虚拟化技术在电厂信息建设中的应用

虚拟化技术在电厂信息建设中的应用【摘要】为了不断提高中国国电集团公司谏壁发电厂（以下称：“我厂”）的资源利用率，提高我厂信息应用的保障能力，2011年我厂实施了服务器虚拟化解决方案，完成了服务器虚拟架构的搭建工作。

并将我厂多数业务迁移至了VMware ESXi 系统的虚拟化主机之上。

现虚拟化主机运行已有一段时日，本文笔者将对我厂服务器虚拟化解决方案的应用效果进行叙述性总结，与所遇问题思考。

【关键词】服务器；虚拟解决方案；电厂信息建设；应用效果近年来随着我国信息化水平的不断提高，以及电厂信息化建设的不断加速，各类服务器不断在电厂信息化建设中不断地被使用。

因此，如何有效的提升服务器硬盘资源的综合利用率，保障电厂信息运行与维护科学高效的开展，已经成为了我国电厂企业运管部分所面临的普遍问题之一。

在此大背景下，我厂实施了服务器虚拟化解决方案，安装了4台高性能服务器，并依靠新增设备建立起了我厂的服务器虚拟架构，为我厂信息化需求提供了有效的保障。

1 VMware ESXi的技术特点VMware ESXi作为整合与分区系统的虚拟主机软件，其具有高级资源管理的功能，是可灵活操作的虚拟主机平台。

VMware ESXi软件不仅可以适应任何环境下的企业虚拟计算机软件，同时也为企业进行虚拟服务器构架提供了巨大的操控空间。

其可以实现动态化的资源管理，适合各种对系统严格要求应用程序的基本需要，同时亦可实现对服务器的整合与部署，为企业未来业务发展预留了足够的扩展空间。

其通过安装在物理服务器中，可以实现对物理服务中所有处理器、储存等存储资源和网络资源的映射。

映射后期系统资源将系统内部的虚拟构架软件进行统一调配，最大限度的确保了系统资源的利用率，从而实现有效降低系统资金的维护成本。

2 服务器虚拟系统架构服务器虚拟化平台系统架构如图1所示：图1 服务器虚拟化平台系统架构连接示意图我厂服务器虚拟化平台采用了4台Dell Poweredge R710 2U机架式服务器，并分别安装了VMware ESXi 5.0系统作为虚拟化主机。

服务器虚拟化平台的数据储存采用的是网络数据集中储存方式，将虚拟服务器数据储存在DELL PowerVault MD3600f存储架构上，该存储配置12块600GB、15000转SAS硬盘。

我厂服务器虚拟化平台的存储网络使用了8Gb24端口的Brocade 300光纤交换机，当前激活8口。

4台R710服务器各配置2块8Gb光纤通道卡，存储和前端的R710服务器均通过双光纤链路交叉冗余的接入Brocade 300E。

每台R710有4块千兆网卡，其中3块连接到我厂局域网，作为虚拟服务器的应用接入，多网卡接入保证了链路冗余和流量分配。

还有1块千兆网卡接入到SAN网络交换机，虚拟服务器上的应用可以把数据备份到企业数据备份的存储（DELL EqualLogic PS4000）。

3 系统实施方法3.1 系统实施前期相关业务分析在我厂服务器实施虚拟化解决方案前，对30台PC服务器进行了性能分析，并收集了30台PC服务器的CPU使用率、基本配置、硬盘使用与剩余空间、内存利用率、I/O吞吐率等基础本信息，确定了以下五点服务器整合目标：①实现35%～75%TCO的节省：通过将整合多个物理服务器到一个物理服务器降低40%软件硬件成本；整合比：生产环境10-15：1，开发测试环境15-20：1；每个服务器的平均利用率从5%-15%提高到60%-80%；降低70-80%运营成本，包括数据中心空间、机柜、网线，耗电量，冷气空调和人力成本；②提高运营效率：部署时间从小时级到分钟级，服务器重建和应用加载时间从20～40小时到15～30分钟，每年节省1，500人/小时（按50台服务器计算）；以前硬件维护需要之前的数天/周的变更管理准备和1～3小时维护窗口，现在可以进行零宕机、工作时间内的硬件维护和升级，减少应用系统的计划内停用时间；③提高服务水平：帮助我厂建立了业务和IT资源之间的关系，使IT和业务优先级对应；将所有服务器作为大的资源统一进行管理，并按需自动进行动态资源调配；无中断的按需扩容；④旧硬件和操作系统的投资保护：不再担心旧系统的兼容性，维护和升级等一系列问题。

提高运行可用性：虚拟化平台的任一物理服务器的故障对虚拟服务器的运行影响降到最低，通过vSphere HA，可将运行在故障物理服务器上的虚拟服务器自动迁移到其它的物理服务器上。

同时通过综合化的考虑，以及对设备性能、使用年限、负载率和存储效率等重点因素的分析，确定了实时数据库系统、防病毒系统、合同管理系统、教育培训系统、人力资源管理系统作为服务器虚拟化解决的首次实施系统。

3.2 系统部署首先服务器、交换机、存储上架，并分别连接好电源线、光纤、六类双绞线等。

然后配置光纤交换机和存储。

我厂采用的是Dell PowerVault MD3600f共享存储设备，同时按照40台虚机，每台100GB的存储空间，至少需要4TB，另考虑的余量以及部分数据备份的空间，那么此次存储实际可用容量配置在5TB左右。

