虚拟化技术在企业信息化建设中的应用

杨晓燕

摘要：当前，企业信息化发展越来越快，应用系统及相应的硬件配套设施越来越多，导致硬件的维护成本越来越高，另外无法充分的利用服务器的资源利用率。利用虚拟化技术可以使服务器群管理更加简单，在很大程度上提高服务器整合的效率，可以提高整体系统可用性并且能高效利用服务器资源，技术发展处于前列而投入生产的成本并不高。本文主要介绍淮南矿业集团虚拟化项目的建设情况，印证虚拟化技术在企业信息化建设中的成功应用，并达到预期的应用效果。

关键词：虚拟化;企业信息化;服务器;系统

中图分类号  TP399        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）24-0271-04

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Application of Virtualization Technology in Enterprise Informatization Construction

YANG Xiao-yan

（Huainan Union University， Huainan 232001， China）

Abstract： At present， the development of enterprise information technology is getting faster and faster， and the application system and corresponding hardware supporting facilities are more and more， resulting in higher and higher maintenance costs of hardware， and incapable of fully utilizing the resource utilization of the server. The use of virtualization technology can make server group management easier， greatly improve the efficiency of server integration， improve overall system availability and efficiently utilize server resources. The cost of technology development is at the forefront and the cost of production is not high. This paper mainly introduces the construction of the virtualization project of Huainan Mining Group， confirms the successful application of virtualization technology in enterprise information construction， and achieves the expected application effect.

Key words： Virtualization; Enterprise information; Server; System

當今社会发展日新月异，在企业运营、管理的手段中，信息化已跻身越来越重要的地位，可以为企业领导提供宏观决策的基础数据，为企业员工创造更大的便利。伴随信息化的发展将会有更多的应用系统上马，对应用业务的软硬件需求要全盘统筹考虑，要解决新业务中遇到的问题，也要给系统留有发展空间，利用好现有的服务器等一系列资源，让系统具有延展性和可优化性。通过对服务器管理虚拟化技术的研发和使用，将很好地解决企业信息化系统管理中面临的服务器资源紧张、机房占地、电力供应、难于维护等问题，从而提高企业信息化管理水平，提高信息化系统的稳定性和可靠性，进而提升企业的影响和竞争力。

1 信息化建设面临的问题

随着企业的不断发展，企业对信息化越来越重视，信息技术正在向集成化、规模化的趋势发展。随着应用系统的增加，新业务需求的不断提出，越来越多的新型项目上马，会带来更多软件应用及硬件服务器，也会带来一系列如机房环境、硬件投入、维护成本、资源利用率低等问题，主要表现以下几个方面：

1.1对服务器的利用率不高

机房内很多机器在运行的时候没有得到充分利用，因受系统和软件的限制，且服务器和相应的操作系统有一定的对应关系，导致硬盘、内存及中央处理器的资源利用率不超过20%，对很多系统资源造成了浪费，这是需要亟待改善的问题。

1.2系统的可维护性差，对管理造成阻碍

一方面，大部分服务器单机的特点决定了一旦此台服务器出现故障，此服务器上对应的服务也会出现中断，导致可用性低，只有个别系统做了服务器集群才能应对临时性故障问题而不出现中断，而事实上这种情况很少。另外一个方面，即使不出现临时性故障问题，一般系统通常需要定期维护，或者对系统进行升级以及扩充容量，这就需要适时的停机检测维护，这也将造成服务器相应业务的中断，对企业生产运行来说，一些重要的业务体系需要保证系统的实时不间断正常运行，一旦出现中断，业务受影响程度很大。

1.3系统维护成本和更新设备购置成本等较高

首先随着生产运行规模的过大，定期会购置一定数量的服务器和存储硬件，增加了相应的投入成本。其次维修费用是另一笔支出，系统需要定期更新维护，有些部件随着使用年限的增加，会出现老化破损等现象，有些配置如果过了保修期，相应部件的维护、维修费用也会随之增加。

