标准虚拟化方案书.docx

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标准虚拟化方案书

XXX数据中心虚拟化改造方案书

日期：

2013/05/15

第一章虚拟化的特征、作用和意义

1.1虚拟化的特征

虚拟化最基本的概念是：

通过整合、管理、调配分布在网络各处的计算资源，并以统一的界面同时提供向大量用户提供服务。

虚拟化提供的是高可靠、高可用、高质量的服务，用户可以通过按需计量地方式来使用这些服务。

1.2虚拟化的作用

虚拟化作为所有IT应用的底部支撑，其具有如下的作用：

灵活扩展：

虚拟化提供的资源是弹性可扩展的，可以动态部署、动态调度、动态回收，以高效的方式满足业务发展的资源需求。

比如我们的业务申报系统，在白天是业务高峰时段，虚拟化平台可以提供足够多的计算资源（通过增加系统CPU主频、内存，或者是负载均衡节点），晚上是业务低谷时段，虚拟化平台则可以回收其多余的资源（通过降低系统CPU主频、回收内存，或者是减少负载均衡节点）

降低设备成本与节能：

虚拟化通过虚拟化提高设备的利用率，整合常规应用部署，减少设备数量规模。

在常规部署中，一个应用对应一台服务器，服务器数量很快就随业务的增长而增加，服务器一直开着，但80%的业务系统高峰时段仅为每天24小时的20%，80%的时间服务器资源都在闲置状态，能源被白白的浪费。

通过虚拟化，对服务器资源进行分区，将多个应用的资源负载合并到一台服务器之上，使服务器资源的利用率提高到70%以上，充分挖掘服务器的潜能。

这样在常规部署中的服务器数量就可按照N:

1（N一般在1-10之间）的比率大大减少。

在减少服务器数量的同时，也在大幅减少能源消耗。

提高资源管理效率：

虚拟化采用虚拟化技术使得跨系统的物理资源统一调配、集中运维成为可能，常规模式下对每台物理服务器的一对一管理，变成对所有虚拟服务器的管理，每个虚拟服务器的虚拟硬件设备都是标准化的，对管理员来说，只需通过一个管理界面就可以完成对数据中心内所有服务器的安装配置、性能监控等管理任务。

