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1、数据中心服务器虚拟化优化（一期）方案2011 年 9 月 15 日名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 16 页 -目录一、虚拟化及云计算简介.3二、XX 公司虚拟化数据中心现状和面临的问题：.5三、优化方案.6虚拟化系统扩容.7虚拟化系统容量管理.8虚拟化系统监控管理.9虚拟化系统连续性管理.11虚拟化系统可用性管理.14四、优化实施步骤.15名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 16 页 -一、虚拟化及云计算简介利用虚拟化实现业务变革通过虚拟化提高IT 资源和应用程序的效率和可用性。首先消除旧的“一台服务器、一个应用程序”模式，在每台物理机上
2、运行多个VM 虚拟机。让IT 管理员腾出手来进行创新工作，而不是花大量的时间管理服务器。在非虚拟化的数据中心，仅仅是维持现有基础架构通常就要耗费大约70%的预算，用于创新的预算更是微乎其微。借助在经生产验证的VMware 虚拟化平台基础上构建的自动化数据中心，可以按需要随时将资源、应用程序甚至服务器分配到相应的位置。我们通过使用VMware vSphere 整合其资源池和实现计算机的高可用性，通常可以节省50%到 70%的 IT 总成本。可以在单个计算机上运行多个操作系统，包括Windows、Linux 等等。可通过创建一个适用于所有Windows 应用程序的虚拟PC 环境，让不同平台计算机运
3、行Windows。通过提高能效、减少硬件需求量以及提高服务器/管理员比率，可以降低资金成本可确保企业应用程序发挥出最高的可用性和性能可通过改进灾难恢复解决方案提高业务连续性，并在整个数据中心内实现高可用性可改进企业桌面管理和控制，并加快桌面部署，因应用程序冲突带来的支持来电次数也随之减少为什么应进行虚拟化通过实现IT 基础架构的虚拟化，可以降低IT 成本，同时提高现有资产的效率、利用率和灵活性。在全世界，各种规模的公司都享受着VMware 虚拟化带来的好处。数千家组织（包括财富100 强中的所有企业）采用VMware 的虚拟化解决方案。采用虚拟化软件的5 大理由提高现有资源的利用率：通过整合服
4、务器将共用的基础架构资源聚合到池中，打破原有的“一台服务器一个应用程序”模式。通过缩减物理基础架构和提高服务器/管理员比率，降低数据中心成本：由于服务器及相关IT 硬件更少，因此减少了占地空间，也减少了电力和散热需求。采用更出色的管理工具可以提高服务器/管理员比率，因此人员需求也得以减少。提高硬件和应用程序的可用性，进而提高业务连续性：可安全地备份和迁移整个虚拟环境而不会出现服务中断。消除计划内停机，并可从计划外故障中立即恢复。实现了运营灵活性：由于采用动态资源管理、加快了服务器部署并改进了桌面和应用程序部署，因此可响应市场的变化。提高桌面的可管理性和安全性：几乎可在所有标准桌面计算机、笔记本
5、电脑或Tablet PC 上部署、管理和监视安全桌面环境，无论是否能连接到网络，用户都可以在本地或以远程方式对这种环境进行访问。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 16 页 -什么是虚拟化？当下的x86 计算机硬件是专为运行单个操作系统和单个应用程序而设计的，因此大部分计算机远未得到充分利用。借助虚拟化，您可以在单台物理机上运行多个虚拟机，每个虚拟机都可以在多个环境之间共享同一台物理机的资源。不同的虚拟机可以在同一台物理机上运行不同的操作系统以及多个应用程序。虽然现在其他提供商都在争先恐后地涉足虚拟化领域，不过VMware 已经是虚拟化领域的市场领导者，使用客户已超过
6、170,000 家，其中包括财富100 强中的全部企业。虚拟化的工作原理是什么？VMware 虚拟化平台基于可投入商业使用的体系结构构建。使用像VMware vSphere 这样的软件可转变或“虚拟化”基于x86 的计算机的硬件资源（包括CPU、RAM、硬盘和网络控制器），以创建功能齐全、可像“真实”计算机一样运行其自身操作系统和应用程序的虚拟机。每个虚拟机都包含一套完整的系统，因而不会有潜在冲突。VMware 虚拟化的工作原理是，直接在计算机硬件或主机操作系统上面插入一个精简的软件层。该软件层包含一个以动态和透明方式分配硬件资源的虚拟机监视器（或称“管理程序”）。多个操作系统可以同时运行在单
