虚拟化实验平台建设可行性报告.docx

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虚拟化实验平台建设可行性报告

附件3

项目可行性报告

一、基本情况

1．项目单位基本情况：

单位名称：

广州大学工商管理学院

地址及邮编：

广州市番禺区大学城外环西路230号

联系电话：

39366823

经济管理实验室为院级中心实验室，中心实验室下设项目管理实验室、金融证券实验室、电子商务实验室、ERP实验室，物流技术实验室、银行模拟实验室和网络控制室。

现有教学实验设备377台套，价值790万元，实验室用房1720m2。

2006年经济管理实验教学示范中心被评为校级“实验示范中心”，2007年1月物流实验平台被授予“中国物流技术仿真实验示范单位”。

2007年5月经济管理实验教学示范中心更名为经济管理实验教学示范中心。

2010年被评为广州市“实验教学示范中心”，2012年被评为广东省“实验教学示范中心”

实验室主要承担教学实验等教学任务，面向全院所有专业开设了专业基础系列实验、物流技术与管理综合模拟系列实验、工程管理综合模拟系列实验、电子商务模拟系列实验、金融证券模拟系列实验、会计综合模拟系列实验等5个系列实验共49门课程，

3．项目基本情况：

项目名称：

虚拟化实验平台建设项目

项目类别、一次性

项目属性、购置类、信息化项目

主要工作内容：

广州大学经济管理实验中心目前拥有17台服务器运行着不同的业务系统，针对中心以及专家提出的规划和期望，建议充分利用已有的较高档次的服务器升级作为虚拟平台服务器，每台服务器上都安装配置VMware虚拟架构套件vSphere企业增强版软件，用于在单个物理服务器实体上，利用服务器强大的处理能力，生成多个虚拟服务器，而每一个虚拟服务器，从功能、性能和操作方式上，等同于传统的单台物理服务器。

在每个虚拟服务器上，就可以安装配置Windows&linux操作系统，进而再安装应用软件，这样就可以充分利用现有服务器资源，在服务器层面实现业务系统的整合。

预期总目标及阶段性目标情况；

总目标：

通过本项目建设为经济管理实验中心提供所有的基础平台支持，最后形成“云计算”架构的IT基础框架，达到提升IT管理水平的目的。

为申报国家级虚拟实验室奠定基础。

阶段性目标：

对6台服务器进行虚拟化后，最少虚拟为最少20台完全满足教学逻辑服务器，12T的存储空间。

能提供7x24服务。

主要预期经济效益或社会效益指标；

1）完成实验教学任务

经济管理实验室是专业课教学实验室，实验室主要承担工商管理学院和经济与统计学院的专业实验课程教学任务，涉及到经济学管理学10个本科专业的3000多学生，预计每学年能完成本科实验教学人时数约7万人时。

除本科实验教学工作外，实验室还承担技术经济与管理、会计学、企业管理3个专业研究生的教学实验和学生科研，项目建设完成后，预计可以搭建符合经济管理发展趋势的实验室环境，完成实验教学任务。

2）提供符合新兴高技术发展的实践环境

物联网产业和云计算产业是当前国家支持的重点高技术产业，本项目以物联网和云技术为技术支撑平台，并对生产制造企业、房地产企业的生产计划、生产调度、生产管理、产品追踪追溯，对第三方物流企业的仓储管理、配送运输、供应链协作，对国际企业的报关报检、国际货代等相关理论知识有充分的理解，并通过实训掌握制造型企业、房地产企业、第三方物流企业、国际贸易企业的关键岗位的能力，提升整体就业素质。

通过更新现有经济管理实验室的实验设备，搭建可进行相关领域基础实验的平台，与2013年本科教学计划相匹配，支持新设定的本科教学实验、学生竞赛、校内实习和高年级本科生、研究生科研，让学生能够了解这些领域所涉及的基础设施，有效提高学生的就业竞争力。

