大型制造业虚拟化解决方案

大型制造业虚拟化解决方案

大型制造企业业务系统需求

由于大型制造企业业务系统的要求，目前其数据中心越来越多地采用了IBM的X86服务器（如X3850M2,X3650X2)，无论是系统扩展性还是系统可靠性都需要通过服务器虚拟化技术进行增强。该企业目前数据中心X86平台的业务服务器包括：

1、基础服务器：如AD、DNS等，管理用户、域和域名解析等
2、OA服务器，处理办公自动化系统、OFFICE等
3、邮件服务器，处理内外部邮件的收发传递，包括lotus Notes、MS Exchange等
4、数据库服务器，数据存储和分析
5、防病毒服务器，防病毒软件的部署和管理
6、代理服务器，管理用户上网的过滤
7、身份认证服务器，身份认证的管理
8、其他服务器，包括备份、开发、测试等众多辅助服务器

目前这些服务器部署的主要问题包括：

1、利用效率低下，由于每种业务运行都有高峰和低谷的周期，服务器不得不分别按照峰值配备，大量时间运行空闲，再加上可靠性考虑分别配置双机，不得不牺牲更多的计算资源。
2、扩展性差，目前企业成熟运行的应用系统大部分是基于32位操作系统，只能访问服务器内存到4G，因此当内存不够用时不得不配置新的服务器；另一方面目前服务器内存配置越来越高，16G已经成为主流配置，但是32位系统无法使用。
3、运维成本居高不下，由于服务器数量越来越多，对数据中心的空间、网络、耗电、制冷等消耗越来越大，成本越来越高。
4、管理复杂，响应速度滞后，每个业务系统的服务器的安装、升级、维护，以及高可用性和灾难备份没有统一的管理手段，只能因系统而异，管理难度大，无法响应业务系统的要求。

项目要求：

1、减少硬件投资，将现有的X86平台更换到Power平台；
2、降低运行成本；
3、简化数据中心管理、提高响应能力；
4、提高业务连续性和灾备能力；

一、    概述

 

    成功的企业的特点是技术创新,企业的IT部门的工作内容之一就是创新。IT部门承担着改变企业的成本中心到企业的创新中心的任务。无法应对的复杂性，70% 以上的 IT 预算只能用于维持现状，不到 30% 的 IT 预算用于创新和实现竞争。众多品牌机器的管理与维护带来的困扰,“绿色节能减排”-来自政策上的压力,基础架构薄弱,扩展能力差,服务众多,但无法提升系统的整体能力。

大型制造企业面临减少技术复杂性、显著降低企业开销，实现灵活敏捷IT

服务交付。

二、虚拟化应具备以下四个特征。

虽X86技术突飞猛进，其虚拟化实际是从纯软件层面进行,而IBM小型机通常是软硬一体的虚拟化。

1、虚拟化不能损失系统性能;

2、要具备最强大的整合能力，支持最广最优秀的操作系统环境;

3、具备最彻底、最完善的虚拟化特性，为业务带来最大灵活性;

4、能够对虚拟资源进行最有效的控制和管理。

三、IBM PowerVM的优势主要在于以下几个方面

性能更高，在Power 750上，PowerVM的性能最多可以比VMware高出65%。IBM是目前唯一公布在虚拟环境下测试TPC-C结果的厂商，其性能可以实现线性扩展，在SAP SD 2-tier测试中，在虚拟化和非虚拟化两种情况下，每个内核支持的SAP用户数大致相同，说明IBM Power虚拟化没有损失任何性能。

可扩展性更好，这体现在两个方面：系统支持的虚拟机数量及每个虚拟机支持的虚拟CPU数量。每颗POWER7处理器可以实现1/100的分区，每个POWER7服务器最多可以支持1000个LPAR动态逻辑分区，这是目前X86服务器所无法比拟的。从每个虚拟机支持的虚拟CPU数量来看，VMware最多限于8个vCPU，而PowerVM可以进一步实现线性扩展，最多可以做到32个vCPU。另外，活动分区移动性支持任何规模的VM，直至整个系统，这一点也有别于VMware。

