本文通過一個虛擬化工程案例闡述了虛擬化的全過程，并對結(jié)果進(jìn)行了效益分析。從這個工程案例得出以下結(jié)論：并非所有的服務(wù)器都適合虛擬化。只有通過虛擬化評估符合一定條件的服務(wù)器，才適合采用虛擬化技術(shù)；并非所有的企業(yè)都會從虛擬化技術(shù)中獲益。 節(jié)約成本和提高效能是許多企業(yè)IT 部門面臨的難題。隨著虛擬化技術(shù)的流行，很多企業(yè)開始考慮是否將其應(yīng)用到本企業(yè)的數(shù)據(jù)中心，以獲得理想的經(jīng)濟(jì)效益。那么服務(wù)器虛擬化方案是否適合所有的企業(yè)，是否一定會帶來成本節(jié)約呢？答案并沒有那么簡單。本文通過一個虛擬化工程案例闡述了虛擬化的全過程，并對結(jié)果進(jìn)行了效益分析。從這個工程案例得出以下結(jié)論：并非所有的服務(wù)器都適合虛擬化。只有通過虛擬化評估符合一定條件的服務(wù)器，才適合采用虛擬化技術(shù)；并非所有的企業(yè)都會從虛擬化技術(shù)中獲益。

一、前言

本文通過一個項目工程案例，研究實現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)中心虛擬化的工程方法，對比采用虛擬化和未采用虛擬化的兩種情況下，經(jīng)濟(jì)成本與碳排放量的數(shù)據(jù)差異。得出結(jié)論：虛擬化技術(shù)對企業(yè)降低成本和減少碳排放量具有重要意義。

企業(yè)的IT 部門面臨多方面的挑戰(zhàn)，其中以下兩個方面尤為重要：

(一)節(jié)約成本

在當(dāng)前嚴(yán)峻的經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，由于預(yù)算減少，企業(yè)往往希望IT部門能夠事半功倍。面對成本、資源和時間這三重壓力，如何確保：既能不斷創(chuàng)新，又能達(dá)成自身的服務(wù)級別協(xié)議(SLA)要求呢？

(二)提高效能

對于今天的IT 部門而言，能源消耗是一個非常關(guān)鍵的問題。僅在美國，數(shù)據(jù)中心在2006 年就消耗了45 億美元的電力。行業(yè)分析機(jī)構(gòu)Gartner預(yù)計，未來5 年，大部分企業(yè)數(shù)據(jù)中心花在能源(電力和散熱)上的費用將與花在硬件基礎(chǔ)架構(gòu)上的費用一樣多。

現(xiàn)在大多數(shù)服務(wù)器和桌面在開啟后僅有5-15%的時間處于使用狀態(tài)，而大多數(shù)x86 硬件在空閑狀態(tài)下仍需消耗正常工作負(fù)載所需電量的60-90%。

分析公司IDC3 表示，以美國為例，未利用的服務(wù)器容量約相當(dāng)于：

1、1400 億美元；

2、3 年的硬件供應(yīng)量；

3、20 多萬臺服務(wù)器。

按照每臺服務(wù)器每年排放4 噸二氧化碳(CO2)計算，這些未利用的服務(wù)器每年將排放80 多萬噸CO2。這一數(shù)字不僅高于泰國全國的年排放量，甚至還超過了南美洲所有國家/地區(qū)一年總排放量的一半。

二、虛擬化案例概述

某公司計劃搬遷，數(shù)據(jù)中心的大量設(shè)備，將搬遷至新的辦公大樓。公司領(lǐng)導(dǎo)希望利用本次搬遷，將原有的服務(wù)器和存儲進(jìn)行整合，達(dá)到提高效率，簡化管理，節(jié)約成本的目的。公司數(shù)據(jù)中心目前主要包括生產(chǎn)系統(tǒng)、文件備份系統(tǒng)、開發(fā)測試系統(tǒng)。

生產(chǎn)系統(tǒng)指公司運營所涉及的系統(tǒng)，由IM 部門負(fù)責(zé)管理，包括MIS 審批系統(tǒng)、MISSVN 版本控制服務(wù)器、PMS 項目管理系統(tǒng)、SAP HR 系統(tǒng)、SAP 系統(tǒng)、BI 系統(tǒng)等。文件備份系統(tǒng)指各部門的文檔、數(shù)據(jù)的備份，包括測試中心備份、項目管理部文檔、市場部文檔、技術(shù)中心等各中心早期備份資料、解決方案中心文檔、公司早前資料備份、內(nèi)控部門共享文檔、解決方案中心文檔等。開發(fā)測試系統(tǒng)指公司軟件開發(fā)等部門，為了檢測新系統(tǒng)是否符合實際運行要求，或者研發(fā)新的產(chǎn)品等，需要一個開發(fā)測試平臺。

