方物服务器虚拟化解决方案.docx
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方物服务器虚拟化解决方案
方物服务器虚拟化解决方案
背景和需求
目前某企业的数据中心机房服务器设备服务器众多，服务器利用率低，存在如下问题：
为保证系统安全性和可靠性，数据库服务器一般采用双机热备的方式，应用服务器一般采用负载均衡或冷备方式，导致服务器数量众多。
安全性和可靠性虽然得到提高，但备机系统资源平时并没有利用到，浪费了备机系统资源，资源利用率低，同时也增加了维护成本以及维护工作量。
部份生产服务器系统压力低，系统资源没有得到充分利用。
硬件故障维护、升级或者扩容时候需要停机进行操作，造成应用系统中断，影响了正常业务应用系统使用及开展。
一般设备采购从采购意向到设备交货需要漫长的时间，需要经历需求确认，选定厂商、选定型号、选定供货商、价格谈判、设备备货、设备运输、设备安装、业务部署、业务上线等等多个环节，而且每个环节都需要牵扯到公司的采购人员、IT人员、业务人员、公司领导等多个部门，少则2周，多则数月，大大降低了业务灵活度，影响了公司的竞争力。
为解决服务器数量增加所带来的问题，提高服务器资源的使用率，降低设备采购成本，提高业务的连续性以及为将来新应用系统建设提供一个灵活的资源使用平台，需对现有服务器进行虚拟化整合。
项目目标
方物软件基于以上问题提出在某企业的IT建设过程中需要使用基于虚拟化的方案来解决目前面临的问题，同时也能满足在数据中心建设过程中的要求。
虚拟化方案项目总体目标是建设公司基础的IT资源池，硬件共享、统一调度，大量节约费用投入和机房空间，提高IT资源的可管理性和高可用性，具体有以下几点：
●解决机房电力、空间不足等矛盾，提高设备的利用率，减少设备的采购量；
●将公司IT环境改造成高效、可靠、节能、具有弹性的架构；
●降低IT资源的管理难度，降低维护成本；
●提高硬件设备和应用程序可用性，提高业务连续性。
总之，帮助某企业建设以虚拟化为基础，并同时为未来数据中心过渡到云计算的新一代数据中心。
需求分析
项目现状
目前在某数据中心，预计需要整合的服务器如下表：
应用类型
服务器类型
数量
CPU类型
内存
硬盘
OA
网站
CRM（CHA系统）
需求分析
根据以上现有服务器数量分析，会有多个Windows/Linux应用系统。
如果按照传统的应用部署方式，一个应用一台服务器的话，需要部署多台服务器，以后每增加一台应用系统就需要增加一台物理服务器，如此数量的服务器，将会造成如下的众多问题：
主要问题
问题描述
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，冷气空调和人力成本等。
2
可用性
•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
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。
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。
解决方案
根据以上分析，建议采用虚拟化方式实现。
目前在IT业界，云计算是最炙手可热的词汇，虚拟化是必经之路，是实现云计算的基础，云计算的特征体现在虚拟化、分布式和动态可扩展。
虚拟化。
是云计算最主要的特点。
每一个应用部署的环境和物理平台是没有关系的，通过虚拟平台进行管理、扩展、迁移、备份．种种操作都通过虚拟化层次完成：
动态可扩展是指通过动态扩展虚拟化的层次，进而达到对以上应用进行扩展的目的；分布式是指计算所使用的物理节点是分布的。
