服务器虚拟化建议方案Citrixtierstoragev10.docx
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服务器虚拟化建议方案Citrixtierstoragev10
XXXXX
虚拟化项目
虚拟化方案建议书
2011年6月
思杰系统有限公司
Citrix
文档说明
本文档是思杰公司服务器虚拟化产品XenServer的方案建议,用于提供给XXXXX(以下简称:
XXXXX)更详细的了解思杰公司的产品功能和特点,并根据XXXXX需求建议的方案架构和执行建议。
需要指出的是,本文档所涉及到的文字、图表等,仅限于思杰系统有限公司和XXXXX内部使用,未经思杰系统有限公司书面许可,请勿扩散到第三方。
1
服务器虚拟化项目概述
1.1项目背景
随着企业业务的飞速发展,越来越多的业务系统依赖于数据中心的支撑,其中包括财务系统、OA系统、ERP系统和各种管理系统等等。
在企业数据中心的建设过程中,随着各种业务系统的建设和更新换代,每个业务系统都占用了大量的新旧服务器,其硬件利用率低下、管理复杂、运行成本居高不下等问题正逐渐显现。
这是传统的数据中心建设模式的纵向结构所造成的。
由于传统服务器的硬件和操作系统的绑定,使得服务器之间无法复用计算资源,只能通过为不同业务单元分别堆加服务器来满足业务要求,随着企业规模发展,显然传统模式的数据中心无法在快速响应和节省成本之间找到平衡点。
虚拟化技术的出现解决了这一矛盾,服务器虚拟化使得操作系统不再直接安装在硬件上,业务服务器成为逻辑服务器概念,形成了逻辑层和物理层分离的横向结构,不仅可以方便地复用硬件资源,管理效率也大大提高。
同时Citrix结合服务器虚拟化、应用虚拟化和流技术,提出了新一代动态数据中心的建设模式,能够根据不同业务模块的资源消耗,自动地分配硬件资源,从而最大限度满足企业级数据中心的高效率、高性价比和自动化管理等要求。
构建新一代动态数据中心是企业IT架构的发展方向,也是一个逐渐摸索、采纳和优化资源的过程,我们建议实施分四步走:
1.轻量级虚拟化:
针对当前的测试开发环境或生产及容灾中心的轻量级生产系统进行虚拟化整合,同时熟悉虚拟化解决方案的技术和运行。
2.生产服务器整合阶段,针对某些业务系统的实施和升级改造,对服务器进行整合,以节省投资和降低运营成本,初步掌握服务器虚拟化技术。
3.提升数据中心管理阶段,借助服务器虚拟化技术,增强数据中心的高可用性、灾难备份和应用交付,达到优化数据中心管理的目的。
4.动态数据中心阶段,构筑能够自动化分配服务器计算资源的动态数据中心。
因此结合企业目前的系统升级(或者新系统的实施),尝试虚拟化技术进行服务器整合,无疑是企业数据中心改造起步的最佳时机。
Citrix是应用交付平台的领导者,提供虚拟化技术从用户桌面、应用到数据中心端到端的完整解决方案。
Citrix的理念是,任何用户都可以在任意时间、任意地点、通过任意设备和网络简单、快捷、安全和策略地访问应用和数据。
1.2需求分析
由于业务发展的要求,目前XXXXXIT系统中的X86服务器越来越多,目前这些服务器部署的主要问题包括:
●计算资源利用率低下,由于每种业务运行都有高峰和低谷的周期,服务器不得不分别按照峰值配备,大量时间运行空闲,再加上可靠性考虑分别配置双机,不得不牺牲更多的计算资源。
●扩展性差,目前企业的业务应用都独占物理资源,即使自身在业务不使用时,其它业务应用也无法使用。
系统和应用迁移到新的硬件需要和旧系统兼容的系统。
●使用效率地下,新服务器和应用的部署时间长,大大降低服务器重建和应用加载时间,硬件维护需要数天/周的变更管理准备和数小时的维护窗口。
●运维成本居高不下,由于服务器数量越来越多,对数据中心的空间、网络、耗电、制冷等消耗越来越大,数据中心空间、机柜、网线,耗电量,冷气空调和人力成本也就越来越高。
●可用性低,系统维护和升级或者扩容时候需要停机进行,造成应用中断。
●管理复杂,响应速度滞后,每个业务系统的服务器的安装、升级、维护,以及高可用性和灾难备份没有统一的管理手段,只能因系统而异,管理难度大,无法响应业务系统的要求。
1.3收益分析
通过Citrix服务器虚拟化技术可以直接解决如上问题,通过构筑新一代动态数据中心,可以给XXXXX带来的直接收益包括:
●减少硬件投资:
由于服务器虚拟化使得多操作系统可以共用硬件,直接导致服务器数量大大减少,虚拟化前后的服务器数量对比保守估计为8:
