水电厂服务器虚拟化技术的应用

董 媛，曾小平，陈 艳

（新安江水力发电厂，浙江 建德 311608）

水电厂服务器虚拟化技术的应用

董 媛，曾小平，陈 艳

（新安江水力发电厂，浙江 建德 311608）

介绍一种基于节省服务器硬件的服务器新技术--虚拟化，主要解决了水电站信息化管理中服务器繁多、设备分散、距离较远，实际应用实现了服务器硬件节省、统一管理、操作方便等，还对机房的电源、物理环境等起到减轻负担的作用。

虚拟化；服务器；硬件共用；管理简便；节约能源

0 引言

随着信息化程度的不断提高，生产信息化、管理信息化、办公无纸化等逐步实现，越来越多的业务系统依赖于信息化系统的支撑。在电厂信息化的建设发展过程中，各种业务系统的建设和更新换代，每个业务系统均占用大量的新旧服务器，硬件利用率低下、管理复杂、运行成本居高不下等问题正逐渐显现。

1 服务器虚拟化方案的优势及创新点

新安江电厂利用服务器虚拟化技术，使得操作系统不再直接安装在硬件上，业务服务器成为逻辑服务器概念，形成了逻辑层和物理层分离的横向结构，不仅硬件资源复用方便，管理效率也大大提高。

1.1 增强了服务器安全性、应用连续性明显提高

电厂原有数据中心，以服务器双节点HA方式，针对单应用系统，使服务器安全保障只能限于双节点；服务器虚拟化形成整个内网服务器群，针对单应用系统，以整个服务器群提供了系统运营安全。在线系统迁移和多节点容灾HA，使虚拟化安全性能比原有双机HA，有了成倍的提高。

1.2 服务器群和应用系统维护简便、建设成本和能耗明显降低

原双机热备方案需要单应用系统一组服务器，单独维护，并且维护时需要停机及复杂的设置。虚拟化提供了virtualization控制平台，统一配置整个服务器群资源和存储资源，是服务器群管理方式从单点向网络化管理转化，具备很大优势。虚拟化技术一方面提高了服务器利用率，将2台HP580服务器，可以虚拟化成10台以上服务器使用（目前新安江电虚拟化为8台）；另一方面统一的管理和在线迁移，大量降低了维护成本。

1.3 统一存储减少空间浪费、统一容灾备份

一方面，虚拟化的在线系统迁移功能，需要建立服务器群的统一存储。另一方面，减少服务器存储，统一到集中存储，能够减少磁盘空间浪费，同时提高整体系统性能。

（1）利用跨存储的镜像技术，在任意一台存储故障的情况下都能唯一实现零停机。

（2）不对应用性能产生负面影响。

（3）在由于任何原因导致两个存储不一致后，支持增量数据同步。

（4）即便在性能不一致的双存储环境下，利用赛门铁克的存储管理技术，通过对读操作的响应设备的指定，仍能充分发挥高性能存储带来的性能提升。

（5）对所有存储维护操作都能在线完成，消除了因存储维护操作而引发的计划内停机时间，进一步提升了应用的高可用性。

2 新安江电厂服务器虚拟化实施方案

由于运行在新安江水电站服务器虚拟化环境的2台服务器都是Windows系统，资源池中有一种型号的服务器，因此对于资源池中的2台服务器配置要求如表1：

表1 新安江电厂虚拟化服务器主机硬件配置表

2.1 服务器软件配置

新安江电厂服务器虚拟化环境需要支持资源池（Resource Pool）、在线迁移（XenMotion）、高可用性（HA）等高级功能，需要使用Essentials for XenServer Enterprise。

2.2 网络设计

资源池中的连接到netapp存储的物理服务器需要配置了4块千兆网卡，连接到IBM、HP的SAN存储需要配置4块网卡，因为不需要单独的网卡作存储的专用网络，4块网卡作用如表2所述：

表2 虚拟化服务器网卡配置表

每台服务器的物理网卡NIC3用于XenCenter和XenServer的通讯，该网卡的IP地址配置需要能够和安装XenCenter的客户端通讯。

物理网卡NIC2配置为iSCSI或NFS存储专用网络，采用独立的IP地址网段，和管理网络以及虚拟机网络隔离，从而保证NIC1上只有和存储相关的数据流通过。

图1 虚拟机生产网络配置示意图

2.3 存储方案

存储部分设计分为服务器的本地存储和远程共享存储两个部分，基本的设计思路是本地存储用于安装XenServer和保存资源池的元数据，远程共享存储保存所有虚拟机的虚拟镜像文件（Virtual Disk Image）以支持XenMotion和HA。