目前，大部分软件和硬件已经对虚拟化有一定支持，可以把各种资源、软件、硬件、操作系统和存储网络等要素都进行虚拟化，并进行统一管理。
虚拟化技术打破了物理结构之间的壁垒，代表着把物理资源转变为逻辑可管理资源的必然趋势。
对于虚拟化的好处，可以分成以下几块
Ø快速部署，增加业务响应速度
对于一般设备，从设备到货到设备使用需要经历很长的时间，包括上架，加电，系统规划，操作系统安装，应用软件安装等等一系列的工作，而且采购多台主机时候，重复的流程工作还会做很多遍，传统的部署响应速度已经不能跟上现有业务的发展，需要更换，而虚拟化的方式能够改变传统方式，使部署方式从原来的几天到现在只需要几小时，真正做到做到随需而动。
Ø减少设备数量，提高投资保护
虚拟化方式可以有效减少设备的采购数量，打破“一台服务器一个应用程序”的传统体制，以前在采购设备前，需要对要部署应用程序进行设备和性能估算，当设备运行后，经常会出现系统大部分的资源全部都在空闲，实际资源利用率非常低，这样造成大量的浪费，而采用虚拟化方式后，把所有的计算资源全部放到一个池子里面，各个应用程序根据实际性能从池子中抽取自己需要的资源，这样将资源进行共享，实现了投资利用的最大化，有效解决了资源利用率不足的问题，而且对于抽取后的资源可以随时做动态调整，保证了灵活性。
这样通过整合，可以大幅减少设备的采购量，并达到合理分配资源。
Ø减少占用空间，提高资源利用率
前面已经说过，通过虚拟化整合方式，可以有效减少设备采购数量，目前随着业务规模的扩大，在数据中心中已经采购大量的设备，对于无限增长的数量来说，数据中心的空间就岌岌可危，最终会导致无设备可放的尴尬境地，而如果更换场地，对整个数据中心和业务来说将会面临更大的挑战，所以虚拟化能够有效地减少设备占用空间，一般来说，对于部署12台主机大概需要一整个机柜的空间，而采用需要虚拟化方式整合后，只能占到原来1/3空间，大大减少数据中心占用。
Ø减少电力消耗，节能减排
节能减排目前已经放在了国家十二五规划当中，而如何有效地在不降低服务标准而又达到节能减排的目的已经成了关注的重点，虚拟化方式采用整合方式，有效地减少设备采购数量，减少采购数量就意味着降低电能消耗，能够帮助我们达到节能减排目的
Ø降低成本，提升性价比
IDC研究机构的最新报告显示，企业每采购一美元的硬件，将花费3美元对其进行管理。
而传统的IT忽视了对其中占据了70%以上成本的运营管理进行优化，才是真正的“开源节流”。
与传统方式相比，虚拟化方式将降低50%以上的成本，以下为传统方式和虚拟化方式成本比较，可以看到采用虚拟化方式可以有效降低成本，提高采购的性价比。
Ø提高系统可靠性和安全性
除了以上优势之外，虚拟化方式还采用的一些技术，可以保证整个系统的可靠性和安全性，例如：
虚拟机的迁移，集群，备份，灾难恢复等等。
方物虚拟化平台搭建方案
整体方案设计
方案设计思路
我们计划将某项目服务器虚拟化整合项目按照以下思路设计和实施。
主要是在现有基础上构建有弹性的虚拟化基础平台架构，使得相应的计算、网络和存储资源能够以最大利用率的方针对用户现有及未来的应用部署提供快速服务支撑，满足业务系统快速上线与降低信息系统基础架构管理复杂性的要。
虚拟化环境实现目标：
完成基本的虚拟化基础平台架构建设，同时为未来业务的不断增加提供可自动在线弹性扩展的虚拟化资源池系统。
虚拟化环境的基本要求如下：
●考虑到构建集中式的虚拟机高可用集群环境，需要配置足够的冗余交换网络：
这包括管理及集群心跳网络，在线迁移网络以及虚拟机应用对外连接的服务网络。
●对整个数据中心的应用资源合理分配，确保平台运行各应用尤其是核心应用的计算资源和IO资源得到有效的保障。