1.4系统和应用等兼容性差

服务器在更新时，往往要将系统和应用迁移到新的服务器上，往往需要请原始开发商来进行迁移，或者需要重新安装操作系统和软件系统及数据库。而有些在运行的系统原始开发商因为时间较长已经无法联系，有的系统开发商已经找不到原始代码，这些都导致现有系统出现问题时很难移植到新的硬件平台上，导致更新延时或无法实现，为正常运行带来极大隐患。

1.5机房环境维护成本高

随着服务器的增多，占用机房面积越来越大，对电力的消耗量也随之增大，运行发热量剧增使得空调制冷能力也即将不能满足未来的发展需要，线路维护难度加大等等，使得机房环境维护成本越来越高。

2 虚拟化技术解决方案

以上各种在实际生产运行中遇到问题日益突出，亟待解决。通过对这些问题的深入调查、分析和研究，得出结论的是对服务器管理虚拟化技术的研究和使用，将很好地解决企业信息化系统管理中面临的服务器资源紧张、机房占地、电力供应、难于维护等问题，从而提高企业信息化管理水平，提高信息化系统的稳定性和可靠性，进而提升企业的影响和竞争力。因此，采用虚拟化技术是十分必要的。

2.1 虚拟化的概念

计算机技术的快速发展是促使虚拟化技术（Virtualization）产生的根本原因，Wikipedia曾给出虚拟化的定义，指出虚拟化是一种抽象手段，通过虚拟化后，前后资源可以保持一致，并且虚拟化过程不会受到外界条件的制约。

如图1所示，在采用服务器虚拟化之前，一台物理的服务器只能运行一个操作系统以及运行在此操作系统之上的应用系统，采用服务器虚拟化之后，一台物理服务器可以同时运行两个或多个操作系统及应用系统。这种情况下，一个物理的服务器可以管理两个虚拟的服务器，而操作系统对应的各种应用系统可以运行在两个各自独立的虚拟服务器之上。简单来说，服务器虚拟化技术作为一种高速发展的技术，是把一台物理的计算机软件区域分割成若干个独立的分区，这些分区各自都可以模拟出一台完整的计算机的技术进而实现所要完成的需求。利用虚拟化技术，通过中间层次，能够将计算机硬件和软件资源进行重新分配，能实现各种资源利用的最大化，并且更加便于管理和维护。虚拟化分區的优点也显而易见，分区之后能将多个相同或不同类型的操作系统在同一个物理的计算机平台运行，分别完成不同应用和业务，提高运行效率。

2.2 虚拟化技术的优点

虚拟化技术中虚拟化软件可以对系统资源进行重新分配，对服务器环境分区。虚拟化软件能高效的管理高级资源，是一种可拓展的虚拟主机平台。它应用灵活，能对资源进行动态的可测量控制，很多应用程序使用要求比较严格，虚拟化软件可以满足应用程序以及服务器的整个配置整合。在服务器进行迁移的过程中，可以做到灵活迁移系统平台，对各种资源进行总体配置和规划。另外，安全性也是要考虑的一个方面，而虚拟化技术能很好地保证系统的安全，特别是当系统发生重大故障甚至灾难时， 可以做到节省查找故障时间，让系统在短时间内恢复正常运行。

除此以外，服务器虚拟化具有多方优点，具体如下：

2.2.1能提高系统应用的兼容性

在未使用虚拟化技术之前，底层服务器环境一旦发生变化，系统管理员则需根据环境变化的一系列参数对应用平台进行即时调整，否则系统就会出现不兼容的情况而导致运行中断等情况的出现，调整次数的增加也给管理员带来工作量的增加。使用虚拟化技术后可有效解决此问题，它可将基础层服务器和上层应用平台环境隔离，管理员仅需封装构建的新的应用版本继而发布到平台上即可，不再需要像以前那样不断调整应用。

