服务器虚拟化关键技术专项方案.docx

1 项目概述
1.1 竹溪县民政局现实状况
竹溪县民政局机房现有设备运行年限较长，各业务系统相对独立，造成管理难度大，基于这种现实状况本企业推荐竹溪县民政局信息化开启平台化建设。
竹溪县民政局信息化平台是提升健康水平、提升政府服务质量和效率有力推手，是规范医疗政府服务，方便群众办事，缓解群众看病难问题关键手段，不仅对推进竹溪县政务整改工作相关键意义，也是目前竹溪县民政局信息化平台工作迫切需求。
1.2 竹溪县民政局信息化平台建设基础标准
1) 顶层设计，统筹协调标准：竹溪县民政局信息化平台建设要根据国家相关信息化建设总体布署和要求，结合竹溪县民政局实际，做好顶层设计，进行信息资源统筹计划，统一建设规范、标准和管理制度，构建竹溪县民政局信息化平台为建设目标和任务。利用不一样机制和方法，因地制宜、分类指导、分步推进，促进竹溪县民政局信息化平台工作协调发展。
2) 标准化标准：竹溪县民政局信息化平台建设要在统一标准、统一规范指导标准下开展，相关技术、标准、协议和接口也须遵照国际、国家、部颁相关标准，没有上述标准要分析研究，制订出适合竹溪县民政局信息化平台标准、规范。
3) 开放和兼容性标准：竹溪县民政局信息化平台建设不是一个独立系统，而是搭建一下通用平台，基于平台承载各类应用系统运行，所以，系统设计应充足考虑其开放性，同时因发展需要，应含有很好伸缩性，满足发展需要。
4) 优异性标准：采取业界优异系统架构理念和技术，为系统升级和拓展打下扎实基础，如在技术上采取业界优异、成熟软件和开发技术，面向对象设计方法，可视化面向对象开发工具，支持Internet/Ineternet网络环境下分布式应用；用户/应用服务器/数据服务器体系结构和浏览器/服务器（B/S）体系相结合优异网络计算模式。
5) 安全和可靠标准：作为竹溪县民政局信息化平台，关乎到民生及医疗数据安全，其数据库硬件平台必需含有最高安全性及可靠性，可靠近连续可用。平台一旦出现故障可能会造成群体性事件，所以竹溪县民政局信息化平台需要建立在一个科学稳定硬件平台上，并达成系统要求安全性和可靠性。 二是网络安全。在系统架构和网络结构设计上首先考虑安全性，必需加强领导、落实责任，综适宜用技术、经济、制度、法律等手段强化网络安全管理。三是信息安全。关键是数据安全即确保数据原始性和完整性，运行数据不可被她人修改或访问，统计者统计不容抵赖，访问和修改可追踪性等。在系统设计时既考虑系统级安全，又考虑应用级安全。应用系统采取多级认证（系统级认证、模块认证、数据库认证和表级认证）等方法，采取用户密码加密技术以预防用户口令被破解。同时需制订不停完善信息系统应急处理预案和合理数据库备份策略，在灾难时也能快速从灾难中恢复。四是信息化平台应含有较强数据I/O处理能力，同时系统在设计时必需考虑在大规模并发，长久运行条件下系统可靠性，满足竹溪县民政局信息化7×二十四小时服务要求，确保各机构单位数据交换和资源共享需要。
6) 协调合作标准:要求各相关方将以往行为方法从独立行事向合作共事转变，从独立决议向共同决议方法转变。各方在合作基础上，应在人力资源和设备实体方面全力建立愈加稳定信息技术设施。
1.3 平台需求
1.3.1 硬件需求
竹溪县民政局信息化平台是支撑整个系统安全、稳定运行硬件设备和网络设施建设，是系统平台基础设施。关键包含支撑整个系统安全、稳定运行所需增加服务器、存放、系统软件、数据中心基础坏境设施四大设施设备。其中，服务器包含虚拟化服务器和数据库服务器；存放备份设备包含磁盘阵列和光纤交换机。
1.3.2 技术要求
提议采取全冗余互连组网结构来实现链路高性能和高可用性；关键数据库采取高端服务器架构，确保服务器高可用性，数据库服务器、应用服务器之间采取千兆链路连接。
2 平台框架搭建设计
2.1 设计标准
应用层采取云计算来承载，基于传统IT 基础架构搭建数据中心日益变得复杂和脆弱。现在，50%以上 IT 投资关键用于维护，只能用极少时间和资金去支持战略性业务项目。伴随要求响应时间越来越短和管理成本越来越低，需要一个愈加好策略来满足数据中心发展需要。基础架构云计算平台是一个能够降低 IT 复杂性及成本有效方法。
