　● VMware Distributed Resource Scheduler (DRS) 跨多個群集聚合計算資源，并基于業(yè)務(wù)優(yōu)先級將資源動態(tài)分配給虛擬機，從而通過自動化降低管理復(fù)雜性。VMware DRS 附帶的 VMware Distributed Power Management (DPM) 持續(xù)地優(yōu)化每個群集中的服務(wù)器電源消耗，從而自動管理 VMware DRS 群集中的能效。

　　● VMware vStorage: 基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)，它們對存儲資源隱藏了底層硬件系統(tǒng)的復(fù)雜性，以支持在虛擬化環(huán)境中最高效地利用存儲容量。

　　● VMware vStorage Virtual Machine File System (VMFS) 是一種高性能的群集文件系統(tǒng)，支持高效共享，并控制虛擬化服務(wù)器對存儲的并發(fā)訪問。

　　● VMware vStorage Thin Provisioning 精簡部署提供動態(tài)存儲容量分配，允許將購買存儲產(chǎn)品的時間推遲到真正需要更多存儲的時候，從而最多可以將存儲開支削減近達(dá) 50%。

　　● VMware vNetwork 分布式交換機可以簡化并增強 VMware vSphere 6 環(huán)境中虛擬機網(wǎng)絡(luò)的調(diào)配、管理和控制。它還支持在 VMware vSphere 6 環(huán)境中使用諸如 Cisco Nexus 1000v 等第三方分布式虛擬交換機，從而為網(wǎng)絡(luò)管理員提供熟悉的界面，在虛擬機級別控制服務(wù)質(zhì)量。
 

　　(3) 應(yīng)用程序服務(wù)：內(nèi)置的應(yīng)用程序服務(wù)級別控制

　　VMware vSphere 6 應(yīng)用程序服務(wù)提供對應(yīng)用程序服務(wù)級別的內(nèi)置控制，例如可用性、安全性和可擴展性，并且可以統(tǒng)一地針對運行于 VMware 虛擬環(huán)境中的任何應(yīng)用程序輕松啟用。

　　可用性: 可用性服務(wù)讓 IT 可以根據(jù)優(yōu)先級和需要為應(yīng)用程序提供不同級別的高可用性，而無需復(fù)雜的冗余硬件或群集軟件。

　　● VMware VMotion 支持在不中斷用戶使用和不丟失服務(wù)的情況下在服務(wù)器間實時遷移虛擬機，從而無需為計劃內(nèi)的服務(wù)器維護安排應(yīng)用程序停機。

　　● VMware Storage VMotion 則支持在不中斷用戶使用和不丟失服務(wù)的情況下實時遷移虛擬機磁盤，從而無需為計劃內(nèi)的存儲設(shè)備維護或遷移安排應(yīng)用程序停機。

　　● VMware High Availability (HA) 在硬件或操作系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下，VMware High Availability (HA) 可以在幾分鐘內(nèi)經(jīng)濟高效地自動重新啟動所有應(yīng)用程序。

　　● VMware vShield Zones 在共享環(huán)境中的應(yīng)用程序級別執(zhí)行企業(yè)安全策略，同時仍然維持用戶及敏感數(shù)據(jù)的信任和網(wǎng)絡(luò)分段，從而簡化應(yīng)用程序安全性管理。

　　可擴展性: 可擴展性服務(wù)讓 IT 可以根據(jù)需要無中斷地為每個應(yīng)用程序提供適量的資源。

　　● VMware Distributed Resource Scheduler (DRS) 動態(tài)地實現(xiàn)服務(wù)器資源負(fù)載平衡，以根據(jù)業(yè)務(wù)優(yōu)先級向正確的應(yīng)用程序提供正確的資源，從而讓應(yīng)用程序可以根據(jù)需要壓縮或增長。

　　● 在無中斷或不停機的情況下，熱添加功能可以視需要向虛擬機添加 CPU 和內(nèi)存。

　　● 熱插拔功能支持在無中斷或不停機的情況下，添加或拆除虛擬機的虛擬資源、虛擬存儲和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

　　● 虛擬磁盤熱擴展支持在無中斷或不停機的情況下向正在運行的虛擬機添加虛擬存儲、增加虛擬磁盤空間。
 

　　5.2 服務(wù)器整合

　　VMware vSphere 6在更少的服務(wù)器上的虛擬機中運行應(yīng)用程序，更高效地利用存儲設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)資源，從而消除了服務(wù)器數(shù)量劇增現(xiàn)象。憑借獨特的動態(tài)優(yōu)化和內(nèi)存管理功能，使用 VMware vSphere 6的組織可以實現(xiàn)最高的每服務(wù)器整合率。VMware vSphere 6實現(xiàn)服務(wù)器、存儲設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)硬件的全面虛擬化，從而降低硬件管理的復(fù)雜性。VMware vSphere 6客戶可以將每個應(yīng)用程序的資金成本平均大幅削減 50%，運營(人力)成本削減 60% 以上。