2.2.2可减少系统整体运行成本支出

服务器虚拟化可以节省大量人力，它使得系统管理员不必再如传统方式那样花费大量时间检查管理操作系统、物理层面的各个服务器以及位于操作系统之上的独立的系统软件和服务程序等工作，让系统管理员能更加专注于系统应用层面的管理。同时，虚拟化环境下的管理手段，可减少管理员进行人工干预的次数，操作起来方法更加便捷功能更加全面。因此，虚拟化服务器的使用可以减少IT基础设施的人力物力财力等各方面的投入，促进企业信息化工具和服务的发展。

2.2.3加快应用安排处理

服务器虚拟化使得安排处理应用过程简单明了，只需将应用程序虚拟机和封装好的操作系统一起安排处理好即可。安排处理过程仅需要以下几步，包括激活相关配置的参数、录入数据、复制配置、开启配置、激活虚拟机。相对于传统的应用安排处理方式，服务器虚拟化技术不需要管理员参与过程，大大减少了统筹安排的时间，同时减少了相应的成本支出。

2.2.4提高服务的可用性和资源的利用效率

虚拟机是独立的文件，各个配置和资源也相互独立，用户可以随时将数据利用虚拟化技术存储下来，保存成临时性的文件，同时能保证数据使用的准确率在需要使用的时候可以即时调用，能保证用户对数据使用的准确率和使用效率。分布式的资源配置可以通过虚拟化技术重置到一台服务器上，这个过程不会影响到数据的安全性和资源的使用性能，并且通过这种重新配置能够使得硬件软件资源得到充分利用，服务器的中央处理器、内存性能和空间、互联功能等都能得到最大限度的利用。

2.2.5动态调度资源

服务器虚拟化技术使得用户可以实时地对资源进行调配和使用，不必像传统的使用物理服务器的方式来进行相应操作。管理员在调整应用程序编程接口及其他操作平台时，可以监控到资源实际的使用情况，根据具体情况做出调整增加或减少对虚拟机资源的配置。

2.2.6减少能源消耗

服务器虚拟化可以弱化应用与物理服务器之间的依赖关系。负载高峰时各个服务器处于满负荷运行，相反在负载降低时，管理员可以根据负载具体情况，对物理服务器进行相应减少和对其应用进行整合优化，避免空载运行，减少CPU以外其他部分的能耗，减少能源消耗。

3 淮南矿业集团虚拟化应用案例介绍

3.1 项目简介

随着淮南矿业集团的不断发展，信息化和自动化进程的加快，各种应用信息系统也越来越多。2005年以来的短短几年中，应用系统就超过20个，现有小型机7台、服务器50多台，1套虚拟磁带库和3套网络存储系统。目前各个操作系统都不尽相同、软件开发的平台及其应用也有很大差异，所以在每上线一个应用系统都需要配备相应的服务器，另外由于设备的开发厂家不同使得设备之间需要相互适应协调，除此还有兼容等问题的存在，更使得新的服务器随之增加。为解决应用系统与硬件资源两者不能达到稳定与节约相统一的问题，在经过分析研究和调研后，2010年以后淮南矿业集团逐步引入虚拟化项目，在服务器上安装虚拟化软件，虚拟出若干个逻辑独立的系统，为各个独立的系统合理分配资源，共同使用硬件环境，在分配的资源范围内根据实际需求调用。

淮南矿业集团根据各应用系统的使用情况，选用3台满配置的IBM System 3850 M2服务器，每台服务器配置了相应的软件，如VMware ESX Server企业版。这可以使得在每个独立的物理服务器上，生成若干个虚拟服务器，而每一个虚拟服务器实现的功能是和物理服务器一样的。实践中发现不管是各种配置的功能、使用方法和其他性能上，完全不输物理服务器，在达到和物理服务器同样使用程度的同时从而更大程度上提高了資源的使用效率。在管理维护上，不管是物理服务器还是虚拟服务器，都可以通过Virtual Center实现统一调配管理。

在具体运行管理过程中，我们用SAN存储阵列封装文件，这些文件是通过VMware虚拟架构套件产生出来的，这样做是为了让数据的存储不至于太过分散以便于对数据的集中管理和处理。在实际中迁移物理机上的数据到虚拟机上，完全不需要影响正在运行的物理服务器，同时也可以对资源根据实时情况即时管理配置。