由于标准化，使得整个维护过程变得更专业化，流程化。

1.3虚拟化的意义

面对这种随信息系统不断增加而引起服务器的数量不断增加的事实，传统的资源管理方法将面对很大的挑战。

主要包含以下几个因素：

●越来越多的服务器硬件对数据中心的电源供给和制冷要求提出了更高的要求，而对电源功率和制冷量的提高意味着更高的IT成本支出，数据中心的资源容量迟早会达到极限。

●越来越多的设备在跟新换代时需要大量复杂的离线系统和数据迁移工作，离线迁移必然增加系统停机时间，严重影响业务系统的可用性。

●越来越多的设备维护工作需要更多的专业服务，而专业服务数量的增加必然再次提高IT成本支出；

●信息系统运行质量级别很难在过程中动态调整。

（如系统需要更强的资源来提高性能时，传统方式只能把系统重新部署到更好更快的硬件设备上，而对于系统运行资源过剩的情况，却只能看着资源白白浪费。

）

●传统模式下为确保信息系统的可靠性和可用性，其解决方案过于昂贵，且实施复杂。

虚拟化基础设施平台，可为系统带来的实际好处：

●通过提高利用效率和实现自动化来提高效率

除了已知的成本节约之外，虚拟化可以通过最大限度地减少不必要的IT基础架构投资来降低总体拥有成本（TCO），提供高效的管理和维护工具，并避免技术局限性。

它们可以帮助IT部门采用更经济划算、可自我管理并动态优化的环境以实现最高效的IT服务交付。

它们通过开发和部署能够在数据中心内或虚拟化服务提供商处运行的应用程序，从而提供了额外的灵活性。

利用这种虚拟化方法，数据中心可以迈向这样一种基础架构，它使用策略驱动的管理和自动化来监控自身，从而基于使用情况针对应用程序的负载和需求而自我优化。

●兼具灵活性和控制能力

虚拟化方法还极大地简化了IT服务调配与部署，因此IT部门可以更迅速地响应业务需求。

同时，该方法还使IT人员能够根据业务和管理要求实施策略，为IT部门提供所需的控制能力，使其能够将业务和法规风险降至最低。

高效的虚拟化策略还意味着能够确保安全，并使IT部门不必再针对此动态计算环境不断重新配置静态安全基础架构。

这些策略包括可以在指定状态下执行预先定制好的脚本的自动化工作流处理器，向零状态机推送操作系统镜像的系统级推送，向零状态机中推送带有应用的操作系统的镜像级推送等等。

虚拟化使IT部门能够对所有工作负载的可用性、可靠性、可扩展性、安全性和服务级别协议（SLA）保持全面控制。

●选择的自由性

利用虚拟化方法，数据中心不仅可以灵活地保留现有操作系统和应用程序堆栈，还可以在内部部署或通过虚拟化服务商在外部部署它们。

IT人员可以继续支持传统系统，同时避免许多与它们相关的麻烦，包括系统移植、安全补丁程序等。

他们还可以获得更加可预测的性能。

虚拟化可以为用户提供更多的自由而不牺牲IT人员的控制力。

最终用户可以使用来自传统应用程序、现场虚拟化应用程序和外部服务提供商产品的IT服务，并能随时随地快速访问其数据。

同时，虚拟化最终用户计算解决方案可通过跨平台和设备的策略对应用程序和服务访问权限进行自由管理。

第二章项目概述

2.1项目名称

XXX数据中心虚拟化改造

2.2项目背景

目前XXX信息中心服务器平台遵循传统的方式进行应用部署，即一个应用占用一台或多台服务器（一对一），随着应用的增长，机房内的服务器数量也将越来越多，机房空间压力、能耗、成本和管理复杂度急剧增加，同时给现有维护和管理工作带来巨大挑战，除少数涉及数据库业务主机部署群集保护外，大部分X86PC业务服务器存在单点故障和CPU、内存利用率低下等情况。

