本文以省級單位數據中心建設雲計算基礎設施平台的探索實踐為例，探讨雲計算基礎設施平台的建設思路，以期探索出一條特色的節能高效硬件管理現代化之路，為落實“互聯網 ”行動及大數據應用提供重要基礎保障。

一、平台搭建背景

随着經濟的發展，現代數據中心規模不斷擴大，數據量随之急速增長，計算存儲設備數量與規模呈幾何級别的增長，數據中心的維護與管理開始出現以下問題：

1.1服務器增長對機房容量消耗快

短短幾年間，服務器由原來的幾十台迅速增長到了幾百台，呈現出幾何級的增長速度，其他外設、存儲、網絡設備也快速增長，對機房空間和電力的消耗非常大。

1.2服務器部署管理難度大

應用系統往往要求在極短的時間内甚至需求當天完成計算機環境準備和部署，對服務器資源調撥提出了極高的管理要求，操作系統、軟件、應用、配置的重複安裝浪費了大量時間精力，使日常維護變得更為複雜繁瑣。

1.3服務器資源利用率低

據統計，目前數據中心小型機的利用率一般在10%到20%，服務器普遍低于3%。即便是在每月、每年的業務高峰期、高峰時段，業務的壓力主要在數據庫、小型機，而前端應用服務器CPU利用率一般也不高于10%，造成原本就不充足的服務器資源大量浪費虛置。

1.4硬件故障恢複時間長

目前大部分數據中心除了采取雙機熱備的少部分服務器和小型機外，設備一旦有任何硬件故障，都必須停機檢查、更換零件，耗費的時間少則半個小時，多則一兩天，直接影響到應用系統的可持續服務。

二、平台搭建與管理的具體實踐

經過前期的摸索和測試，通過采取新、老結合的方式，對傳統基礎設施體系進行改造，積極探索搭建雲計算基礎設施平台，推動高效率、低能耗的綠色數據中心建設。

2.1前期調研籌備

在這個階段主要明确三點：平台能做什麼、需要做什麼、該怎麼建設。經過充分調研，确定了雲計算基礎設施平台的架構圖，如圖1所示，并決定先搭建底層的虛拟化平台，為雲計算基礎設施平台奠定重要基礎。

2.2虛拟化平台的搭建

虛拟化平台按功能定位，細分為“測試應用集群”“核心内網應用集群…‘核心外網應用集群”，每個集群（cluster）由若幹台物理服務器組成。如圖2所示：

2.3虛拟化平台的使用與管理

1.虛拟化平台的使用。虛拟化平台投入使用後，第一步是對舊平台資源進行整合，淘汰老舊物理主機，将較重要的應用系統遷入到核心内網集群中，保障其性能與穩定性。第二步則從兩方面着手，一方面根據新應用系統的上線需求，将符合“準入标準”的新應用系統部署到虛拟化平台中，另一方面對年代久遠、不能下線又無法重新部署的舊應用系統進行虛拟化遷移，下架故障率高的舊物理服務器，降低對機房的資源消耗和空間占用。2.虛拟化平台的管理。當前采取的管理措施包括：一是虛拟機管理。登記每台虛拟機的資源配置、運載應用系統、使用部門和使用人等資料，并及時升級操作系統的虛拟機模闆，安裝漏洞補丁。二是硬件資源管理。跟蹤分析現有硬件資源消耗情況，提前增加硬件資源，并對物理服務器進行定期巡檢、修複故障。此外，監控虛拟機資源實際使用情況并動态調整每台虛拟機的資源配置，提高資源使用效率。三是制度流程管理。建立虛拟化平台巡檢制度、虛拟機增删改流程、故障應急處理流程、性能監控分析報告制度，使虛拟化工作管理有據可依。

2.4虛拟化平台成效初步凸顯

1.提高資源利用率，省電省錢省空間。目前物理服務器與虛拟機達到1：10的使用比例，即平均每台物理服務器上能運行10個應用系統，直接節約物理服務器資源達90%，服務器數量的大幅減少，一方面節約了大量的服務器購置費用，另一方面有效降低了電耗和機房空間占有率。以100台服務器的數據中心為例，使用雲平台後可節約39%的電力，節省約203平方米的空間。随着虛拟化和雲計算技術的進一步推廣使用，經費、電力和空間的節省效果将會更加明顯，利于推進節能省電綠色可持續發展。

2.提高系統可用性，稅收業務不間斷。除了完善的VDP數據備份保護外，平台還實現了對應用系統的HA故障保護。經上百次的測試結果表明，故障服務器上的虛拟機能全部自動轉移到正常的服務器上，以保證應用系統不間斷。目前未出現因物理服務器故障而導緻虛拟機服務中斷的情況。

3.資源優化再配置，系統提速又增效。據監測數據分析，調整後，以100台虛拟機為例，可節約了18%的資源，物理服務器有效利用率從原來的61%提高到73%以上，各應用系統的運行效率也有了明顯提高。

4.延長軟件生命期，應用安全更穩定。利用虛拟機的熱遷移功能，将已使用較久、應用系統暫時又無法下線的舊服務器進行完整克隆、生成虛拟機，大大提高了信息應用的安全性和穩定性。

三、深化虛拟化和雲計算應用探索的思考

1、完善優化“集群化”的構成模式。基于虛拟化平台每個集群内的物理服務器型号配置相同，因此若配置不同時，可能導緻大型虛拟機占用的資源可能是小型虛拟機的數倍，導緻小型虛拟機的請求無法實時響應的情況，造成“性能下降”的假象。此外，越是多路多核的CPU、空間越大的内存，尋址時間偏長，影響小型虛拟機，并随着虛拟機數量增加，矛盾随之加劇。為此，需要進一步合理優化硬件資源，提高虛拟機實際性能。

2、合理部署“一對多”的業務模式。在設計虛拟化平台時，必須考慮性能優化的問題，具體又分為兩種情況：功能相同性，即是幾個應用終端虛拟機的功能是相同的，就必須盡量将它們分散到不同的物理服務器上，分散風險，避免相互搶占資源。另一種情況是，功能連續性，即同一個業務系統的幾個應用終端相互之間要頻繁交流數據，應将它們都放到一個物理服務器上，避免占用物理網絡資源，提高數據交換效率。為此，在大型應用系統上線之前，系統管理員要加強對應用的了解，合理部署終端虛拟機，提高系統性能。

3、深入挖掘“可還原”的備份模式。基于虛拟機的熱遷移技術（VMotion）、HA技術、VDP備份技術、克隆和快照、Replication技術的技術缺陷，在未來需通過反複細緻的研究和試驗，綜合運用虛拟化平台的各種還原功能，使特殊應用系統的故障還原時間、數據丢失風險與資源占用達到最佳平衡點。

4、搭建應用“虛拟化”的開發環境。在未來逐步搭建起一個“虛拟化開發環境”平台，安裝開發人員需要使用的所有開發工具，使應用系統從開發起就在虛拟化的環境中進行，降低應用系統在虛拟機環境中出錯的概率。

5、打造全新“雲計算”的基礎環境。繼續深入探索存儲虛拟化、網絡虛拟化、物理設備與虛拟設備互融組合、計算資源規模化部署等，積極利用先進技術，對傳統IT基礎環境進行完善，為大數據時代創造一套基礎設備資源優化、互融、規模化部署管理的新模式，以技術革新開創“互聯網 ”行動的新局面。

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