1,可以大大节省购买服务器的投入;其次由于存储的共享性提高,对存储设备的投资也大大节省;再加上服务器和存储减少带来的机房空间的节省、网络设备简化等等,可以看到服务器虚拟化直接给硬件投资带来了比较大的节省。
●降低运行成本:
硬件的减少降低了硬件的维护和服务费用,并且带来了运营费用的降低,包括:
机柜空间、电力消耗、制冷费用等等。
●简化数据中心管理、提高响应能力:
数据中心的管理从原来的纵向分割式的多线管理变成了横向统一管理,硬件人员专注于总体计算负载能力,软件人员专注于业务逻辑服务器,服务器的使用和分配更加方便;采用动态数据中心技术后,为逻辑服务器分配计算能力的工作可以自动化完成,大大提高了企业数据中心的响应能力。
●提高业务连续性和灾备能力:
采用服务器虚拟化技术可以大大提高服务器的业务连续性和灾难备份能力,企业不用再因为服务器维护而终止业务运行,所有的服务器之间都具备了在线备份能力;数据集中管理更加安全,异地灾备也变得更加实时和方便。
总的来看,虚拟化技术使得企业对资源的利用更加高效,管理手段更加灵活,数据中心更加智能和强壮,为XXXXX降低了总拥有成本,带来了投资收益最大化。
2虚拟化建设方法
Citrix经过长期虚拟化建设经验结合虚拟化建设的最佳实践,总结出了一整套虚拟化建设的方法,并在用户的虚拟化建设实践中不断优化,现在已成为一套成熟的虚拟化建设方法,整个方法论围绕着虚拟化服务的生命周期,从服务的策略、服务的设计、服务的供应到服务的运维这四个方面,以业务要求为出发点,以服务为导向,建立按需提供满足服务水平要求的高可用性、高扩展性、高灵活度和管理简化的虚拟化技术架构,并以如何规划、管理和运行有效的高质量的企业虚拟化体系为目标,建立虚拟化服务的管理和运维机制。
虚拟化建设方法论如下图所示:
整个虚拟化建设分为虚拟化服务策略制定、虚拟化服务设计、虚拟化服务迁移和虚拟化服务运维四个阶段,从虚拟化的业务目标策略驱动、组织协同、自动的虚拟化管理流程、虚拟化软件、虚拟化基础设施和人员技能六个层面同步展开:
1)制定虚拟化服务策略
●虚拟化服务策略的发现
⏹根据业务发展对IT的要求,制定满足业务和IT发展要求的虚拟化发展策略性目标
⏹梳理现有IT运维管理流程
⏹梳理现有基础架构和软硬件环境,确定可进行虚拟化的潜在资产和对象
●虚拟化服务策略分析
⏹对虚拟化可实现的业务和IT发展策略目标的适用性进行分析评估,确定虚拟化服务的策略目标
⏹映射虚拟化的服务策略目标,对与虚拟化相关的各组织、业务单元的组织协同能力和现状进行分析,确定部门协同的成熟度并进行差距分析
⏹映射虚拟化的服务策略目标,对当前运维和资源管理流程进行评估
⏹映射虚拟化的服务策略目标,对当前的软硬件环境和基础设施进行评估,确定虚拟化对软硬件环境和基础设施的需求,并进行成本和投资回报分析
⏹映射虚拟化的服务策略目标,对岗位职能配置和人员的技能进行差距分析
⏹根据以上分析结果,确定虚拟化服务的整体策略目标,策略远景和实现规划及演进路线
2)虚拟化服务设计
●根据确定的虚拟化服务规划策略,进行虚拟化服务的详细设计,主要设计内容包括:
⏹满足业务服务水平要求的(SLA)虚拟化服务目录和参考架构
⏹制定与虚拟化相关的各组织、业务单元的组织协同和运行策略
⏹根据运维和资源管理流程分析结果,参照ITIL最佳实践和虚拟化最佳实践,设计和优化虚拟化运维管理和资源管理流程
⏹根据软硬件环境和基础设施评估分析结果,确定技术选型方案,并针对确定的技术选型方案进行详细的技术架构设计
⏹制定支撑虚拟化运维管理和服务交付的人员职业发展计划,对不同角色岗位和职能人员的培训和技能培养计划
●根据虚拟化服务详细设计建立测试环境,进行原型测试,包括:
⏹确定可虚拟化试点的业务范围和IT范围
⏹根据虚拟化技术架构、运行管理架构、组织架构和服务交付和管理架构的详细设计进行测试,并根据测试中发现的问题完善和优化详细设计方案
⏹对支撑虚拟化运维管理和服务交付的人员进行与其职能相对应的培训
3)虚拟化服务的迁移
●将经过测试的虚拟化技术架构发布到生产环境
●根据虚拟化规划策略,实现业务备选对象的P2V迁移
●按照服务水平协议,参照虚拟化服务目录和参考架构,面向客户交付和管理虚拟化服务
4)虚拟化服务的运行和维护
●建立虚拟化服务和资源管理的日常运行操作制度和流程,完善各种虚拟化运行手册和知识库
●基于整个IT运维管理框架,对虚拟化技术架构进行运行监控管理的统一集成,安全管理的统一集成以及虚拟化资源的申请、供给及回收利用的整个生命周期管理
●基于运维管理流程的统一运行维护管理
