虚拟化技术在数据中心迁移中的应用研究

王依群，王剑新



虚拟化技术在数据中心迁移中的应用研究

王依群，王剑新

（哈尔滨电气集团有限公司，哈尔滨 150040）

云计算、虚拟化技术的快速发展，推动大型企业纷纷在基础架构上进行弹性部署、云化。哈电集团2015年江北数据中心投用，以数据中心迁移为契机，充分考虑现有服务器资源，搭建企业内部虚拟化平台，对现有系统进行虚拟化改造，并在迁移过程中直接迁移至云端，既保证了数据和系统的安全、快速、稳定迁移，同时对现有基础架构进行了升级，提升了数据资源的集约共享能力，做到服务的快速部署和响应，提升了系统的稳定性。

虚拟化；数据中心；迁移；基础架构升级

0 前言

哈尔滨电气集团公司由于企业发展需要，于2015年在江北科研基地新建了数据中心机房，需要在总部搬迁前将数据中心迁移至新机房。同时，由于近几年企业信息化的推进，新系统上线频繁，新建系统同时增加一套服务器设备的模式已满足不了系统快速部署的要求，单机系统负载不足造成一定的资源浪费。同时，公司业务对信息化的依赖导致对基础架构可靠性要求越来越高[1]。云计算、虚拟化的技术发展及业界实践，使得我们认为在机房迁移过程中同时采用虚拟化技术，将现有系统迁移虚拟化环境运行，将业务中断时间大幅缩短，迁移效率大大提高，数据安全性得到极大保障。对服务器资源进行统筹安排，提升基础环境可靠性，提高服务器存储资源利用率，为日后打造弹性、可快速部署的信息化基础环境提供架构支撑[2]。

1 背景

随着企业信息化建设的快速推进，服务器、存储等设备急剧增加，要求基础架构更加灵活、高效、反应快速，对信息化基础支撑能力提出了新的挑战。随着虚拟化、云计算技术的成熟，应用的日益广泛，很多企业IT部门已经将自己的数据中心重塑为企业“私有云”。江北基地数据中心建设，集团信息化基础支撑能力大幅提升，为建设企业私有云提供了有利条件。以机房搬迁为契机，充分利用集团现有计算资源，采用最新虚拟化、云计算技术，搭建集团云计算平台，增强企业基础支撑能力。

集团现有基础架构为传统经典架构，每个信息系统对应一台数据库服务器、一台应用服务器，每次系统实施都要经历硬件采购、基础环境搭建等环节，基础架构灵活性差。不同信息系统间的计算资源无法共享，造成计算资源浪费。硬件资源没有实现高可用，单台服务器故障导致系统宕机，可靠性差。

1.1 技术要求

（1）通过搭建企业私有云，将企业现有计算、存储资源进行整合，充分利用现有硬件资源，减少硬件总成本投入，实现资源快速响应，做到计算资源服务的快速部署上线；

（2）系统动态分配计算资源与存储，有效利用企业服务器资源，减少物理服务器数量；

（3）通过云计算高可用技术，可实现物理服务器故障后虚拟服务器自动漂移，保障系统持续运行服务不间断。

1.2 业务要求

（1）在机房迁移过程中，业务中断时间越短越好，本次业务中断目标定在5天；

（2）迁移过程中，涉及企业财务、人事等核心数据，要确保数据安全，保证核心数据不丢失；

（3）系统恢复运行后，要确保虚拟化后的系统性能满足业务需求，在最大并发数下能够保证用户体验良好；

（4）虚拟化后数据集中存储于存储中，要确保存储故障后的数据安全。

2 解决方案设计

建立一整套系统管理平台，对私有云架构进行全面的管理。管理重点包括：

（1）虚拟资源池的平台的搭建，支持异构的虚拟化平台

（2）虚拟资源池管理(包含虚拟机、虚拟存储、虚拟网络)