系统资源利用率更高，POWER7服务器在使用PowerVM之后，其利用率可以达到90%，而一般X86服务器虚拟化后的利用率为70-80%。

是更完整的虚拟化，POWER7和PowerVM拥有针对处理器的微分区技术、针对内存的Active Memory Sharing技术以及针对I/O的虚拟I/O共享技术。这些技术发展经历了数十年，非常成熟，而X86系统的虚拟化技术尤其是I/O虚拟化仍在发展当中。

而在虚拟化管理方面，IBM拥有Systems Director VMControl软件，可以对物理资源和虚拟资源进行统一管理，其中甚至包括了VMware的虚拟机。目前VMControl分为易捷版、标准版和企业版三个版本，拥有逐层递进的功能，并能够运行在所有IBM Power服务器上。

四、选择IBM power VM的理由

 

1、为保证业务连续性及数据安全、用户对系统的高可用性、高可靠性、能够在不间断业务的前提下实现数据备份。

2、IBM power 硬件具有高度的RAS能力，可靠性、可用性、可维护性。

3、操作系统和硬件的结合，具有相当的可靠性能，并且能得到专业服务。并降低设备维保费用。降低管理、人员成本、降低管理风险。

4、根据TPC_C测试，目前IA架构的服务器只能达到320万，一般建议TPC_C值过500万，必须使用小型机架构。

5、对于高并发性，IBM Power服务器应付自如。可实现虚拟化功能和出众性能，提高能效实现环保。

 

五、IBM虚拟产品为大型企业带来的价值

    IBM虚拟产品正在帮助客户降低总拥有成本，提供对共享基础架构进行访问的能力以及增加基础架构的灵活性。客户的拥有成本因为管理成本的减少、现有每一资产利用率的增加以及基础架构性能和业务目标之间更好的联系而得到改善。IBM内部进行的研究显示，通过使用虚拟和系统管理这样的技术，客户最多可将管理成本减少40%，将IT利用率提高25%。

    访问不同系统的能力由于使用了公共的工具而得到了提高，弹性和安全性也得到了增强。另外，通过将系统资源组织为资源池的方式以及使用开放标准以获得更多的硬件、中间件、软件和运行平台选择――当然还包括简化，客户获得了更大的灵活性。

    利用Systems Director产品系列提供的IBM虚拟功能，客户正在进一步简化自己的IT环境。IBM Systems Director融合了IBM Director、TotalStorage Productivity Center、新发布的Virtualization Manager并包括了Electronic Workload Manager、 Usage and Accounting Manager、Tivoli Systems Monitor和多种Tivoli产品，提供了一种统一的平台管理方法，可以降低IT运行成本和提高工作效率，从而帮助公司客户发挥自己的全部潜力。

 

六、技术线路：POWER 750+storwize7000

1、IBM Power® 750服务器简介

    IBM Power® 750服务器提供POWER7™处理器的卓越性能。Power 750的性能、容量、能源效率和虚拟化功能，使其成为理想的整合、数据库或多应用服务器。

作为整合服务器或者高度虚拟化的多应用服务器，Power 750提供极高的配置灵活性来满足最苛刻的容量和增长需求。通过业界领先的PowerVM™虚拟化特性，您可利用该系统的全部能力来支持AIX®、IBM i及Linux®工作负载。PowerVM能够基于工作负载需求来动态调整系

统资源分配，从而确保每个分区都获得所需资源。活动内存(Active Memory™)扩展技术是POWER7的新技术，提供远远超过实际物理内存的最大有效内存容量。创新的内存容量压缩/解压技术最多可将内存扩展100%，从而使分区能够在不增加物理内存的情况下开展更多工作，并且允许服务器运行更多分区，同样无需添加物理内存。对于数据库服务器，POWER7处理器的领先性能允许您使用更少的处理器来加速运行应用，从而降低每个内核的软件许可成本。

