卷煙工廠虛擬化數(shù)據(jù)中心建設(shè)研究

衛(wèi)倩平

摘要：隨著IT技術(shù)的高速發(fā)展，卷煙工廠應用的信息系統(tǒng)也越來越多，隨之需要部署的硬件也越來越多，從而導致設(shè)備利用率低、運維成本不斷增加。因此，如何提高設(shè)備利用率，降低IT運維總成本成為卷煙工業(yè)企業(yè)構(gòu)建數(shù)據(jù)中心的研究重點，為解決這一難題，該文從網(wǎng)絡(luò)、服務、存儲三個層次來探討如何構(gòu)建卷煙工廠的虛擬化數(shù)據(jù)中心。

關(guān)鍵詞：卷煙工廠；數(shù)據(jù)中心；虛擬化

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）14-0007-02

IT技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是以大數(shù)據(jù)、云計算、虛擬化等新興技術(shù)的崛起，極大的推動了卷煙工廠的生產(chǎn)效率和管理水平。但是，隨著應用系統(tǒng)的數(shù)量和種類的增多，迫切需要更多的可以部署應用系統(tǒng)的硬件資源。軟件及硬件的數(shù)量增多給數(shù)據(jù)中心的架構(gòu)以及運維帶來了嚴重的挑戰(zhàn)。在卷煙工廠數(shù)據(jù)中心空間受限，以及省級公司節(jié)能降耗的要求下，如何構(gòu)建高效、節(jié)約的數(shù)據(jù)中心每一家卷煙工業(yè)企業(yè)需要解決的難題，而虛擬化技術(shù)的發(fā)展以及應用的深化為解決該難題提供了技術(shù)的可能性。

本文正是基于上述背景，探討了如何構(gòu)建虛擬化的卷煙工廠數(shù)據(jù)中心。首先，本文介紹了卷煙工廠數(shù)據(jù)中心虛擬化建設(shè)的背景以及當前主流的虛擬化技術(shù)，然后提出了卷煙工廠虛擬化數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)框架圖，并且從存儲、服務器、網(wǎng)絡(luò)三個層面來探討如何構(gòu)建卷煙工廠的虛擬化數(shù)據(jù)中心。

1卷煙工廠虛擬化建設(shè)背景

隨著省級工業(yè)公司提出的“十三五”信息發(fā)展規(guī)劃，指出所屬的各個卷煙工廠要緊緊圍繞煙草總公司提出的“卷煙上水平”的基本方略，要以“一體化數(shù)字煙草”為建設(shè)目標要求，要以“構(gòu)建智能工廠，建設(shè)信息化企業(yè)”為建設(shè)目標，要以“網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、虛擬化”為技術(shù)方向，要不遺余力的推進大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云技術(shù)以及移動互聯(lián)等新技術(shù)在煙草行業(yè)的實踐應用，要實現(xiàn)煙草行業(yè)與信息化的高度融合，達到行業(yè)先進企業(yè)的信息化水平。同時，省級公司關(guān)于降本增效的工作指出，所屬各卷煙廠要深入貫徹“嚴細實”、“四精準”的工作方針，做好精益管理，扎實開展全員、全過程、全方位的降本增效工作。

對于旬陽卷煙廠而言，在工廠技改后要部署各類的信息系統(tǒng)，為保證信息系統(tǒng)的正常運行，需要為每個系統(tǒng)配備的硬件資源要按照系統(tǒng)對峰值資源需求進行配備，如果通過不斷增加新硬件資源，如服務器、及相配套的網(wǎng)絡(luò)、存儲、電源、空調(diào)等，會導致硬件利用率較低，同樣，也會帶來運維和管理的困難。在機房空間有限的條件下，如何提高數(shù)據(jù)中心設(shè)備靈活性及利用率，減少運維工作量，降低數(shù)據(jù)中心建設(shè)成本和運維成本，保證數(shù)據(jù)中心穩(wěn)定安全運行，成為卷煙工廠數(shù)據(jù)中心建設(shè)的首要任務。

2虛擬化技術(shù)介紹

所謂虛擬化技術(shù)就是把計算以及存儲等資源，通過抽象、轉(zhuǎn)換后高效利用的技術(shù)，實體資源包括網(wǎng)絡(luò)、存儲以及服務器等資源。通過虛擬化技術(shù)，可以打破實體構(gòu)件的障礙，使用戶可以更加便捷的使用這些資源。目前的虛擬化技術(shù)主要分類有：服務器、網(wǎng)絡(luò)、桌面、應用和存儲五種虛擬化技術(shù)。

2.1服務器虛擬化

服務器虛擬化是利用VMware等服務器虛擬化軟件，把服務器等硬件資源抽象為邏輯資源。并且通過對資源的優(yōu)先順序進行排序，將服務器資源分配給最需要它的任務。通過虛擬化軟件，一臺物理服務器可以被分成多個獨立的邏輯服務器，或者讓若干臺物理服務器變成一臺邏輯服務器來用。服務器虛擬化的優(yōu)點有不受物理限制、簡化管理等。目前常用的服務器虛擬化軟件除了上述的VMware外，還有Microsoft的Hyper等。目前常用的虛擬化技術(shù)有全虛擬化技術(shù)、半虛擬化技術(shù)、

