在电力系统中信息技术的应用已经十分广泛,计算机信息技术已经深入到电力生产、经营和管理的各个层面。介绍了以虚拟软件为支撑,组建服务器虚拟化技术应用平台,从而实现电力系统中信息系统的整合应用,提高信息系统的可靠性,加大信息处理能力,方便信息设备管理,以保证电力生产、营销业务的顺利开展。
引言

    服务器是企业信息系统运行过程中的关键节点，是整个企业基础信息设施中最为重要的设备。随着企业信息化建设的深入，服务器的数量也在迅猛的增加，目前布置在巢湖供电公司信息机房的服务器类设备多达60多台，型号配置各不相同，管理不便，资源利用率低下。服务器虚拟化技术是解决这些问题的最佳方案。

1 综述

    巢湖供电公司信息机房于2005年建设使用，但由于公司办公场所紧张，信息机房被安排在了一栋有着20多年历史的四层建筑的顶楼。从房间位置、楼层承重、建筑装修各个方面来看，已经不能符合现在机房的要求，而新的机房建设虽在计划之中，也要有几年时间。

    随着巢湖供电公司信息化建设的不断深入，公司信息设备也日益增加，目前布置在中心机房的各类信息设备和网络设备多达100多台。其中，各类服务器60多台，服务于大小80多个系统，包括UNIX系统和Windows2000英文版等多种操作系统，加上小型机存储等设备，管理相当复杂。机房布置了5台大功率空调才勉强维持机房环境温度在30度以下，并且机房面积已经无法再扩大。

2 巢湖供电公司信息机房存在的问题

    (1)机房负载大：当前的机房在容量、电源负载、空调制冷方面将不能满足现有及将来设备安全运行、存放的要求。

    (2)成本高：传统的IT部署中，每个服务器都是单机或都配置为双机模式成本更高，硬件成本较高。另外运营和维护成本也高，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。

    (3)业务连续性差：遇到故障时重建系统时间较久，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，韭务连续性低。

    (4)缺乏可管理性：每台服务器一个应用，导致服务器数量太多难以管理，每次硬件维护需要数天的变更管理准备和数小时的维护窗口，难以实现信息系统集中管理。

    (5)兼容性差：系统和应用迁移到新的硬件难与旧系统兼容。

    为了解决这些问题，巢湖供电公司决定开展服务器虚拟化技术研究，来进行现有服务器整合，以其业务连续性、可靠性策略，有效结合存储技术，将服务器的利用率从现在的5 -15%提高到60 - 80%，一组四台的服务器（双路四核CPU）可以在满足高可用和吞吐量等条件下运行24 -32个应用，即节省企业24 -32台服务器。通过服务器虚拟化技术成功化解当前企业信息机房中服务器剧增带来的诸多弊端。

3 服务器虚拟化技术的发展

    虚拟化的橇念在20世纪60年代首次出现，利用它可以对属于稀有而昂贵资源的大型机硬件进行分区。近年来通信技术和信息技术的发展服务器虚拟化技术日趋完善。2006年开始，软硬件厂商纷纷开展服务器虚拟化研究和产品开发。AMD、Intel等公司在服务器芯片中全面植入支持虚拟化技术的模块，使得虚拟化技术所需要的软硬件产品日渐成熟。通过将服务器资源分配到多个虚拟机，虚拟化支持不同的应用，甚至不同的操作系统在同一企业级服务器上同时运行。每个虚拟机就像一台独立的服务器，但实际上在同一物理服务器内运行。在一台服务器上运行多个应甩能够提高服务器效率，并减少需要管理和维护的服务器数量。当应用需求增加时，可以迅速创建虚拟机，从而无需增加物理服务器即可灵活地响应不断变化的需求。而且，利用虚拟技术，IT管理员可以在服务器之间移动正在运行的虚拟机，同时保持服务器持续可用。总体来看，虚拟化技术已经在利用资源、提高效率和降低成本方面有着巨大的优势。

4 巢湖供电公司服务器虚拟化应用整合的实施方案

    根据巢湖供电公司服务器应用情况，结合实际，选用了DELL刀片式服务器+EMC存储+Vmware虚拟软件搭建平台，建立多个虚拟服务器，在每个虚拟服务器上，再安装配置Windows、Linux操作系统及应用软件，这样以前的每个物理服务器就转变成虚拟服务器，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，完美地实现了服务器虚拟架构的整合。

    在具体实现中，为了实现数据的集中存储、集中备份以及充分利用VMware虚拟架构中虚拟机可动态在线从一台物理服务器迁移到另一台物理服务器上的特性等，结合巢湖供电公司现有的存储需求，扩容现有存储领域的EMC CX3 -40存储设备，组成标准的SAN集中存储架构，由VMware虚拟架构套件生产出来的虚拟机的封装文件都存放在SAH存储阵列上。通过共享的SAN存储架构，可以最大化地发挥虚拟架构的优势，进行在线地迁移正在运行的虚拟机（VMware VMotion），进行动态的资源管理（VMware DRS）和集中的基于虚拟机快照技术的Lan Free的整合备份(VMware VCB)等，而且为以后的容灾提供扩展性和打下基础。

    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，单独配置了一套服务器安装Window系统，用于安装V13套件中的Virtual Center软件，对两台物理服务器及其上的虚拟服务器进行统一的管理。在对比了DAS(直接连接存储)、NAS(网络附属存储)、SAN（存储局域网）等方案后，结合公司已有现状选择了SAN（存储局域网）结构，作为率项目的存储环境。经过大量的考察和讨论，采用DELL公司的M805刀片式服务器作为虚拟环境。

