整合和虛擬化

服務器和存儲整合通過提高運行效率和有效性可以降低成本，虛擬化則通過提高自動化、可擴展性以及從一個單一平臺提供多種功能或服務使服務器和存儲技術的價值達到最大化。我們新的數據中心正在向虛擬化的模式邁進，該模式將使我們能夠利用更加強大的技術滿足不斷變化的工程應用需求，滿足業務增長或者降低的要求。虛擬化技術為我們的數據中心增加了價值，提高了靈活性、可擴展性、易管理性以及響應能力。

虛擬化使 IT 能夠在更加經濟的規模下運行，最大化利用現有資源，就算基礎設施的增長速度非?？?，也能夠有效地被管理。我們在決定選用 VMware 配合 NetApp® 存儲之前評估了多個虛擬化解決方案。最后我們選擇 VMware，原因是它支持的客戶運行系統的范圍很廣，這對我們這個項目非常關鍵。

最初的挑戰

在起始階段，要推進項目我們必須解決眾多結構和技術方面的挑戰。

有限的預算。首先，由于我們的預算是有限的，這個虛擬化項目必須以最少的設備開始。項目最初是以兩臺租用的服務器（已安裝有 VMware ESX 服務器）和一個獨立 NetApp FAS3050 存儲系統開始。這使我們有足夠的設備做一個概念驗證（proof of concept，即POC）。這些租用的服務器通過加大的內存進行了升級，所以可以處理更多的虛擬機。

工程師們的擔心。工程師們在開始的時候持懷疑態度。他們不相信一個虛擬的機器能夠處理他們原來習慣使用的物理服務器所處理的工作。而且每個工程項目的需求都是獨特的，所以更增加了這個問題的復雜性。然而，使用僅僅兩臺最初的虛擬服務器，我們成功地說服了大部分工程師，使項目得以進行下去。

網絡集成。掃除了這個障礙后，我們開始商量如何在現有環境中集成一個虛擬服務器。工程應用實驗室網絡的設計旨在最小化第 2 層廣播。接入層交換機配置了多重 VLAN，向上連接至使用第3層的核心骨干交換機。（這個網絡架構相當于一個校園網，每個功能/院系使用一個單獨的 VLAN。）

我們有兩個選擇：在每個 VLAN 上提供一個單獨的 ESX 服務器，或修改網絡布局。如果是前一種情況，資源將無法完全利用。我們會需要更多的 ESX 授權，而且管理也會更加困難。但是，第二種方案更加復雜，而且需要很長的宕機時間來完成。

在與我們的網絡合作伙伴和工程客戶進行大量的討論后，我們最后決定采用包含有一個整合虛擬服務器群的解決方案，可以放置我們所有的 ESX 服務器、存儲系統和網絡閘，而且可連接至每個項目的 VLAN。

 
圖1）虛擬服務器群和網絡設置

虛擬服務器群設置和配置

在設計這個設置的時候，我們遵從 TR-3428：NetApp 和 VMware 虛擬基礎架構 3：存儲最佳實踐。我們的虛擬基礎架構已經擁有一個由8 個服務器組成的群和一個 NetApp FAS3050 集群，擁有 436 臺虛擬機，支持 17 個工程團隊。至今我們已經完成了 150 個物理至虛擬（P2V）轉換和 100 個 GSX 至 ESX 遷移。以前我們曾在一些項目上采用 VMware GSX 很有限、分散地進行過虛擬化?；旧衔覀兪敲總€物理服務器擁有 4-5 個虛擬機。

資源池通過 VMware Virtual Center 設置，以聚合和管理多組以組為單位的虛擬機。每個組的網絡連接由 2 個 1GB 的網絡端口提供，兩個端口組合在一起以進行負載平衡和冗余。
我們的集群 FAS3050 配備有 4 個磁盤架，采用 300GB FC 驅動和多路徑，以應對存儲故障。該存儲系統的網絡端口采用 NetApp VIF，以處理冗余和進行負載均衡。

所有 ESX 數據存儲都采用 NFS 在該存儲系統中進行。我們選擇 NFS 因為它性價比高，而且很容易配置和管理。光纖通道數據存儲可能需要額外的硬件，如 FC 交換機、HBA、線纜，而我們由于預算有限所以可能無法滿足。此外，采用 NFS 數據存儲的性能與 FC 的性能是具有可比性的。