本項目目標(biāo)將建立一套虛擬機(jī)系統(tǒng)用來對適合虛擬化的生產(chǎn)系統(tǒng)服務(wù)器進(jìn)行整合，同時臨時滿足開發(fā)測試虛擬機(jī)的需求。未來隨著開發(fā)測試虛擬機(jī)需求的不斷增長，將另外建設(shè)一套開發(fā)測試虛擬機(jī)系統(tǒng)。這樣可以將生產(chǎn)和開發(fā)獨立開來，便于管理和擴(kuò)展。

三、現(xiàn)狀分析

(一)生產(chǎn)系統(tǒng)服務(wù)器狀況

目前IM 部門負(fù)責(zé)管理的生產(chǎn)系統(tǒng)服務(wù)器主要應(yīng)用于公司內(nèi)部事務(wù)處理。包括：MIS 系統(tǒng)、PMS 項目管理系統(tǒng)、SAP 人力系統(tǒng)和財務(wù)系統(tǒng)等應(yīng)用，所用的機(jī)器都是DELL 的型號(支持64 位x86架構(gòu))。數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)都存放在各個機(jī)器的本地驅(qū)動器。這些服務(wù)器都采用了微軟服務(wù)器操作系統(tǒng)包括：Windows　Server 2003、Windows Server 2000。這些操作系統(tǒng)在VMware虛擬化所支持的操作系統(tǒng)列表之中。

(二)性能統(tǒng)計

為了確定是否適合虛擬化，在搬遷之前對生產(chǎn)系統(tǒng)服務(wù)器進(jìn)行了為期一個月的性能數(shù)據(jù)跟蹤統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)大部分服務(wù)器資源使用率比較低，而且均沒有安裝硬件加密設(shè)備。這些都非常符合虛擬化的前提條件。

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(三)存在的弊端

1.現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)服務(wù)器架構(gòu)存在以下弊端：

(1)運營成本不斷上升。

目前IM 部門服務(wù)器已經(jīng)涉及到9 個系統(tǒng)，隨著業(yè)務(wù)的不斷增多，可能需要更多的服務(wù)器來支持，各系統(tǒng)之間相對獨立、設(shè)備分散，大量的業(yè)務(wù)系統(tǒng)使得IT 管理人員難于管理。

(2)服務(wù)器運行效率低下。

現(xiàn)有各系統(tǒng)均配置2 路CPU，服務(wù)器中大部分使用率都不高，各系統(tǒng)的負(fù)載情況各不相同，在現(xiàn)有系統(tǒng)架構(gòu)下，無法提高服務(wù)器的使用效率和平衡各服務(wù)器間的負(fù)載情況。

(3)系統(tǒng)缺乏高可用性。

現(xiàn)有各服務(wù)器都是單機(jī)，對于某些關(guān)鍵應(yīng)用和數(shù)據(jù)，系統(tǒng)的高可用性概念十分重要。除了設(shè)備本身的可用性以外，要想進(jìn)一步提高整個系統(tǒng)的可用性，必須采用雙機(jī)熱備或集群模式，來保證關(guān)鍵業(yè)務(wù)的連續(xù)性。

針對公司目前的服務(wù)器體系架構(gòu)的復(fù)雜性、缺乏高可用性以及服務(wù)器資源利用率低下問題，對現(xiàn)有服務(wù)器體系架構(gòu)進(jìn)行有效的整合是解決以上問題的關(guān)鍵。有效的整合是為了提高系統(tǒng)的可管理性和降低成本，提供系統(tǒng)的高可用性，提高服務(wù)器的使用效率，***限度降低整體擁有成本(TCO)。

2.現(xiàn)有存儲結(jié)構(gòu)存在以下弊端：

(1)數(shù)據(jù)分散，不易管理。

隨著數(shù)據(jù)量的增長，管理大量的服務(wù)器以及連接到這些服務(wù)器的本地硬盤將會變得越來越困難。

(2)無法控制服務(wù)器環(huán)境的不斷增長。

隨著公司規(guī)模的日益擴(kuò)大、管理的日益規(guī)范化，將會有更多用戶和新的應(yīng)用程序，相應(yīng)的，服務(wù)器環(huán)境也會在不斷的增長。隨著服務(wù)器環(huán)境的不斷增長，特別是對磁盤空間的要求也會更高，為了應(yīng)對這種現(xiàn)象，勢必需要不斷的增加服務(wù)器的磁盤數(shù)量，而公司現(xiàn)有的存儲模式又使得每個服務(wù)器上的存儲都不能充分利用且不能共享，這樣就會造成存儲空間的浪費。