3）提高实验室开放效果

实验室作为实践教学的主要基地，在学生的动手能力培养方面具有不可替代的作用。

实验室开放有利于学生科学素质的提高以及实践能力、创新精神和创业精神的培养。

在完成教学任务的同时，根据实验室现有条件，为学生开放网络安全虚拟实验，如企业资源计划、房地产经营管理、电子商务等，延伸了实验的时间和空间。

并组织学生参加各种学科竞赛活动，如全国大学生企业经营大赛，全国大学生BIM大赛等。

4）兼顾教学、科研、重点学科、社会服务四位一体

实验室将以教学为中心，积极开展科研活动，大力支持学科建设，力争扩大社会服务。

坚持以本科、研究生教学为中心，完善具有本学院特色的经济管理实验教学体系。

实验室还与广东省/广州市政府、企业实现了资源共享，利用他们的实验资源支持本科生的教学工作。

本实验室要为学院的学科建设、社会服务及横向合作提供有力的保障。

项目总投入情况。

项目总投入资金120万元。

其中硬件资金18.9万元、软件资金61.9万元、环境改造40万元。

人员投入5人。

二、必要性与可行性

1．项目背景情况。

不断增长且集中的业务对IT部门的要求越来越高，所以数据中心需要更为快速的提供所需能力。

但如果购买新的服务器，又会增加采购成本和运作成本，还会带来更多供电和冷却的开支，而且，服务器还没有得到充分的利用。

通常，实验室的服务器工作负载只利用了5%，这导致了大量的硬件、空间以及电力的浪费。

同时由于应用程序兼容性的问题，IT人员只能通过在不同场所的不同服务器中分别运行的方式，将应用程序隔离起来。

这又会导致服务器数量的增长。

购置新的服务器是一项漫长的过程，并且对耗费大量人力，往往需要数日甚至数月的考虑以及操作，这使得IT部门更加难以应对业务快速成长和不断变动的需求。

例如，对于新业务系统平台的供应和拆除需求，往往就需要消耗大量宝贵的资源和时间。

从IT管理员的角度来看，推动虚拟化技术发展的主要动力是基础架构设施的迅猛增长，而硬件部署模式又进一步加剧了基础架构的复杂程度。

应用越来越多，也越来越复杂，因此就变得更加难以管理、更新和维护。

用户希望能采用各种桌面设备、笔记本电脑、家用PC和移动设备来进行工作。

服务器价格急剧下降，服务器散乱现象仍然存在。

随着图形和多媒体的发展，数据也变得越来越丰富，文件的平均大小也在不断上升，要求不间断的在线存储。

纵观整个数据中心，技术不断增多，分布也越来越广，另外，业界和法律法规也在不断要求企业加强IT管理控制。

在这种环境下，虚拟化技术就体现了整合优势。

应用在IT的不同层面，从逻辑层将物理层抽象出来意味着逻辑组件会得到更一致的管理。

从安全监督来看，虚拟化技术提升了X86服务器的可靠性、可用性，从基础架构层面获得了原先单机系统无法想象的功能，大大提高了业务连续性的级别，降低了故障率、减少了系统宕机的时间。

从服务器的角度来看，虚拟化技术让每台设备都能托管多种操作系统，最大化了利用率，降低了服务器数量。

从存储的角度来看，虚拟化技术可网络化、整合磁盘设备，并让多个服务器共享磁盘设备，从而提高了利用率。

从应用的角度来看，虚拟化技术将应用计算从用户设备中分离出来，并在数据中心对应用及相关数据进行整合，通过集中化技术改善了管理和系统安全性。

目前信息化网络以信息中心为运营维护单位，经济管理实验中心有数十个生产和应用系统，服务器资源庞大。

出于经济效益和管理安全性考虑，针对基础架构的虚拟化整合已势在必行。

2.现状分析

经济管理实验中心目前以X86服务器为主，运行着人力资源、市场营销、用友ERP、工程管理、物流管理、物业管理、金融证券模拟、跨专业实习、银行业务模拟、电子商务模拟、大学生创新创业实验平台、自主学习平台、文件服务器、数据库、创业者沙盘、商战等等业务系统。