POWER7处理器采用创新技术，能够基于客户工作负载和计算需求提供最高性能。智能线程(Intelligent Threads)技术允许您通过选择最适当的线程模式来优化工作负载: 单一线程(每核)或同步多线程(2或4个)模式。因此，智能线程技术可提高应用性能。Power 750服务器最多可支持128个同步计算线程。此外，使用智能缓存(Intelligent Cache)技术，POWER7处理器能够最大限度地提高内核可以接入的缓存容量，从而增强性能。这些功能均设计用于满足最苛刻的处理需求、创造商业优势、提高客户满意度。

 

2、领先的POWER7性能

 

POWER7处理器的领先性能允许您加速应用运行并且减少所需的服务器数量，从而降低每个内核的软件许可成本。此外，现在一个系统即可运行更多应用，减少了所需的服务器数量，从而降低了基础架构成本。

 

3、虚拟化与IBM PowerVM简介

PowerVM分为简捷版、标准版和企业版，不同版本包含的功能有所差异。它的中心思想在于，把CPU、内存、I/O (网卡、SCSI卡、光纤卡)由独占的方式，变为共享的方式，以提高资源的使用率。同时引入资源池的概念，以提高资源的整合程度。管理上，提供快速部署的能力，另外，动态分区迁移技术能大大降低系统维护的停机时间。PowerVM涉及的技术要点有：微分区、Virtual I/O Server、内存共享、虚拟SCSI卡、虚拟网卡、虚拟光纤卡、动态分区迁移等。

需要特别说明的是，PowerVM所涉及的诸多技术，不必一步到位全部使用，实际的做法是，根据企业的实际情况，有选择地、分步骤地实施PowerVM的一些要点，因此虚拟化不可能一蹴而就。

4、应用虚拟化之前的系统架构

我们在应用虚拟化技术之前，服务器对资源的使用均为dedicated(独占)方式。这样会带来一些问题，每台物理机器能划分多少个LPAR，除了与CPU个数、内存大小有关，主要受I/O槽位的制约。I/O卡往往还需考虑冗余，因此配置I/O柜成了唯一的选择。随着业务的增长，LPAR个数急剧上升，消耗大量电力、机房空间，并且资源利用率很低，造成很大浪费。因此，虚拟化势在必行。

5、应用虚拟化的过程

第一步：建立微分区。通过uncapped模式，相当于在一台物理机器里建立CPU的共享池，大大提高处理能力的利用率。微分区是PowerVM里最容易掌握的技术，它不需要额外的条件，例如VIO Server。

第二步：使用vSCSI：建立VIO Server，VIO Client使用虚拟SCSI卡作为rootvg。先在非关键应用系统上使用，再逐步推广到关系的应用系统。虚拟SCSI盘先是使用内置硬盘的hdisk方式映射，后来为提高使用率，有些系统采用LV的方式映射。再后来VIO Server使用存储上的磁盘。这样，RAID卡的数量不再是制约LPAR个数的因素。

第三步：使用共享以太网卡SEA：通过VIO Server的SEA failover增加冗余。共享以太网卡结合etherchannel、trunking的方案，不仅提高网络带宽使用率，而且能大大节省网络布线跳线的工作。但有一点必须特别指出的是，做SEA failover的时候，如果不指定ctl_chan，会造成双VIOS的SEA都激活，产生网络风暴!因此实施时必须格外小心。

第四步：使用NPIV和虚拟光纤卡。与虚拟网卡类似，虚拟光纤卡达到共享带宽、减少物理槽位、减少物理布线的效果。因为NPIV需要光纤交换机支持，并且对于存储的管理也产生变化，因此必须得到存储管理部门充分理解和支持。需要注意的是，千万不要使用DLPAR去创建虚拟光纤卡，再修改profile，因为两次创建的虚拟光纤卡WWN是不相同的。

