企业IT运维虚拟化研究与实现

文/李芸菁

企业IT运维虚拟化研究与实现

文/李芸菁

近几年在信息技术领域出现了突破性的“虚拟化”技术，该技术可以使信息系统简化管理、资源整合和提高效率。本文结合虚拟化技术的现状，探析了虚拟化技术在企业IT运维中的重要性，以及企业IT运维虚拟化的优缺点和企业虚拟化的实现的标准化，并通过实践提出了相关建议，希望能通过标准化推动虚拟化技术在企业IT运维中的进一步发展。

虚拟化信息系统IT运维标准化

纵观虚拟化技术的历史，可以追溯到20世纪60年代。著名C++祖先CPL等计算机程序语言之父克里斯托弗在1959年发表了一篇学术报告，名为《大型高速计算机中的时间共享》，文中提到“一台时间共享的计算机可同时被许多人使用，每一个人都好像是系统的单一使用者。实际上，一台计算机成为他的或她的个人机器”。这篇文章也被认为是虚拟化技术的最早论述。

虚拟化技术在国外早已得到应用。上世纪60年代IBM公司就发明了一种操作系统虚拟化技术，名为CP-40，宣称在一台主机上可以运行多个操作系统，让用户尽可能多地充分利用昂贵的大型机资源。1965年，IBM又推出了System/360 Model 67和TSS分时共享系统，允许很多远程用户共享同一台高性能计算机设备的使用时间。Model 67与CP-67配合使用，以保证使用一台360/67模仿多台不同型号的计算机。

时至今日，虚拟化技术已发生了翻天覆地的变化，技术的成熟与应用都得到了长足的发展。但在我国市场，企业对虚拟化技术的认知度还不高，虚拟机密度低是我国虚拟化技术的现实情况。有关数据显示：我国企业级用户虚拟机密度小于5的比例约占38.7%，而欧美市场虚拟机密度的平均水平是15。我国用户一层应用虚拟化占比在5%～10%（欧美市场为25%～35%）；二层应用虚拟化占比为15%～25%（欧美市场为35%～45%）。调查数据显示，虚拟机低密度在2014年会从2013年的38.7%下降到22%。生产应用（一层和二层应用）虚拟化占比相对2013年将会提升10%～15%。提高虚拟化水平，已成为我国企业提高IT效率和向标准化数据中心过渡的IT战略重点。

一、企业虚拟化的价值

虚拟化是一个广义的术语，对于不同的人来说可能有不同的含义，这要取决他们所处的环境。在计算机科学领域中，虚拟化代表着对计算资源的抽象，而不仅仅局限于虚拟机的概念。

目前，对于虚拟化技术有着很多的看法和方案，很多企业把虚拟化简单理解为：服务器虚拟化是为了提高服务器的效率等，其实并不够全面。所谓的虚拟化是提供端到端服务的解决方案，它包括后端的服务器虚拟化和前端应用虚拟化等。将这些整合到一起从而达到降低成本、资源利用更加充分、管理更加便捷等作用。虚拟化技术将物理硬件与操作系统分开，用户访问的是逻辑资源，用虚拟化技术来实现和管理物理资源的访问，从而提高IT资源利用率和灵活性。

二、企业虚拟化的研究

在国内，绝大多数人对虚拟化技术的认知程度有着很大的局限性，企业在考虑虚拟化技术的时候，不仅要考虑到服务器的虚拟化，还要考虑到应用虚拟化、桌面虚拟化、网络优化等问题。由于目前在国内对虚拟化技术的了解有限，实施虚拟化的企业并不多，谁也不愿为实施陌生技术所产生的不良后果埋单。特别是我国有关虚拟化技术的标准研究尚处于空白状态，这造成了现在再复制、再推广的困难，需要企业在权衡利弊后作出决定。但企业可以从简单的方式开始。

我们暂且先通过服务器虚拟化这个概念来进行了解。

服务器虚拟化，通常情况下x86服务器的体系结构能在同一时间仅运行一个操作系统。通过抽象化物理硬件的操作系统和应用资源，摆脱了x86服务器原本一对一体系结构模式，可实现多个操作系统能以虚拟机方式运行在一台物理服务器上，每个虚拟机均可访问底层服务器硬件资源。

