中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司濟(jì)南市分公司 | 李德剛

中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司山東省分公司 | 王仁強(qiáng)

運(yùn)營商采用服務(wù)器虛擬化技術(shù)整合現(xiàn)有業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)，可以使資源的利用更加高效，管理手段更加靈活，數(shù)據(jù)中心更加智能和強(qiáng)壯，降低了總擁有成本，并獲得投資收益最大化。

運(yùn)營商業(yè)務(wù)種類的增加帶來了業(yè)務(wù)系統(tǒng)的增加，原來橫向的業(yè)務(wù)平臺資源分配方式一方面不能很好地滿足大型的業(yè)務(wù)對計(jì)算、存儲資源的快速增長的需求，另一方面對于用戶數(shù)量少的業(yè)務(wù)又存在計(jì)算服務(wù)資源嚴(yán)重浪費(fèi)而無法重復(fù)利用的窘境。

具體來說，目前運(yùn)營商業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)在基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)上取得了較大的成績，但隨著業(yè)務(wù)的不斷擴(kuò)展以及對基礎(chǔ)資源需求的增加，基礎(chǔ)硬件資源（服務(wù)器、存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)）和基礎(chǔ)軟件資源（單機(jī)操作系統(tǒng)、中間件、數(shù)據(jù)庫）等主要是通過傳統(tǒng)模式，即按照應(yīng)用進(jìn)行物理的切分，集中部署在數(shù)據(jù)中心機(jī)房。每套系統(tǒng)都擁有一套獨(dú)立硬件平臺，有著類似的結(jié)構(gòu)，采用了相似的硬件，但各系統(tǒng)相互隔絕，資源無法共享。隨著系統(tǒng)功能日趨復(fù)雜、性能要求日益提高，普遍存在投資成本高、實(shí)現(xiàn)周期長、安全冗余差、維護(hù)難度大、能耗高等無法回避的難題，已成為系統(tǒng)發(fā)展面臨的主要瓶頸。隨著業(yè)務(wù)種類增加帶來業(yè)務(wù)系統(tǒng)的增加，各個(gè)業(yè)務(wù)模塊之間計(jì)算資源、存儲資源、網(wǎng)絡(luò)資源使用需求的不同，對數(shù)據(jù)中心硬件資源的管理、維護(hù)和更新等都帶來了越來越高的要求。

業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)服務(wù)器整合技術(shù)

2012年隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、智慧城市和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，運(yùn)營商紛紛將自己的目光聚集在云計(jì)算的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域。電信運(yùn)營商高度重視云計(jì)算，將云計(jì)算作為其信息技術(shù)變革的制高點(diǎn)和支撐ICT轉(zhuǎn)型的核心技術(shù)之一。通過云計(jì)算實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、提升運(yùn)營效率和集中化管理，確定了“先技術(shù)驗(yàn)證、再規(guī)模商用，先內(nèi)部實(shí)踐、再對外運(yùn)營”的云計(jì)算發(fā)展思路。

對于電信運(yùn)營商的IT支撐系統(tǒng)來說，云計(jì)算在基礎(chǔ)設(shè)施層面的體現(xiàn)，主要就是采用虛擬化技術(shù)構(gòu)建IT支撐資源池（如圖1所示），以資源池的形式支撐各個(gè)系統(tǒng)的資源需求。資源池具備根據(jù)需要分配資源和彈性擴(kuò)展的能力，有效提高資源利用率。云計(jì)算資源池具有資源共享、按需分配、動態(tài)擴(kuò)展、標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)、自動管理等特點(diǎn)。在基礎(chǔ)設(shè)施層面，池的種類主要包括：網(wǎng)絡(luò)池、主機(jī)池、存儲池等。通過建設(shè)資源池，可以實(shí)現(xiàn)IT支撐系統(tǒng)的資源共享與按需分配，降低運(yùn)營成本，提高管理效率。

按照資源池方式管理IT支撐系統(tǒng)的資源時(shí)，首先需要打破原有的“煙囪式”垂直管理模式，變IT資源孤島為資源池，實(shí)現(xiàn)資源共享。資源池越大，可以共享的資源就越多，整體資源利用率就越高，維護(hù)人員效率就越高。所以在資源池設(shè)計(jì)時(shí)，可以根據(jù)系統(tǒng)建設(shè)的實(shí)際情況，適當(dāng)將小池合并為大池，以提高資源利用率。IT支撐系統(tǒng)云計(jì)算資源池中，資源的分配和管理不需要人為干預(yù)，以業(yè)務(wù)需求為基礎(chǔ)，這些資源會被最有效地使用。

整合方案

以某地市運(yùn)營商IT系統(tǒng)為例。IT支撐系統(tǒng)虛擬化整合基于初期搭建平臺預(yù)算及保障業(yè)務(wù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)需求的考慮，從該地市50個(gè)系統(tǒng)中選出33個(gè)系統(tǒng)，共計(jì)34臺服務(wù)器進(jìn)行虛擬化整合。系統(tǒng)整合利用原有支撐系統(tǒng)的4臺服務(wù)器進(jìn)行升級、虛擬化后形成資源池。4臺系統(tǒng)服務(wù)器的利舊、升級情況如表1所示。