近年来，随着技术的发展，IT界推荐采用虚拟化技术对服务器进行整合，各项技术也已经相当成熟。

虚拟化技术在服务器的应用可以将多台服务器整合为一个计算资源池，并将其中的资源灵活“组合”为多台“虚拟”的服务器。

原有应用可以平滑迁移到虚拟服务器上运行。

多个应用可以在一台或多台实际服务器上运行。

2.3虚拟化改造业务分布统计

业务平台名称

设备名称、型号

主要配置

-CPU

主要配置

-内存

主要配置-硬盘

自建数据库

HPDL380G7

E5630*2

8GB

1.5TBSATA

人大复印报刊、国研网、CALIS

HPDL380G7

E5630*2

8GB

1.5TBSATA

Symantec、CSMAR、图书馆网站

HPDL380G7

E5630*2

8GB

1.5TBSATA

超星电子书、视频

HPDL380G7

E5620*2

16GB

584GBSAS

畅想之星随书光盘、万方论文、新方志、全国报刊索引

HPDL380G7

E5620*2

16GB

584GBSAS

ILASS

HPDL580G5

E7420*2

32GB

730GBSAS

INTELIB系统

HPDL380G7

E5620*2

32GB

3.6TBSAS

金图、中数图、书生

HPDL380G5

E5420*2

4GB

730GBSAS+1.5TBSATA

CNKI

HPDL380G5

E5420*2

4GB

730GBSAS+1.5TBSATA

INTELIB数据库

HPDL580G7

E7-4807*4

64GB

1.8TBSAS

阿帕比电子书、读报系统

DELLT110

X3430

2GB

2TB

2.4数据中心机房环境优化的建设目标

在XXX信息中心现各类业务系统平台上，构建一个统一、易扩充的虚拟化数据中心完整方案，确保各类业务数据的安全。

该虚拟化数据中心可以通过增加服务器不断满足所有生产系统未来的计算需求。

第三章项目需求分析

XXX信息中心目前IT环境属于传统的应用部署方式：

一个应用一台服务器的话，应用越多，所需要的服务器也越多。

以50个应用为例，共需要部署50台服务器，如此数量的服务器，将会造成如下的问题：

3.1成本高

∙硬件成本较高。

∙运营和维护成本高，包括数据中心空间、机柜、网线、耗电量、空调和人力成本等。

3.2可用性低

∙可用性低，因为每个服务器都是单机，如果都配置为双机模式成本更高。

∙系统维护和升级或者扩容时候需要停机进行，造成应用中断。

3.3缺乏可管理性

∙数量太多难以管理，新服务器和应用的部署时间长，大大降低服务器重建和应用加载时间。

∙硬件维护需要数天/周的变更管理准备和数小时的维护窗口。

3.4兼容性差

∙系统和应用迁移到新的硬件需要和旧系统兼容的系统。

3.5计算资源利用率低下

对于传统的服务器应用方式，通常服务器的平均利用率在5-15%之间，而采用虚拟架构整合后，高性能服务器的平均利用率可达到60%-80%。

采用VMware虚拟架构相比于传统单台服务器部署单一应用方式的另外一个好处是，可以充分满足不同应用对系统资源的不同要求，如有的应用只需要一个3.0GHzCPU，512MB的内存就可以很好的运行，而有的高访问率、高吞吐量的应用则需要2个甚至是4个双核的CPU，8GB的内存才能保证稳定的运行，在传统方式下，往往不可能针对每一种应用来采购服务器，而是用一种或几种标准配置的服务器来统一采购，这样，势必会造成某些应用资源富裕，而另一些应用面临资源紧张的情况，且应用之间不能互相调配资源。

采用虚拟架构后，由于每个虚拟机所需使用的系统资源都是由虚拟架构软件统一调配，这种调配可以在虚拟机运行过程中在线的发挥作用，使得任何一个应用都可以有充分保证的资源来稳定运行，同时，该应用在此时用不到的资源又可以被其他更需要资源的应用临时借用过去，最大限度的提高了整体系统的资源利用率。