简单地说，服务器虚拟化是通过将服务器资源分配到多个虚拟机，这样可使不同的操作系统在同一台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用能够提高服务器效率，并减少需要管理和维护的物理服务器数量。

当应用需求增加时，可以迅速创建更多虚拟机，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。利用虚拟化技术，IT运维人员可以在物理服务器之间移动正在运行的虚拟机，同时保持其持续可用。

对使用了服务器虚拟化技术的企业来说，IT运维有以下几个方面的优势：减少物理服务器的数量，降低了初期硬件采购成本；简化物理服务器的部署、管理和维护工作，降低了管理费用；提高了物理服务器资源的利用率；通过动态资源配置提高了IT对业务的灵活适应力；提高可用性，带来了具有透明负载均衡、动态迁移、故障自动隔离、系统自动重构的高可靠服务器应用环境；支持异构操作系统的整合和原有部分程序的持续运行，可以在不中断用户工作的情况下进行系统更新；支持快速转移和复制虚拟服务器，提供一种简单便捷的灾难恢复解决方案。

虚拟化本身不可能解决所有问题，也不一定适用于所有用户。就当前的发展情况来看，服务器虚拟化仍然存在不少问题：

①底层虚拟化和应用层虚拟化如何相互结合才能使系统使用率最大化。

②虚拟化同样存在故障风险，一旦出现硬件故障，比如电源故障、存储故障等问题，如何迅速将虚拟服务器转移到另外一台新的物理服务器上。

③企业的IT环境是经过多年的建设而形成的，相对稳定、成熟。对于向虚拟化技术环境的转移、迁移，应用环境成为最大困难，如何解决？

④虚拟化可能会带来一些安全隐患。系统级的虚拟化技术有可能让用户在完全不知情的情况下被黑客入侵。在有关公开的报道中，就有黑客在支持“Pacifica”虚拟化技术的AMD处理系统上，成功地演示了这种攻击的可能性。

三、企业虚拟化的实现解决方案

当企业的服务器跨入几百、上千台规模，管理与维护就成为重要工作，随之投入的人力和财力成本也会呈几何级增长。相对于早期的大型机时代，硬件的简便维护、数据的集中管理，以及目前数据爆炸而导致的管理困难，都给我们带来了重新思考。如何选择适合企业环境并具备所需管理功能的工具，是部署虚拟化平台需要最终确定的关键点。

由于笔者所在企业的服务器数量众多，且对运行的服务安全的可靠性要求很高，虚拟化技术可谓是IT运维的福音。纵观上述问题，笔者作为项目主管，目前在企业里开展了IT运维优化项目的研究和运行，现以与本企业有关的某客户认证系统使用VMware虚拟化平台（见图1）实施为例，实践体会如下。

图1 VMware虚拟化平台图

由图1可见：首先，在确定物理设备迁移前，必须做好当前企业内服务器系统环境的梳理，将某服务的一系列服务器进行整理，收集应用系统信息表，统一合理地申请资源（包括物理设备资源、存储资源、IP地址等）。

其次，虚拟化应尽可能地集中化管理，将相同系列或是相同功能的虚拟机整合在一台vCenter Server上管理，并可以在安装了VI Client的电脑上运行虚拟机控制台，对一系列虚拟化服务器进行配置包括性能的配置等，以助于企业IT运维的高效运作。同时，在实施过程中需要注意虚拟化技术的规范性，例如：虚拟机命名、用户权限管理和日常管理要求等技术标准等。对于VMware的用户，可以使用vCenter中的字段定义和搜索功能，更方便地追踪虚拟机信息。通过这种方式，能够在一大堆虚拟机系统中成功找到自己需要的用户接触点、创建日期、预计关闭日期、备份方案/进度甚至是供应商支持信息。