●对整体数据中心虚拟化集群环境实现负载均衡的计算资源在线管理，如虚拟机热迁移等功能，以及数据中心基础架构的弹性扩展。
●实现虚拟机负载均衡的高可用环境（HA）
●虚拟机集群环境的集中统一管理和监控（FronwarevCenter）
●通过虚拟化环境延长软硬件的生存周期，确保降低总体拥有成本TCO，提高投资回报率。
●为了实现数据的集中存储、集中备份以及充分利用方物虚拟架构中虚拟机可动态在线从一台物理FronwarevServer服务器迁移到另一台物理vServer服务器上和高可用等特性；会将数据中心整体构建在基于SAN的存储网络，通过共享的存储架构，可以最大化的发挥虚拟架构的整体优势。
方案设计描述
根据上述设计思路，结合我们以往的项目经验，针对本次项目的虚拟化平台整体架构如下：
以上为总体架构方案，分成4层，服务器层、数据存储层、网络层和虚拟机资源层。
第一部分-服务器层：
采用x86架构服务器组成资源池，为虚拟化桌面提供足够的计算资源，本方案会由N台服务器主机组建虚拟化服务器集群系统，硬件平台如下
序号
系统名称
数量
备注
1
机架式服务器,每台配置4颗*2.13GHz8核CPU，64GB内存，4块600GSAS硬盘，4块千兆网卡，双电源，DVD刻录光驱，阵列卡，支持RAID0、1、5。
N
详细某服务器型号
3
配置8GB高速缓存，4个8Gb主机接口,12块600B/15krpmSAS硬盘，硬盘最高可扩展到112块，支持固态盘；配置Windows操作系统连接许可，支持Windows,AIX/VIOS,Linux等多操作系统连接；
N
某存储型号
4
备份服务器
N
或者其它备份存储
5
24个8Gb端口光纤交换机，激活10个8Gb光纤端口，配置10根25米多模光纤线
N
交换机型号
第二部分–存储层：
分别利用本次方案中的1套IBM存储系统和一台备份服务器，配合虚拟化集群实现容灾备份.
1.采用N台安装了方物虚拟化vServerHyperwiser的服务器组成集群（,通过光纤通道连接N台主光纤存储，和N台备份存储作为私有云数据中心生产环境的底层硬件；
2.为了最大限度增加资源利用率，避免存储资源争抢等状况，建议虚拟化服务器集群选择某存储作为主存储。
备份服务器连接磁带库或盘阵作为备份。
第三部分–网络层：
分成2部分，一部分是存储网络，用于服务器设备与存储设备之间的连通，另外一部分业务网络，分成管理网络和业务网络，管理网络用于对整个虚拟化平台进行管理，业务网络用于所虚拟出来的服务器连接业务网络。
方案中将虚拟化服务器系统与存储备份系统及其应用业务视为一个密切结合的整体来进行方案设计，确保其软硬件在具良好兼容性的前提下发挥出最优的性能。
第四部分–虚拟机层：
此次项目由N台服务器、N套虚拟化存储设备作为整个虚拟化集群平台的资源池。
方案可以最大利用到设备的性能和能体现出系统的高可用。
在集群中创建1台服务器安装FronwarevCenter实现虚拟化平台的集中管理和高可用。
建成后整个虚拟化数据中心如下图：
虚拟化平台设计
平台总体设计
根据对本案例的需求分析，我们建议本次虚拟化平台配置如下:
Ø1台方物vCenter集群管理平台（可安装在集群的任意虚拟机中）
ØN个服务器虚拟化集群（N台某服务器组成）
ØN套IBM光纤存储设备和N台备份服务器实现数据中心容灾备份（提供相互的集群备份）
整个虚拟架构由vCenter管理服务器统一管理。
基于以上规划配置方案，方物的虚拟化基础架构环境能够最大程度保障用户业务系统的可靠性和运营连续性，避免系统计划内停机对业务的影响并最大程度减少系统计划外停机对应用的影响。
虚拟平化台群集设计