7、台物理机上，彼此之间共享硬件资源。由于是将整台计算机（包括CPU、内存、操作系统和网络设备）封装起来，因此虚拟机可与所有标准的x86 操作系统、应用程序和设备驱动程序完全兼容。可以同时在单台计算机上安全运行多个操作系统和应用程序，每个操作系统和应用程序都可以在需要时访问其所需的资源。基于灵活的体系结构构建数据中心虚拟化一台物理机仅仅是开始。可以使用VMware vSphere（经验证的虚拟化平台，用作构建私有云与公共云的基础）跨数百台互连的物理机和存储设备进行扩展，构建一个完整的虚拟基础架构。IT 支持无需为每个应用程序永久性地分配服务器、存储空间或网络带宽。相反，硬件资源会根据需要在私有云内
8、部动态分配到所需的位置。优先级最高的应用程序总是能得到所需的资源，因而无需浪费资金去置办仅在高峰时间使用的多余资源。将该私有云连接到公共云以创建一个混合云，从而为企业提供茁壮成长所需的灵活性、可用性和可扩展性。以最低总体拥有成本(TCO)管理您的资源重要的不仅仅是虚拟化。我们使用管理工具来运行那些虚拟机，还需要能够运行企业所依赖的多种应用程序和基础架构服务。VMware 不但可以提高服务可用性，同时还能摒弃容易出错的手动任务。有了 VMware 虚拟化的帮助，可以更有效率、更有成效地实现IT 运营。信息中心将能够应付两倍乃至三倍于原来数目的服务器，使用户能够访问他们所需的服务，同时又保持集中控
9、制。因此，从桌面到数据中心可全面实现内置的可用性、安全性和性能。使用虚拟基础架构降低成本降低资金成本和运营成本，并提高运营效率和灵活性。在服务器整合的基础上更进一步，部署标准的虚拟化平台来实现整个IT 基础架构的自动化。VMware 客户已利用虚拟化的强大功能更有效地管理IT 容量，提供更高的服务级别，并简化了IT 流程。什么是虚拟基础架构？利用虚拟基础架构，可在整个基础架构范围内共享多台计算机的物理资源。借助虚拟机，可以在多台虚拟机之间共享单台物理机的资源以实现最高效率。资源在多个虚拟机和应用程序之间进行共享。业务需要是将基础架构的物理资源动态映射到应用程序的驱动力，即便在这些需要发生变化时
10、也是如此。可将 x86 服名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 16 页 -务器与网络和存储器聚合成一个统一的IT 资源池，供应用程序根据需要随时使用。这种资源优化方式有助于组织实现更高的灵活性，使资金成本和运营成本得以降低。虚拟基础架构包括以下组件：裸机管理程序，可使每台x86 计算机实现全面虚拟化。虚拟基础架构服务（如资源管理和整合备份），可在虚拟机之间使可用资源达到最优配置若干自动化解决方案，通过提供特殊功能来优化特定IT 流程，如部署或灾难恢复。将您的软件环境与其底层硬件基础架构分离，以便您可以将多个服务器、存储基础架构和网络聚合成共享资源池。然后，根据需要安全
11、可靠地向应用程序动态提供这些资源。借助这种具有开创意义的方法，我们的客户可以使用价格低廉的行业标准服务器以构造块的形式构建自我优化的数据中心，并实现高水平的利用率、可用性、自动化和灵活性。将虚拟基础架构优势带给数据中心通过VMware 虚拟化平台构建虚拟基础架构，可在IT 生产环境中享受虚拟化带来的好处。VMware Infrastructure 4 可以将分散的硬件资源统一起来以创建共享动态平台，同时实现应用程序的内置可用性、安全性和可扩展性。它支持多种操作系统和应用程序环境，以及网络和存储基础架构。更充分地利用现有硬件采用虚拟基础架构解决方案后成效显著，其中包括：x86 服务器的利用率提高
12、到60-80%（在非虚拟化的PC 中为5-15%）新应用程序的部署工作只需几分钟（而不是数天或数个星期）即可完成从计划外停机中恢复的时间缩短了85%二、xx 公司虚拟化数据中心现状和面临的问题：xx 公司在 2009 年开始测试并引入VMware 服务器虚拟化技术，通过虚拟化构建整个xx公司 IT 信息系统。目前，xx 公司绝大多数的 IT 信息系统已部署在虚拟化平台上，支撑总数约为 130 台的虚拟服务器，包括运行在windows、Linux 两种操作系统下的web 应用和数据库应用等各类企业信息化应用。根据与 vmware 的沟通交流与实际应用中的问题分析，xx 公司的现行虚拟化系统存在以
