電力行業(yè)多核平臺(tái)應(yīng)用虛擬化案例

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按照國(guó)務(wù)院的要求，“十一五”期間，單位國(guó)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(jì)，在我國(guó)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(dá)到了50%。按照IDC統(tǒng)計(jì)，全球每一美元的計(jì)算機(jī)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(shì)在今后4年內(nèi)還將增長(zhǎng)54%。屆時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其硬件的購(gòu)買成本，IT已經(jīng)成為了名副其實(shí)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(guó)內(nèi)行業(yè)用戶迫在眉睫的事情。

與國(guó)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(yán)重。系統(tǒng)應(yīng)用的效率不高，信息資源浪費(fèi)嚴(yán)重。據(jù)有關(guān)調(diào)查人員測(cè)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(jià)比的解決方案平臺(tái)。虛擬化技術(shù)一來(lái)可以有效降低系統(tǒng)的成本，因?yàn)槌杀静粌H僅是一次性的建設(shè)投入，更多的是系統(tǒng)日后的升級(jí)、擴(kuò)容以及管理維護(hù)和運(yùn)營(yíng)成本，涉及系統(tǒng)安全、部署等無(wú)形管理成本，也包擴(kuò)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(fèi)大量時(shí)間來(lái)搭建測(cè)試環(huán)境、系統(tǒng)升級(jí)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(lái)，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(dòng)調(diào)配硬件資源，使硬件資源效率得到充分發(fā)揮。對(duì)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(jìn)一步降低因?yàn)橄到y(tǒng)故障所導(dǎo)致的宕機(jī)，各項(xiàng)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(duì)于電力行業(yè)用戶而言，多核平臺(tái)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(qiáng)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(tái)?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(guó)內(nèi)的電力用戶。

有國(guó)內(nèi)電力用戶坦言，對(duì)于系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠，電力行業(yè)有著超乎想象的嚴(yán)格要求，只有那些成熟并已經(jīng)被行業(yè)應(yīng)用所證實(shí)的技術(shù)，電力行業(yè)才會(huì)加以采用。穩(wěn)定可靠是電力信息化應(yīng)用的前提。為了對(duì)虛擬化的效果進(jìn)行考察，在英特爾公司的大力支持下，華電集團(tuán)對(duì)多核虛擬化平臺(tái)進(jìn)行了嚴(yán)格的測(cè)試，并實(shí)地挑選了華電統(tǒng)計(jì)信息系統(tǒng)、華電電子地圖信息系統(tǒng)、華電信息中心知識(shí)平臺(tái)等三個(gè)關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用，對(duì)虛擬化應(yīng)用平臺(tái)進(jìn)行了在線壓力測(cè)試。

測(cè)試結(jié)果表明，多核虛擬化架構(gòu)中的虛擬機(jī)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(jī)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(jiǎn)單、方便，用類似于拷貝文件的方式，可以將應(yīng)用從一臺(tái)虛擬機(jī)輕松遷移到另外一臺(tái)虛擬機(jī)服務(wù)器，不僅管理效果顯著，由于虛擬機(jī)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(tái)完全可以有計(jì)劃、有步驟地在電力行業(yè)加以推廣和應(yīng)用，特別是對(duì)于CPU和內(nèi)存敏感的統(tǒng)計(jì)信息系統(tǒng)應(yīng)用，虛擬化應(yīng)用的效果顯著，對(duì)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(tái)同樣可以勝任，在著力改善存儲(chǔ)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(tái)的虛擬化測(cè)試，不僅為電力行業(yè)虛擬化應(yīng)用提供一手?jǐn)?shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，與此同時(shí)，其測(cè)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(lái)。

據(jù)有關(guān)技術(shù)人員介紹，多核平臺(tái)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(dòng)態(tài)負(fù)載均衡軟件。其中，VI3包括ESX Server和VirtualCenter兩個(gè)最為基本的軟件。