3.6多数业务存在单点故障

现有业务基本上采用单个主机运行，当主机出现硬件故障后业务不能被接管从而造成业务中断。

3.7软硬件系统维护困难

不同时期购置的硬件设备，以及不同操作系统和数据库部署为系统和应用迁移设置了障碍，从而提高了系统维护的时间。

3.8节能环保模式

现有设备机房功耗消耗大，如何有效整合这些服务器资源，来提高系统运行的可靠性和整体资源利用率，从而建设绿色数据中心、实现节能减排目标。

第四章项目建设目标

4.1高可用性

避免计划性停机，实现业务非计划性停机分钟级恢复。

4.2经济性与高可用性

充分整合利用现在网络、服务器资源，以较少代价保证系统稳定高效运行，尽量减少实施该方案对生产系统的影响。

4.3开放性与可扩展性

支持主流操作系统、数据库与存储系统，方便今后数据中心的升级与扩容。

4.4安全性

数据传输、存储、恢复等过程中须有必要的安全保障措施。

4.5可管理与可维护性

项目实施后，采用VMwarevCenter可简化系统管理强度，方便系统运维。

第五章项目技术方案规划

5.1网络规划

根据VMware最佳实践，网络架构应该满足如下要求：

∙vSphere管理网络（HA心跳互联网络），vMotion在线迁移网络，虚拟机对外提供服务的网络应该各自独立。

∙对于每一个虚拟交换机vSwitch应该配置至少两个上行链路物理网络端口。

∙对于多网口的冗余配置应该遵循配置在不同PCI插槽间的物理网卡口之间。

∙对于物理交换网络也应该相应的进行冗余设置，避免单点故障。

∙建议采用千兆以太网交换网络，避免网络瓶颈。

∙对于吞吐量和高并发网络带宽使用要求的，可以考虑采用10GbE。

以上设计保证了整个虚拟化平台的网络链路冗余，不同网段的业务系统在虚拟环境中能够正常工作，达到虚拟化整合的预期效果。

VMware建议每台物理服务器提供至少6块网卡，每块网卡的分配如下：

网络段描述

主机物理网卡

IP地址分配

管理网络

NIC01和NIC02

管理IP地址

vMotion网络

NIC03和NIC04

独立IP网段

业务网络1

NIC05和NIC6

数据IP网段

注：

如原有服务器提供的网卡数量不够，建议考虑增加网卡。

5.2服务器规划

本次数据中心虚拟化改造建设全部采用利旧原则，由原有2台四路HPDL580系列（G5和G7）和4台HPDL380系列（G5和G7）构建由6台主机资源形成的虚拟化计算资源池，其中需要对1台HPDL580G5进行CPU（增加两颗物理CPU）、内存（扩容到64GB）和4台HPDL380进行内存（扩容64GB），将其加入到vCenterServer控制台服务器中实现集中管理。

计划迁移的业务及vCenterServer全部在以虚拟机方式运行，根据业务发展可以实时的增加服务器到现有资源池，在物理服务器出现故障宕机而不影响虚拟化平台上的业务系统，有效的保证了业务系统的连续性。

XXX当前物理资源统计如下：

规划进行虚拟化的主机数和计算总量：

计划迁移业务主机数

CPU计算总量（核）

内存总容量（GB）

10

96

192

当前CPU负载计算量评估：

迁移主机CPU总量（核）

96x30%（平均负载率）=29

当前内存负载计算量评估：

迁移主机内存总量（GB）

192x60%（平均负载率）=115

虚拟化后计算资源评估：

虚拟化计算资源总量：

虚拟化服务器CPU总计算量（核）

虚拟化服务器内存总计算量（GB）

72x60%（平均负载率）=43

384x60%（平均负载率）=230

物理服务器数量对比：

虚拟化前主机数

虚拟化后期主机数

10

6

物理CPU资源对比：

虚拟化前按平均负载率30%计算和虚拟化后假定平均负载率60%

虚拟化前CPU的计算量（核）

虚拟化后CPU的计算量（核）

96x40%（平均负载率）=29

72x60%（平均负载率）=43

物理内存资源对比：

虚拟化前平均负载率按30%计算，虚拟化后按平均负载率60%计算

虚拟化前内存容量

虚拟化后内容容量

192x60%（平均负载率）=115

384x60%（平均负载率）=230

5.3存储规划

现有存储容量资源评估：

本地存储总量

共享存储总量

22.7T

27T

因XXX原有存储容量已经不能支撑业务开销，在本次规划中一并考虑进行采购，通过新购存储系统为现有业务和新业务提供集中存放，集中备份服务，存储与服务器均通过两条8GFC光纤链路连接至2台SAN交换机，实现存储的多路径和多链路冗余。

5.4高可用性规划

VMware提供从组件、服务器、存储、网络、应用到站点的全方位的高可用性技术保障。

5.4.1组件高可用性：

对网卡和HBA卡冗余和多路径支持，NIC/HBA卡的Teaming也是服务器虚拟化的最基本需求，就是通过多网卡和多HBA卡，保证网络和存储访问的冗余性，一旦任何网卡或者HBA卡故障，都不会引起虚拟机的服务中断

5.4.2服务器高可用性：

HA实现了当服务器出现故障时，自动重启虚拟机，没有集群软件的成本和复杂性。

HA（Highavailablity）

使用VMwareHA实现经济高效、独立于硬件和操作系统的应用程序可用性。

5.4.3存储的高可用性：

ØVMwarevStorageVirtualMachineFileSystem（VMFS）；虚拟化平台中集群文件系统是构建虚拟化高可用的重要基础技术，通过虚拟化集群文件系统，可以确保进行虚拟环境交叉访问时，保证数据的完整性和可靠性。