通过系统管理平台能够让虚拟机共享后端资源池中的资源，确保在群集中的主机均能有效支撑在这之上运行的虚拟机，如果主机资源有限或者出现故障，上面运行的虚拟机就会迁移至有充足计算资源的主机上。同时通过服务管理平台和门户对用户进行快速服务交付。

（3）云平台运行状态监控

系统管理平台可以在第一时间帮助管理员了解到虚拟终机资源耗用及监控状况，除了能够提供主动预警服务之外，也可以在出现问题之后快速诊断问题，并可提供远程支持。

（4）私有云的安全性

除了存在信息安全泄露的遗患之外，还有可能出现病毒及恶意代码问题，会影响整个私有云平台及IT基础架构。本次项目中采用集中式虚拟机部署方式，统一部署防病毒软件、制定统一的补丁及应用程序分发策略、制定统一的密码策略和IT安全策略等。

私有云整体架构主要包括服务器虚拟化、资源池设计、服务器群集组设计、私有云平台管理功能设计、软硬件选择等。（如图1所示）

图1 私有云整体架构

2.1 软件部分

私有云系统管理平台部分，微软Windows Server Hyper-V 及系统管理套件SystemCenter来构建虚拟资源池，并进行全面的私有云系统管理。

一期应用Windows Server Hyper-V实现虚拟化，二期应用SystemCenter 实现高效管理。

2.2 硬件部分

在硬件选择方面主要会涉及以下三部分：

服务器：在架构设计中，会建设3个高可用群集，分别对应私有云系统、管理平台和应用业务系统。一期只建设应用业务系统群集，Windows群集能够实现虚拟机的高可用性，一旦群集内的某台宿主服务器出现故障，可迅速的将虚拟机迁移到群集其他的节点上。考虑到服务器虚拟化对高可用性的要求，建议在该群集中，专门预留一到三个节点作为专门的备机，以提供更高的高可用性。

存储：考虑到要实现私有云平台的高可用性和高性能，在存储类型上建议使用IPSAN。根据对集团现有存储量统计为2TB，从可扩展性角度考虑，需要存储容量为10TB并实现RAID10,实际可用存储容量为5TB。

一期需增加一台10TB的IPSAN存储。

2.3 资源池设计

私有云资源池由后端构成群集组的宿主服务器构成，形成计算资源的虚拟化池，提供给虚拟化管理平台，虚拟桌面和虚拟服务器使用。在本方案中，后端虚拟机池由Windows Server 2012 Hyper-V来实现，通过服务器虚拟化技术来支持上述虚拟机。

Hyper-V宿主服务器通过内置在Windows Server 2012上的集群服务来构建一个虚拟资源池，不同于单台的Hyper-V宿主服务器，Hyper-V宿主服务器群集能够实现：

可以将多台宿主服务器的资源进行整合，可以按照宿主服务器资源利用情况合理分配虚拟机；

良好的扩展性，如果原有数量的宿主服务器已经存在性能瓶颈，计算资源已经不能满足要求，可以非常方便的添加新的宿主服务器到群集组中，从而扩展虚拟机的支持数量；

可有效提高虚拟机的高可用性，一旦群集组中某一台宿主服务器出现故障或需要进行定期运行维护的时候，运行在该宿主服务器上的虚拟机会平滑迁移到群集内的其它宿主服务器上。

3 迁移过程及结果

整个迁移过程分为4个阶段，第1阶段为前期准备，包括将系统进行备份、数据备份等内容；第2阶段为停机备份，将现有系统全面停止服务，进行系统虚拟化备份，同时服务器等设备下架、迁移；第3阶段为系统恢复阶段，将备份系统在新机房虚拟环境下启动、复原、验证，设备迁移至新机房重新上架、恢复，加入云环境；第4阶段为系统集成测试上线，对所有系统进行集成测试并进入运行环境，业务人员测试。