服务器虚拟化架构可以将多台物理服务器组成一个大的资源池，称为一个群集，同一群集内的虚拟机之间能够支持负载均衡、在线迁移、故障切换等多种高可用性功能。
而不同群集之间则相对独立，资源不可共享。
根据本项目的业务系统类型及重要性程度，建议划分不同的故障级别群集，可以分为核心区群集和外链区群集，形成逻辑上独立的资源池，并根据需要提供不同的群集配置策。
整体群集规划
功能区
群集数量
应用分类
主机冗余%
故障保护等级
某
1
A应用
20%
高
B应用
C
D
方案软硬件配置
虚拟化软件配置
名称
功能描述
数量
方物虚拟化软件vServer企业版
用户管理、系统管理、虚拟机基本管理、瘦存储、备份、快照、日志、邮件告警、在线升级、配置导出和恢复；支持集群管理、虚拟机动态迁移、HA、多路径存储、热添加、集群冗余网络、标准虚拟交换机、分布式虚拟交换机、虚拟端口镜像、并口/USB口加密狗、短信告警、Bond接口
NCPU
方物服务器虚拟化管理软件vCenter企业版
集中管理、用户管理、系统管理、虚拟机基本管理、瘦存储、备份、快照、日志、邮件告警、在线升级、配置导出和恢复；集群管理、虚拟机动态迁移、HA、多路径存储、热添加、集群冗余网络、标准虚拟交换机、分布式虚拟交换机、虚拟端口镜像、并口/USB口加密狗、短信告警、Bond接口
1套
硬件配置
序号
系统名称
数量
1
机架式服务器,每台配置4颗*2.13GHz8核CPU，64GB内存，4块600GSAS硬盘，4块千兆网卡，双电源，DVD刻录光驱，阵列卡，支持RAID0、1、5。
N
3
配置8GB高速缓存，4个8Gb主机接口,12块600B/15krpmSAS硬盘，硬盘最高可扩展到112块，支持固态盘；配置Windows操作系统连接许可，支持Windows,AIX/VIOS,Linux等多操作系统连接；
N
4
备份服务器
N
虚拟化主机设计
根据业务系统和物理服务器情况，先部署虚拟化平台再采取P2V迁移和新建方式进行虚拟服务器搭建工作。
1在数据中心N台服务器上分别安装方物的vServer软件，将服务器全部虚拟化，成为可以根据业务需求灵活分配资源的资源池；当需要为业务分配资源时，只需要创建一个虚拟机，指定该虚拟机所拥有的CPU、内存、磁盘和网卡等资源，然后在该虚拟机上部署该业务就可以了；
2为需要HA高可用性的虚拟机指定HA备份服务器；比如虚拟机正常情况下运行在服务器A，指定其HA备份服务器为B；当服务器A宕机时，该虚拟机会自动切换到服务器B上运行，无需人工干预，可以保证业务平滑连续。
计算资源虚拟化设计
虚拟服务器资源估算
此项目中，大部分应用服务器非常适合做虚拟化整合。
如果有服务器运行着的是数据库系统需要做移植，因它们本身对物理服务器资源要求就比较高，如：
Oracle数据库服务器，它们的物理服务器资源比较大，虽然在方物上单台虚机能够创建最大16路的服务器，但是这样也对资源池的要求更高，如果加上对虚机HA、虚机迁移、虚机自动负载等等就更高了，所以我们建议这些设备不进行虚拟化，保持目前状态不变。
虚拟机CPU数量计算
根据一般经验，我们在做系统设计的时候一般都会按照业务正常运行峰值来设计服务器性能，同时这个峰值绝对不能是服务器性能最大值，一般都是在70%~80%之间，而且目前由于随着科技的发展，服务器性能被大大提高，已经远远超过摩尔定律（价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍），导致设备性能远超过其运行设计的最大值，资源利用率被大大浪费，在一般情况下，服务器在系统正常运行过程的资源利用率不会超过10%，再系统启动或其他情况也不会超过30%，一般最大峰值时也不会超过50%，所以在本项目中，我们根据每台物理服务器50%资源计算。
