虛擬化應用由“虛”入“實”的五步

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在上海浦東張江軟件園，一間并不寬敞的辦公室里，江瑋一邊全神貫注地盯著電腦屏幕，一邊不停地敲打著鍵盤，桌上堆滿了一摞密密麻麻的數(shù)據(jù)表格。作為BearingPoint（畢博）上海開發(fā)中心的高級IT經(jīng)理，江瑋正在負責一項極富挑戰(zhàn)性的工作：他即將為畢博上海開發(fā)中心啟動虛擬化項目，并在1-2年內(nèi)將其融入覆蓋畢博全球的虛擬化體系中。

“我們將在新加坡和美國建立兩個同步的數(shù)據(jù)中心，采用虛擬化技術連接全球的IT基礎架構。” 江瑋向記者表示。
 
畢博的計劃只不過是虛擬化浪潮的一個縮影罷了。從著名的Linux world 到Intel  IDF，從微軟收購Connectix到EMC吞并VMware，虛擬化這個早在40多年前就誕生于IBM大型主機上的技術近兩年忽然燒起了一把火。市場調研機構Forrester Research的調查結果顯示，全球1200名企業(yè)CIO中75%的人知道虛擬化技術，26%的人部署了這項技術，另有8%的人將在明年試驗該技術。
 
對用戶來說，虛擬化技術究竟意味著什么？如何規(guī)劃實施路線圖，把虛擬化應用落到實處？記者以畢博的案例為藍本，總結了以下五步秘訣。
第一步：分析系統(tǒng)應用和管理的瓶頸
 
作為一家以服務客戶為主的機構，畢博上海開發(fā)中心對內(nèi)的應用非常簡單，只有財務、HR、OA等小型系統(tǒng)。但隨著咨詢業(yè)務的增長，公司的IT規(guī)模迅速擴張。目前，該開發(fā)中心有60多臺服務器，這些服務器都是提供給客戶做軟件開發(fā)測試用的，上面跑著“千奇百怪”的應用。每當一個新case啟動，項目經(jīng)理就會向IT部門申請相應的設備，等到項目結束的時候再歸還回來。
 
然而，這種“case by case”的應用模式讓江瑋很是頭疼。隨著項目的推進，客戶對硬件升級的要求層出不窮，且極為瑣碎：比如今天要升級CPU，明天要加硬盤，后天又說內(nèi)存不夠了，IT部門的員工為此忙得團團轉；不少急于上馬的項目需要使用新設備，可有時剛買進一臺服務器，老設備就空出來了，很難做到新老項目同步切換；服務器的使用情況也很不一樣，有的機器已經(jīng)“超負荷”運轉了，有的則閑置了大半資源。
 
“我們面臨著應用和管理兩方面的瓶頸，而這種瓶頸正是計算資源的不平衡利用和傳統(tǒng)應用模式所帶來的。” 江瑋說，“在'一對一'（一臺服務器對應一個應用）的舊模式下，企業(yè)很難突破物理設備對應用部署的限制。有沒有一種統(tǒng)一的管理方式，能讓IT部門根據(jù)應用對計算的不同需求靈活調配資源呢？比如說，有些應用需要較強的運算能力，就給它配置主頻更高或更多的CPU；如果某個應用很吃內(nèi)存，只要分配更大的內(nèi)存容量就行了”。
 
這正是“虛擬化”所要做的。通過虛擬技術，企業(yè)能夠屏蔽掉IT設備物理屬性的差異，把自身的計算能力封裝成標準化的“資源池”，并用統(tǒng)一的方法去訪問它們。例如，我們可以把10臺物理服務器變成兩臺'虛擬'的大服務器，也可以將每臺物理服務器劃分成若干個小虛擬機，運行若干個不同的應用。這樣的話，所有的物理資源都可以按照邏輯來管理，實現(xiàn)資源對應用的'按需分配'。我們就不會被項目牽著鼻子走了。
 