据统计，经济管理实验中心的服务器配置如下所示，下表涵盖了主要业务系统的系统平台配置：

系统

型号

配置（参考）

大学生创新创业实验平台

ThinkserverRD630

XeonE5-2609/16G

跨专业实习平台

ThinkserverRD630

XeonE5-2609/16G

金融证券模拟

ThinkserverRD630

XeonE5-2609/16G

用友ERP

ThinkserverRD630

XeonE5-2609/16G

物流管理系统

ThinkserverRD630

XeonE5-2609/16G

银行业务模拟

DellPE2600

XEON2.4G×2/1G

工程管理2

DellPE2600

XEON2.4G×2/1G

工程管理2

DellPE2600

XEON2.4G×2/1G

创业者沙盘

HPDL380G5

Xeon E5420*2/4GB

商战

HPML370

XEON2.8/1GB

人力资源

HPML370

XEON2.8/1GB

市场营销

HPML370

XEON2.8/1GB

电子商务模拟系统

HPML370

XEON2.8/1GB

网站平台

HPML370

XEON2.8/1GB

网络资源

HPML370

XEON2.8/1GB

网站平台

HPML370

XEON2.8/1GB

物业管理

HPML370

XEON2.8/1GB

除了跨专业实习平台和用友ERP之外，其它服务器的负载都非常小，远没有达到充分利用的状态。

跨专业实习平台和用友ERP的负载相对较高，也没有充分发挥硬件平台的资源效率。

2．项目实施的可行性。

1）方案分析

经济管理实验中心目前拥有17台服务器运行着不同的业务系统，针对公司领导以及专家提出的规划和期望，建议充分利用已有的较高档次的服务器作为虚拟平台服务器，每台服务器上都安装配置VMware虚拟架构套件vSphere企业增强版软件，用于在单个物理服务器实体上，利用服务器强大的处理能力，生成多个虚拟服务器，而每一个虚拟服务器，从功能、性能和操作方式上，等同于传统的单台物理服务器。

在每个虚拟服务器上，就可以安装配置Windows&linux操作系统，进而再安装应用软件，这样就可以充分利用现有服务器资源，在服务器层面实现业务系统的整合。

通过对现有服务器的收集、分析，计划采用以下几台服务器作为虚拟化的硬件平台，具体配置如下：

原运行系统

利旧的服务器

配置（参考）

大学生创新创业实验平台

ThinkserverRD630

XeonE5-2609/16G

跨专业实习平台

ThinkserverRD630

XeonE5-2609/16G

金融证券模拟

ThinkserverRD630

XeonE5-2609/16G

用友ERP

ThinkserverRD630

XeonE5-2609/16G

物流管理系统

ThinkserverRD630

XeonE5-2609/16G

创业者沙盘

HPDL380G5

Xeon E5420*2/4GB

在以上6台虚拟化服务器基础上，可以整合成动态的虚拟化资源池，从而大大提高资源利用率，降低成本，增强了系统和应用的可用性，提高系统的灵活性和快速响应，实现服务器虚拟架构的完美整合。