注：
以上情况也是对目前系统的预估，更为实际的做为应该是对每台物理服务器进行一段时间的监控（3天~7天），查看其资源利用率的使用情况，这样对于虚拟机的规划来说会更加准确。
对于安徽新医保服务器应用来说，原本此项目共需8台物理服务器，按照系统峰值最大为50%计算，共需要88颗虚拟CPU，假设虚拟服务器的数量也需要为8台，虚拟CPU的数量为88颗，保留20%的资源给虚拟化底层资源使用，实际需要大约110颗虚拟CPU，如下表：
服务器类型
数量
CPU类型
服务器物理CPU总核数
按照单台50%资源利用率计算
合计虚拟CPU数量
前置服务器
2台
4CPU（8核）
32
16
32
应用系统服务器
2台
4CPU（8核）
32
16
32
决策支持服务器
1台
4CPU（8核）
32
16
16
网络管理服务器
1台
预估为1CPU（4核）
4
2
2
防病毒服务器
1台
预估为1CPU（4核）
4
2
2
网络审计管理服务器
1台
预估为1CPU（4核）
4
2
2
安全管理服务器
1台
预估为1CPU（4核）
4
2
2
合计
88
按此估算方式，所有类型服务器虚拟CPU总数为110，本次物理服务器采用4台IBM3850x54路8核CPU，总CPU核心数会超过128颗，完全满足条件。
虚拟机内存容量计算
对于内存来说，建议保持现状不变，假设前置服务器共需64G内存，应用服务器共需64G内存，决策支持服务器32G内存，网络服务器，防病毒服务器，网络审计管理服务器和安全管理服务器均为8G内存/台，则共需192G
以上为虚拟服务器实际需要的内存，但是就如同我们一般做设计时一样，不能按照系统实际需要的值去设计，需要给保留一部分剩余资源避免特殊情况出现，所以我们设计为实际使用为最大需求的80%计算，即：
应用类型
内存需求
预留空间
内存合计
前置服务器
64G
20%
80G
应用系统服务器
64G
20%
80G
决策支持服务器
32G
20%
40G
网络管理服务器
8G
20%
10G
防病毒服务器
8G
20%
10G
网络审计管理服务器
8G
20%
10G
安全管理服务器
8G
20%
10G
所有类型服务器虚拟内存总量为240G，本次4台物理服务器总内存容量为256G，按20%资源冗余计算也完全满足条件，多余内存可考虑加高冗余等级或者为扩展其他业务使用。
管理服务器设计
方物vCenter服务器承担的将整个虚拟化架构统一并管理的重任，可以说是整个虚拟化架构的核心系统。
将vCenter服务器直接部署在集群内一台虚拟服务器上，利用集群虚拟机本身的备份和容灾机制对其进行管理和维护，安全便捷可靠。
存储方案设计
在本方案中，我们建议统一存储平台，即使用磁盘阵列存放所有的虚拟机文件和硬件数据文件，这样设计的好处是：
1.只用当所有数据都放在存储设备上才能实现方物虚拟化高级功能中的VMigration（虚拟机迁移）、HA（集群）、方物vMirrior（虚拟机镜像）等诸多虚拟化特性。
2.所有数据虚拟机和数据都存储同一存储设备上，可以方便对数据进行管理
3.所有的虚拟机和数据都部署在存储设备上，对于服务器的依赖性降低，一旦物理服务器出现问题，不影响虚拟机和数据的使用，同时存储的可靠性一般都再5个“9”，远超服务器的可靠性。
4.所有的虚拟机和数据都部署在存储设备上，可通过网络对虚拟机和数据进行备份。
5.所有虚拟机和数据都存放一份备份在备份存储中作为容灾策略。
传输媒介和设备的选择