在本次项目中,将以虚拟化建设的方法论为参照,结合XXXXX的具体业务要求和虚拟化建设目标,建议以如下的过程在如下方面展开虚拟化建设:
3服务器虚拟化方案设计
3.1服务器虚拟化方案体系架构
根据XXXXX当前的规划,将首先对数据中心的X86平台服务器进行整合,将原来运行在物理机上的应用迁移到虚拟机上,再将空置出来的物理机进行循环的虚拟化,以承担更多的应用。
在XXXXX当前的IT环境中,X86平台服务的整体情况如下表所示:
设备型号
数量
采购时间
维保情况
IBMX300
4
2003年
无
IBMX335
5
2003年
无
IBMX336
24
2003年
无
IBMX342
2
2003年
无
IBMX345
9
2004年
无
IBMX346
59
2005-2007年
有
IBMX3550
29
2008年
有
IBMX3650
15
2008年
有
IBMX3650M2
31
2009年
有
IBMX3850
10
2009年
有
HPDL360
10
2004年
有
在本次方案中,考虑到硬件的处理能力、兼容性及维保的因素,初步建议以IBMX3850、IBMX3650,IBMX3550以及HPDL360的服务器为主要整合对象,分批次进行虚拟化,组成3个资源池,以10台IBM3850为主,加上部分6台IBM3650M2组成Tier1的资源池,运行Xenserver白金版,用于高可用性、高业务连续性和高服务水平要求最高等级的业务应用,并连接FC存储;以剩余的IBM3650M2及15台IBM3650组成Tier2资源池,运行Xenserver企业版,用于运行次一级可用性、业务连续性和服务水平要求的业务应用,并根据性能和可靠性要求,连接FC存储或IP-SAN存储上;以IBMX3550和HPDL360组成Tier3资源池,用于要求较低的可用性、业务连续性和服务水平要求的业务应用,部署Xenserver高级版,运行在IP-SAN或NAS存储上;其它空闲出来的服务器可以单机或资源池的形式,部署Xenserver免费版,用于测试及开发使用。
建议的服务器虚拟化方案的部署架构如下图所示:
附图一服务器虚拟化方案体系架构
整体的架构配置拓补如下图所示:
建议该方案体系架构中包括如下组件:
∙安装Xenserver软件的物理服务器构成的不同级别的资源池
∙按一定的整合比例进行服务器整合后运行在虚拟环境中的各类虚拟机
∙安装在一台PC客户端或一台虚拟机上的的XenCenter控制台及管理组件
oWLB-虚拟机动态负载均衡及电源管理
oDVS-分布式虚拟交换机控制台
oWSS-虚拟机web自服务管理
oLIC-许可服务
∙用HBA直连或iSCSI连接的共享存储
∙用于虚拟机备份的存储或备份服务器
3.2服务器配置方案
3.2.1服务器硬件配置
由于运行在服务器虚拟化环境的服务器既有Windows也有Linux,因此对于资源池中的服务器配置要求建议如下:
资源类型
配置要求
备注
CPU
64位并支持IntelVT或AMD-V技术
内存
最小16G内存
XenServer消耗700M左右,剩余分配给虚拟服务器使用
网卡
4块1Gigabit/Full-Duplex
最少2块
1块用于XenCenter管理
2块用于存储网络
1块用于虚拟机提供的对外服务
或一块用与管理及存储,一块用于虚拟机
硬盘
2x72GB15,000rpmSAS硬盘,RAID-1
双硬盘配置成RAID-1,只用于安装XenServer
存储
HBA或iSCSI
所有的虚拟机镜像文件(VirtualDiskImage)都保存在远程共享存储中以支持XenMotion和HA
具体的服务器型号、HBA卡型号、存储信号、网卡型号可以参考Citrix网站上的XenServer硬件兼容性列表:
3.2.2服务器软件配置
本方案中的服务器虚拟化环境需要支持资源池(ResourcePool)、动态内存管理、在线迁移(XenMotion)、高可用性(HA)、动态资源管理、高级存储管理、基于角色的访问控制和审计、自动的虚机保护和恢复、自服务等高级功能,建议在tier1和tier2资源池使用企业版,在tier3资源池使用。
3.3网络设计
资源池中的每台物理服务器都配置了4块千兆网卡,作用如下表所述:
物理网卡
网络左右
多网卡绑定(NIC
Bonding)
Speed/
Duplex
NIC3
XenCenter管理
不绑定
1Gigabit/Full-Duplex
NIC2
iSCSI存储专用网络