13、下不足：1、虚拟化系统已存在性能瓶颈。随着xx 公司业务的快速发展，部分ESX 主机系统的 CPU利用率会较长时间处于较高状态，基至达到60以上，性能有下降的趋势。另有部分虚拟服务器的 CPU 利用率也在 90左右。此外，ESX 主机系统的内存占用都在75左右，一旦发生故障切换，会给整个系统造成较大的负载，影响关键应用的性能。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 16 页 -2、虚拟化系统管理仅限于虚拟化系统本身，无法直观了解业务系统与虚拟化系统之间的关联，无法直观了解系统健康状态、性能等。具体体现在以下几个方面：无统一的系统状态管理，无法了解系统运行状态无统一的配置管
14、理和变更跟踪，无法了解当前的系统配置，也无法了解系统的变化无法从 IT 系统的管理延伸至业务系统，两个系统互相隔离无法对系统未来的容量需求做出准确的预估，也无法为预估提供有说服力的依据3、虚拟化系统的数据备份存在一定的问题。目前xx 公司虚拟化系统的数据备份通过Symantec Netbackup Enterprise 进行，每天进行所有系统的全备份。这种方式造成以下弊端：无重复数据删除，占用较多的存储空间，备份时间窗口较长,影响其它备份的进行无法了解备份状态、备份进程无法根据虚拟系统的优先级制定灵活的备份策略，以保证关键应用关键数据的安全性4、虚拟化系统存在单点故障。目前xx 公司通过一个
15、vCenter Server 管理虚拟化环境，在vCenter Server 宕机的情况下，一是无法管理整个虚拟化系统，二是如果这时候发生HA 切换、DRS 迁移，将没有 vCenter Server 进行计算衡量虚拟服务器的最佳目的地，切换迁移的结果将明显影响虚拟化系统的性能。同时，做为整个xx 公司的核心系统之一，并无完善的灾难恢复流程和计划，很难应对灾难的发生。通过上述分析，我们认为 xx 公司需要进一步完善虚拟化系统的建设和管理，以提高信息系统的运维和管理效率，提升运维服务的水平，从而保证其业务的正常开展和持续发展。三、优化方案xx 公司虚拟化数据中心的目标是建立统一高效的管理系统，覆
16、盖虚拟化系统的方方面面，做到对所有虚拟化系统的统一监控与管理，保证整个系统的高可用性和高可靠性。并以集中统一的管理方式，高效灵活的实施技术服务，以标准化、自动化的实施管理流程达到提供优质服务的效果，更好的为xx 公司的业务发展服务。根据 IT 数据中心运维管理的原理和要求，结合xx 公司信息系统现状，本着高起点、高标准的原则，计划从以下几个方面进行虚拟化数据中心的优化：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 16 页 -虚拟化系统扩容虚拟化系统容量管理虚拟化系统监控和事件管理虚拟化系统连续性管理虚拟化系统可用性管理采用技术客户经理模式完善改进虚拟化数据中心的运维虚拟化系统
17、扩容xx 公司虚拟化系统的性能瓶颈体现在计算资源上：CPU 利用率过高内存利用率过高因此，扩容分成两个方面：增加物理服务器，增加资源池计算资源升级 VMware ESX，提高单个虚拟服务器的计算能力目前 4 台服务器的配置是4 路 4 核 CPU，32GB 内存，另有两台两路是8GB 内存。因此 VMware 建议再增加两台更高配置的物理服务器到现有的资源池中，配置建议如下：CPU：4 路 8 核或更高内存：128GB 千兆位太网卡：4 张或更多HBA 卡：2 张对目前配置 8GB 内存的服务器进行内存扩容，使其内存达到128GB。同时，需要同步提升的是单个虚拟服务器的计算能力，因此 VMwa
18、re 建议将 ESX 升级至 VMware vSphere 4.1 企业增强版，升级后每个虚拟服务器可分配8 个 vCPU，而目前每个虚拟服务器最多只能分配4 个 vCPU，以保证 xx 公司关键应用的性能。升级过程涉及到vSphere 4.1 平台的搭建，vCenter 数据的迁移，虚拟服务器的迁移，vmtools 的升级，因此VMware 建议升级由 VMware 专业服务团队来进行。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 16 页 -在完成这次增加物理服务器和ESX 升级后，可在以后选择适当的时机扩充共享存储的容量。虚拟化系统容量管理xx 公司目前没有相应的系统容量