数据库关系整个系统性能及安全可靠，设计系统应遵照以下标准：
u 高可靠性和高可用性：在充足考虑到系统可用性同时，确保系统可靠和数据安全。应采取多种必需技术方法，确保业务系统含有有健壮稳定性，在确保性能前提下，为全部业务系统提供7x二十四小时不宕机，连续运行支撑服务。要充足考虑到系统运行设备、数据存放及应用设计，能够为系统提供零数据丢失、100％业务安全、7×二十四小时不间断稳定运行，包含防范一定区域应急风险。
u 强大IO处理能力：满足区域卫生白天联机交易响应，晚上数据清洗和统计，批量上传对IO需求。依据业务需求，关键数据库服务器及磁盘阵列系统作为硬件支撑环境，负担着整个系统数据访问和处理密集I/O请求，必需含有一定处理能力、尤其是强大I/O并发处理能力，才能负担业务访问峰值所需系统容量需求。所以系统应有足够匹配I/O能力以满足其特殊业务特点，又需要CPU能为应用程序实施提供更多资源。当多个应用同时访问同一磁盘时，应降低I/O等候时间。
u 性能价格比：确保充足满足用户性能同时，考虑最优性价比。
u 系统可扩展性：在满足用户现在需要同时，为深入业务发展提供良好扩展能力。不停扩充服务人群规模带来不停增加业务量、数据量和并发量，应对未来业务增加挑战，平台应含有良好扩展能力，满足数据中心平台长久发展要求。依据业务系统发展和改变，系统平台应能快速布署和依据性能要求进行优化，能快速响应业务新增处理和存放能力要求。
项目建设不仅需考虑近期目标，还要结合长远需要，满足未来出现其它业务需求。需要含有很强硬件扩展能力，伴随以后业务量扩大，设备能够在不改动现有物理架构基础上进行纵向和横向扩展。
u 可管理性：经过系统和相关软件可监控系统资源使用情况、性能统计分析、故障诊疗报警等。
u 安全可靠隔离性：数据中心将支撑多个业务系统，系统平台应能充足考虑业务系统安全要求，避免业务系统受到异常攻击或敏感数据窃取。应确保不一样系统之间安全隔离，避免相互影响；不一样系统之间信息传输也要确保安全性，避免受到外部攻击。统计和字段级，由数据库管理系统层面实现访问控制。
u 开放性和标准化：采取标准技术以确保和其它厂家产品相兼容。
2.2 虚拟化服务器设计
推荐采取3台X86服务器来构建应用层可靠、冗余环境，3台服务器负担业务逻辑处理功效。应用服务器上全部安装配置虚拟架构套件软件，用于在单个物理服务器实体上，利用服务器强大处理能力，虚拟成多个虚拟服务器，而每一个虚拟服务器，从功效、性能和操作方法上，等同于传统单台物理服务器，在每个虚拟服务器上，再安装配置操作系统，进而再安装应用软件，这么以前每个物理服务器就变身成为服务器上虚拟机，从而大大提升资源利用率，降低成本，增强了系统和应用可用性，提升系统灵活性和快速响应，实现了服务器虚拟架构整合。同时也充足利用了现有资源，保护了用户前期投资。
2.3 存放设计
此次采购两台企业级磁盘阵列，双活布署，分别对应数据库服务器数据存放和虚拟化服务器数据存放。
将两台存放双活方法布署后构建存放资源池，以满足数据库和虚拟化服务器在线存放冗余、容量、性能、安全、可靠性需求；用于存放关键数据，所以关键考虑可靠性，性能，和安全性。采取性能以下：
u 完全硬件冗余：背板(Back Plane)，控制器、电源、风扇，UPS等全部提供冗余，系统没有硬件等级单点故障；
u 支持动态容量扩充；当系统容量扩充后，已经有数据可自动扩展至新增空间；存放系统支持逻辑卷动态扩展；逻辑卷动态扩展时原有数据可自动实现向新增空间迁移；
u 支持虚拟化管理架构，无须人工干预逻辑卷到底层物理磁盘映射关系；系统新增容量空间无须任何管理介入便可为应用使用，对应用透明，对主机透明，对管理透明；每个人全部能够使用其熟悉管理界面查看虚拟资源和物理资源，透明地对存放进行资源调配、集成复制、访问全部存放功效并将其卸载到阵列上。
3 技术方案
本项目经过华为硬件产品为竹溪县民政局提供服务器和存放整合资源，经过存放、服务器、网络构建竹溪县民政局信息化高可用云基础平台。
3.1 方案设计标准
提议用户在硬件集成平台建设过程中应该遵照以下标准进行：
