中國石化集團勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院(以下簡稱鉆井院)創建于1973年8月，為中國石化集團公司重點研究院，主要承擔著石油鉆井、石油完井、石油灘海工程新技術研發應用、鉆井工程設計以及技術服務。信息中心存儲著企業的重要核心數據，是鉆井工藝研究院的“數字銀行”。經過多年的發展，在石油鉆井、石油完井、石油灘海工程新工藝、新技術、新裝備的研發推廣和技術服務等各個方面積累了大量寶貴的數據資料，開發了幾十個關鍵業務信息系統，各種數據量大、點多、電子化程度高、種類復雜、數據成本高、增長速度快。這些數據資料及應用系統對鉆井院的建設和發展作用巨大。但是鉆井院機房建設較早，各個應用都在單個服務器上運行，不管是應用服務器還是數據庫服務器都存在單點故障隱患，而且由于硬件老化故障、軟件故障、人為操作、黑客入侵、病毒破壞等各種因素的影響，數據安全存在一定隱患，數據的完整性和可用性沒有可靠保證。因此，亟需構建一套性能優異、功能完善的部署架構，利用服務器虛擬化、數據庫雙機、SAN存儲等技術，建設鉆井院完善的數據中心和集成應用中心，以最大限度地保證這些寶貴“財富”的安全。
經過詳細調研得知，VMware數據中心解決方案基于業界領先的虛擬化平臺構建，通過簡化業務基礎架構來創建更動態和靈活的數據中心，實現數據中心管理，從而提高業務敏捷性。其最著名的產品為ESX，安裝在裸服務器上的強大Server，稱為vSphere 系列，其中的Vmotion、HA、DRS為建立一個節能、高效、安全、自動管理、永不停轉的現代化數據中心提供了技術支撐。為此，我們選擇了該款產品作為鉆井院服務器虛擬化建設的支撐平臺。
1、系統實施方案
1.1 系統建設內容
鉆井院的服務器及虛擬化建設主要包括以下幾個方面的內容：
(1)四臺HP DL580 G7和一臺公用存儲利用VMware軟件進行虛擬化配置，建設應用服務管理中心。
(2)兩臺SUN T5440服務器和一臺公用存儲利用SUN Cluster集群軟件作數據庫雙機，建設數據集中管理中心。
1.2 系統部署拓撲圖
利用SUN Cluster集群軟件，將兩臺sun T5440服務器做成集群雙機，每臺機器的兩塊單口8GB HBA卡分別接到兩臺Brocade 300光纖交換機上，通過光纖交換機再與兩臺SUN 6580存儲連接。系統整體拓撲圖如1所示。
4臺HP DL580 G7利用VMware軟件進行虛擬化配置，然后通過光纖連接到兩臺Brocade 300光纖交換機上。整個系統方案采用的是SAN存儲架構。所有連接到光纖交換機上的服務器都可以訪問任一連接到光纖交換機上的存儲。
進行虛擬化配置的應用服務器HP DL580 G7共有4個千兆網絡接口。將4個端口進行鏈路聚合處理，增加帶寬。4臺服務器全部安裝VMware ESX進行虛擬化處理，共享一臺SUN 6580存儲。每臺服務器上的虛擬機采用VMware HA方式進行安裝。
2、關鍵技術要點
2.1 應用服務器虛擬化
本系統采用4臺HP DL580 G7作為應用服務器，每臺物理服務器進行虛擬化配置。按照實際應用需求，每臺物理機可以配置多臺虛擬機，每臺虛擬機可以安裝單獨的操作系統，負責不同的應用。四臺物理機共享一臺SUN 6580存儲，分別安裝VMware ESX軟件，通過一個VMware vCenter進行統一管理。當一臺物理機發生故障時，該物理機上的所有虛擬機自動轉移到另外三臺上，保證系統、應用的持續性。VMware的虛擬化技術將一個薄軟件層直接嵌入到服務器硬件上。虛擬化層支持對駐留在同一物理服務器上多臺虛擬機的管理。這些虛擬機將硬件與操作系統和應用程序分隔開來，它們可被看作是完全隔離的容器，每臺虛擬機都有其操作系統和應用程序。客戶能夠同時在同一物理機上運行Windows、Linux、Netware 和Solaris 等操作系統。
VMware vSphere 將業界標準的x86 服務器及其現有的處理器、內存、磁盤和網絡連接一起轉換到一個邏輯計算資源池中。操作系統及其應用程序則被隔離到安全、可移動的虛擬機中。隨后，該基礎架構會根據每個虛擬機的需要和優先級，將系統資源動態地分配給它們，從而實現了大型機級的容量利用率以及對服務器資源的控制。虛擬機可以在資源池中的任一物理服務器上運行，并且無需停機便可在這些服務器之間無縫地轉移。因此，虛擬機可被動態、自動地分配給資源池中最合適的主機，確保軟件應用程序的服務級別。
2.2 數據庫服務器雙機
本系統中負責運行數據庫的兩臺SUN T5440小型機安裝Solaris 系統，兩臺服務器共享一臺SUN 6580存儲，在系統之上利用Sun Cluster軟件進行雙機配置。當一臺服務器發生故障時，應用自動切換到另外一臺，以此來保證系統的可用性。典型的集群技術配置方案如圖3所示。