从业务层面考虑，需要对应用系统进行虚拟化整合，通过罗列、梳理，确定了本次需要整合的业务系统，列表如下：

需要整合的业务系统

型号

配置（参考）

大学生创新创业实验平台

ThinkserverRD630

XeonE5-2609/16G

跨专业实习平台

ThinkserverRD630

XeonE5-2609/16G

金融证券模拟

ThinkserverRD630

XeonE5-2609/16G

用友ERP

ThinkserverRD630

XeonE5-2609/16G

物流管理系统

ThinkserverRD630

XeonE5-2609/16G

银行业务模拟

DellPE2600

XEON2.4G×2/1G

工程管理2

DellPE2600

XEON2.4G×2/1G

工程管理2

DellPE2600

XEON2.4G×2/1G

创业者沙盘

HPDL380G5

Xeon E5420*2/4GB

商战

HPML370

XEON2.8/1GB

人力资源

HPML370

XEON2.8/1GB

市场营销

HPML370

XEON2.8/1GB

电子商务模拟系统

HPML370

XEON2.8/1GB

网站平台

HPML370

XEON2.8/1GB

网络资源

HPML370

XEON2.8/1GB

网站平台

HPML370

XEON2.8/1GB

物业管理

HPML370

XEON2.8/1GB

这些业务系统现在都可以纳入虚拟化平台的范围之中。

2）方案实施后的效果

虚拟化项目成功实施之后，服务器数量、网络设备、机架、其它外设以及IT支撑设备会大量减少，机房环境会变得更加易于管理并井井有条。

vCenter是一个强大的集中虚拟化管控工具，通过vCenter可以管理到虚拟化涉及的方方面面，纵观整个虚拟化架构也是基本功能。

下图演示了通过vCenter查看虚拟化架构拓扑的实景图

图表vCenter演示

从管理角度观察，虚拟平台环境一目了然，运行状态、功能信息等随时掌握。

下面是通过管控中心vCenter进行管理的界面演示：

图表vCenter演示

图中左边是硬件设备以及虚拟设备资产，右边是状态信息以及各种配置信息等，所有可管理的内容都容纳在vCenter之中。

vCenter是为了集中管理和监控虚拟机、实现自动化以及简化资源调配，对所有物理服务器及其上的虚拟服务器进行统一管理的工具。

可以看到，虚拟化集群之内的配置参数、运行状态、逻辑关系等等信息都可以一目了然的呈现出来。

同时还可以针对集群定义所需要的高级功能，如HA、vMotion、DRS等。

如果集群之中出现硬件故障，可以通过虚拟化快速恢复，保证较高级别的业务连续性水平。

对于性能的监控、管理，vCenter也极为便利，可以根据需求定义需要监控的资产设备，快速定位性能瓶颈或发现问题根源。

如下图所示：

图表vCenter演示

VMware还提供了Web客户端，可以从全球任何位置以Web方式访问虚拟化平台vsphere，并且完成对数据中心的操控管理。

就像如下界面：

集中化的管控中心可以完成绝大部分的IT管理职能，大大减少了琐碎的管理事务，提高管理人员的生产效率。

经过一段时间的运行，还可以进行“节能减排”带来的效益分析，从绿色环保角度体会虚拟化带来的益处。

经过不断的利旧扩容，或者采购高配置服务器，逐渐扩大虚拟化的范围和规模，最后形成“云计算”架构的IT基础框架，达到提升IT管理水平的目的。

3）方案拓扑

虚拟化技术的引入，不会对现有的网络架构做本质上的颠覆，原先的架构仍然是延续的，只是在数据中心的基础设施方面，大大减少了需要维护和管理的设备，如服务器、交换机、机架、网线、UPS、空调等等。

原先设备可以根据制度进行折旧报废、或者利旧更新，使得IT管理人员有了更多的选择。

下图是虚拟化整合之后的IT架构：

网络拓扑图

可以看出来，并没有对原有的网络结构做什么改变。

对于虚拟化服务器，搭建了虚拟化集群，并进行统一管理。

原有的服务器设备仍可以正常运行，并且与虚拟化服务器融合在一起，从网络层面构建VLAN、数据共享、业务隔离等，都可以延续原来的网络管理模式。

随着虚拟化的不断应用，可以不断动态地增加虚拟化集群的规模，搭建更健康的IT体系架构。

客户端方面，延续了原先的访问模式，对于虚拟服务器的数据交互等操作，等同于原先传统物理服务器的的访问模式，不会对业务系统造成任何不利影响。

4）方案构成说明

该部分主要介绍涉及到的硬件、软件与专业服务的情况：

硬件部分：

利旧或新购的用于服务器整合的高性能服务器。

建议对现有6台ThinkserverRD630进行扩容，根据前期规划的要求，使这6台server每台达到虚拟化10~15台虚拟机的配置要求，然后安装虚拟化软件，以这6台server为基础搭建虚拟化架构。

