電力行業(yè)多核平臺應(yīng)用虛擬化案例

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按照國務(wù)院的要求，“十一五”期間，單位國內(nèi)生產(chǎn)總值的能耗要降低20%左右，主要污染物排放總量減少10%。據(jù)有關(guān)權(quán)威部門統(tǒng)計，在我國每年800億元的政府能源消耗中，僅IT產(chǎn)品能耗就已經(jīng)達到了50%。按照IDC統(tǒng)計，全球每一美元的計算機硬件成本開銷，約有50美分花在了電力使用上，并且，這種趨勢在今后4年內(nèi)還將增長54%。屆時，計算機系統(tǒng)的運營成本將遠遠超過其硬件的購買成本，IT已經(jīng)成為了名副其實的能耗大戶，降低IT系統(tǒng)能耗，提高系統(tǒng)效率，已經(jīng)成為了國內(nèi)行業(yè)用戶迫在眉睫的事情。

與國內(nèi)大多數(shù)行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r相同，電力行業(yè)信息化也存在“煙筒式”的發(fā)展模型，各應(yīng)用系統(tǒng)之間缺乏有效溝通，數(shù)據(jù)信息難于共享，信息孤島的現(xiàn)象嚴重。系統(tǒng)應(yīng)用的效率不高，信息資源浪費嚴重。據(jù)有關(guān)調(diào)查人員測算，服務(wù)器處理器的平均利用率不足20%。打破信息孤島，構(gòu)建協(xié)同一體化的信息化應(yīng)用環(huán)境，以及成為了電力行業(yè)迫在眉睫的任務(wù)。

在眾多的技術(shù)解決方案中，多核處理器以及虛擬化技術(shù)的成熟，為電力行業(yè)提供了最具有性價比的解決方案平臺。虛擬化技術(shù)一來可以有效降低系統(tǒng)的成本，因為成本不僅僅是一次性的建設(shè)投入，更多的是系統(tǒng)日后的升級、擴容以及管理維護和運營成本，涉及系統(tǒng)安全、部署等無形管理成本，也包擴電能消耗、空間占用等有形成本。采用服務(wù)器虛擬化，用戶不需要再花費大量時間來搭建測試環(huán)境、系統(tǒng)升級的重新安裝部署、各種應(yīng)用和數(shù)據(jù)遷移等，使人力資源效率將得到極大提高。二來，虛擬化技術(shù)可以極大提高系統(tǒng)效率，通過虛擬化資源調(diào)度，應(yīng)用系統(tǒng)可根據(jù)應(yīng)用需要，自動調(diào)配硬件資源，使硬件資源效率得到充分發(fā)揮。對于虛擬化技術(shù)而言，由于采用了集中一體化的應(yīng)用方式，其自身所具有的整合備份、HA和Vmotion等一系列基本功能，可進一步降低因為系統(tǒng)故障所導(dǎo)致的宕機，各項應(yīng)用的可靠性以及信息化的服務(wù)質(zhì)量都將得到極大提高，業(yè)務(wù)連續(xù)性將得到充分的保障。

百聞一見

虛擬化技術(shù)如今已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)的發(fā)展方向，但是對于電力行業(yè)用戶而言，多核平臺虛擬化技術(shù)是否適用于電力行業(yè)?目前電力行業(yè)基于英特爾單核至強處理器，甚至是Pentium 4處理器所開發(fā)的各種應(yīng)用系統(tǒng)，是否可以順利遷移到多核虛擬化平臺?行業(yè)用戶所關(guān)注的服務(wù)器應(yīng)用效率不高的難題，是否可以得到有效克服?所有這一切深深困擾著國內(nèi)的電力用戶。