3.1 前期准备

此阶段主要有3部分要点：

（1）在新机房环境中测试部分系统运行，对于一些应用范围比较小的系统比如IT内部系统，提前迁移，测试环境可用性和整个流程；

（2）系统数据备份要尽量预留多份，可以在新环境中保存两份，确保数据安全；

（3）迁移方案要进行细化，责任到人，并进行系统推演，明确时间节点，尽量做到周密细致。

在实际迁移过程中，本阶段无差异，按照预定计划完成。

3.2 停机备份

停机备份阶段要点如下：

（1）与业务部门充分沟通，保证停机对现有业务冲击最小，且数据恢复点得到双方签字确认；

（2）备份过程要尽量快速，同时开展机房设备搬迁工作，要做到安全有序，防止发生系统电源切断等意外；

（3）下架过程要尽量选用安全可控工作人员，熟悉电子设备拆卸、搬运流程，保证设备的安全性。

3.3 系统恢复

系统恢复阶段要点如下：

（1）系统恢复要有优先级，对于重要业务系统如财务、邮件系统要优先恢复并尽快进行系统可用测试，为万一发生的系统故障处理预留充足时间；

（2）对于系统故障要有一定的预期，公司网站系统由于服务器运行已经10余年，且由于面对外网开发，无法进入虚拟化环境，老化设备搬迁极大可能出现故障，故需与设备厂商提前联系，确保设备故障后工程师和备品备件快速入场恢复；

（3）系统恢复要严谨细致，对于系统网络等配置要按照操作手册准确无误，节省排查系统配置错误时间；

（4）对于虚拟化环境的性能要实时监控，系统加入增多，对共享存储及网络会产生持续压力，实时监控系统的处理能力，出现过载情况要及时进行处理，增加相应设备容量。

3.4 集成测试

集成测试要点如下：

（1）集成测试主要考察系统的整体运行状况，在系统运行稳定的情况下，需要开展系统迁移测试，将一台服务器关机，测试系统故障发生后漂移能力；

（2）业务人员测试尽量选择相同时段进行，可同时测试系统的并发处理能力，为后期系统运维及扩容提供相应数据。

3.5 迁移结果

整体迁移过程安全、快速，无重大故障发生，比预期7天的系统时间缩短到4天，保证了数据的安全性。

4 结论

以机房迁移为契机，通过搭建服务器高可用集群，可以将企业现有计算、存储资源进行整合，充分利用现有硬件资源，减少硬件总成本投入，实现资源快速响应。做到系统迁移的快速、安全、可靠，计算资源服务的快速部署上线，系统动态分配计算资源与存储，有效利用企业服务器资源，可极大减少物理服务器数量。可实现物理服务器故障后虚拟服务器自动漂移，保障系统持续运行服务不间断。项目未来将对现有集群进行整合，通过部署私有云管理系统，搭建企业私有云，使哈电集团基础架构迈向云时代。

[1] 周铁成. 虚拟化技术在数据中心架构中的应用研究[J]. 现代计算机, 2009.

[2] 林秀. 虚拟化技术在企业数据中心中的应用[J]. 电信快报, 2011.

The Application Research of Virtualization Technology in the Migration of Data Center

WANG Yiqun, WANG Jianxin

(Harbin Electric Corporation, Harbin 150040, China)

The rapid development of cloud computing and virtualization technology drives large enterprises to deploy cloud on the infrastructure. HPEC Jiangbei 2015 data center put into use, the data center migration as an opportunity to fully consider the existing server resources, build the enterprise virtualization platform, virtual reform of the existing system, and in the migration process of direct migration to virtualized enviroment, both to ensure the safe, rapid and stable data transfer. At the same time, the existing infrastructure to upgrade, enhance the intensive data sharing ability, to achieve the quick deployment of service and rapid response, and enhance the stability of the system.

virtualization; data center; migration; infrastructure upgrading

TK730

A

1000-3983(2018)02-0077-04

2017-11-11

王依群（1965-），1988年毕业于西安交通大学工程力学专业，现从事信息化管理工作，高级工程师。