虛擬化是一種很有用的技術，但千萬不要為了虛擬化而虛擬化。企業(yè)問自己的第一個問題是：我有虛擬化的需求嗎？實施虛擬化無非有兩個目的，一是省錢，二是省力。中國日報網(wǎng)技術總監(jiān)封志謙認為，虛擬化的目標是實現(xiàn)系統(tǒng)集成和流程的整合，應用比較單一的企業(yè)就沒必要實施虛擬化?！叭绻髽I(yè)的IT基礎架構和應用管理本身就比較簡單，虛擬化非但不能帶來成本的節(jié)省或管理的簡化，還有可能會增加你的IT支出和應用環(huán)境的復雜度?！?BR> 
不少企業(yè)對虛擬化技術敬而遠之，因為CIO們擔心一個籃子里放了太多的雞蛋。北京統(tǒng)一石油化工有限公司CIO邵其永說，假如一臺單一的服務器出故障了，只會影響某個應用；而如果運行著10臺虛擬服務器的主機出了故障，造成的損失就更大。這種擔心是可以理解的，不過也有相應的解決辦法，我們可以盡量把關聯(lián)度高的應用集中到一起。因為這些應用原來就是相互依賴的，單點部署并不會提高風險的概率。 此外，支持虛擬化技術的設備一般都有相對較高的可靠性和足夠的冗余措施，如多節(jié)點配置。

 第二步：詳細盤點IT資源
 
有了虛擬化的朦朧想法之后，江瑋開始全面的摸底調查。他逐一清點開發(fā)中心的服務器、網(wǎng)絡、存儲等基礎設施，記錄其工作負載情況，列出一張詳細的數(shù)據(jù)匯總表；再找來各業(yè)務部門的負責人，請他們仔細填寫調研表格，根據(jù)項目進展提出未來1-2年內(nèi)對計算能力的需求。調研的內(nèi)容還包括運行各種應用需要搭建的軟件環(huán)境，如操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等等，以備日后參考。
 
這次摸底調查的結果讓江瑋大吃一驚：畢博上海開發(fā)中心的IT基礎設施利用率差別懸殊，有些服務器的存儲空間很富余，但CPU早已不堪重負；而有些服務器80%的CPU資源是閑置的，硬盤卻瀕臨爆滿。此外，開發(fā)中心現(xiàn)有的60多臺服務器中有接近30%的機器已經(jīng)太“古老”了，亟需升級或者淘汰。“如果按照傳統(tǒng)的應用模式來計算，我們至少要再買25臺服務器?！?nbsp; 
 
接下來，江瑋又根據(jù)業(yè)務經(jīng)理填寫的需求調研表推算出項目所需計算能力的總和，再與現(xiàn)有的全部計算資源（比如公司一共有多少個CPU？多少內(nèi)存？多大的存儲容量？……）相比較。這種計算方式的依據(jù)在于，虛擬化能夠讓IT基礎設施的利用率得到充分釋放，因此它們不再被看作一個個物理的設備，而可以切割成CPU、內(nèi)存、硬盤、I/O等基礎架構組件。隨著應用需求的提高，IT部門只要往虛擬服務器里增加計算組件就可以了。“我們得出的結論是，如果能夠對現(xiàn)有資源實施充分的虛擬化，只要購買10臺服務器就能滿足需求”。
 
在采用虛擬化技術之前，CIO必須先對企業(yè)的IT基礎架構有一個全盤把握，這是一項基礎但必要的準備工作。資源盤點的內(nèi)容包括服務器的數(shù)量、內(nèi)存、網(wǎng)絡帶寬、存儲容量、以及各個設備的工作負載等等，以便得出一份詳細的資源使用狀況報告。上海通用IT總監(jiān)陳穎劍表示，CIO需要充分考慮應用成長性，如現(xiàn)有應用負載的數(shù)據(jù)量會不會突然增長？未來多長時間內(nèi)，企業(yè)將面臨計算能力或存儲的瓶頸？
 