1）存放效率标准
存放系统支持自动精简配置，自动根据实际写操作数据量分配物理空间，避免传统磁盘分配方法造成空间利用率低问题，降低采购成本；
存放系统支持SSD、SAS、NL-SAS盘混插，并能充足利用SSD高性能、NL-SAS大容量特点，自动将热点数据存放在SSD盘、冷数据存放在NL-SAS盘上，实现业务对高性能和成本约束平衡。
2）安全可靠性标准
系统器件选择要考虑能支持7×二十四小时连续长时间大压力下工作；
3）优异性标准
系统必需严格遵照国际标准、国家标准和中国通信行业规范要求；全部系统处于优异技术水平，确保较长时间内技术上不落伍；系统处理能力要达成业内领先，对于此次业务使用要留有一定余量，以满足后续升级需求；
4）开放性标准
系统必需支持国际上通用标准网络存放协议、国际标准应用开放协议；
和主流服务器之间保持良好兼容性；兼容各主流操作系统、卷管理软件及应用程序；能够和第三方管理平台集成，提供给用户定制化管理维护手段；
5）易维护性标准
系统支持简体汉字，通俗易懂，操作方便、简单；系统含有充足权限管理，日志管理、故障管理，并能够实现故障自动报警；系统容量可按需要在线扩展，无需停止业务；系统功效扩充需要升级时，支持不中止业务升级；支持WEB管理方法或集中管理方法；
6）扩展性标准
系统易于扩充，系统选择标准化部件，利于灵活替换和容量扩展；系统设计遵守多种标准要求、规范；
7）绿色性标准
满足环境保护和节能要求，噪声低、能耗低、无污染；必需选择无铅器件；有节能降耗技术手段；
3.2 整体技术方案和拓扑结构
经过前面对该项目标现实状况分析，需求分析，和为满足业务发展、应用按需扩展等考虑，硬件平台必需含有易管理，扩展性强，高可用，高可靠和冗余等功效。经过IT系统基础设施逐步云化布署，基于云平台虚拟化技术，实现计算、存放网络虚拟化、资源共享、灵活分配，实现业务服务器整合和调配，集中化和基于策略管理，以适应快速发展业务需求，降低IT总持有成本，聚焦关键业务发展。
1、引入虚拟化技术，将此次服务器资源和存放资源虚拟化。
2、按现在需求计划资源配给，清楚地梳理目前迫切需要布署应用和应用对硬件资源基础要求，和未来发展需要扩展应用系统。
3、统一管理和监控整个平台，实现智能人机结合方法来维护和管理整个信息化平台。
4、平台建设完成后，新增应用系统能够快速得到审批和采购及测试公布，建少硬件采购和实施周期给应用系统上线滞后。
拓扑图以下：

组网说明：
1、基于虚拟化软件构建郧西县人民信息高可用平台，虚拟化HA和FT技术，可大大提升小型业务系统和大型应用系统应用层可用性。
2、数据库采取ORACLE RAC，采取2台物理节点布署，以RAC集群方法布署，单一节点宕机不影响系统使用。
3、存放做为生产数据存放平台，支持智能数据管理、QOS、远程容灾、异构虚拟化等。经过双活方法布署后将两台存放做成存放资源池，构建双活存放系统，提升数据和系统可用性。
3.3 技术方案说明
3.3.1 资源池化提升资源利用效率
建立多个资源池来为上层应用提供计算、存放、网络能力。资源池提供资源被上层应用共享使用。当应用性能不足时可申请更多资源，当应用占有资源过多可释放资源。这种方法可有效提升资源利用效率
n 虚拟化资源池采取虚拟计算、虚拟存放、虚拟网络等技术，完成计算资源、存放资源、网络资源虚拟化。经过统一接口，对这些虚拟资源进行集中调度和管理，提供给上层应用使用。
n 计算虚拟化含有性能优化、系统安全增强、虚拟机QoS保障等能力，支持虚拟机热迁移、调整虚拟机规格等。经过重载分离、轻载合并，提升服务器CPU利用率。
n 存放虚拟化支持多个虚拟化文件系统方法虚拟化、大LUN方法虚拟化等多个方法。支持快照、存放热迁移、链接克隆等，有效降低硬件采购成本。
n 网络虚拟化支持虚拟交换机、虚拟机网卡限速，提升网络可用度。在网络虚拟化结合芯片辅助虚拟化技术提供SR-IOV网卡直通等技术，可满足应用对于高I/O性能要求。
3.3.2 服务器虚拟化
经过配置4台4路服务器，两块连接存放HBA卡，每台服务器运行10－15个虚拟机，虚拟化平台HA功效在不一样虚拟服务器构建虚拟化集群，任何一台服务器发生故障，该服务器上虚拟机会自动漂移到其它正常运行服务器中，保障业务正常运行。