不绑定
1Gigabit/Full-Duplex
NIC1
虚拟机生产网络
绑定
1Gigabit/Full-Duplex
NIC0
虚拟机生产网络
绑定
1Gigabit/Full-Duplex
网络的物理配置如下图所示:
每台服务器的物理网卡NIC3用于XenCenter和XenServer的通讯,该网卡的IP地址配置需要能够和安装XenCenter的客户端通讯。
建议独立网段与生产网段分开。
物理网卡NIC2配置为iSCSI或NFS存储专用网络,采用独立的IP地址网段,和管理网络以及生产网络隔离,从而保证NIC1上只有和存储相关的数据流通过。
如果采用HBA光纤卡直连的共享存储,则NIC1可以保留为备用。
虚拟机生产网络配置了两块千兆网卡NIC0和NIC1,建议配置为多网卡绑定(NICBonding),在XenServer6.5中的网卡绑定除了可以实现网卡冗余功能之外还可以提高虚拟机生产网卡的吞吐量,提高网络访问的性能。
另外根据虚拟服务器的具体网络访问需求划分VLAN,从而将虚拟机之间的流量与其它物理服务器的流量相隔离,降低网络负载,提高安全性和简化重新配置过程。
虚拟机生产网络配置示意图如下图:
XenCenter管理和虚拟机管理需要的网络端口列表如下:
目的
缺省端口号
SSH–XenCentertoXenServer
TCP22
HTTPS–XenCentertoXenServer
TCP443
RDP–XenCentertoVM(Windows)
Windows远程管理
TCP3389
VNC–XenCentertoVM(Linux)
Linux远程管理
TCP5900
3.4存储设计
本方案的存储部分设计分为服务器的本地存储和远程共享存储两个部分,基本的设计思路是本地存储用于安装XenServer和保存资源池的元数据,远程共享存储保存所有虚拟机的虚拟镜像文件(VirtualDiskImage)以支持XenMotion和HA。
示意图如下:
3.4.1本地存储
资源池中的5台服务器均配置两块72GB15,000rpmSAS硬盘,设置为RAID-1,只用于安装XenServer本身和保存资源池的元数据(MetaData)。
选择RAID-1的目的是通过镜像(Mirror)方式防止本地硬盘出现单点故障,提高XenServer本身的可用性。
3.4.2远程共享存储
为了给所有虚拟服务器提供一个可以在线迁移和保证高可用性的工作环境,建议这些虚拟服务器的镜像文件(VDI)全部保存在远程共享存储上,有三种方式可以选择,其一是使用虚拟化存储进行整合,对不同级别的资源池,初始化FC、IP-SAN及NAS存储作为虚拟化存储池;其二是选择支持FC,IP-SAN和NAS的统一存储,初始化不同的类型的LUN作为虚拟化存储池;其三是分别在不同类型FC,IP-SAN和NAS上初始化不同类型的LUN虚拟化存储池。
同时建议在存储池上使用存储的自动分级存储机制(FAST)和Thinprovision功能以节省空间并满足性能和可靠性要求,以降低成本。
存储设备的高可用性非常重要,建议连接到共享存储的每台Xenserver主机配备两块HBA或IP网卡卡,并提供两台物理光纤或IP交换机,在Xenserver上配置存储多路径,避免单点故障。
存储的逻辑连接如下图所示:
共享存储LUN容量规划方案如下:
LUN容量=(Zx(X+Y)*1.2)
Z=每LUN上驻留10个虚拟机
Y=虚拟磁盘文件容量(约为40GB)
X=内存大小(平均按8GB估算)
假定大部分虚拟磁盘文件容量需求为40GB,内存容量在4–8GB之间,考虑到未来的业务扩展性,内存交换文件按8GB空间估算,整体冗余20%。
初步按照每个LUN驻留10台虚拟机计算,得出LUN容量约为600GB。
按照Citrix最佳实践,一般情况下,每个SR只对应一个LUN。
LUN容量=(10x(8+40)*1.2)≈600GB
3.4.3分区对齐
数据存储存在分区对齐不正确,并潜在影响虚拟机性能的问题。
对于一般的存储来说,一般默认创建的时候选择创建时对齐,请具体参考硬件存储厂商的技术文档或咨询其技术人员。
在手工调整分区对齐时,需要咨询硬件存储厂商是否有特殊要求。
如果没有特殊要求,一般以8KB的倍数,作为分区对齐的分界标准。
客户机OS的分区需要和存储设备的块对齐,一般也设置为8KB的倍数。
Windows2008、WindowsVista和Windows7全新安装后,PartitionStartingOffset默认是1048576,已经符合要求。