6、虚拟化需要考虑的问题

    全面虚拟化以后，在获得诸如提高资源利用率、降低成本等好处的同时，给系统管理带来了新的挑战，如果管理配套措施跟不上，虚拟化带来的麻烦可能会超过收益。

6．1. 监控手段的变化：使用微分区之前，CPU的使用率最多为100%，但uncapped模式下的CPU使用率，可以是entitlement的几倍，这与设置的virtual CPU个数有关。因此，CPU监控阀值的设定，要根据应用系统来定制。

6．2. 故障影响面扩大：虚拟化以前，每台物理机器上运行的LPAR个数很少，发生宕机事件，影响很有限；全面虚拟化之后，每台物理机器上运行几十个LPAR，故障的影响面需要很好的评估。

6．3. 管理复杂度增加：资源的“独占”方式，虽然有所浪费，但管理起来简单，当大量业务运行在同一张网卡、光纤卡上，做维护时，需要考虑的因素一定会比以往多得多。

6．4. 与其它部门协同工作：使用SEA、vSCSI、vFC等技术，相当于VIO Server管理虚拟交换机、管理存储的分配，这些本来由网络、存储管理人员完成的工作，可能系统管理员也有所涉及，因此与其它部门的沟通、协调，让大家都理解虚拟化的技术，对于稳定运行，至关重要。

虚拟化是一个很大的话题，也是一项长期的工作，特别是虚拟化环境下的系统管理，我们也在不断地摸索前进。不管如何，虚拟化是必然的趋势，我们通过借鉴国内外的先进经验，在自身的建设过程中，不断探索和总结。我相信，每个企业都能根据自己的实际情况，让虚拟化技术带来实实在在的效益。

7、IBM Storwize V7000简介:

 

虚拟存储管理成本的节省主要通过几个主要方面实现的：减少端口数量、自动精简配置和重复数据删除。

IBM Storwize V7000 为中型企业提供了先进且易于使用的企业级存储功能集成的 IBM System Storage Easy Tier 功能通过自动将数据迁移至高性能的固态驱动器 （SSD） 可使性能提高多达 200%、IBM Storwize V7000的EASY TIER支持两层，一层必须是固态硬盘，每隔24小时，该产品会分析性能指标，并声称数据迁移计划。数据迁移以1GB为单位。

通过存储虚拟化和精简配置，IBM Storwize RAS可帮助客户提升存储管理效率，最高可达30%，其简单的GUI管理界面和TPC软件管理大大降低管理成本，使IT管理员工作效率提高2倍以上。

利用现有资源存储更多数据，可以为企业降低50%的存储成本，存储资源利用率由原来的50%提高至90%，显著缩短业务数据备份窗口并实现分钟级快速数据恢复，使数据备份/恢复的效率提升，最多可达95%。

去除多余数据：凭借数据压缩、重复数据删除技术“收获”更多存储容量，将数据转移到适当位置：通过自动数据分层、自动数据迁移技术为所有工作负载而优化。

可在确保业务持续运行时实现业务不间断的数据迁移。

与传统存储产品相比，它可以帮助用户提高业务关键应用的可用性，以便更快地分析和掌握数据。

七、项目实施注意事项说明

1、部署服务器虚拟化环境的关键是规划。在服务器端使用应用虚拟化的理念很明显。这个技术类似于客户端应用虚拟化。但是在管理复杂性和相互依赖的应用以及在支持异构操作环境方面需要关注。

2、实行桌面虚拟化解决方案要慎重，将用户的终端电脑的桌面配置文件虚拟成一个数据文件，并保存在企业的数据中心，当用户重装电脑，或者更换电脑时，只需要下载这个虚拟桌面配置文件，就能够还原用户的桌面应用环境。企业的分支机构与总部之间，虽然部分应用的数据处理不需要在两者之间传输，但还是有大量的数据文件，需要在分支与总部之间进行互动传输。需要解决跨网络访问问题。原中心与分支机构的2M,可能升级到10M。线路租赁费用上升。办公业务与关键业务是否需要MPLS VPNs技术进行网络隔离。这些都是要考虑的问题。

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