最后，在日常管理中，需要确保只有授权的管理员能够创建所需的虚拟机，并且要注意虚拟机数量的控制及其正常工作时间的监控。虚拟机数量及正常工作时间直接影响到终端客户的体验，更会造成虚拟机系统资源的短缺，从而影响虚拟机上业务的开展。

根据VMware的VC服务和ESXi服务器支持网络的冗余特性。在本企业虚拟化实施中，笔者在虚拟机生产网络都采取了双路冗余，若某条路径出现故障时，可立刻自动转接另一条路径，从而实现物理链路冗余与负载均衡地工作。

注重定期为各虚拟机创建虚拟模版，作为一种计划内的灾难恢复策略。这样当虚拟机本身的系统出现故障时（如病毒侵袭使操作系统瘫痪），可以把该模版快速地转化成虚拟机，从灾难中恢复过来。使虚拟的宕机时间最小化，造成的损失最轻化。

最终不可忽略的是企业虚拟化环境中的性能监控和调优。企业大规模实施虚拟化后，随着添加虚拟机数量的增加，终端用户在应用层体验到的性能可能会降低，运维人员必须密切监控服务器的性能。对于VMware平台，IT运维人员可以通过VI Client中“性能”选项卡来实时监控虚拟服务器的各项参数，运维人员可以根据这些采集数据进行性能分析，以控制ESXi服务器资源利用率。因此，虚拟化的性能监控与管理工具对企业内服务器整合项目的成功至关重要。

根据DELL公司服务器指导手册和VMware性能保证方案，笔者公司针对实际部署情况正在有计划地逐步制定有关规范虚拟化操作的企业标准。为制定行业标准提供依据。由于服务器硬件性能是和虚拟机数量有着直接关系，故在标准中规定了数量范围。双路冗余链路已作为强制规定，在条件允许下必须执行。模版作为备份工具定期创建是IT运维必须保证的，故在相关标准中又规定了备份周期、灾难恢复时间等要求。特别在性能监控上，对于监控页面刷新时间及信息采集间隔等在标准中都有具体要求，使IT运维人员有足够时间发现问题，保障服务的稳定性。

四、结语

近几年，虚拟化技术在企业中的运用已越来越广泛，特别是对我们这种规模大、IT设备数量众多的且要求运维保障力度高的企业来说十分有益。企业在部署了虚拟化技术环境后，可以充分利用数据汇聚、硬件集中，以及对IT环境需求的伸缩性等，提供更加便捷的管理；可以充分发挥容易实现IT运维自动化，保障服务高可用性作用。特别是部分不可中断的服务，利用虚拟化环境特有的工具能自动发现问题，更能自动协助解决问题，以保障服务的稳定。

展望未来，企业如何将IT系统资源的利用价值最大化，解决企业长期面临的IT系统建设周期长、投入大与公司规模迅速扩张之间的矛盾，灵活、机动、协调和安全的虚拟化IT架构将会是企业最好的选择，并且通过标准化方案促进虚拟化技术和架构的发展，使得新应用和功能整合进核心业务流程和业务架构时更加容易。这种协同性提高了应用的敏捷度，可以针对业务条件的改变作出快速反应，可以使企业IT运维质量水平得到质的飞跃。

[1]英特尔开源软件技术中心,复旦大学并行处理研究所.系统虚拟化—原理与实现[M].北京:清华大学出版社,2009.

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[3]王信东.企业虚拟化经营理论与实践[M].北京:经济科学出版社,2006.

[4]林子华.企业虚拟化运营:信息时代企业运营的一种创新[M].北京:社会科学文献出版社，2008.

In the information technology field in recent years,there has been a breakthrough in the "virtualization"technology,which enables the integration of information systems resources,simplification of management,and improvement of efficiency.Based on the current status of virtualization technology,the paper explores the importance of virtualization in the enterprise IT operation and maintenance standardization,and the advantages and disadvantages of enterprise IT operation and maintenance virtualization,and implementations of enterprise virtualization. Through the practice,the paper put forward relevant proposals which intend to promote the further development of virtualization technology in the enterprise IT operation and maintenance.

Virtualization;Information System;IT operation and maintenance;Standardization

（作者单位：闵行东方有线网络有限公司）