Ø卷增长；卷的动态成长可以实现磁盘卷的在线扩展，为服务器虚拟化提供强大的存储虚拟支持能力，满足存储卷的按需扩展。

ØStoragevMotion；可以实现存储迁移时应用不需要停机，这是存储虚拟化和服务器虚拟化结合的范例，成为服务器虚拟化的标准配置功能。

ØThinProvisioning；（vStorage精简配置）的具体实现见下图，最大的好处是提高存储的利用率，降低存储的成本超过50％。

5.4.4网络的高可用性：

ØvNetwork虚拟交换机；可以在虚拟机和物理机之间提供第2层连接性，其功能包括：

⏹虚拟局域网分段（有助于简化网络）、流量隔离以及改进的可管理性

⏹内置的网卡绑定（有助于提高可用性）以及物理网络资源的负载平衡

⏹流速限制，有助于增强对物理网络流量的控制

ØvNetwork分布式交换机；主要是进一步简化虚拟化环境中的网络管理而实现的，可在数据中心级别提供集中和聚合的虚拟网络，从而简化并增强虚拟机网络。

5.4.5应用程序的高可用性：

ØvMotion

可在虚拟机对外业务不中断的情况迁移到资源池中其它的主机，从而避免计划性停机。

Ø容错（FaultTolerance）：

使用VMwareFaultTolerance（容错技术）可以实现完整的业务连续性，当有硬件发生故障之时，可以保障业务系统的连续运行，而不需要中断应用系统。

VMwareFaultTolerance（容错技术）提供了迄今为止，最高级别的业务连续性保障，可以花费最小的代价得到最高的可靠性要求。

Ø热添设备（如：

CPU/MEM）

应用程序的可扩展性包括：

CPU、内存的热添加和磁盘、网络等设备的热添加和删除，从而确保整个虚拟化平台具有足够的弹性。

这也成为虚拟化平台灵活性的重要指标，许多应用场景都可以从这个特性中获益。

Ø动态负载平衡

（DRS）；动态地实现服务器资源负载平衡，以根据业务优先级向正确的应用程序提供正确的资源，从而让应用程序可以根据需要压缩或增长。

图表6VMwareDRS动态资源调配示意图

ØVMwareDataProtection

为虚拟机提供简单、经济高效、无代理的备份和恢复。

VMwareDataProtection备份模块具有以下一些特性：

⏹虚拟机的无代理、基于磁盘的备份和恢复；

⏹虚拟机或文件级别的恢复；

⏹增量备份和消除重复数据以节约磁盘空间；

⏹为虚拟机提供快速、简单和完整的数据保护；

⏹通过vCenter实现集中式管理；

⏹经济高效的存储管理。

5.5现有系统迁移规划

为了实现现有业务平滑的过渡到虚拟化平台，我们在新的硬件环境搭建完成后，执行P2V迁移工作，将现有业务从物理主机迁移到虚拟机环境中运行，为保证业务的平稳过渡，可利用VMware提供的专业的P2V迁移工具VMwareConverter5.1实施。

VMwareConverter5.1支持从物理机到虚拟机，虚拟机到虚拟机以及第三方的映像到虚拟机

为了使迁移的风险降到最低，在项目实施过程中将采取从非关键业务逐步过渡到关键业务进行迁移。

5.6虚拟软件配置

虚拟化软件配置一、

软件项目

名称

功能

数量

单价

总价

服务虚拟化软件配置

虚拟化软件

VMwarevSphere5.1企业增强版

虚拟化基础软件，实现计算资源池化，带HA、FA、DRS、vMontion功能，I/O精细化功能，保障业务连续性和横向扩展性。

14

虚拟化管理中心

VMwarevCenter5.1标准版

云计算基础管理软件，实现资源高可用设度、管理功能。

1

虚拟化软件配置二、

软件项目

名称

功能

数量

单价

总价

服务虚拟化软件配置

虚拟化软件

VMwarevSphere5.1企业

虚拟化基础软件，实现计算资源池化，带HA、FA、DRS、vMontion功能，I/O精细化功能，保障业务连续性和横向扩展性。

14

虚拟化管理中心

VMwarevCenter5.1标准版

云计算基础管理软件，实现资源高可用设度、管理功能。

1

改造后的虚拟化数据中心架构:

第六章项目实施计划

6.1项目实施流程

对于项目的实施生命周期来看，项目的实施过程如下：

工程实施前，项目协调人、项目经理、工程师代表将和用户方讨论并制定详细的工程实施计划表，细化系统设计方案，对用户具体的业务需求、性能要求、工期等问题进行充分的沟通，以保证工程实施时可以顺利进行。

6.2项目实施内容

业务迁移和功能测试

序号

类别

项目

1

虚拟服务器部署和基本功能测试

安装ESXi和vCenterServer;

创建VMFS文件系统；

创建包含多路虚拟CPU的虚拟机；

虚拟机的基本管理功能测试；

NICTeaming功能测试；

VLAN功能测试；

2

现有业务迁移

安装VMwareConverter；

采用本地或远程在线克隆技术将旧有服务器导入到虚拟化目标环境中；

采用BootCD进行本地冷克隆将旧有服务器转换到新的虚拟化目标环境中；

配置并测试转换的虚拟机业务可用性；

3

业务交割

现有业务到虚拟化平台的交割测试

高可用测试：

编号

测试内容

测试描述

1

虚拟机高可性

虚拟机所在的物理服务器发生故障时，虚拟机在物理集群内其他服务器上重新启动后提供服务

2

底层服务器动态负载均衡

底层多台物理服务器组成的集群承载多个虚拟机，无论虚拟机数量多少，始终保持多台物理服务器的负载基本一致，从而具备整个服务器集群的性能最优化

3

底层服务器不停机运维

批量在线迁移服务器上的虚拟机，虚拟机业务不中断

业务功能测试：

编号

测试内容

测试描述

1

业务功能测试

测试业务运行在虚拟机平台的稳定性和性能

运维管理测试：

编号

测试内容

测试描述

1

虚拟机快速生成。

快照和删除

管理员可以通过模板快速的部署虚拟机

管理员可以在统一的控制台上删除，重建虚拟机

管理员可以对虚拟机进行系统的快照回滚和还原

当新加入服务器时，服务器组成集群，并接管相应任务，测试虚拟平台服务器的可扩展性

3

备份和故障恢复

能够对单个虚拟系统进行备份，作为故障恢复点；能够对多个或一组虚拟系统/会话进行备份，作为故障恢复点

当单个虚拟系统出现故障时，能够从备份中直接进行恢复，记录恢复时间

6.3项目实施工作进度跟踪

项目名称

服务器VMware虚拟化部署

部署日期

年月日

开始工作时间

结束工作时间

测试内容

vSphere基础平台安装测试；vSphere基本功能测试；

vSphere高可用性测试；VMwareConverter工具测试；

其他：

_____________________________________________________

当天完成的工作

序号

工作内容

结果

工作人员

1

2

3

4

问题总结（包括已解决和待解决的问题）

序号

问题

解决方法

是否解决

1

2

3

4

客户代表签字：

厂商代表签字：

6.4项目验收

在项目配套设备和系统软件部署安装和系统联调完成以后，即进入项目测试阶段。

测试内容将作为整个项目验收的依据。

当项目测试阶段完成以后，进入项目验收阶段，其验收内容包括安装测试验收、项目交付验收等部分。

第七章项目实施周期

根据安装调试和工程实施等情形，计划于实现全部建设目标功能，分为三个阶段开展建设：

7.1硬件平台搭建阶段

时间：

2个工作日/人

主要内容：

硬件部署和VMware软件平台安装和调试，即虚拟化