硬件輔助虛擬化技術(shù)等。

2.2桌面虛擬化

桌面虛擬化就是利用虛擬化軟件等把計算機運行環(huán)境和桌面的操作系統(tǒng)進行分離，使兩者保持較高的獨立性，將桌面的操作系統(tǒng)保存的數(shù)據(jù)中心。此時，用戶的桌面鏡像文件就是一個操作系統(tǒng)，其自帶應用程序，用戶可以隨時通過協(xié)議來訪問自己的桌面系統(tǒng)。

桌面虛擬化的完整框架包括四部分，分別是連接代理、服務器、虛擬化的桌面主機、瘦客戶機。其中服務器的作用是對桌面操作系統(tǒng)進行虛擬化，它具有資源分配、數(shù)據(jù)備份、應用部署等功能；虛擬化桌面主機的主機環(huán)境通過服務器虛擬化軟件來提供，虛擬主機環(huán)境部署操作系統(tǒng)和各類的應用軟件，客戶可以通過遠程連接的方式來訪問虛擬化桌面環(huán)境；連接代理的作用是決定用戶可以訪問哪個虛擬化桌面；瘦客戶機一般由陷入是芯片和操作系統(tǒng)構(gòu)成。

2.3應用虛擬化

應用虛擬化技術(shù)利用虛擬化技術(shù)把底層的操作系統(tǒng)和其上層的應用程序進行分離，其目的是把應用程序轉(zhuǎn)化為一種服務，提供給需要的用戶。應用虛擬化的基本原理是將應用的計算和顯示進行分離，將存儲和顯示進行分離。在應用的虛擬化中，不僅包括應用程序的可執(zhí)行文件，還包括運行該程序所需要的運行環(huán)境。應用虛擬化的主要優(yōu)點是通過把應用程序虛擬化，客戶不需要安裝應用程序，只需通過網(wǎng)絡(luò)來訪問，從而可以降低應用程序的兼容性測試成本，減少運維人員的工作量。

當前市場主流的應用虛擬化技術(shù)主要有兩類：一是基于客戶端的應用模式，利用虛擬化技術(shù)，把需要的應用程序打包為含有系統(tǒng)虛擬運行環(huán)境的可執(zhí)行文件，并在客戶的終端設(shè)備中運行，其優(yōu)點是使用方式靈活，對網(wǎng)絡(luò)依賴程度低；二是基于服務器的應用模式，在該模式下，把應用程序統(tǒng)一部署在服務器上，并通過數(shù)據(jù)流等形式將服務返回給用戶，其優(yōu)點是具有較強的安全性，維護效率高。

2.4存儲虛擬化

存儲虛擬化是利用虛擬化軟件對存儲硬件設(shè)備進行抽象，通過抽象、轉(zhuǎn)換后，將服務器和存儲設(shè)備進行分離，并且為用戶提供一個統(tǒng)一的虛擬存儲池。從而達到擴充容量、提高數(shù)據(jù)訪問量以及傳輸性能等目的。

現(xiàn)如今，市場上常用的存儲虛擬化技術(shù)有：基于網(wǎng)絡(luò)的存儲虛擬化，即利用網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)虛擬化，通過在存儲區(qū)域網(wǎng)中采用智能化的路由器、交換機來實現(xiàn)虛擬化工作，由于存儲虛擬化的實施既不在存儲設(shè)備也不再主機端，因此可以支持異構(gòu)主機和存儲設(shè)備，具有高擴展性和開放性；基于存儲設(shè)備的虛擬化，利用磁盤陣列的控制器來實現(xiàn)，即利用內(nèi)建的虛擬化軟件磁盤控制技術(shù)，把一個陣列上的存儲空間劃分成多個存儲空間，從而可以讓多個不同的主機訪問；基于主機的虛擬化技術(shù)，磁盤上的物理塊被映射成邏輯卷號，然后再利用邏輯卷管理軟件，把多個不同的磁盤陣列再映射成一個虛擬的邏輯塊空間，基于主機的虛擬化技術(shù)的優(yōu)點是容易實現(xiàn)，缺點是兼容性不好，擴展性差。

2.5網(wǎng)絡(luò)虛擬化

網(wǎng)絡(luò)虛擬化是利用虛擬化技術(shù)在一個共享的物理網(wǎng)絡(luò)上創(chuàng)建多個獨立的虛擬網(wǎng)絡(luò)，其中物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括路由器、交換機等。網(wǎng)絡(luò)虛擬化的結(jié)構(gòu)一般包括物理網(wǎng)絡(luò)層、虛擬網(wǎng)絡(luò)層和虛擬網(wǎng)絡(luò)三層，物理網(wǎng)絡(luò)層通過虛擬網(wǎng)絡(luò)層映射成多個虛擬網(wǎng)絡(luò)，不同的虛擬網(wǎng)絡(luò)為不同的用戶提供對應的服務。通過網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)一個物理網(wǎng)絡(luò)可以被分成多個邏輯網(wǎng)絡(luò)，也可以把若干個物理網(wǎng)絡(luò)映射成一個虛擬網(wǎng)絡(luò)。