图2 虚拟化服务器存储示意图

2.4 备份方案

2.4.1 系统灾难恢复方案

根据新安江水利发电厂的实际环境决定使用Symantec Backup Exec SystemRecovery8.5对系统进行灾难恢复。

（1）实现系统灾难的快速恢复，必须在每台虚拟机上安装Symantec Backup Exec System Recovery，可以通过Symantec Backup Exec SystemRecoveryManager提供的“easyinstaller”功能快速的在虚拟机上安装。

（2）通过Symantec Backup Exec System Recovery Manager可以集中设置各项备份策略。

2.4.2 数据备份方案

针对新安江水利发电厂的建设目标，使用Symantec的netbackup6.5作为数据备份的管理软件。Netbackup的数据中心级介质管理使企业具有了包括带库共享在内的管理介质的各方面能力，并NetBackup的Java界面提供了对所有备份和恢复操作的完整的实时和历史情况分析。

（1）要实现数据备份和还原（文件、数据库等），必须将NetBacukup客户机安装在虚拟机中。NetBackup主服务器可以通过远程推送的方式将NetBackup客户机安装到windows平台的虚拟机上。

（2）用户可以通过 NetBackup远程管理控制台或NetBackup-Java管理控制台登录到NetBackup主服务器统一配置各台虚拟机的备份策略。

图3 系统备份整体构架图

2.5 业务连续性设计

2.5.1 Xenmotion方案

在资源池的支持下，所有的虚拟机都可以在物理服务器之间在线迁移，提供的对外服务不会中断。

图4 系统灾难恢复框架图

需要强调的是为了实现XenMotion在线迁移的功能，所有的虚拟服务器必须预先安装CitrixXenServer Tools。

2.5.2 高可用性HA方案

图5 数据备份整体构架图

图6 数据备份框架图

XenServer的HA功能可以通过XenCenter的图形界面提供，当Enable HA时向导会自动启动，执行过程中系统会计算当前资源池的空闲资源是否可以支持HA的功能。为了保证最重要的服务器能够始终获得HA所需要的资源，将虚拟机进行分类，重要性高的设置为“Protect”级别，剩余的服务器设置为“Restart ifPossible”级别。

3 产生的实际效果

3.1 降低运行成本

硬件的减少降低了硬件的维护和服务费用，并且带来了运维费用的降低，包括：机柜空间、电力消耗、制冷费用等等。

3.2 减少硬件投资

由于服务器虚拟化使得多操作系统可以共用硬件，使服务器数量大大减少，就新安江电厂而言，虚拟化前后的服务器数量对比为4∶1，大大节省购买服务器的投入；由于存储的共享性提高，对存储设备的投资也大大节省；再加上服务器和存储减少带来的机房空间的节省、网络设备简化等等，服务器虚拟化直接给硬件投资带来了较大的节省。

3.3 简化系统维护管理、提高响应能力

系统的维护管理从原来的纵向分割式的多线管理变成了横向统一管理，服务器的使用和分配更加方便；采用动态数据中心技术后，为逻辑服务器分配计算能力的工作可以自动化完成，大大提高了电厂信息系统的响应能力。

3.4 业务连续性和灾备能力得到提高

大大提高了服务器的业务连续性和灾难备份能力，不用再因为服务器维护而终止业务运行，所有的服务器之间都具备了在线备份能力；数据集中管理更加安全，异地灾备也变得更加实时和方便。

4 今后的拓展方向：建立一个集群化的虚拟化平台

目前新安江电厂虚拟化的环境结构简单，应用数量有限，两台物理机组成的资源池保证了当前应用的正常运行。从虚拟化平台功能性来说，建立一个集群化的虚拟平台能够使新安江电厂的服务器系统得到更高的系统可靠性，容灾能力，计算能力以及更好的扩充性能。在一个集群化的虚拟平台中，可以得到的不仅是1+1，N+1的冗余，可以是N+3,N+4的冗余。而对于信息管理人员，只需要根据业务的需求来计算力资源进行分配，不再需要复杂的硬件环境配置，繁琐的基础安装。同样，一个业务系统结束，不再是一堆陈旧的设备回收，而是一个随时可以分配利用的计算力资源。

[1]叶水勇，孙晓燕.利用虚拟化技术对服务器和应用系统进行整和 [J].电力信息化，2009，11（7）.

TV736

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1672-5387（2011）03-0027-03

2011-04-11

董媛（1986-），女，学士，助理工程师，主要从事水电厂信息系统运行维护工作。