有國內(nèi)電力用戶坦言，對于系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠，電力行業(yè)有著超乎想象的嚴格要求，只有那些成熟并已經(jīng)被行業(yè)應(yīng)用所證實的技術(shù)，電力行業(yè)才會加以采用。穩(wěn)定可靠是電力信息化應(yīng)用的前提。為了對虛擬化的效果進行考察，在英特爾公司的大力支持下，華電集團對多核虛擬化平臺進行了嚴格的測試，并實地挑選了華電統(tǒng)計信息系統(tǒng)、華電電子地圖信息系統(tǒng)、華電信息中心知識平臺等三個關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用，對虛擬化應(yīng)用平臺進行了在線壓力測試。

測試結(jié)果表明，多核虛擬化架構(gòu)中的虛擬機與傳統(tǒng)服務(wù)器在操作和使用上并沒有根本區(qū)別;虛擬機完全可以勝任物理服務(wù)器的全部工作。與物理服務(wù)器相比，部署簡單、方便，用類似于拷貝文件的方式，可以將應(yīng)用從一臺虛擬機輕松遷移到另外一臺虛擬機服務(wù)器，不僅管理效果顯著，由于虛擬機服務(wù)器所提供的Vmotion、HA技術(shù)，系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性顯著提高。其結(jié)論是，多核虛擬化平臺完全可以有計劃、有步驟地在電力行業(yè)加以推廣和應(yīng)用，特別是對于CPU和內(nèi)存敏感的統(tǒng)計信息系統(tǒng)應(yīng)用，虛擬化應(yīng)用的效果顯著，對于磁盤以及網(wǎng)絡(luò)I/O敏感的應(yīng)用，如電子地圖信息系統(tǒng)應(yīng)用，多核虛擬化平臺同樣可以勝任，在著力改善存儲訪問的性能的情況下，效果更為出色。

虛擬化寫真

基于多核平臺的虛擬化測試，不僅為電力行業(yè)虛擬化應(yīng)用提供一手數(shù)據(jù)和經(jīng)驗，與此同時，其測試的步驟與過程，也使得虛擬化應(yīng)用的脈絡(luò)顯得愈發(fā)的清晰起來。

據(jù)有關(guān)技術(shù)人員介紹，多核平臺虛擬化需要用到的軟件包括VMware Infrastructure 3(VI3)企業(yè)版、VMware Converter遷移工具，以及其他動態(tài)負載均衡軟件。其中，VI3包括ESX Server和VirtualCenter兩個最為基本的軟件。

據(jù)了解，ESX Server主要用于創(chuàng)建虛擬機服務(wù)器。在這個過程中，需要首先創(chuàng)建一個稱為VMFS(Virtual Machine File System)的文件系統(tǒng)，用于解決常規(guī)文件系統(tǒng)在給定時間只允許一臺服務(wù)器讀寫同一文件的限制，VMFS是一個群集文件系統(tǒng)，它利用共享存儲，為多個虛擬機服務(wù)。當(dāng)這一步驟完成之后，就可以著手采用虛擬化軟件對現(xiàn)有CPU資源進行虛擬化分，劃分出虛擬CPU。它是執(zhí)行一個線程最為基本的運算單元，一個虛擬機可以配置多路虛擬CPU，具有并行處理多線程程序的能力。技術(shù)人員指出，針對虛擬化虛擬機CPU資源劃分，需要根據(jù)部署應(yīng)用的特性進行評估、基礎(chǔ)整合、定制評估，才能夠最終確認物理機服務(wù)器部署虛擬機應(yīng)用的數(shù)量和相關(guān)資源容量的分配，其結(jié)果還需要經(jīng)過反復(fù)實踐驗證，最終找到最合理的分配結(jié)果。它是虛擬化應(yīng)用系統(tǒng)保持可靠穩(wěn)定的關(guān)鍵。

當(dāng)虛擬機構(gòu)建完成之后，就可以在虛擬機安裝各種操作系統(tǒng)了，可以是windows，也可以是Linux操作系統(tǒng)。通過上述過程，細心的用戶可以發(fā)現(xiàn)，虛擬化首先安裝的是ESX Server，后安裝各種操作系統(tǒng)，而不是先安裝操作系統(tǒng)，再安裝虛擬化軟件。其差別就在于英特爾在多核處理器平臺所內(nèi)建的英特爾?虛擬化技術(shù)。