基于虚拟机快照技术对资源实现高效配置的Lan Free，如图2所示。3台IBM System 3850 M2 服务器上虚拟出了32个系统，相当于32台独立地运行服务器，最大限度地利用了硬件资源，并节约了存放空间和电能消耗。为了保证协同办公业务的高可用性，VMware Virtual Center将2台ESX Server主机和多个虚拟机组织到功能强大的多台主机服务器和能对资源进行有效利用的资源池中，这样的部署使得管理员在操作的时候就如同仅仅管理一台服务器一样方便快捷。这里虚拟机运行在多台主机聚合体上，而不是运行在单独的主机上，这就使得如果一台 VMware 主机出现故障，不会影响虚拟机的运行，虚拟机可以在其他主机上继续运行进而不会影响到整个系统。在多台主机形成的群集中，用户可增加或减少主机数量，那么虚拟机可用资源也会随之增加或减少，如图3所示。

另外，我们分析了现有的应用业务，根据其业务量合理分配硬件资源，将原有运行在各个服务器上的系统，整合到虚拟机系统中去。整合的系统有：安全监控web、安全监控上传、安全监控数据库、日志服务、生态环境系统、水文遥测系统、瓦斯超限网上查询系统、瓦斯抽采计量系统、瑞星防病毒系统、DNS邮件系统。

3.2运用效果分析

在虚拟机维护应用方面，虚拟机支持克隆技术，不用烦琐的为每个逻辑服务器安装操作系统，只需为一台安装好操作系统使用克隆功能，拷贝出模板即可，方便快捷。虚拟系统使用文件方式存储，如需迁移，只要把文件拷贝到其他存储上便可完成应用迁移。同时VMware VMotion 允许在忽略虚拟机的运行状态下对物理服务器进行迁移，减少了宕机情况的出现、确保了服务的不间断性。企业在进行设备维护的时候就无须中断业务操作可同时进行迁移。VMware VMotion 还可无须人工处理即可对虚拟机进行自动优化，发现问题进而实现对设备最大限度地利用。虚拟机具有快照功能，操作系统运行过程状态不会影响快照的建立，虚拟机还具有回滚功能，在对程序进行调试升级过程中，一旦出现错误处理，可以立即回到上一个正常状态，而无须中止服务器来进行维护。

在以往的传统方式下，不可能在出现一个新的应用时就配备相应的服务器，通常采用的方式是共用服务器，这种情况下会出现的典型问题是资源利用不均衡不充分。在采用了虚拟化架构后，虚拟化技术将所有可用的资源抽象成资源池，每个虚拟机需使用的资源均由虚拟架构软件统一调配;由于虚拟化技术降低了资源使用者和资源具体实现之间的耦合程度，使得虚拟机可以在运行过程中进行动态的资源调配，最大限度地提高了整体系统的资源利用率。以CPU为例，传统服务器在运行的时候，一般来说服务器CPU的利用率平均值很低，通常在5-15%之间，而采用虚拟架构进行一系列整合后，服务器CPU的平均利用率提高了数倍甚至十几倍，可达到50%以上，甚至更高。图4显示的是虚拟化服务器CPU的平均使用率情况。

4 结束语

现阶段企业信息化的发展日新月异，网络环境的规模也在日益扩大，服务器的能耗、散热等成本也在增加，CPU资源的利用率过低等问题越来越受到普遍的关注。虚拟化技术将大大降低服务器群管理的复杂性，进而更大程度的提高服务器对系统资源整合的效率，同时能降低投入的生产和运行成本，提高系统利用率。传统设备对于一些问题在处理过程中出现的瓶颈，诸如实时动态迁移、规范化统一管理、搭建永远不会崩溃的企业集成环境，使用虚拟化技术都能够一并实现。此外，针对传统服务器中应用程序虚拟技术采用的封装文件技术是传统方式不可比拟的，保证系统业务不间断运行，针对应用和访问量实时的灵活的部署，大大降低了生产运行成本，在企业信息化领域中应用前景广泛。

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【通联编辑：王力】