19、管理机制，VMware 建议 xx 公司采用容量管理，通过容量管理达到对虚拟化系统资源配置的清晰了解，包括目前的配置是否适应业务应用，有无过量配置，可否优化，目前的配置还能支撑多少新的业务应用部署，配置现在的需求和实际容量，需要在何时提出申请。以此达到有效利用资源；保障现有服务正常运行；在投入相对优化的前提下快速而及时地提供新服务的目的。xx 公司通过容量管理实现以下目标：建立 xx 公司虚拟化系统容量管理模型：通过数字表示可用资源的数量，数值越大，表明剩余的可用资源越多。当可用资源将在30 天内用尽时，以红色显示；将在60天内用尽时，以橙色显示。关键资源的可用性汇总视图：对于主要的环境资源，
20、包括CPU，内存，网络以及存储 I/O 等，汇总显示资源的可用性。提供资源可用容量的细节视图：可以详细显示资源使用情况和可用情况的变化图及趋势，指示当前状态，并指明状态转换点及剩余天数。达到实现容量预测分析，并建立容量优化的机制。周期性进行容量监控、健康检查，实现容量回收机制。通过容量管理工具自动化进行容量分析。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 16 页 -虚拟化系统监控管理xx 公司目前缺乏深入详细的监控管理。VMware 建议 xx 公司通过虚拟化系统的监控管理及早发现系统问题，在在众多报警中进行过滤筛选并进行故障根源分析。以帮助 xx 公司快速定位故障，主动管
21、理，保证业务系统的稳定运行，减少服务停顿时间，提高系统运行的稳定可靠性。xx 公司可以通过监控管理达到下列目标：实现虚拟化系统工作负载监控：工作负载度量显示当前虚拟系统基础架构中各节点（vCenter级别，数据中心级别，集群级别，ESX 主机级别以及虚拟服务器级别）的资源使用情况和资源需求情况。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 16 页 -关键资源的负载汇总视图对CPU，内存，网络以及存储I/O 等进行使用情况汇总。工作负载的细节视图详细显示资源缺乏情况和与之关联的对象，包括需要调整的系统组件以及受到影响的对象。显示性能问题并给出解决建议：如某个对象受到了影响还是导
22、致了问题；虚拟服务器的密度是否过大，是否应该迁移某些虚拟服务器到新的位置，是否缺少资源，是否存在配置问题，OS 和应用程序层面是否需要进行调整等等。实现虚拟化系统健康状况分析：健康状况度量用数值表示对象的健康状况，自动学习对象的行为特征，记录其在执行正常行为时的各项指标，当一项或多项指标出现异常时，及时向管理人员发出告警。分析故障点及故障原因当某个对象的健康状况出现问题时，系统将提供关于其健康状况的分析报告，明确指出问题所在并给出解决办法供管理人员进行参考。结合工作负载分析主机健康状况工作负载和健康状况都比较高的主机处于正常状态，负载较高但是健康状况较低的主机需要特别关注，健康问题可能因为负载
23、过高导致，健康问题如果影响到系统运行，则会造成较大的影响。分析业务监控、技术层面监控需求。在统一界面中查看网络、存储、主机、虚拟层、OS、DB、中间件、应用，并具有自学习能力，帮助xx 公司分析根源问题，主动预警。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 16 页 -虚拟化系统连续性管理xx 公司已部分实现了连续性管理，但在虚拟化管理系统高用性、虚拟化系统备份和异地灾备方面还存在不足，VMware 建议 xx 公司补充和完善连续性管理。本地虚拟化系统的高可用性：除了已实施的VMware HA、DRS 以外，为进一步提高系统安全性，建议对虚拟化系统管理核心vCenter S
24、erver也实施HA 保护，保证vCenter Server 及其数据库免受硬件、操作系统、应用程序和网络故障的影响，以达到管理核心时刻正常运行的效果。vCenter Server 的 HA 建议通过vCenter Server HeartBeat 实现。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 16 页 -虚拟化系统备份：根据应用优先级来制定备份管理策略，如针对不同应用的服务器设置不同备份的频率，不同的备份数据保留策略等，实现差异化备份管理。通过差异化管理即保证完成数据备份，又缩短每天的备份时间窗口，减少备份空间的占用。同时，通过统一的窗口了解备份作业的进程和状态，提高