CIO還需對企業(yè)規(guī)模和應用系統(tǒng)的特點有一個更全面的考量。江瑋認為，虛擬化通常適合部署在中等規(guī)模的企業(yè)，因為小企業(yè)難以從整合中得到規(guī)模效益，而大企業(yè)由于機構龐大又很難全面落實；鑒于虛擬化的目的是推動IT架構從分散走向統(tǒng)一，企業(yè)原有的應用環(huán)境要“相對集成”，否則會提高部署的難度和風險；此外，企業(yè)最好有走向SOA（面向服務的架構）的計劃，這將使虛擬化基礎架構的彈性得到更大的發(fā)揮。
 
第三步：選擇合適的虛擬化技術和方案
 
虛擬化技術有很多種，目前主要可以分為三大類：基于硬件的虛擬化（如HP的nPar）、基于Hypervisor技術的軟件虛擬化（如IBM的Micro-Partition）、以及基于操作系統(tǒng)的軟件虛擬化（如Solaris Container）；從架構的角度看，X86架構虛擬化市場最重要的廠商是VMware，它是首家虛擬出x86指令系統(tǒng)集的軟件供應商；此外，一些開源廠商也在提供虛擬化技術，像OpenVZ、XenSource等。
 
據(jù)悉，畢博上海開發(fā)中心的服務器以X86架構為主，主要跑在兩大OS平臺上：UNIX和WINDOWS（兩者的比例是5：5）；此外還有少量Sun的機器，運行的是SPARC芯片和Solaris操作系統(tǒng)。由于硬件平臺主要基于X86架構，對畢博來說，最合適的選擇莫過于VMware，可是VMware的虛擬機不能在SUN SPARC上運行；開源軟件OpenVZ的虛擬化技術雖然能夠實現(xiàn)對Sun 的支持，但該技術10月份才通過應用測試，成熟性還有待驗證；此外，與VMware相比，OpenVZ會帶來一定程度的性能下降。
 
 經(jīng)過仔細權衡，江瑋決定采取分步式的方案：先用VMware的免費單機版軟件VMware Workstation進行小范圍的應用測試和部署，等系統(tǒng)環(huán)境成熟之后再全面實施正式的商業(yè)版VMware Infrastructure 3；同時運用OpenVZ的方案把Sun的系統(tǒng)整合起來，作為某些關鍵應用的備份平臺。
 
 新技術的選擇取決于兩點：企業(yè)對自身應用的了解和對技術的掌握程度。上海通用IT總監(jiān)陳穎劍告訴記者，不要指望一下子就能找到“通吃”的工具。例如，上海通用采用硬分區(qū)和邏輯分區(qū)技術，把十幾個外圍的應用系統(tǒng)都集中到一臺服務器上，而對部分生產(chǎn)采集系統(tǒng)的虛擬化整合則是通過VMware實現(xiàn)的。
 
他認為：對于測試和研發(fā)項目來說，因為研發(fā)人員需要使用許多不同的操作系統(tǒng)，這使得相關成本很難估計，較好的選擇是硬件虛擬化；服務器合并通常發(fā)生在支持在線應用和數(shù)據(jù)的生產(chǎn)型服務器中，需要考慮的兩個主要因素是處理損耗和服務器利用率。其中，較好的解決方案是操作系統(tǒng)虛擬化，因為操作系統(tǒng)虛擬化擁有更低的服務器損耗，因此能夠顯著提升服務器的利用率。
第四步：全面評估 長期規(guī)劃
 
盡管虛擬化能夠提高服務器利用率，節(jié)省硬件投入，但其居高不下的軟件成本還是令CIO們望而卻步。據(jù)介紹，VMware Infrastructure 3是以CPU數(shù)量為標準收取軟件授權費的，按照畢博的規(guī)模，光軟件這塊的支出就要幾百萬。“部署虛擬化項目劃得來嗎？”江瑋有些猶豫了。
 