 巢湖供电公司的虚拟服务器构架如图1所示。

 

图1 服务器虚拟化系统框架

    针对图1的拓扑图，说明如下：

    (1)虚拟架构主体部分配置说明

    本方案的主体部分是四台刀片服务器。

    根据计算，一台两路四核刀片服务器，可以配置出105/3= 35个普通双路四核服务器效率能力的虚拟机，而这已经是很保守的计算了。在实际应用中，很多时候，完全可以按照一个CPU可以配置5台相同CPU处理能力的虚拟机来计算。

    通过上面的计算，完全可以通过在一台含4块两颗Intel四核CPU技术的刀片服务器上创建40个虚拟服务器的方式，来完成传统方式需要40台的低配置的双路四核服务器才能完成的工作，用户在降低成本的同时，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。

    (2) SAN集中存储实现虚拟服务器的文件共享

    采用SAN集中存储方式，可以将每个虚拟机的文件系统创建在共享的SAN集中存储阵列上，由于VMware的虚拟架构系统中的虚拟机实际上是被封装成了一个档案文件和若干相关环境配置文件，通过将这些文件放在SAN存储阵列上的VMFS文件系统中，可以让不同服务器上的虚拟机都可以访问到该文件，从而消除了单点放障。

    (3)虚拟架构环境的集中管理、自动化及优化运行

    为了对服务器虚拟架构进行有效的管理和监控，配置一台独立的Windows 2003服务器来做为V13套件中的VirtuaICenter服务器，VirtualCenter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。

    使用VMware DRS将可用资源与预定义的业务优先事务协调起来，同时使用VMware分布式资源调度程序优化劳动力密集型和资源密集型操作。

    VirtuaICenter提供了管理任意规模的虚拟IT环境所需的最高级别的简便性、效率、安全性和可靠性。

    (4)虚拟架构环境的整合备份

    通过使用VMware Consolidated Backup软件，可以为虚拟服务器提供易于使用、集中化的备份工具，它使虚拟机内容能够从一个集中的Windows 2003代理服务器（而不是直接从ESX Server）中进行备份，它可与其他商业备份软件完美协调工作，由于只需要在备份代理服务器上配置商业备份软件的Agent，而不是像服务器群方式下，每台服务器都需要配置备份软件的Agent，因此可以大幅节省用户购买这些Agent的费用。

    (5)利用第三方软件实现共享端口连接

    利用第三方软件实现了共享端口连接，这样可以在虚拟服务器中连接USB加密狗等设备。

  (6)利用容错功能，实现瞬时切换

    在重要服务器上配置V Mware系统的容错功能，能够在一台服务器硬件故障时，启动另一台虚拟机，而不失去任何数据。根据测试切换过程仅仅丢包2帧，不影响服务器的任何业务。

5 服务器虚拟化应用整合实现的效果

    服务器虚拟化应用整合，实现了服务器整合和数量控制，以较低的成本提供高级业务连续性保护，同时为关键应用程序提供高可用性。将具有多个操作系统的异构开发、测试和临时环境整合到同一个硬件上，以简化软件测试和开发。同时，将以前的应用程序重新放到新硬件上来运行，提高了应用系统的可靠性。主要归纳为下几个方面。

    5.1 设备运行效率大大增加

    在服务器虚拟化应用整合上线前，单台服务器资源利用很低，比如CPU长期处在只有2-3%的利用率。图2是单台服务器CPU利用率和虚拟机的CPU利用率对比。

    5.2 方便管理

    服务器虚拟化应用整合提供了可视化的全局界面，多台服务器同时展现在界面中，服务器不再是一台台独立的服务器，它们集合在一起，成为一个“数据中心”。图3展示了服务器的管理界面。 

图2 单台服务器CPU利用率和虚拟机的CPU利用率对比

 

图3 虚拟化服务器的管理界面

 

图4 虚拟化服务器的查看界面

    服务器虚拟化应用整合能方便地查看虚拟机和刀片机的运行情况和资源占用情况。图4是虚拟化服务器的查看界面。

5.3环境状况改善明显

    巢湖供电公司已经整合了32台服务器，整合比例高达1：8，设备占用空间大大减少，据统计空间节约了79U，按目前普通服务器DELL 2950（占用2U空间）计算，可多安装26台服务器。同时环境温度得到有效控制，公司中心机房温度始终控制在28度以内，未发生温度升高的情况，排除了环境温度过高给机房带来的安全隐患。

    5.4能源消耗减少

    笔者测量了机房用电情况，并做了详实的记录，机柜用电电流减少了13.05A。空气流通增加，同时带来了空调负载的下降，空调用电电流减少了8.9A。

6 结束语

    服务器虚拟化技术涉及信息技术的三大基础领域，网络、存储和操作系统。并将这三个领域的研究成果有机结合，实现了整合资源、提高硬件利用率、降低成本的目的，同时方便了维护和管理工作。

    随着硬件制造水平的不断提高，硬件资源的利用和管理问题越来越显著，虚拟化技术是解决这一问题的有力武器，巢湖供电公司的实践和深化应用，不仅为虚拟化技术的推广积累了宝贵的经验，也为企业的信息化发展打下了坚实的基础。