利用虚拟化技术实现服务器整合应用--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

利用虚拟化技术实现服务器整合应用

发表时间：2020/8/4 来源：《电力设备》2020年第8期作者：毛正雄吕垚

[导读] 摘要：在电力信息化背景下，电力系统中各类电气设备的数量在不断增加，服务器运行压力也相应的增大。

        （云南电网有限责任公司信息中心云南昆明 650217）
        摘要：在电力信息化背景下，电力系统中各类电气设备的数量在不断增加，服务器运行压力也相应的增大。对于基层电力公司来说，庞大的服务器系统需要投入较高的成本进行维护，而且不同服务器之间兼容性差，也容易导致整个电力信息系统运行效率低。为了更好的适应电力信息化发展趋势，有必要引进虚拟化技术，实现物理服务器向虚拟服务器的转变，提高运行效率，降低运行成本，维护供电公司的经济效益。本文就虚拟化服务器的部署策略和整合应用展开了简要分析。
        关键词：虚拟化技术；服务器；兼容性；电力信息系统
        引言
        虚拟化技术就是利用虚拟机，将原来在物理服务器上运行的各类软件，转移到虚拟化服务器中。在功能不变的情况下，可以起到节约资源、提高效率、降低成本的效果。近年来。虚拟化技术已经广泛应用于各个行业的信息管理系统中，展现出了强大的应用优势。电力公司要想提升自身的综合效益和竞争实力，也必须顺应信息化发展趋势，积极探索利用虚拟化技术进行服务器整合应用的可行性道路。
        一、电力信息化背景下服务器应用面临的问题
        1、服务器兼容性差
        随着电网覆盖规模的扩大，以及各类电器设备的增加，电力公司需要使用更多的服务器实现对整个电网系统的信息化、自动化管理。在一些基层的供电局，投入使用的服务器通常在10-30台之间。由于服务器的兼容性差，导致服务器之间进行信息传输时，存在传输效率较低，容易出现信息丢失、失真、乱码等问题，直接影响了电力信息系统的使用价值。也不利于提升对电力用户的服务质量。另外，电力信息管理系统需要定期进行数据备份更新，以及应用软件的升级。如果服务器不能做到很好的兼容，需要依次对每一台服务器进行备份和升级，工作量增加。
        2、业务连续性低
        在电力行业竞争日益激烈的背景下，只有为电力用户提供更加优质的供电服务，才能得到电力用户的认可，进而实现市场竞争力的提升。在电力信息系统建设的早期，服务器都是采用单机配置。然后采用硬件连接的方式，实现不同服务器之间的互联互通和信息传递这种系统架构存在较多的弊端，其中之一就是当单台服务器出现故障时，会对串联的多台服务器产生波及影响。在故障处理时，先停机进行故障排查，然后再重启。这样就会造成电力信息管理系统业务的中断，不利于服务质量的提升。
        3、服务器管理难度大
        随着服务器上运行应用软件的种类和数量的增加，导致服务器出现超负荷运行。这些服务器如果长期出于超负荷状态，容易会出现主机温度升高、响应速度变慢等一系列问题。这种情况下，如果没有及时采取相应的散热措施，容易造成服务器崩溃，甚至引发服务器的运行故障，严重情况下还会使整个电力控制系统瘫痪。另外，随着服务器服役年限的延长，维护频率也会越来越高，也需要供电公司投入较多的人力资源、物力资源进行服务器管理，管理难度增加，运营成本提升，对基层供电局的运营效益和市场发展都会增加阻力。
        二、基于虚拟化技术的电力信息系统服务器整合方案
        1、服务器虚拟化的整合目标
        对于基层供电公司来说，利用虚拟化技术对物理服务器进行整合和转化，虽然具有诸多优势，但是为了尽可能的降低成本投入，也需要根据供电业务的开展需要，提前确定整合目标、拟定整合方案。总体来说，基层供电局的服务器虚拟化整合需要实现以下目标：
        （1）建成一个标准统一、易于扩展的虚拟化服务器。在未来几年时间里，基层供电局的业务将会稳步增加，电力信息系统也会更加复杂。通过保证虚拟化服务器的可扩展性，后期可以根据业务拓展需要，灵活的增加虚拟服务器的数量，从而更好的满足电力公司的运营需要。
        （2）减少服务器数量，提高服务器兼容性。根据虚拟化服务器的组织架构不同，物理服务器和虚拟服务器的转化比也存在较大的差异。在综合考虑虚拟服务器建设成本和应用效益的基础上，认为转化比在1:10之间性价比较高。即使用1台虚拟服务器，可以同时承担10台物理服务器的功能。这样就可以极大的减轻服务器管理压力和运营成本。
        （3）提高服务器的运行效率。目前电力公司所用的物理服务器，正常状态下CPU的利用率不足5%，这就造成了服务器资源的浪费。而服务器利用率低，必然需要通过增加服务器的数量，来满足电力信息系统的运行和控制需求。在虚拟化服务器的整合中，预期的CPU利用率将达到20%-40%。
        2、服务区虚拟化的设计原则
        利用虚拟化技术对多台物理服务器进行整合时，需要考虑以下几项原则：首先，充分考虑业务需求。以当前乃至今后1-2年内，供电公司的业务开展需要，确定虚拟化服务器的设计方案和系统架构，在虚拟服务器的建设成本和实用价值之间尽量寻求平衡。其次，要保证服务器运行的安全性。电力信息系统中除了包含本公司的一些商业机密外，还包含了大量的用户隐私信息。在虚拟化服务器的设计中，也必须高度重视系统本身的安全性能。最后，服务器资源的灵活调配原则。根据电力信息系统的管理需要，电力用户的需求，以及用电高峰期变化等，虚拟化服务器能够灵活调配资源，保证电网系统的灵活、稳定运行。