英特爾?虛擬化技術(shù)對于虛擬化提供了芯片級的技術(shù)支持，如此，諸如VMware等虛擬化軟件就可以直接調(diào)用CPU芯片各種資源，而不用通過操縱系統(tǒng)。否則，虛擬化還要通過操縱系統(tǒng)調(diào)用CPU資源，不僅非常復(fù)雜，還需要占用部分系統(tǒng)開銷，虛擬化的效率不高。因此，英特爾基于芯片級的虛擬化技術(shù)支持，成就了虛擬化技術(shù)的蓬勃發(fā)展。

有關(guān)VirtualCenter，它是一個虛擬化服務(wù)器的管理平臺，為了實現(xiàn)客戶端(ClIEnt)遠程登錄管理，除了VirtualCenter Server之外，還需要安裝VirtualCenter Client。與此同時，需要額外安裝一臺License Server，進行有關(guān)虛擬化軟件的授權(quán)管理，當(dāng)用戶采用Host License方式時，就不需要單獨安裝License Server了。

應(yīng)用遷移部署與壓力測試

對于虛擬化應(yīng)用而言，除了整合之外，其更為突出的作用在于應(yīng)用遷移，以及系統(tǒng)可靠性有效提升。其中，Vmotion(熱遷移)使得應(yīng)用在不中斷的情況下，從一個虛擬機順利遷移到備用的虛擬機。

在測試中，技術(shù)人員使用VMware Converter管理工具對其中的一臺虛擬機進行遷移，由于測試環(huán)境所使用的是百兆網(wǎng)絡(luò)，并不符合Vmotion所推薦使用的千兆網(wǎng)絡(luò)，但是在給出提示的前提下，遷移仍然可以進行。測試中，當(dāng)遷移過程完成了94%的時候，管理界面顯示，虛擬機已被順利遷移，有關(guān)訪問已經(jīng)指向了新的虛擬機服務(wù)器，說明Vmotion功能測試順利。

Vmotion完成之后，技術(shù)人員進行了另外一項測試：人為刪除Vmotion后的虛擬機服務(wù)器，結(jié)果顯示，系統(tǒng)自動找到并切回到之前的虛擬機，繼續(xù)提供服務(wù)，系統(tǒng)應(yīng)用不中斷。從而，在不同的虛擬機服務(wù)器之間，構(gòu)建了雙機容錯(HA)的功能和特性。

在統(tǒng)計信息系統(tǒng)的壓力測試中，技術(shù)人員用20個并發(fā)虛擬用戶測試腳本，以及每個模擬操作30循環(huán)次數(shù)的頻率，對虛擬服務(wù)器進行加壓，它相當(dāng)于實際生產(chǎn)系統(tǒng)中200個用戶同時在線。其測試結(jié)果表明，虛擬環(huán)境系統(tǒng)事務(wù)平均相應(yīng)時間對比實際環(huán)境提高了15倍。在電子地圖信息系統(tǒng)測試中，有關(guān)各種訪問操作，如查詢定位、地圖平移、圓選查詢以及點擊查詢等，虛擬機環(huán)境較之生產(chǎn)系統(tǒng)其性能有所降低，但是考慮到測試環(huán)境沒有采用HBA存儲卡，而是借助網(wǎng)卡，采用iSCSI方式訪問存儲的事實，此類對于磁盤以及網(wǎng)絡(luò)I/O具有較高的要求應(yīng)用，其結(jié)果也在情理之中，可以通過改善存儲，提高系統(tǒng)的性能。虛擬機環(huán)境下的華電信息中心知識平臺現(xiàn)在已正式投入運行，系統(tǒng)性能、穩(wěn)定性等應(yīng)用情況良好。

透過科學(xué)地測試實踐，不難得出這樣的結(jié)論，多核平臺虛擬化的時機已經(jīng)成熟，電力行業(yè)信息化應(yīng)用即將進入虛擬化的春天。