经过服务器虚拟化技术处理了以下问题：
1）运行时间过长服务器因为过了保修期，稳定性、可靠性降低带来业务正常运行风险。
2）经过虚拟化集群处理了原有服务器架构上单点故障问题，任何一台服务器故障不会造成长时间业务停机时间。
3）运维成本降低，采取4台服务器做虚拟化资源池，而且能够实时依据服务器负载情况增加新业务应用到虚拟化服务器中，节省了机房空间、UPS电源功率要求、精密空调要求和节省了大量电力，降低了碳排放，实现绿色数据中心建设。
3.4 提升基础设施资源利用率
3.4.1 硬件设施利用率
PC服务器资源利用率提升：经过虚拟机资源池技术，在一台物理服务器上运行多个虚拟机，实现多个低资源消耗业务整合布署在一台物理服务器上。从而将服务器CPU资源利用率从普遍20%~30%之间提升到70%左右。另外少许CPU利用率超出80%服务器负载需要合适降低，避免影响业务。服务器内存利用率从普遍40%~50%提升到70%左右。
存放资源利用率提升：改变原有存放和业务“烟囱”捆绑建设模式，全部不一样种类SAN存放资源虚拟化为存放池。业务布署时，管理系统依据业务I/O、带宽需求，自动从存放池中选择适宜存放资源。从而避免存放资源容量利用率不均衡、I/O性能瓶颈、I/O性能浪费等问题。
网络资源利用率提升：基于网络虚拟化技术，将虚拟网络叠加在物理网络上。实现灵活网络变更、流量均衡。避免出现流量瓶颈。
3.4.2 基础软件资源利用率
数据中心基础软件包含数据库管理软件、中间件、操作系统商业软件等。其中数据库软件关键有oracle、mssql、db2、sybase、mysql等；操作系统关键有windows、linux、AIX、HP Unix等。中间件软件关键有webspere、weblogic、tomcat等。原来基础软件购置往往和项目建设捆绑在一起，和存放设备类似，基础软件利用也存在浪费问题。
提升基础软件利用率方法：
u 对于部分轻载应用。经过虚拟化技术，一台物理服务器上运行多个虚拟机。对于采取物理CPU进行License授权基础软件，比如Windows Server Datacenter。只需要负担一份物理机基础软件License授权费用。
u 打破基础软件和项目捆绑建设模式。将基础软件按应用模式生成多个基础软件虚拟机模板。比如Linux+Oracle、Linux+mysql、windows+mssql、linux+websphere等。各个项目标业务“按需”依据基础软件模板创建虚拟机。这就避免了购置多出基础软件License带来License浪费问题。
3.5 提升平台可用性
目前数据中心布署大部分应用系统设计、建设时因资金短缺或基础架构设计不合理，容灾备份设计不够完善，造成系统轻易发生单点故障，一旦服务中止无法在短时间内快速恢复。存放系统单点故障现象也较普遍。
其次，部分关键应用系统即使计划了冗余设备或设计有双机备份结构，但系统上线运行后缺乏定时切换演练，故障发生时才发觉因双机切换未生效造成应用中止。
3.5.1 支持业务应用系统在线自动故障恢复
业务应用系统应能够支持在线自动故障恢复，数据中心应该能够智能感知故障，并基于步骤化设计，快速自动恢复故障。
经过基础架构合理设计，整合现有烟囱模式应用系统；经过存放高可用设计、计算高可用设计、网络高可用设计，避免单点故障，提升业务应用系统在线自动恢复能力。
3.6 平台弹性升级能力
3.6.1 支持存放容量在线扩容
假如存放资源不满足业务需求，能够经过在线追加硬盘方法对存放池扩容，不会影响现有业务。假如需要对存放设备进行下电扩容（维护），能够经过存放在线迁移模式，将使用本存放数据迁走，不影响现有业务。
假如要对虚拟机存放空间进行扩容，能够直接增强虚拟机虚拟磁盘或直接扩大虚拟机磁盘方法进行。
3.6.2 支持计算能力在线扩容
计算虚拟化以后，假如计算资源不满足业务需求，能够经过追加物理服务器模式，对计算资源池进行扩容，不会影响现有业务。假如要对虚拟机配置进行扩容，在虚拟机操作系统支持情况下，能够对虚拟机CPU、内存在线扩容。