他想起了自己在貝塔斯曼工作時親身經(jīng)歷的一個例子：貝塔斯曼荷蘭數(shù)據(jù)中心原來有5臺IBM AS400和17臺PC 服務器，經(jīng)過成本評估，他們毅然決定淘汰這5臺維護費用高昂的舊主機，新買10臺PC服務器實施虛擬化整合?！爱敃r很多人都覺得用PC Server代替AS400是腦筋有問題，而且10臺服務器+虛擬化軟件的一次性投入也是很大的。但事實上貝塔斯曼用1年半時間就收回了成本?！?BR> 
根據(jù)未來的IT預算及應用增長情況，江瑋對虛擬化技術的總擁有成本（TCO）和投資回報率（ROI）進行了進一步核算。他把所有可能影響ROI的因素（包括虛擬化的實施范圍、硬件、軟件、運維、管理、應用部署、人員培訓以及災難恢復成本等等）綜合到一起，對整合前后的系統(tǒng)及應用進行全面評估和比較后，制訂了分步實施的投資方案。“我們計劃用兩年時間實現(xiàn)基礎架構的虛擬化，將應用逐步部署到新平臺上。預計到2009年項目結束的時候，虛擬化方案的投資回報將是傳統(tǒng)方案的1.8倍。”
 
在虛擬化項目中，技術的實施成本及投資回報（ROI）是困擾CIO的普遍問題之一。虛擬化實施需要衡量每種技術的總擁有成本，諸如硬件支出、軟件許可、運維管理以及人員培訓成本等。陳穎劍表示，虛擬化的成本效益一般體現(xiàn)在后期，比如運維管理、新應用部署、災難恢復等環(huán)節(jié)。通常企業(yè)容易犯的錯誤是，由于預算緊張購買了比實際需求少的設備，結果后來往往需要花費更多的錢來升級系統(tǒng)。在這種情況下，最好是把整個項目延遲，而不要去搭建一個不夠用的平臺，否則將很可能招致失敗。
第五步：選擇切入時機循序漸進
 
畢博的虛擬化計劃還面臨著最后一個難題：如果全面部署虛擬化，怎樣把尚處在開發(fā)測試中各種“千奇百怪”的應用移植到虛擬服務器上？等待他們的將是一個勞師動眾的大工程。
 
江瑋的實施思路是“避實就虛”，先確定一個虛擬化大框架，在符合這個大框架的前提下“繞開”會與之產(chǎn)生沖突的環(huán)節(jié)，一步步的解決。具體措施是：①在空閑的服務器上先行部署虛擬化技術，對所有新啟動的項目一律分配虛擬服務器資源，使虛擬化成為應用的標準環(huán)境；②把所有還在開發(fā)測試應用的服務器先擺在一邊，等項目結束再一個一個部署，逐步納入進來；③淘汰那些過于“古老”的服務器，節(jié)省下來的維護費用用于設備更新；④將少量性能強大但不支持虛擬化功能的服務器作為虛擬化框架的補充，如充當備份平臺或提供給少數(shù)有特殊需求的應用。
 
“部署虛擬化一定不能過于追求完美，而且要有足夠的耐性，”江瑋說。
 
正確地計劃虛擬化實施的時間步驟，對項目的成功非常關鍵。別期望一夜之間就實現(xiàn)整合，要充分計劃并適當安排時機，以便應付所有可能的情況。企業(yè)最好將整合與另外的升級方案捆綁在一起，這樣會獲得最大化的價值。比如替換老的系統(tǒng)、一次以改進安全性或災難恢復能力、存儲簡化等為目標的基礎架構升級、壓縮數(shù)據(jù)中心的物理占地空間等等。

對CIO的另一個建議是：盡量減少應用移植。許多用戶發(fā)現(xiàn)最艱難的部分就是向虛擬數(shù)據(jù)中心的移植。“安裝一臺大服務器并在上面建立多個虛擬服務器是容易的，但要把應用從物理設備向虛擬層遷移則是一個費錢、費時、困難重重的過程?！焙銟s國際CIO高宏飛說：“對中小企業(yè)而言，與其做應用移植還不如去開發(fā)一套新程序。這簡直是個不可能完成的任務。”  (it168)