一顆4核心的E7××系列CPU每個(gè)核心可支持1-2項(xiàng)部門級常規(guī)應(yīng)用（如Web、Mail等）。服務(wù)器升級后做虛擬化整合，為滿足資源池內(nèi)高可用性，整個(gè)資源池需要留有30%的資源余量。也就是說可以利舊部分約為32核心。在此資源平臺上，計(jì)算資源可以滿足約為64項(xiàng)應(yīng)用需求。在滿足原有34臺服務(wù)器的應(yīng)用需求，同時(shí)可滿足未來幾年的新增業(yè)務(wù)的需求。為更好地利用虛擬化資源池的優(yōu)勢，建議采用共享存儲的方式。系統(tǒng)拓?fù)淙鐖D2所示。

支撐云計(jì)算平臺主要由部署IAAS（基礎(chǔ)設(shè)施層）與SAAS（應(yīng)用服務(wù)層）構(gòu)成。基礎(chǔ)設(shè)施層是將包括主機(jī)、存儲、網(wǎng)絡(luò)及其他硬件在內(nèi)的硬件設(shè)備，通過虛擬化技術(shù)進(jìn)行整合，形成一個(gè)整體，同時(shí)通過云管理平臺，對外提供數(shù)據(jù)存儲、備份容災(zāi)及運(yùn)行環(huán)境等基礎(chǔ)服務(wù)。這一層在對資源進(jìn)行有效監(jiān)控、管理的基礎(chǔ)上，結(jié)合虛擬化技術(shù)，提供對資源的池化管理，并且通過對服務(wù)模型的抽取，提供自動化部署的功能，這一層也是云架構(gòu)的關(guān)鍵所在。

采用虛擬架構(gòu)后，由于每個(gè)虛擬機(jī)所需使用的系統(tǒng)資源都是由虛擬架構(gòu)軟件統(tǒng)一調(diào)配，這種調(diào)配可以在虛擬機(jī)運(yùn)行過程中在線的發(fā)揮作用，使得任何一個(gè)應(yīng)用都可以有充分保證的資源來穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，該應(yīng)用在此時(shí)用不到的資源又可以被其他更需要資源的應(yīng)用臨時(shí)借用過去，最大限度地提高了整體系統(tǒng)的資源利用率。每一臺虛擬服務(wù)器都可以利用虛擬對稱式多重處理 (SMP)技術(shù)，通過使單個(gè)虛擬機(jī)能夠同時(shí)使用多個(gè)物理處理器，增強(qiáng)了虛擬機(jī)性能。

表1 業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)整合利舊服務(wù)器情況

在系統(tǒng)整合中，采用SAN架構(gòu)的集中存儲。所有的虛擬機(jī)鏡像文件都存放在存儲陣列上。通過共享存儲，可以最大化的發(fā)揮虛擬架構(gòu)的優(yōu)勢，進(jìn)行虛擬機(jī)的在線遷移，進(jìn)行動態(tài)的資源管理，以及如果有單臺的物理服務(wù)器故障，其它的物理服務(wù)器可以立即接管其上運(yùn)行的虛擬機(jī)。

應(yīng)用服務(wù)層對外提供終端服務(wù)。很多集中部署的應(yīng)用系統(tǒng)都可以屬于此范疇。像電子郵件、統(tǒng)一通訊、學(xué)習(xí)等應(yīng)用系統(tǒng)，通過應(yīng)用部署模式和底層的稍微變化，都可以在云架構(gòu)下實(shí)現(xiàn)靈活的擴(kuò)展和管理。

支撐系統(tǒng)整合對比分析

1.整合前后的TCO分析

本次虛擬化整合項(xiàng)目的成本投資主要分為4部分。

（1）利舊服務(wù)器擴(kuò)容投資：本次利舊服務(wù)器選用4臺4路服務(wù)器，擴(kuò)容至每臺16核，128G內(nèi)存。擴(kuò)容投資估算約為17萬元（人民幣，下同）。

（2）共享存儲投資：本次項(xiàng)目的共享存儲采用高性能存儲，投資估算約為69萬元。

（3）虛擬化軟件的投資：項(xiàng)目正版虛擬化軟件采購價(jià)格估算約為20萬元。

（4）相關(guān)配套設(shè)備投資：項(xiàng)目其他配套設(shè)備投資估算約為10萬元。

本次虛擬化整合項(xiàng)目投資估算約為116萬元。

2. 虛擬化整合前后CAPEX對比分析

按照目前的服務(wù)器的折舊速度，一臺服務(wù)器從上線到報(bào)廢的周期約為5年。為了能夠更加準(zhǔn)確地反映虛擬化整合前后的資本性投資對比，將估算從項(xiàng)目建成后5年內(nèi)分?jǐn)偟馁Y本性支出。

