一、前言
天津機輛軌道交通裝備有限責任公司（以下簡稱天津裝備公司或公司）是中國北車股份有限公司的全資子公司，是中國鐵路機客貨車配件的生產、研發基地。企業始建于1909年，由清政府借款，德國人承建并代管，具有百年歷史。中華人民共和國成立后，企業歷經六十年的發展和五次較大規模的技術改造和廠區擴建，具備了數控加工、精密鍛造、熱處理等工藝手段，擁有了工藝制作、現代化檢測、計算機應用等科技能力。
公司注冊資本為16600萬元，占地面積360000平方米，公司職工人數1506人，各類機械動力設備1208臺（套），其中數控加工設備110臺、檢測設備174臺。主產品有彈簧、緩沖器、制動機、增壓器、調速器。隨著公司產品結構調整步伐的不斷加快，出口美國、俄羅斯箱體系列及多元產品工程機械漲緊裝置系列、無縫鋼管行業軋制工具系列、環保食品機械系列產品已穩定規模，石油開采行業智能抽油機系列產品已經量產。
2000年2月獲得質量體系認證；2005年12月獲得環境管理體系認證和職業健康安全管理體系認證；2007年5月計量試驗中心通過了ISO/IEC17025國家實驗室認證。2011年通過了天津市企業技術中心和國家高新技術企業的認定。2012年4月，北車彈簧研發中心在公司設立。2012年11月份通過IRIS體系認證。
在行業地位不斷提升的前提下，信息化建設逐漸成為了公司發展的重中之重，在不斷深化建設中，天津裝備公司以技術創新為目標，采取行業標準方法方式予以改進提升，不斷與時俱進向現代化企業大步邁進。
二、成果實施背景
隨著公司信息化發展，各種信息化應用服務要求不斷增加，硬件服務器需求逐年上升，對系統安全性的要求不斷增強，UPS不間斷電源，空調等配套附屬設施、服務器維護費、軟件費、電費、服務人工等附加成本也隨著服務器的增加逐年上升。技術維護人員因維護量過大、收入偏低等原因也不斷流失，為應用系統的使用留下諸多信息安全隱患。
此時，如何為企業解決以上問題，節省企業信息化開支，增強企業信息化能力，如何以技術為手段開展管理道路，成為了管理信息部的首要任務。
作為管理信息化的技術人員，在信息化探索的道路上經過多次大膽的嘗試，在技術測試中不斷總結經驗教訓，根據公司不斷發展的業務需求與經濟效益和管理安全性進行總體全面的考慮，進行了無數次的調研與認證，在2012年公司迎來了“中國北車信息化登高2號工程天津裝備公司財務業務一體化ERP項目”的契機，結合公司ERP項目實施的需求，與公司發展對基礎架構的虛擬化整合的方案已到了勢在必行的階段。
三、管理成果的主要內容
1.項目的規劃
良好的方案設計是項目實施的關鍵，根據公司實際情況，管理信息部技術人員進行了詳盡的規劃措施。
1.1 資金現狀與需求調研
公司對信息化投資在最近兩年可謂不遺余力，信息化投資率達到每年新增設備的57%，今年對ERP服務器的投資也是占了較大份額，但每次投資決定都經過漫長的研究與分析，信息化資金來之不易，作為技術人員我們在拿到資金預算后都決心要將不多的預算用在刀刃上，所以根據ERP需求與未來使用要求應為軟硬件做到一次投資，五年內服務器及系統應用可無需有再次太大投資。
1.2 方案選型
首先Citrix 公司給我公司提供了桌面虛擬化整體解決方案，并提供瘦客戶機進行方案測試，在調研過程中發現，由于公司區域比較廣，網絡線路形式多種多樣，有無線、網線、光纖、DSL，且帶寬質量無法保證。客戶端近幾百臺，如有問題，維護人員將疲于奔命影響ERP等業務的正常實施。且瘦客戶機價格與市場上臺式機價格相近，若不用瘦客戶機，采用公司原有機器，又因配置參差不齊，需再次進行部分投資而與我公司需求不符。