选择这6台ThinkserverRD630的目的很明确，就是尽量降低购买成本，充分利用现有资源。

并且PowerEdge2950的扩展性还是比较强的，经过有计划的扩容之后，基本上可以达到虚拟化整合的初期效果。

建议新购或者扩容之后，这六台DELL服务器的配置如下：

双路4核至强CPU，至少128GBmemory，10块以上千兆网卡。

更高的配置才会获得更好的整合比，同时可以更好地应用vSphere的高级功能。

运行VMwarevCenterserver的硬件配置建议如下：

一台双路CPU的PC机，至少2GBmemory，2块千兆网卡，预装Windows2003。

为了避免影响，不能安装其它管理软件或应用软件。

VMwarevCenterserver是虚拟化集群管理的核心，因此应尽量提升其运行稳定性和可靠性。

或者采用虚拟机（VM）的方式，通过引入VMwarevCenter虚拟设备进行统一管理。

软件部分：

主要配置以“12+1”方式体现，其中

“12”指的是12套VMware虚拟架构套件企业增强版（VMwarevSphere5.5EnterprisePlus）使用授权；

“1”指的是1套VMwarevCenterManagementServer使用授权。

软件说明：

VMwareVSPHERE套件按照CPU数量计算lisence，一个lisence管理1个CPU；

按照6台thinkserverrd640计算，每台thinkserverrd640是2颗CPU，需要采购12套VMwareVSPHERE虚拟化套件。

另外需要单独采购一套VMwarevCenter管理软件。

5）VMwarevSphere配置<0

本方案的主体部分是6台安装了VMwarevSphere软件的双路服务器。

虚拟化架构内部连接方式如下图所示（以两台为例）：

ESXServer5.5是VMware虚拟架构套件vSphere的基础组成部分，是动态、自我优化的IT基础结构的基础。

<0}{0><}100{>VMwareESXServer是一个强健、经过生产验证的虚拟层，它直接安装在物理服务器的裸机上，将物理服务器上的处理器、内存、存储器和网络资源抽象到多个虚拟机中。

<0}{0>通过跨大量虚拟机共享硬件资源提高了硬件利用率并大大降低了资金和运营成本。

<0}{0>通过高级资源管理、高可用性和安全功能提高了服务级别--对于资源密集型的应用程序也不例外。

根据统计，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，服务器的平均利用率可达到60%-80%。

我们完全可以通过在双路服务器上创建多个虚拟服务器的方式，来完成传统方式需要更多服务器才能完成的工作，用户在降低成本的方式，还大大减少了环境的复杂性，降低了对机房环境的需求，同时具有更灵活稳定的管理特性。

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。

6）VMwarevCenter配置

为了对服务器虚拟架构进行有效的管理和监控，方案中建议采用虚拟机（VMwarevCenterAppliance）的方式配置vCenter5.5，或者配置一台独立的Windows2008R2服务器来做为vSphere套件中的vCenter服务器。

vCenter服务器为IT环境提供了集中化管理、操作自动化、资源优化和高可用性。

基于虚拟化的分布式服务为数据中心提供了前所未有的响应能力、可维护性、效率和可靠性级别。

7）VMwarevSphere功能说明

通过VMwarevCenter的管理，使vSphere具有了资源优化和高可用性特征。

一下举例说明：

⑴vSphereVmotion

使用VMotion™迁移运行中的虚拟机和执行无中断的IT环境维护。

vMotion；平台管理模块要能提供VMotion功能，可以方便的时间虚拟机不停机的从一台PC服务器迁移到另外一台，从而避免“多个鸡蛋放到一个篮子”可能造成的顾虑，同时现在支持通过较高延迟的网络链路进行虚拟机迁移。

下面的图示大概描述了vMotion功能实现；

图表vMotion实现原理

⑵vSphereHA

平台管理要能提供高可用解决方案，如HA、FT容错功能，确保虚拟机的可用性。

下面图示了HA和FT功能机理；

图表VMwareHA功能示意图

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。

⑶vSphereFaultTolerance（FT容错）

图表VMwareFaultTolerance容错技术功能示意图

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。

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；

⑷VMwareDistributedResourceScheduler（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。

⑸vSphereDataRecovery（备份）

当然，虚拟平台的备份和恢复也是需要考虑的，要能兼容传统的备份和容灾方案，包括VERITAS、Legato、IBM、HP、CA、Commvault等的备份方案等。

VMwareDataRecovery为小型环境中的虚拟机提供简单、经济高效、无代理的备份和恢复。

图表VMwareDataRecovery备份机制

VMwareDataRecovery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。

●

⑹vSphere扩展性

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。

图表虚拟机的可扩展性

⑺vSphere