據(jù)了解，ESX Server主要用于創(chuàng)建虛擬機(jī)服務(wù)器。在這個(gè)過程中，需要首先創(chuàng)建一個(gè)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(shí)間只允許一臺(tái)服務(wù)器讀寫同一文件的限制，VMFS是一個(gè)群集文件系統(tǒng)，它利用共享存儲(chǔ)，為多個(gè)虛擬機(jī)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(duì)現(xiàn)有CPU資源進(jìn)行虛擬化分，劃分出虛擬CPU。它是執(zhí)行一個(gè)線程最為基本的運(yùn)算單元，一個(gè)虛擬機(jī)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(duì)虛擬化虛擬機(jī)CPU資源劃分，需要根據(jù)部署應(yīng)用的特性進(jìn)行評(píng)估、基礎(chǔ)整合、定制評(píng)估，才能夠最終確認(rèn)物理機(jī)服務(wù)器部署虛擬機(jī)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(shí)踐驗(yàn)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(jī)構(gòu)建完成之后，就可以在虛擬機(jī)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(xì)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(tái)所內(nèi)建的英特爾?虛擬化技術(shù)。

英特爾?虛擬化技術(shù)對(duì)于虛擬化提供了芯片級(jí)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(jí)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(gè)虛擬化服務(wù)器的管理平臺(tái)，為了實(shí)現(xiàn)客戶端(ClIEnt)遠(yuǎn)程登錄管理，除了VirtualCenter Server之外，還需要安裝VirtualCenter Client。與此同時(shí)，需要額外安裝一臺(tái)License Server，進(jìn)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(shí)，就不需要單獨(dú)安裝License Server了。

應(yīng)用遷移部署與壓力測(cè)試

對(duì)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(gè)虛擬機(jī)順利遷移到備用的虛擬機(jī)。

在測(cè)試中，技術(shù)人員使用VMware Converter管理工具對(duì)其中的一臺(tái)虛擬機(jī)進(jìn)行遷移，由于測(cè)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(jìn)行。測(cè)試中，當(dāng)遷移過程完成了94%的時(shí)候，管理界面顯示，虛擬機(jī)已被順利遷移，有關(guān)訪問已經(jīng)指向了新的虛擬機(jī)服務(wù)器，說(shuō)明Vmotion功能測(cè)試順利。

Vmotion完成之后，技術(shù)人員進(jìn)行了另外一項(xiàng)測(cè)試：人為刪除Vmotion后的虛擬機(jī)服務(wù)器，結(jié)果顯示，系統(tǒng)自動(dòng)找到并切回到之前的虛擬機(jī)，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(jī)服務(wù)器之間，構(gòu)建了雙機(jī)容錯(cuò)(HA)的功能和特性。

在統(tǒng)計(jì)信息系統(tǒng)的壓力測(cè)試中，技術(shù)人員用20個(gè)并發(fā)虛擬用戶測(cè)試腳本，以及每個(gè)模擬操作30循環(huán)次數(shù)的頻率，對(duì)虛擬服務(wù)器進(jìn)行加壓，它相當(dāng)于實(shí)際生產(chǎn)系統(tǒng)中200個(gè)用戶同時(shí)在線。其測(cè)試結(jié)果表明，虛擬環(huán)境系統(tǒng)事務(wù)平均相應(yīng)時(shí)間對(duì)比實(shí)際環(huán)境提高了15倍。在電子地圖信息系統(tǒng)測(cè)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(diǎn)擊查詢等，虛擬機(jī)環(huán)境較之生產(chǎn)系統(tǒng)其性能有所降低，但是考慮到測(cè)試環(huán)境沒有采用HBA存儲(chǔ)卡，而是借助網(wǎng)卡，采用iSCSI方式訪問存儲(chǔ)的事實(shí)，此類對(duì)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(chǔ)，提高系統(tǒng)的性能。虛擬機(jī)環(huán)境下的華電信息中心知識(shí)平臺(tái)現(xiàn)在已正式投入運(yùn)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(cè)試實(shí)踐，不難得出這樣的結(jié)論，多核平臺(tái)虛擬化的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟，電力行業(yè)信息化應(yīng)用即將進(jìn)入虛擬化的春天。