HP公司為我公司原服務器供應商，向我公司推薦微軟 Windows Server 2008 Hyper-V與VMware ESXserver服務器虛擬化方案。經調研微軟 Windows Server 2008 Hyper-V方案中虛擬化功能只在X64位系統的Server 2008標準版、企業版、數據中心版中作為虛擬管理程序提供，且硬件需求至少為64位可激活帶VT技術。而對非微軟系統的支持較差，而我公司部分殺毒軟件網關及行為管理服務器恰恰是Linux底層系統服務的，所以又與公司需求相沖突，與需求不符。
而VMware ESXserver服務器虛擬化的出現彌補了各個方面的不足，并且經調研VMware在服務器虛擬化上是市場占有率較高，成熟案例較多，易用性也較高，與我公司需求較符合。
至此選型有了方向，VMware服務器虛擬化在資金允許的情況下為首要選取方案。
1.3 供應商招標
根據公司《供應商管理辦法》的規定，對ERP需求的服務器配置我們進行了前期調研。IBM、DELL、HP公司在服務器及虛擬化方案軟硬件實施上均有較強的實施能力，并都給出了較完善的實施方案方法，能更好的根據公司需求做出符合未來五年規劃及系統應用軟件的使用，并可標準化。
后根據公司采購流程進行了招標采購，在同一基礎上，三個公司都做出了較完善的準備，通過樣機測試，兼容性比拼等方式進行了比較與測試，測試根據分數評判，最終選取IBM公司以成熟的VMware ESXserver作為實施軟件，不僅能達到ERP軟件要求的最高功能，而且能確保創新項目《數據中心基礎架構虛擬化整合平臺》，為所有服務器提供穩定與兼容性并存的易用性平臺，拔得了招標頭籌。
1.4 規劃實施要求
于是在借助ERP項目開展后硬件資源需求的前提下，根據公司實際在北車集團各兄弟企業，我公司率先創新使用服務器虛擬化平臺，大膽提出利用ERP項目新購服務器，建立《數據中心基礎架構虛擬化整合平臺》，組建服務器虛擬化群集，安裝VMware vSphere服務器虛擬化軟件，將信息一體化項目的ERP、PLM應用、數據、報表、測試和舊有過保修期的服務器，及隱患嚴重，但極為重要的14臺應用服務器通過虛擬化技術整合到三臺新服務器群集中，并最終可利用三臺服務器群集，達到可虛擬整合25臺服務器使用的目的。
逐步形成只需一人維護，即可充分發揮服務器所有資源，并保證服務器應用的安全使用，降低能源使用率。使因服務器老舊損毀，丟失數據等原因造成的業務停頓的隱患逐步消失。
增加管理圖像化，維護人員可通過VMware vSphere服務器虛擬化軟件產生的圖形報表掌握服務器狀況，靈活調整服務器配置。
2.網絡拓撲建立
虛擬化技術的引入，不會對現有的網絡架構做本質上的顛覆，原先的架構仍然是延續的，只是在數據中心的基礎設施方面，大大減少了需要維護和管理的設備，如服務器、交換機、機架、網線、UPS、空調等等，而且安全性也有增加。
圖1 網絡拓撲
3.方案構成
3.1 硬件實施部分
使用用于服務器整合的高性能服務器。
對現有 3 臺 IBM x3850x5 進行擴容，根據前期規劃的要求，使這3臺 server 每臺達到虛擬化 10～15 臺虛擬機的配置要求，然后安裝虛擬化軟件，以這 3 臺 server 為基礎搭建虛擬化架構。
選擇這 3 臺 x3850x5 的目的很明確，就是盡量降低購買成本，充分利用現有資源。并且 x3850x5 的擴展性還是比較強的，經過有計劃的擴容之后，基本上可以達到虛擬化整合的初期效果。
這 3 臺 x3850x5 服務器的配置如下：
四個 Intel 6 核 Xeon E7-4807 處理器(1.86GHz，18M 緩存)，配置 4 塊內存板，128GB(16x8GB) 1066MHz DDR3 內存，標配 4 個 2.5" SAS 熱插拔硬盤托架，標配 M5015 RAID 卡，主機帶兩個千兆以太網端口，標配 2 個 1975W熱插拔電源(帶 2 根 PDU 電源線)， 4U 機架式，DVDRW 光驅，2*8GB HBA。