那么12块硬盘中，10块做RAID 5，2块做热备，最多允许坏3块硬盘，就可以得到实际存储容量5TB。

5TB分为3个LUN，其中LUN1和LUN2各为2T 容量，存放虚拟机数据；LUN3容量1TB，存放虚拟机的备份。

接着在4台物理服务器上分别安装Vmware ESXi系统，并对4台主机分配管理地址。

利用VMware vCenter Server Appliance发布和配置vCenter，服务器虚拟化平台的所有调度，均通过vCenter调度。

在vSphere Client中，打开vCenter，并将4台主机一一加入vCenter，并配置HA和DRS，实现高可用性和负载自动迁移。

至此，就搭建了一个标准的、强健的、冗余的虚拟化硬件平台。

3.3 系统备份与恢复服务器虚拟化平台的数据备份分为两部分，一个是应用的数据备份，如数据库、日志等等，一个是对整个虚拟机的备份，包括虚拟机的软硬件配置、虚拟机的整个硬盘数据等等。

在应用的数据备份上，我厂在实施服务器虚拟化解决方案前，已经在原服务器环境中安装了Symantec 备份软件，因此我厂为了减少预算，节约成本，保留了传统的备份方式，并在虚拟机上安装了Agent备份，然后通过SAN 去备份到DELL EqualLogic PS4000上，再备份到磁带库上。

在虚拟机的备份上，利用VMware Data Recovery，每天对需要备份的虚机进行备份。

一旦虚拟服务器崩溃，可以在分钟级及时恢复应用及其数据。

3.4 系统的扩展性与特点3.4.1 服务器虚拟系统的扩展性系统的扩展性主要包含三个方面：首先，存储的扩展性，存储可以扩展到120块硬盘，可以满足我厂未来5年的数据增长需求，为我厂未来发展数据储存提供了必要的扩展空间；其次，虚拟化平台的扩展性，如果当前4台R710 性能不足以满足业务的增长，可以通过在线添加ESXi主机（新增服务器）的方式，运行更多的虚拟机，以确保我厂业务发展空间的需要，满足业务的持续性增长；第三，当前的硬件平台，可以在未来扩展成一个基于VMware的SRM的容灾平台，可以选择在另一个机房部署一套相同配置的VMware 平台，实现容灾功能，防止了因意外灾难的发生，造成对我厂数据的不可恢复性破坏。

3.4.2 服务器虚拟化平台的特点服务器虚拟化平台的特点主要有以下三点：首先，高性能，本次系统中的MD3600f 8Gb的光纤阵列，以入门级的价格，提供了企业级产品的性能，并且具备了高带宽，低延迟和高IOPS 的性能，能满足客户的大文件存储管理的性能要求；其次，即本系统的存储灵活性，其不仅支持高达96个3.5寸或2.5寸的SSD固态硬盘、SAS/NL-SAN 硬盘混插，实现分层存储，同时也可兼容4Gb/2Gb 光纤链路，保护客户原有投资，还免费免费支持64台主机，能很好的支持虚拟化、数据库等应用；第三，方案管理十分简便，不仅可以全面支持VMware 的Vmotion等高级软件功能，提升了虚拟化解决方案的高可用性和灵活性，同时也可以试用免费的VMware vCenter 插件，能有效的和VMware管理软件集成，更加方便的管理存储和VMware。

4 常见问题及解决方法4.1 发生存储故障我厂自2011年实施服务器虚拟化以来，仅发生过一次系统突然出现数据访问中断的现象，造成了挂载在虚拟机上的磁盘存储空间数据无法访问。

最终经检查发现，导致主机与存储之间通信中断的原因主要有：存储光纤口故障，出现物理上的连接不通，或者是由于控制台与主机之间通信有问题，硬件锁定或僵尸状态。

具体表现为：服务器控制台假死挂起或运行控制台速度相当慢，在做存储时可以看到存储，但不能正常使用；无法正常添加存储硬盘空间。

4.2 发生存储故障的排查根据故障现状，我厂技术人员进行了如下步骤的排查工作：①检查服务器光纤卡状态、存储状态是否均为正常，并重新在VMware ESX SERVER控制台上扫描了存储，发现扫描速度非常慢，而且扫描结果显示存储状态不可用，且在添加存储选项中也提示为不可用状态，但在存储选项中存储的映射显示为正常；②重新启动VMware ESX SERVER服务器系统；③检查服务器日志也无报错信息。

4.3 故障的处理措施我厂技术人员对发生的故障采取了一下三个步骤的故障处理措施：①重新插拔有问题的VMware ESX SERVER 主机服务器对应光纤；②VMware ESX SERVER控制台主机上重新启动虚拟中心服务器及虚拟中心管理Virtual Center；③在VMware ESX Virtual-Center 控制台主机上重新扫描存储。

经过以上步骤的处理，最终我厂技术人员将问题进行了完好的解决。

5 结语经过两年多的持续性运行，我厂的服务器虚拟化运行状况良好，各个业务处理正常。

虚拟化之后的服务器硬件资源得到了最大化的利用，充分而有效的节约了我厂的服务器硬件，减少了运行控制与维护费用，全面的提高了我厂信息化建设水平。

同时引进的VMware 虚拟化技术也为我厂提供了坚实的硬件保护技术支持，消除了我厂原先的单点硬件故障，进一步提高了我厂技术水平的可靠性，为我厂全面开展信息化改革提供了强劲的技术支持与保障。

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