網(wǎng)絡(luò)虛擬化的優(yōu)點是提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率、簡化網(wǎng)絡(luò)管理。目前網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)有虛擬化疊加組網(wǎng)、流量調(diào)度以及虛擬化集群組網(wǎng)等技術(shù)。

3卷煙工廠虛擬化數(shù)據(jù)中心構(gòu)建

通過分析卷煙工廠虛擬化的背景以及當前虛擬化的主流技術(shù)，本節(jié)從存儲、網(wǎng)絡(luò)、服務器三個層面來構(gòu)建卷煙工廠虛擬化數(shù)據(jù)中心，具體的基礎(chǔ)架構(gòu)圖見圖1所示。

1）存儲層

存儲層的主要功能是將物理設(shè)備和邏輯存儲設(shè)備進行映射，其邏輯存儲設(shè)備使面向用戶，可以滿足不同用戶不同的存儲需求。虛擬化的存儲層通過集中化管理，將各種硬件的平臺的存儲資源加入到存儲池中。通過屏蔽系統(tǒng)的復雜性，從而使用戶不用關(guān)心存儲硬件怎樣實現(xiàn)。

在存儲虛擬化的過程中，主要利用SAN方式，將存儲設(shè)備從服務器中分離開來，直接連接到可用于存儲操作的高性能局域網(wǎng)上組成存儲虛擬網(wǎng)絡(luò)，從而把可用的物理存儲空間分為虛擬的磁盤，其優(yōu)點是不需要考慮物理存儲設(shè)備的機構(gòu)及布局。在本文的虛擬化數(shù)據(jù)中心架構(gòu)中，通過采用共享文件的方式來掛載共享存儲，從而保證系統(tǒng)的高可用性。

21網(wǎng)絡(luò)層

IT新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)和應用，對卷煙工廠的數(shù)據(jù)中心提出了更高的要求，如云計算和大數(shù)據(jù)的應用，要求數(shù)據(jù)中心的信息交互更加靈活、工作效率更加高效。而網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)的應用，可以為用戶提供一種封裝在容器中的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，該技術(shù)的資源調(diào)配和底層的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)無關(guān)。在圖1的卷煙工廠數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)層虛擬化技術(shù)主要是利用虛擬交換機，根據(jù)使用目的將網(wǎng)絡(luò)分為管理、存儲、業(yè)務網(wǎng)絡(luò)等等，不同的網(wǎng)絡(luò)承擔不同的數(shù)據(jù)流。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中要合理規(guī)劃管理地址、存儲地址以及業(yè)務地址。

3）服務器層

本在節(jié)的虛擬化數(shù)據(jù)中心的架構(gòu)圖中，其主要特點是利用現(xiàn)有的服務器設(shè)備，在此基礎(chǔ)上，再通過增加適當?shù)姆掌髟O(shè)備，以及利用虛擬化管理軟件對服務器資源進行整合和再分配，從此提高設(shè)備的利用率，降低硬件成本，滿足節(jié)能增效的目的。

本文的服務器虛擬化需要規(guī)劃三個方面的內(nèi)容：一是規(guī)劃主機池，應用虛擬化技術(shù)，將性能比較高的服務器加入到主機池，將位于同一網(wǎng)絡(luò)層的業(yè)務服務器加到同一主機池，此外，在主機池中創(chuàng)建共享文件系統(tǒng)，具體映射為網(wǎng)絡(luò)存儲，從而可以實現(xiàn)遷移以及動態(tài)資源共享；二是規(guī)劃集群，主要方法是不將主機直接導入到主機池中，而是在主機池中創(chuàng)建多個集群，并開啟集群的動態(tài)資源調(diào)度功能；三是服務器規(guī)劃，主要包括主機名和密碼規(guī)劃，根據(jù)工廠需要，對主機名和密碼進行統(tǒng)一規(guī)劃，從而加強安全性。

4總結(jié)

卷煙工廠的信息化發(fā)展要符合省級公司的十三五信息規(guī)劃，同時也要符合煙草行業(yè)節(jié)能降耗的整體要求。而虛擬化技術(shù)的發(fā)展為其提供了的技術(shù)上的可能性。因此，本文在分析了現(xiàn)有的虛擬化技術(shù)后，從網(wǎng)絡(luò)、服務器以及存儲三層來構(gòu)建卷煙工廠的虛擬化數(shù)據(jù)中心的架構(gòu)圖。通過構(gòu)建虛擬化數(shù)據(jù)中心，來實現(xiàn)提高設(shè)備利用率、降低運維成本的目標。