(3)不利于實現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)高可用性。

對于某些關(guān)鍵業(yè)務(wù)，可能需要雙機(jī)熱備來實現(xiàn)其高可用性，如果要實現(xiàn)雙機(jī)熱備，那么就需要主、備兩臺服務(wù)器擁有可以共享的存儲資源，但是以目前的存儲模式無法實現(xiàn)。

(4)不利于數(shù)據(jù)的備份。

目前公司生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份是采用Veritas，制定策略，通過IP 網(wǎng)絡(luò)備份至其他的服務(wù)器。這樣，在每天備份窗口來臨的時候，就會有大量的數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，占用大量的網(wǎng)絡(luò)帶寬，這樣勢必會造成網(wǎng)絡(luò)性能的明顯下降。

再者，隨著數(shù)據(jù)量的不斷增加，所需的備份窗口時間也會越來越長，這樣也會影響到業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運行。

綜上所述，公司目前的存儲環(huán)境存在著諸多不利因素，為了實現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)的高可用性、存儲系統(tǒng)的統(tǒng)一管理，有必要對公司的現(xiàn)有存儲進(jìn)行一次整合。

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四、解決方案

(一)服務(wù)器整合解決方案

采用VMware 虛擬機(jī)實現(xiàn)服務(wù)器的整合。根據(jù)公司現(xiàn)有的應(yīng)用需求情況，對于Windows 平臺上的應(yīng)用系統(tǒng)，新購置三臺DELL R905 服務(wù)器，同時每臺服務(wù)器上都安裝配置企業(yè)版Vmware ESX 4.0，用于在單個DELL R905 物理服務(wù)器實體上，利用DELL R905服務(wù)器強(qiáng)大的處理能力，生成多個虛擬服務(wù)器，而每一個虛擬服務(wù)器，從功能、性能和操作方式上，等同于傳統(tǒng)的單臺物理服務(wù)器，在每個虛擬服務(wù)器上，再安裝配置Windows 操作系統(tǒng)，進(jìn)而再安裝應(yīng)用軟件、數(shù)據(jù)庫等，從而大大提高資源利用率，降低成本，增強(qiáng)了系統(tǒng)和應(yīng)用的可用性，提高系統(tǒng)的靈活性和快速響應(yīng)，實現(xiàn)服務(wù)器虛擬架構(gòu)的整合。

為了集中管理和監(jiān)控虛擬機(jī)、實現(xiàn)自動化以及簡化資源調(diào)配，單獨配置一套服務(wù)器安裝Window 系統(tǒng)，用于安裝Virtual Center軟件，對三臺物理服務(wù)器及其上的虛擬服務(wù)器進(jìn)行統(tǒng)一的管理。在服務(wù)器整合完成后，閑置下來的服務(wù)器可以作為管理服務(wù)器，以及研發(fā)等部門的開發(fā)、測試服務(wù)器使用。

(二)存儲整合解決方案

采用SAN 存儲區(qū)域網(wǎng)實現(xiàn)存儲的整合。為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中存儲、集中備份以及充分利用VMware 虛擬架構(gòu)特性，使用新購置的EMC CX4-480，同時基于新購置的Brocade 光纖交換機(jī)，組成標(biāo)準(zhǔn)的SAN 集中存儲架構(gòu)，由VMware 虛擬架構(gòu)套件創(chuàng)建出來的虛擬機(jī)文件都存放在SAN 存儲陣列上。通過共享的SAN 存儲架構(gòu)，可以***化的發(fā)揮虛擬架構(gòu)的特性和優(yōu)勢，例如進(jìn)行在線地遷移正在運行的虛擬機(jī)(VMware VMotion)，進(jìn)行動態(tài)的資源管理(VMware DRS)，和集中的基于虛擬機(jī)快照技術(shù)的Lan Free 的整合備份(VMware VCB)等，而且為以后的容災(zāi)提供擴(kuò)展性和打下基礎(chǔ)。

(三)方案結(jié)構(gòu)圖

本方案結(jié)構(gòu)圖如圖1：
    

(四)方案配置

該方案最終配置為：

1、硬件部分。

3 臺vSphere 服務(wù)器，型號DELL R905，配置：CPU：4*6 核，內(nèi)存：256G，硬盤：300G*2 with RAID1，網(wǎng)卡：4 個。