新的虛擬機配置有 NetApp rapid cloning utility version 1。該過程利用了NetApp FlexClone®，因此類似的虛擬機可以分享同一個存儲，而無須浪費很多的空間重存儲同一個操作系統的文件。你可以在最近的一篇 Tech OnTap 文章中了解更多該過程，該文章介紹了同樣的過程，只不過針對的是 VMware 虛擬桌面。

從物理機遷移至虛擬機

由于工程應用團隊要求現有服務器配置保持不變，當我們在將服務器從物理機遷移至虛擬機的過程中，我們面臨保持主機命名、IP 地址、操作系統配置不變的挑戰。

為了完成這些遷移，我們首先將每個組的數據網絡擴展至虛擬服務器群。P2V 轉換通過使用 VMware Virtual Center 實現。大部分遷移在周末或節假日進行，以降低宕機時間。定期檢測新的虛擬機，確保性能。我們還與團隊密切合作，以防止出現性能問題，并在需要的情況下分配更多的資源給虛擬機。

現狀

我們定期監測虛擬機的增長和物理服務器的逐漸退役數量，并且用圖表標注出來。我們計劃在未來 6 至 9 個月內把物理服務器的數目降低至 500 臺。同期虛擬機數量預計將增至 1,500。我們預計將所有 1,500 臺虛擬機放置至 20 臺 VMware ESX 服務器。我們現在 8 臺服務器支持 450 個虛擬機，平均的 CPU 和內存使用率約為 30%，因此有很多余量支持更多的虛擬機。

 
圖 2）轉型進程

未來計劃

我們對目前所取得的進展感到非常高興，而且已經能夠看到因為虛擬環境所帶來的額外的機會：

•多平臺支持。我們目前的環境僅僅包括基于 Intel® 的服務器。我們也希望能夠支持采用 IBM 邏輯分區（LPAR）的PowerPC 平臺和 AIX 操作環境虛擬，以及采用 Solaris™ container 的 SPARC。

•單一儀表板。我們目前的管理環境主要依賴 Virtual Center 檢測和管理 VMware 服務器/虛擬機，以及 NetApp Operations Manager 檢測和管理存儲?，F在我們正在積極采用 NetApp SANscreen，以使我們能夠在單一的儀表板上既能看到服務器也能看到存儲。

•業務連續性。在物理服務器環境中進行恢復是很難的。新的虛擬環境使我們能夠提供更高水平的業務連續性。我們希望采用 SnapMirror 將所有虛擬機數據鏡像至一個單一的 NetApp NearStore® 系統。這樣一來，我們將能夠迅速地從任何服務器或存儲硬件錯誤中進行恢復，提供數據的異地副本進行站點恢復。

•按需分配服務器與存儲。我們的最終夢想是創造一個自主服務的環境，實現工程師能夠在線詢問服務器和存儲資源，而且資源無需管理員的參與即可被自動配置。

結論

雖然我們的轉型只進行了一半，但我們已經看到虛擬環境所帶來了大量好處：

•更快的配置。由于我們快速的增長，以前要走在需求前面或者滿足預料之外的要求很困難。如果一個工程項目需要多個附加的服務器進行測試，可能需要長達 4 個星期去準備和配置所需要的硬件?，F在我們幾分鐘就可以配置新的虛擬服務器。

•負載平衡。與配置相似，如果一臺物理服務器負載過重，通常會是一個痛苦而且很長的重新配置過程?，F在，我們定時檢測 VM，查看性能，如果需要就盡快采用 VMware 工具迅速增補資源。如果某一個 VMware 服務器負載過高，我們可以使用 VMotion® 移動虛擬機，在最小的間斷內重新平衡負載。

•彈性提高。我們現在可以更快地從服務器/操作系統錯誤中恢復。如果一個物理服務器有了硬件錯誤，這顯然會很費時間。如果在 VM 上出現一個錯誤，我們可以很快地重啟。如果一個虛擬服務器要出現錯誤，我們可以采用 VM 移植快速地在其它虛擬服務器上重啟它的負載。

•減少宕機時間。VMware 和 NetApp 存儲的維護特點使我們的維護幾乎沒有宕機時間，減少了對工程師的影響。

這些改進最直接的結果就是一個更加靈活、有彈性的開發和測試環境，最終可以提高工程師的生產力，縮短上市時間。認識到這個方法的優勢后，其它 NetApp 工程應用實驗室也正在采取相似的辦法。

本文作者希望特別感謝整個 NetApp 班加羅爾工程應用支持團隊的成員，是他們不知勞累的工作才使這個項目獲得成功。工程支持 Jim Harrigan和 NFS 產品經理 Sunita Rao 提供了非常有價值的指導。