　　圖：服務(wù)器整合

　　5.3 SAN集中存儲

　　方案中，我們采用SAN集中存儲方式，這樣可以將每個虛擬機的文件系統(tǒng)創(chuàng)建在共享的SAN集中存儲陣列上，VMware VMFS 虛擬機文件系統(tǒng)，是一種高性能的群集文件系統(tǒng)，允許多個vSphere Server 安裝同時訪問同一虛擬機存儲。支持通過VMware vCenter、VMware VMotion技術(shù)、VMware DRS 和 VMware HA提供的基于虛擬化的分布式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)服務(wù)。由于VMware的虛擬架構(gòu)系統(tǒng)中的虛擬機實際上是被封裝成了一個檔案文件和若干相關(guān)環(huán)境配置文件，通過將這些文件存放在SAN存儲陣列上的VMFS文件系統(tǒng)中，可以讓不同服務(wù)器上的虛擬機都可以訪問到該文件，從而消除了單點故障出現(xiàn)時導(dǎo)致應(yīng)用系統(tǒng)不可用的情況。

　　圖：SAN集中存儲

　　5.4 VMware vCenter Server
 

　　1.輕松提高效率并增強控制

　　可通過單個界面部署、監(jiān)控和管理虛擬化 IT 環(huán)境，并確保最佳的服務(wù)級別。VMware vCenter Server 是 VMware vCenter 系列解決方案的中央訪問點，這些解決方案可為虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)提供前所未有的智能、控制和自動化。
 

　　2.簡化新虛擬機的部署

　　分析您環(huán)境中的物理服務(wù)器，并將物理機轉(zhuǎn)換為虛擬機。使用 VMware vCenter Server，您可以通過向?qū)?qū)動的流程和模板立即部署新的虛擬機。VMware vCenter Server 通過任務(wù)調(diào)度和警報功能實現(xiàn)操作自動化，提高了對業(yè)務(wù)需求的響應(yīng)速度，從而使您能夠?qū)⑿枰⒓磮?zhí)行的操作排在優(yōu)先位置。現(xiàn)在，您可以自動執(zhí)行常規(guī)的管理任務(wù)，并監(jiān)控物理服務(wù)器以及運行詳細(xì) CPU、內(nèi)存和 I/O 指標(biāo)報告的虛擬機的性能和利用率。

　　借助 VMware vCenter Server，您可以使用自定義角色等級、精確控制的權(quán)限以及與 Microsoft Active Directory 的集成，使授權(quán)人員有訪問權(quán)限。此外，該解決方案還通過 VMware Infrastructure SDK 與第三方系統(tǒng)管理產(chǎn)品進(jìn)行集成。
 

　　3.VMware vCenter Server 包括五個主要組件：

　　● 管理服務(wù)器 是配置、部署和管理虛擬 IT 環(huán)境的中心控制節(jié)點。管理服務(wù)器作為一項服務(wù)在 Microsoft Windows 2008 R2和 Microsoft Windows Server 2012 上運行。

　　● 數(shù)據(jù)庫 用于存儲有關(guān)物理服務(wù)器、資源池和由 VMware vCenter Server 管理的虛擬機的持久性信息。該數(shù)據(jù)庫駐留在標(biāo)準(zhǔn)版的 Oracle、Microsoft SQL Server 或 Microsoft MSDE 中。

　　● Virtual Infrastructure Client 使管理員和用戶能夠從任何 Windows PC 遠(yuǎn)程連接到 VMware vCenter Server 或各個 VMware ESX。

　　● VMware vCenter Agent 可連接 VMware ESX 與 VMware vCenter Server。

　　● Virtual Infrastructure Web Access 允許執(zhí)行虛擬機管理和訪問虛擬機圖形控制臺，而無需安裝客戶端。
 

　　七、設(shè)計總結(jié)
 

　　7.1整合前后比較
 

　　1、物理機數(shù)量

名稱 對比項	整合前	整合后
物理機數(shù)量	計劃物理機數(shù)量約為6臺。	虛擬化整合后，所需的物理機數(shù)量大概3臺（3臺ESX服務(wù)器），一臺存儲。可根據(jù)負(fù)載情況隨時靈活添加物理機,以后增加應(yīng)用服務(wù)器不需要再增加物理服務(wù)器。