1 臺VC 控制中心，型號DELL 1950，配置：CPU：4 顆，內(nèi)存：4G，硬盤：700G*2 with RAID1，網(wǎng)卡：2 個。

1 臺EMC CX4-480 SAN 存儲，配置：SAS 硬盤：300G*20，SATA硬盤：1T*6，盤柜：3 個。

2 臺Brocade 16 口SAN 交換機(jī)，型號SLKWRM 200。

2、軟件部分。

VMWare vSphere 4.0，版本：Enterprise Plus，。

VMWare vCenter Server 4.0，版本：Foundation，支持2個實例。

EMC PowerPath for VE，unServed 版本，數(shù)量3 個。

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五、效益分析

(一)計算方式

采用VMware 虛擬服務(wù)器架構(gòu)對比原來的獨立物理服務(wù)器架構(gòu)，可以獲得多少成本節(jié)約呢？這里假設(shè)兩者都采用SAN 集中存儲的架構(gòu)，那么在存儲部分的投資基本相同，不用考慮。也不考慮人員成本和管理維護(hù)成本。

假設(shè)采用獨立物理服務(wù)器方案，每臺服務(wù)器的數(shù)據(jù)為：DELLR710 2c4g 的服務(wù)器價格大約為1.8 萬元，功率是570 瓦。電力與碳排放量的通用轉(zhuǎn)換公式為：碳排放量計算公式：____度×轉(zhuǎn)換系數(shù)0.785=____KgCO2。

(二)成本數(shù)據(jù)

在以上工程案例中，VMware 虛擬主機(jī)和軟件上的投資總共：￥851，000.00。VMware 虛擬主機(jī)即DELL R905 服務(wù)器功率為1100瓦，3 臺為3300 瓦。

(三)效益分析

新的虛擬機(jī)系統(tǒng)服務(wù)器成本：851000 元，電力成本：3*1100=3300 瓦。

如果不采用虛擬計算系統(tǒng)，而是直接購買物理服務(wù)器的話，851000 元可以購買大約47 臺物理服務(wù)器(DELL R710)。也就是說新的虛擬機(jī)系統(tǒng)如果運行47 臺虛擬機(jī)的話，兩個方案的服務(wù)器成本就基本持平了。

在以上工程案例中，一期實現(xiàn)了生產(chǎn)系統(tǒng)的18 臺虛擬機(jī)做雙機(jī)熱備(二期將實現(xiàn)更多的虛擬機(jī)用于開發(fā)測試系統(tǒng))，相當(dāng)于36 臺虛擬機(jī)，其效益分析情況如下：
 

1、節(jié)約購買成本為：36*18000-851000=-203000 元。

2、節(jié)約電力為：36*570-3300=17220 瓦。

3、每年減少的碳排放量：(17220*365*24*0.785)/1000000=118噸。

同理，隨著虛擬機(jī)數(shù)量增加，成本電力節(jié)約統(tǒng)計如下表：說明：3 臺DELL R905，每臺256G 內(nèi)存，至少可以支持190臺2c4g 的虛擬機(jī)。

六、結(jié)論

通過以上工程案例和效益分析，可以發(fā)現(xiàn)通過服務(wù)器虛擬化技術(shù)實現(xiàn)服務(wù)器整合，配合SAN 存儲實現(xiàn)存儲整合，可以提高服務(wù)器利用率，節(jié)約成本，減少碳排放量。

同時，從數(shù)據(jù)上看，在服務(wù)器虛擬化初期，服務(wù)器數(shù)量不大的情況下，成本節(jié)約可能為負(fù)值。當(dāng)服務(wù)器達(dá)到一定數(shù)量后，成本節(jié)約的效益才非?？捎^。如上述案例：初期只有相當(dāng)于36 臺的虛擬化服務(wù)器，成本節(jié)約為負(fù)的￥203，000 元。當(dāng)虛擬化服務(wù)器達(dá)到47 臺時，成本基本持平。此后，數(shù)量繼續(xù)增加成本節(jié)約才開始比較明顯，達(dá)到190 臺虛擬化服務(wù)器時，成本可節(jié)約￥2，569，190 元。

所以，采用服務(wù)器虛擬化技術(shù)實現(xiàn)成本節(jié)約的解決方案并非適合所有的企業(yè)。只有企業(yè)數(shù)據(jù)中心的可虛擬化服務(wù)器達(dá)到一定數(shù)量后，虛擬化方案才有比較可觀的效益。