圖2 物理主機在虛擬系統內的信息顯示
3.2 軟件部分
主要配置以“12+1”方式體現，其中“12”指的是 12 套 VMware 虛擬架構套件企業增強版（VMware vSphere5 Enterprise Plus）使用授權；“1”指的是 1 套 VMware vCenter Management Server 使用授權。其中VMware VSPHERE 套件按照 CPU 數量計算 license，一個 license 管理 1個 CPU；
按照 3 臺 x3850x54 計算，每臺 x3850x5 是 4 顆 CPU，需要采購 12 套VMware VSPHERE 虛擬化套件。另外需要單獨采購一套 VMware vCenter 管理軟件。根據需要可選購 VMware PSO 部門提供的專業服務通過本服務，可以掌握如何根據實際情況做 vSphere 的高性能設定，掌握 vSphere 的基本技術和最佳實踐經驗；VMware 提供 2 臺 ESX server 服務器樣機的設定，可以模擬修改樣機的設定，根據實際情況做一定性能的設定。配置一套 vCenter Management Server；可提供 4 天的用戶現場 PoC（概念驗證）支持，便于在項目正式開始實施前，對虛擬環境進行試用與演練，同過該 PoC，可讓以后進行維護支持的工程師掌握更多的操作技能與經驗。
4.實施主要舉措
4.1 具體虛擬化服務分析實施
分析現有服務器的應用層次，并根據重要性在不影響正常工作業務的情況下做好服務器虛擬化系統的創建、遷移工作，通過VMware vSphere服務器虛擬化軟件創建ERP、PLM各個虛擬服務器系統，并將各個舊有保修到期，及有隱患服務器遷移至虛擬化服務器群集之中去，合理配置每臺服務器承載虛擬機的數量，使其虛擬機使用率不超過本身最大使用率的70%，這樣通過技術手段對物理服務器群集做虛擬化高可用HA配置，達到動態保護，可在運行中承受一臺物理機受損而數據系統照常運行不受損失的目的。
4.2 管理制度建立
制定了《天津裝備公司-數據中心機房管理辦法》、《服務器機房登記制度》和《IBM公司服務器季度服務巡檢表》、《虛擬服務器操作使用規范》。
4.3 正版軟件安裝
安裝 VMware 虛擬架構套件企業增強版（VMware vSphere5 Enterprise Plus），并使用授權注冊其中VMware VSPHERE 套件，按照 CPU 數量計算 license，一個 license 管理 1個 CPU；
安裝硬件分區許可，并根據規劃，為虛擬空間進行物理分配，為公司存儲、虛擬化留出使用空間。
安裝正版操作系統，激活相關系統，將公司所有涉及虛擬化系統的服務全部操作系統正版化。避免版權糾紛。
4.4 信息化安全管理
通過公司原有備份軟件Symantec NetBackup Enterprise Server V7.5，對服務器虛擬化軟件中的重要虛擬機系統進行每日備份，利用過保的舊有服務器、存儲設備進行虛擬機鏡像備份文件的存儲，并根據指定制度作定時數據驗證，與數據災難應急練習，為信息化系統安全作出全面的保障。
圖3 對虛擬主機及物理主機進行策略備份
4.5 項目實施進度
4.5.1 1月份具體實施進度
2013年1月，安裝虛擬服務軟件、建立操作系統，將ERP、PLM項目所需服務器創建安裝至虛擬化群集中，其中ERP項目應用服務器、數據服務器、報表服務器、測試服務器共四臺。PLM應用、數據服務器共兩臺。節省服務器三臺。
4.5.2 2月份具體實施進度
2013年2月，遷移已有DNC服務器一臺、DNS服務器一臺、信息平臺服務器一臺、OA服務器一臺。節省服務器共四臺。
4.5.3 3月份具體實施進度
2013年3月，整理公司已有數據并遷移FTP服務器一臺，存儲服務器一臺。