25、备份效率，减轻系统管理员的负担。虚拟化系统的备份通过vStorageAPI 接口与 Netbackup 软件集成进行数据备份。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 16 页 -虚拟化系统的异地灾备：一期实施完成后，在今后条件允许的情况下建立业务级别冗灾中心，建立健全自动化的灾难恢复计划，以帮助提高灾难恢复效率，并可在日常管理中演练，保证计划的可行性。未来xx 公司考虑在两个中心之间通过VMware 虚拟化冗灾实现业务级别的系统冗余。通过连续性管理实现日常故障的快速恢复；在突发自然灾害或者突发事件的情况下在冗灾中心快速恢复业务，保证业务连续性和客户满意度。名师资料总结-
26、精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页，共 16 页 -虚拟化系统可用性管理xx 公司的业务系统由多层以及多个相关联的业务组成，通过可用性管理从各个层面保障业务可用性，并且通过自动化的工具从技术和架构上提高可用性，最终达到对 xx 公司业务的监控和管理，保证业务系统的正常运行。更进一步讲，可用性管理通过细化配置管理来深入了解和管理虚拟化数据中心。可用性管理平台着眼于系统配置数据（软、硬件）的发现、比较、变更管理和审计，以及虚拟服务器与物理服务器依赖关系，应用软件间相互依赖关系的发掘。通过细粒度的配置管理，帮助 xx 公司 IT 管理人员了解 VMware 虚拟化环境的组成（即虚拟化IT
27、基础架构），配置是否发生变化、什么时候发生的变化，虚拟化平台支撑的应用系统之间的相互依赖关系，从而达到精细化高效管理的效果，进而提高系统的可用性。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 14 页，共 16 页 -四、优化实施步骤上述优化措施并非一次性实施完成，结合xx 公司的具体情况，优化以渐进的方式进行，分步骤依次进行。第一期：规范和部署Vsphere 云计算系统，提高虚拟化系统计算能力，提升计算能力后进行容量、监控管理和完善虚拟化系统的备份，以进一步完善优化虚拟化数据中心的管理，按照目前的部署规模，信息中心计划在一期部署16 个 CPU 的虚拟化服务器系统，同时购买虚拟化管理中心
28、Vcenter Server 一套，目前我公司使用中有32 个物理 cpu 规模的虚拟化系统，为了在保证。所需购买软件清单和分项报价如下：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 15 页，共 16 页 -VMware vSphere 5 Enterprise Plus 企业增强版 8+1 型号描述数量单价小计VS4-ENT-PL-C VMware vSphere 5 Enterprise Plus for 1 processor(Max 12 cores per processor)VS4-ENT-PL-G-SSS-C Basic Support/Subscription for V
29、Mware vSphere Enterprise Plus for 1 processor for 1 year VS4-ENT-PL-AK-C VMware Enterprise Plus Acceleration Kit for 6 processors VS4-ENT-PL-AK-G-SSS-C Basic Support/Subscription VMware Enterprise Plus Acceleration Kit for 6 processors VS4-CHN-CP VMware vSphere 4.0 Media Kit Chinese version 总价：第二期：引
30、入可用性管理和vCenter Server 的高可用，实现精细化面向业务系统的管理。帮助业务人员和 IT 人员理解业务服务和支撑技术之间的复杂关系，采用一种综合的业务关联模型为企业组织提供高级的、实时的、可视化的业务及流程。第三期：建立灾备中心，在生产中心和灾备中心实现灾难恢复管理。在完成上述三个阶段的基础上，优化和完善数据中心的管理流程，包括明确管理员的职责和任务，推进发布管理和深化配置管理等，把 xx 公司虚拟化数据中心建立成一个管理规范、灵活健壮、富有弹性、可靠性高的数据中心，为xx 公司的业务发展提供有力的保障。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 16 页，共 16 页 -