除了部署统一存储设备之外，还需要考虑传输媒介，目前主流的数据传输媒介为存储光纤（FC）、千兆网络（NAS或ISCSI）、万兆光纤（ISCSI或FCOE），千兆网络用于虚拟化环境中的传输媒介并不能满足其对传输性能要求，而且也容易造成与业务网络的冲突，而万兆光纤价格又太过昂贵，所以本项目中建议采用单独网络实现服务器与存储设备间的传输网络，即存储光纤网络-FCSAN，目前主流的传输速度为4Gb-8Gb/sec，同时为保证今后随着物理服务器的增加对整个存储网络造成扩展性的瓶颈，此方案还选择光纤交换机做为服务器和存储设备间的中转站，为日后的服务器扩展及备份设备的增加留出更多余地。
所以，本项目中，N台虚拟化物理主机分别采用N台N口光纤交换机连接存储设备形成SAN网络，
存储容量计算
在本项目中，整个数据中心假设结果如下：
根据集群环境设计，存储设备硬盘总容量至少需要5.2T容量。
对于存储Raid级别应根据应用的需要设置，如对于随机读写的数据库如SQL数据库，建议在存储级别采用RAID10结构，对于数据库日志通常为连续写或恢复时连续读，建议在存储级别采用RAID5或者RAID6结构；本项目中的虚拟化环境中，因数据库服务不移植到虚拟机中所以建议采用RAID5方式。
存储设备设计
在选择选择设备时，除了需要考虑容量之外，还需要设备安全性和可靠性及相关的存储软件特性。
建议选择至少要有2个控制器的存储设备，保证当其中一个控制器出现故障另外一个控制器还可以正常运行，两个控制器要为“双活”（Active-Active）的工作模式，互为镜像，另外对于电源和风扇要求也必须是冗余的。
同时，要保证本项目存储性能满足虚拟化环境要求，建议采用16G高速数据缓存，这样可以将更多数据保存在缓存中实现数据高速读取。
在主机接口方面采用主流4Gb/sec传输，按上文假设本项目中虚拟服务器数量为24台，每台虚拟机的数据传输假设为1.2Gb/sec，共需要约8个主机接口，8条线路采用存储自带或方物自带的负载均衡软件实现数据平均传输，避免单一线路传输压力过大。
目前主流的存储设备除了自带的存储管理软件外还包括其他对存储特性的软件，如自动精简可以根据实际使用的容量来划分LUN，打破了传统存储设备上对于LUN划分大小的限制；而磁盘复制可以现实数据的在存储设备内部和对另外存储设备的复制，实现数据的高可靠性。
虚拟化平台网络设计
网络划分
根据方物虚拟化最佳实践和以往项目经验，建议将生产系统所在生产网络和虚拟机主机管理端口以及管理服务器使用的管理网络隔离开来，防止生产和管理网络混淆带来的风险，并降低网络广播风暴。
方案中通过在生产网络之外为管理网络单独划分VLAN的方式实现网络分段。
存储网络建议应用单独的存储网络降低存储数据对生产网络的压力。
所有主机管理端口及虚拟机端口需要配置IP地址，将主机的管理端口地址和vCenter等用于架构管理的服务器地址划分为一个管理VLAN。
虚拟交换机SwitchA用于主机服务器管理
虚拟交换机SwitchB用于生产网络连接
虚拟交换机SwitchC用于存储连接和虚拟机迁移
物理主机网络部署建议
根据方物最佳实践，网络架构应该满足如下要求：
●管理网络，FronwarevMigration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建议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，不过采用万兆网络在适配器和交换机上的投入成本也会相应增加。
简单的方法是通过在虚拟机网络vSwitch或vPortGroup上通过对多块1GbE端口捆绑负载均衡实现。
在本次虚拟化环境中，每台DELL物理服务器集成2个千兆网口，另额外
升级会员 