4.5.4 4月份具體實施進度
2013年4月遷移用友服務器、抽油機事業部、國際貿易部、采購部數據共享平臺服務器各一臺。節省服務器四臺臺。
4.5.5 計劃外進度的實施
利用舊有服務器安裝Symantec NetBackup Enterprise Server V7.5存儲備份系統，并制定策略，定時對已安裝虛擬服務器進行鏡像備份，并對可利用舊有服務器搭建了郵箱服務平臺。
節省計劃內設備開支。
對于測試階段所需模擬機，測試機，可對在虛擬機平臺根據需求靈活配置，在需要應用時啟動，建立測試環境，用后只需保留還模板鏡像，即可停用，下次再用還可再次快速組建，不占資源。
圖4 可靈活配置的虛擬主機
4.6 整體五年規劃
確定公司信息化服務器硬件購買與發展方向，做不斷擴大虛擬化集群的準備，利用虛擬服務技術做好五年規劃。
四、數據中心基礎架構虛擬化整合實施后的成果和展望
隨著虛擬服務數據中心基礎架構的形成，在幾個月的運行中與預測規劃的效果一直，符合公司信息化發展與未來適用的要求，具體成果如下：
1.成本大幅降低
降低總體擁有成本（TCO）、提高投資回報率（ROI）通過服務器整合，控制和減少物理服務器的數量，明顯提高每個物理服務器及其 CPU 的資源利用率，從而降低硬件成本。
降低運營和維護成本，包括數據中心空間、機柜、網線，耗電量，冷氣空調和人力成本等。
2.運營效率大幅增加
加快新服務器和應用的部署，大大降低服務器重建和應用加載時間。主動地提前規劃資源增長，這樣對客戶和應用的需求響應快速，不需要象以前那樣，需要長時間的采購流程，然后進行嘗試不需要象以前那樣，硬件維護需要數天/周的變更管理準備和 1-3 小時維護窗口，現在可以進行快速的硬件維護和升級。
3.系統安全性大幅度提高
由于采用了虛擬化技術的高級功能，并配置虛擬化高可用性功能HA，使業務系統脫離了單臺物理硬件的束縛，可以實現更高級別的業務連續性要求，提升了系統安全性、可靠性。通過虛擬化技術，降低了物理硬件的故障影響力，減少了硬件的安全隱患。通過虛擬化整合，減少了設備的接入數量，安全防范的范圍能夠得到更有效地控制。
4.陳舊硬件和操作系統的投資保護
虛擬化平臺具有更廣泛的操作系統（OS）兼容性，不再擔心舊系統的無法使用，并且通過自動更新功能實現維護和升級等一系列問題。
5.為將來的集中網絡存儲提供可能
對于由于成本或者其他原因沒有接入到存儲網絡（SAN， iSCSi 和 NAS）的服務器，整合后物理服務器數量減少，可以考慮接入到存儲網絡，這樣充分利用網絡存儲的優勢，將這些分散的數據集中管理備份，為這些服務器和應用的以后的容災打下基礎。同時，通過虛擬機的特有功能和網絡存儲的有效結合，提高了這些應用的可用性，移動性和靈活性。
對公司原計劃購買的UPS設備，空調降溫設備進行暫緩購買，并逐步減少舊有服務器的全功率運行，做冷備份處理，節省大量能源，降低了能耗。
圖5 天津裝備公司虛擬化數據中心圖表
五、總結
通過在天津機輛軌道交通裝備有限責任公司實施數據中心基礎架構虛擬化整合后，大量設備整合成動態的虛擬化資源池，從而大大提高資源利用率，降低成本，增強了系統和應用的可用性，提高系統的靈活性和快速響應，實現服務器效率的大幅提升，并使系統管理員可以靈活的運用虛擬化技術，為公司進行服務器測試與調配，避免因人為調動給公司造成安全損失，在整體信息化規劃的前提下，天津裝備公司逐漸對服務器使用標準化，為未來信息化系統的升級打下了良好基礎，可隨時迎接新的信息化項目的開展。
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本文標題：數據中心基礎架構虛擬化整合的實施
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