WindowsXP,Windows2000和Windows2003的PartitionStartingOffset是32256,需要相应调整为32KB。
另外,原系统如果是从WindowsXP,Windows2000或Windows2003,升级到Windows7、WindowsVista和Windows2008,则需要检查分区对齐。
如果不是8KB的倍数,则要进行调整。
3.4.4ISO库
为了虚拟机安装配置的方便,建议配置ISO镜像库,可以将保存在Windows共享中的ISO格式安装源文件通过WindowsCIFS的方式挂接在XenCenter上,这样创建新虚拟机时不再需要使用物理光驱和光盘,简化使用和提高安装速度。
3.5管理设计
Xenserver体系架构中,需要配置管理端进行虚拟化架构的配置,管理端软件模块包括:
模块名称
管理端服务器类型
模块功能
Xencenter
物理机或虚拟机
Xenserver及虚拟化资源池的配置及管理
WorkloadBalance
物理机或虚拟机
动态负载均衡管理
self-serviceportal
虚拟机
虚拟化资源供应管理及自服务控制器
DVScontroller
虚拟机
分布式交换机管理控制器
配置一台管理服务器或虚拟机上安装以上各模块软件,管理服务器的建议配置如下表所示:
属性
规格
处理器数
处理器速度
2
2.4GHz或以上
内存
6GB
网卡数
网卡端口
网卡速度
1
1
1Gbps
本地驱动器数
RAID级别
总存储量
2
N/A
240GB
操作系统分区
C盘:
80GB
D盘:
160GB
操作系统和ServicePack
Microsoft®WindowsServer2008DatacenterR2x64或Windows2003Server
其它软件模块
Microsoft.NETFrameworkversion3.5SP1orabove
MicrosoftManagementConsole3.0
MicrosoftWindowsPowerShell
JRE
数据库
MicrosoftSQLServer2008
3.5.1XenCenter部署和使用
XenServer资源池中的MetaData会在各个服务器之间同步,不需要独立的控制管理中心,这样的架构防止了单点失败。
缺省情况下XenCenter和资源池中的主控服务器连接,XenCenter可以安装在常见Windows客户端操作系统中,通过物理服务器的管理IP地址和XenServer通讯。
XenCenter中常见的配置还包括:
●Tags.Tags可以对虚拟机定制自定义关键字,建议设置虚拟机的功能、物理位置、归属部门等,这样在XenCenter中可以快速定位并查询这些相似类型的虚拟服务器。
●Searching.XenCenter内置的查询控制块可以快速定位各种资源,例如所有安装了Windows操作系统的的虚拟服务器。
●Monitoringserverperformance.提供对XenServer服务器本身和每个虚拟服务器的CPU、内存、磁盘吞吐量和网络吞吐量的实时监控,时间跨度可以从15分钟到整年。
●SystemAlerts建议配置多种类型的系统报警,包括系统性能报警、HA状态报警等,并设置通过Email通知系统管理员。
3.5.2License的部署和使用
在管理服务器安装和配置LicenseManager,导入license文件。
在Xencenter中配置license服务器的地址及端口。
登录Xencenter激活Xenserver的软件许可。
3.5.3虚拟磁盘备份
对于服务等级要求较低的虚拟服务器,建议通过XenCenter的Export和Import进行备份和恢复;对于服务等级要求较高的虚拟服务器可以使用2.2.5.3中的DR方案。
XenCenter的Export可以将XenServer中的虚拟服务器导出为XVA格式的文件,Import可以将XVA格式的文件导回到XenServer中。
Export和Import操作非常简单,但是由于耗时较长,适用于可以较长时间离线的虚拟服务器。
3.5.4虚拟机快速创建
为了加快虚拟机创建过程,建议在安装完成后创建操作系统模板(Template),并将模板保存在共享存储中。
对于Windows平台的模板,为了保证虚拟服务器SID的唯一性
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