　　2、資源利用率

名稱 對比項	整合前	整合后
資源利用率	物理機數(shù)量多，服務(wù)器資源利用率低，空閑資源沒有充分利用。	虛擬化整合后，物理機數(shù)量少，服務(wù)器資源利用率高，可根據(jù)各應(yīng)用情況動態(tài)調(diào)節(jié)資源。

　　3、應(yīng)用部署速度

名稱 對比項	整合前	整合后
應(yīng)用部署速度	新應(yīng)用安裝開發(fā)測試環(huán)境或部署上線時，每臺物理機要安裝操作系統(tǒng)，打補丁，進(jìn)行安全設(shè)置，速度慢。	虛擬化整合后，通過預(yù)先制定好的各種操作系統(tǒng)、應(yīng)用模板和自部署向?qū)Щ蚩截愄摂M機，快速部署開發(fā)測試環(huán)境和應(yīng)用。

　　4、業(yè)務(wù)連續(xù)性保障

名稱 對比項	整合前	整合后
業(yè)務(wù)連續(xù)性保障	硬件故障維護或者擴容時候需要停機進(jìn)行，造成應(yīng)用中斷，影響了正常業(yè)務(wù)開展。	虛擬化整合后，可以通過在線遷移功能將虛擬機遷移至另一臺物理機，硬件故障維護或升級時不影響業(yè)務(wù)的正常開展。

　　5、管理維護

名稱 對比項	整合前	整合后
維護	管理維護的物理機數(shù)量多，工作量大。	虛擬化整合后，管理維護的物理機數(shù)量大大減少。

　　6、可用性

名稱 對比項	整合前	整合后
可用性	服務(wù)器出現(xiàn)故障時，需人工進(jìn)行干預(yù)。	通過VMware HA功能，當(dāng)服務(wù)器故障時，自動重新啟動虛擬機。

　　7、耗電量

名稱 對比項	整合前	整合后
耗電量和機柜數(shù)量	物理機數(shù)量多，機柜多，耗電量大。	虛擬化整合后，物理機數(shù)量和機柜大大減少。

　　由上述比較可知，通過VMware虛擬化技術(shù)對服務(wù)器進(jìn)行整合，可以提高服務(wù)器資源的使用率，提高業(yè)務(wù)的連續(xù)性方便管理以及為將來新應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)提供一個靈活的資源使用平臺，提高IT運維服務(wù)水平。
 

　　7.2大大降低TCO

　　通過服務(wù)器整合，控制和減少物理服務(wù)器的數(shù)量，明顯提高每個物理服務(wù)器及其CPU的資源利用率， 從而降低硬件成本。

　　 降低運營和維護成本， 包括數(shù)據(jù)中心空間、機柜、網(wǎng)線，耗電量，冷氣空調(diào)和人力成本等。
 

　　7.3 提高運營效率

　　 加快新服務(wù)器和應(yīng)用的部署，大大降低服務(wù)器重建和應(yīng)用加載時間。

　　 主動地提前規(guī)劃資源增長，這樣對客戶和應(yīng)用的需求響應(yīng)快速，不需要象以前那樣，需要長時間的采購流程，然后進(jìn)行嘗試。

　　不需要象以前那樣，硬件維護需要數(shù)天/周的變更管理準(zhǔn)備和1 - 3小時維護窗口，現(xiàn)在可以進(jìn)行快速的硬件維護和升級。

 

　　圖：提高部署速度

　　7.4 提高服務(wù)水平

　　幫助您的企業(yè)建立業(yè)務(wù)和IT資源之間的關(guān)系，使IT和業(yè)務(wù)優(yōu)先級對應(yīng)。

　　將所有服務(wù)器作為大的資源統(tǒng)一進(jìn)行管理，并按需進(jìn)行資源調(diào)配。

　　圖：提高服務(wù)水平

　　7.5 為將來的集中網(wǎng)絡(luò)存儲提供可能

　　對于由于成本或者其他原因沒有接入到存儲網(wǎng)絡(luò)(SAN, iSCSi和NAS)的服務(wù)器，整合后物理服務(wù)器數(shù)量減少，可以考慮接入到存儲網(wǎng)絡(luò), 這樣充分利用網(wǎng)絡(luò)存儲的優(yōu)勢，將這些分散的數(shù)據(jù)集中管理備份，為這些服務(wù)器和應(yīng)用的以后的容災(zāi)打下基礎(chǔ)。同時，通過虛擬機的特有功能和網(wǎng)絡(luò)存儲的有效結(jié)合， 提高了這些應(yīng)用的可用性，移動性和靈活性。