        图1 服务器虚拟化系统构架
        三、电力信息系统服务器虚拟化的实践应用
        1、服务器虚拟化整合架构
        物理服务器的虚拟化整合主要分为三个流程，即首先完成硬件整合，搭建虚拟转化的必要框架；然后进行软件整合，提高整个虚拟服务器的运行流畅度；最后实现应用软件的迁移，完成业务整合。整合规划的最关键点在于使用VMwarev Sphere池化多个物理实机资源，形成一个服务器集群，将vSphere ESX Server安装在具有多路X86处理器的物理服务器上，利用其强大的处理能力，形成多个虚拟服务器的计算资源池。为每一个虚拟服务器安装配置Windows或Linux操作系统，部署应用系统，使得原本需要多台物理服务器才能实现的计算能力在单台物理服务器上实现。具体的系统构架见下图1。
        从系统组织架构上来看，核心模块主要有：（1）虚拟服务中心。负责多台虚拟服务器的管理与调控，包括监测每一台虚拟服务器的运行状态、CPU利用率变化情况等，并根据电力信息系统的运行需要，灵活的调配虚拟服务器的资源；（2）备份服务器。与虚拟中心服务器高度兼容，进而实现对虚拟中心服务器各类数据的实时备份。备份文件通过互联网上传到云服务器，保证数据信息的完整性与安全性。（3）交换机。支持虚拟机和物理服务器实现数据转换，将物理服务器中的应用和业务转移到虚拟服务器中。（4）虚拟服务器。用于接收物理服务器的业务，支持“一对多”接收，提高服务器整合能力。
        2、虚拟化服务器的部署
        虚拟中心服务器安装的操做系统为Windows Server 2003，上面安装SQL2005或以上版本。在此系统上配置虚拟中心服务和许可服务。虚拟中心服务器要与ESX主机的Service Console在同一网段内。每台ESX主机上的FCHBA卡接到光纤交换机上来连接存储，4个HBA卡实现带宽的聚合及冗余。每台主机有4块网卡，其中3块千兆网卡用于虚拟机应用的生产网络；另一块网卡用来动态迁移以及虚拟中心的通信控制。
        为了加强对虚拟服务器运行环境的监管，还需要额外配置一台Windows2007服务器，通过实施收集、快速分析，掌握运行环境的信息，在提高运行环境的安全性方面发挥作用。为了实现虚拟环境下各类软件的兼容和业务的开展，还需要安装专门的第三方优化软件，从而避免服务器运行过程中出现数据丢失等问题。
        3、应用系统的迁移
        在服务器虚拟化整合的过程中，应用系统的迁移是最后一个环节，也是决定虚拟化服务器能否达到设计预期、发挥应用优势的关键环节。把虚拟中心服务器做为宿主机安装VMware ESX Server4.0软件，建立ESX服务器，分别配置好每台服务器，包括SCIP地址、主机名、动态迁移IP地址，增加公共存储，利用VMware的Converter工具，将应用迁移到虚拟环境中。在完成所有迁移任务后，还应当开展运行调试，以确定这些应用系统和具体业务能否在新的环境下正常运行。除了调试基本功能外，还应当检测响应速度、CPU占用率等具体的参数，然后与整合之前的物理服务器参数进行对比，进而更加直观的判断虚拟化服务器的优势。
        四、电力信息系统服务器虚拟化的应用效果
        某供电公司原来有28台服务器，在进行虚拟化整合后，按照1:10比例进行转化，只需要3台服务器即可完成对整个电力信息系统的运行控制。除了减少了对机房空间的占用外，也降低了因为高负载运行带来的机房温度及其他设备温度升高的问题，不需要额外采取通风和降温措施，节约了运行成本。同时，由于服务器数量大幅度削减，无论是日常维护、故障排查还是系统升级，只需要投入很少的人力、时间，也减少了供电公司的支出。在虚拟化服务器投入运行后，系统响应速度显著加快，CPU平均利用率在20%-30%。通过虚拟中心服务器，可以实现对所有虚拟服务器的一键备份、一键升级，极大的减轻了操作和管理压力。新旧系统兼容性良好，保证了数据传输和系统运行稳定性，向电力用户提供了更加优质的服务。
        结语：虚拟化技术的成熟和运用，实现了物理服务器向虚拟服务器的转化，用更低的成本投入、更少的资源占用，更高的运行效率，支持电力信息管理系统的稳定运行，维护了电力公司的经济效益，也带给了电力用户更加优质的服务体验。在利用虚拟化技术进行服务器整合时，需要立足于基层电力公司的业务需求，明确设计目标，完善组织架构，确保在应用系统完成迁移之后，能够保证电力信息系统在虚拟服务器中的兼容性和稳定性运行，更好的支持电力公司各项业务的顺利开展。
        参考文献
        [1]欧志亮,林雄光.云计算中的虚拟化关键技术应用[J].廊坊师范学院学报:自然科学版,2019(2):30-33.
        [2]蒋煌火,季承,张曙光.服务器虚拟化技术在企业信息化中的应用[C]//2016电力行业信息化年会论文集.2016.
        [3]曹明,杨楠,周文芳.基于VMware的PC服务器虚拟化技术[C]//中国计算机用户协会网络应用分会网络新技术与应用年会.2017.