如果不進(jìn)行虛擬化整合，依然按照傳統(tǒng)的模式進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)，那么按照目前該地市運(yùn)營商內(nèi)部系統(tǒng)的增長速度，5年后將新增50臺服務(wù)器。以每臺2萬元的投資成本計(jì)算，服務(wù)器的投資將達(dá)到100萬元。因此，不進(jìn)行虛擬化整合5年內(nèi)的CAPEX值約為100萬元。

虛擬化整合后，除去保留虛擬化資源池自身需求的30%的資源余量，整個(gè)資源池大約可以支持64項(xiàng)應(yīng)用服務(wù)。除了整合的34項(xiàng)系統(tǒng)應(yīng)用之外，還剩30項(xiàng)服務(wù)的資源，因此可滿足未來3年的業(yè)務(wù)增長需求。為滿足第4、第5年的業(yè)務(wù)增長需求，需擴(kuò)容1臺高性能服務(wù)器加入資源池，大約投資3萬元。加上前期一次性項(xiàng)目投資116萬元，虛擬化整合后，5年內(nèi)的CAPEX值約為119萬元，如表2所示。

表2 虛擬化整合前后CAPEX值對比表

3.虛擬化整合前后OPEX對比分析

對于業(yè)務(wù)系統(tǒng)整合前后OPEX的對比分析主要是針對虛擬化整合前后能耗的變化。目前進(jìn)行虛擬化整合的34臺服務(wù)器，實(shí)際功耗約為7.7千瓦，每年電費(fèi)約為5.3萬。按照每年增加10臺服務(wù)器計(jì)算，每年將增加電費(fèi)5千元。因此，5年內(nèi)的電費(fèi)支出約為34萬元。

虛擬化整合后系統(tǒng)實(shí)際功耗約為4.2千瓦，每年電費(fèi)約為2.9萬元。5年內(nèi)的電費(fèi)支出約為14.5萬元，如表3所示。

表3 虛擬化整合前后電費(fèi)支出比較表

由上面的分析可以看出，虛擬化整合前TCO約為100+34=134萬元；虛擬化整合后TCO約為119+14.5=133.5萬元。整個(gè)項(xiàng)目5年內(nèi)的TCO投資大體持平。此外通過虛擬化整合，將大大減少服務(wù)器的數(shù)量從而獲得大約89U的機(jī)房空間以及大約10臺可以再次利舊的服務(wù)器（整合后剩余的雙核服務(wù)器）。整個(gè)業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)虛擬化整合項(xiàng)目5年內(nèi)前后對比如表4所示。

表4 虛擬化整合前后5年周期對比表

4.整合后效能分析

本次進(jìn)行支撐系統(tǒng)服務(wù)器虛擬化整合具備眾多優(yōu)勢，有助于提高資源利用率和降低管理維護(hù)的費(fèi)用。對于該運(yùn)營商資源中心的建設(shè)，帶來的經(jīng)濟(jì)效益有：降低總體擁有成本；提高工作效率；提高業(yè)務(wù)系統(tǒng)可靠性；實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)升級、遷移平滑過度。

同時(shí)我們看到，支撐系統(tǒng)整合后的功能也得到了大幅的提升。具體表現(xiàn)在：統(tǒng)一存儲、統(tǒng)一管理、動態(tài)資源調(diào)配方面；按需分配、動態(tài)遷移方面；減少計(jì)劃內(nèi)宕機(jī)、HA提高系統(tǒng)可用性、FT使關(guān)鍵業(yè)務(wù)零宕機(jī)、分布式交換機(jī)方面；使網(wǎng)絡(luò)環(huán)境更靈活、實(shí)現(xiàn)動態(tài)電源管理（DPM）、系統(tǒng)整合備份、按需擴(kuò)展，以及即插即用等方面。

云計(jì)算是在互聯(lián)網(wǎng)高度發(fā)展后，提供IT資源的一種服務(wù)和商業(yè)模式。業(yè)務(wù)的需求和技術(shù)的進(jìn)步將促進(jìn)電信運(yùn)營商在該領(lǐng)域進(jìn)一步發(fā)展。運(yùn)營商業(yè)務(wù)系統(tǒng)服務(wù)器虛擬化整合建設(shè)應(yīng)以業(yè)務(wù)需求為指導(dǎo)，充分考慮IT運(yùn)營的實(shí)際情況。采用服務(wù)器虛擬化技術(shù)整合現(xiàn)有業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)，使得運(yùn)營商對資源的利用更加高效，管理手段更加靈活，數(shù)據(jù)中心更加智能和強(qiáng)壯，為運(yùn)營商降低了總擁有成本，帶來了投資收益最大化。同時(shí)，通過服務(wù)器虛擬化整合實(shí)施，運(yùn)營商可探索云計(jì)算應(yīng)用開辟新的模式和積累經(jīng)驗(yàn)。項(xiàng)目建設(shè)的同時(shí)，可培養(yǎng)一批云計(jì)算領(lǐng)域的人才，對電信運(yùn)營商具有深遠(yuǎn)的意義。