Sun Cluster 系統將Solaris 操作系統擴展為群集操作系統。群集是一種松散耦合的計算節點集合，提供網絡服務或應用程序(包括數據庫、Web 服務和文件服務)的單一客戶視圖。每個群集節點都是運行其自己進程的一個獨立服務器。這些進程可以彼此通信，對網絡客戶機來說就像是形成了一個單一系統，協同起來向用戶提供應用程序、系統資源和數據。
Sun Cluster 系統的優點如下：
(1)減少或消除由軟件或硬件故障引起的系統停機時間；
(2)確保數據和應用程序對最終用戶的可用性，而不管通常引起單服務器系統停機的故障屬于什么類型；
(3)通過向群集添加節點，使服務隨著處理器的添加而伸縮，從而增大應用程序吞吐量；
(4)提供增強的系統可用性，使您能夠不必關掉整個群集就可執行維護。
2.3 SAN存儲架構
本系統所采用的存儲架構方式是典型的存儲區域網絡(SAN)存儲架構。SAN可以定義為是以數據存儲為中心，采用可伸縮的網絡拓撲結構，通過具有高傳輸速率的光通道的直接連接方式，提供SAN內部任意節點之間的多路可選擇的數據交換，并且將數據存儲管理集中在相對獨立的存儲區域網內。由于SAN網絡采用了光纖技術，因此比起傳統的服務器原存儲的連接方式，SAN網絡具有更高的帶寬，支持更遠的距離，能夠提供更大容量的存儲設備。
SAN存儲系統采用模塊化配置方式，例如光纖交換機設備、光纖卡、磁盤陣列，以及各設備內部的數據傳輸通道、存儲設備內部的核心部件，可根據實際需求進行配置或容量擴充，由此可減少設備建設階段的前期投資，可真正實現根據用戶的需要進行擴充。
公用存儲是實現服務器虛擬化的必要設備，沒有存儲設備上的虛擬服務映像，就不能實現虛擬機的動態遷移。
2.4 結構安全性設計
2.4.1 服務器的冗余模塊配置
服務器及存儲等設備支持冗余雙路供電，確保單路供電發生問題時業務的連續性。
服務器直接接入核心交換機，采用Solaris IPMP多鏈路連接方式實現，保障數據的暢通。
2.4.2 存儲的冗余數據傳輸鏈路接入
每臺數據管理的服務器都是配置了兩塊光纖通道卡，分別通過兩臺冗余的光纖交換機與存儲設備連接，磁盤陣列存儲設備可通過冗余的多條鏈路分別與這兩臺光纖交換機連接。也就是說，基于SAN光纖交換機可實現的由服務器端到磁盤陣列存儲設備間的鏈路是兩條高速數據傳輸鏈路，鏈路是冗余的，可確保數據訪問鏈路的安全性。可根據應用需要增加設備連接鏈路，以確保得到更高的鏈路冗余及數據通道傳輸性能。
根據應用需求，可以很方便的增加數據管理服務器或存儲設備，由于相互間是通過SAN光纖交換機實現設備連接，SAN的光纖連接技術支持設備的動態配置，即服務器、磁盤陣列接入SAN存儲網絡即可被訪問、被操作，因此服務器或存儲設備的增加不會對現有設備的正常運行產生任何影響。
2.4.3 磁盤陣列的安全性配置
兩臺存儲設備上的磁盤均采用RAID(Redundant Arrays of Inexpensive Disks)技術，通過將多主機設備與磁盤鏡像和磁盤分配結合使用，既可防止節點故障，又可防止單個磁盤故障，有效保護存儲數據的可用性和安全性。
3、應用效果
鉆井院利用虛擬化技術和Sun Cluster雙機技術實現的應用服務中心和數據管理中心系統于2011年底建成投產，在近兩年時間的運行中，系統運行穩定，達到了預期的效果。主要有以下幾點：
(1)提高了系統的可用性：由于采用了VMware HA、DRS、VMotion等技術，單臺物理機出現故障，其上的應用程序在分鐘級別的時間內就可自動轉移到其它物理機上運行，大大提高了系統可用性。
(2)提高了系統資源的利用率：以前由于Windows NT 作為單內核操作系統，是一種只能創建單一用途的服務器，導致服務器利用率只有10%甚至更低。而利用虛擬化后，服務器資源利用率可達到80%甚至更高。
(3)降低了管理員勞動強度：服務器管理員可以將虛擬機實時遷移到另一個物理資源中，然后可以在工作日期間執行物理服務器硬件維護，而不必在周末的深夜里執行定期硬件維護。
(4)減少了硬件服務器數量、機柜數量，節約了能源，達到了降低碳排放的目的。
4、結束語
云計算將成為下一代計算模式演變的方向，而虛擬化則是實現這種轉變最為重要的基石。服務器虛擬化技術的按需分配模式和動態資源調整能力能最大限度提高服務器資源的利用率，提升整個數據中心的管理和計算能力。鉆井院應用服務中心及數據管理中心的建成為勝利石油工程有限公司數據中心的建設奠定了基礎，為云計算模式的推進提供了技術保障。
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