虛擬化應(yīng)用由“虛”入“實”的五步

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在上海浦東張江軟件園，一間并不寬敞的辦公室里，江瑋一邊全神貫注地盯著電腦屏幕，一邊不停地敲打著鍵盤，桌上堆滿了一摞密密麻麻的數(shù)據(jù)表格。作為BearingPoint（畢博）上海開發(fā)中心的高級IT經(jīng)理，江瑋正在負責(zé)一項極富挑戰(zhàn)性的工作：他即將為畢博上海開發(fā)中心啟動虛擬化項目，并在1-2年內(nèi)將其融入覆蓋畢博全球的虛擬化體系中。

“我們將在新加坡和美國建立兩個同步的數(shù)據(jù)中心，采用虛擬化技術(shù)連接全球的IT基礎(chǔ)架構(gòu)?！?江瑋向記者表示。
 
畢博的計劃只不過是虛擬化浪潮的一個縮影罷了。從著名的Linux world 到Intel  IDF，從微軟收購Connectix到EMC吞并VMware，虛擬化這個早在40多年前就誕生于IBM大型主機上的技術(shù)近兩年忽然燒起了一把火。市場調(diào)研機構(gòu)Forrester Research的調(diào)查結(jié)果顯示，全球1200名企業(yè)CIO中75%的人知道虛擬化技術(shù)，26%的人部署了這項技術(shù)，另有8%的人將在明年試驗該技術(shù)。
 
對用戶來說，虛擬化技術(shù)究竟意味著什么？如何規(guī)劃實施路線圖，把虛擬化應(yīng)用落到實處？記者以畢博的案例為藍本，總結(jié)了以下五步秘訣。
第一步：分析系統(tǒng)應(yīng)用和管理的瓶頸
 
作為一家以服務(wù)客戶為主的機構(gòu)，畢博上海開發(fā)中心對內(nèi)的應(yīng)用非常簡單，只有財務(wù)、HR、OA等小型系統(tǒng)。但隨著咨詢業(yè)務(wù)的增長，公司的IT規(guī)模迅速擴張。目前，該開發(fā)中心有60多臺服務(wù)器，這些服務(wù)器都是提供給客戶做軟件開發(fā)測試用的，上面跑著“千奇百怪”的應(yīng)用。每當(dāng)一個新case啟動，項目經(jīng)理就會向IT部門申請相應(yīng)的設(shè)備，等到項目結(jié)束的時候再歸還回來。
 
然而，這種“case by case”的應(yīng)用模式讓江瑋很是頭疼。隨著項目的推進，客戶對硬件升級的要求層出不窮，且極為瑣碎：比如今天要升級CPU，明天要加硬盤，后天又說內(nèi)存不夠了，IT部門的員工為此忙得團團轉(zhuǎn)；不少急于上馬的項目需要使用新設(shè)備，可有時剛買進一臺服務(wù)器，老設(shè)備就空出來了，很難做到新老項目同步切換；服務(wù)器的使用情況也很不一樣，有的機器已經(jīng)“超負荷”運轉(zhuǎn)了，有的則閑置了大半資源。
 
“我們面臨著應(yīng)用和管理兩方面的瓶頸，而這種瓶頸正是計算資源的不平衡利用和傳統(tǒng)應(yīng)用模式所帶來的?！?江瑋說，“在'一對一'（一臺服務(wù)器對應(yīng)一個應(yīng)用）的舊模式下，企業(yè)很難突破物理設(shè)備對應(yīng)用部署的限制。有沒有一種統(tǒng)一的管理方式，能讓IT部門根據(jù)應(yīng)用對計算的不同需求靈活調(diào)配資源呢？比如說，有些應(yīng)用需要較強的運算能力，就給它配置主頻更高或更多的CPU；如果某個應(yīng)用很吃內(nèi)存，只要分配更大的內(nèi)存容量就行了”。
 
這正是“虛擬化”所要做的。通過虛擬技術(shù)，企業(yè)能夠屏蔽掉IT設(shè)備物理屬性的差異，把自身的計算能力封裝成標(biāo)準(zhǔn)化的“資源池”，并用統(tǒng)一的方法去訪問它們。例如，我們可以把10臺物理服務(wù)器變成兩臺'虛擬'的大服務(wù)器，也可以將每臺物理服務(wù)器劃分成若干個小虛擬機，運行若干個不同的應(yīng)用。這樣的話，所有的物理資源都可以按照邏輯來管理，實現(xiàn)資源對應(yīng)用的'按需分配'。我們就不會被項目牽著鼻子走了。
 
虛擬化是一種很有用的技術(shù)，但千萬不要為了虛擬化而虛擬化。企業(yè)問自己的第一個問題是：我有虛擬化的需求嗎？實施虛擬化無非有兩個目的，一是省錢，二是省力。中國日報網(wǎng)技術(shù)總監(jiān)封志謙認為，虛擬化的目標(biāo)是實現(xiàn)系統(tǒng)集成和流程的整合，應(yīng)用比較單一的企業(yè)就沒必要實施虛擬化?！叭绻髽I(yè)的IT基礎(chǔ)架構(gòu)和應(yīng)用管理本身就比較簡單，虛擬化非但不能帶來成本的節(jié)省或管理的簡化，還有可能會增加你的IT支出和應(yīng)用環(huán)境的復(fù)雜度。”
 
不少企業(yè)對虛擬化技術(shù)敬而遠之，因為CIO們擔(dān)心一個籃子里放了太多的雞蛋。北京統(tǒng)一石油化工有限公司CIO邵其永說，假如一臺單一的服務(wù)器出故障了，只會影響某個應(yīng)用；而如果運行著10臺虛擬服務(wù)器的主機出了故障，造成的損失就更大。這種擔(dān)心是可以理解的，不過也有相應(yīng)的解決辦法，我們可以盡量把關(guān)聯(lián)度高的應(yīng)用集中到一起。因為這些應(yīng)用原來就是相互依賴的，單點部署并不會提高風(fēng)險的概率。 此外，支持虛擬化技術(shù)的設(shè)備一般都有相對較高的可靠性和足夠的冗余措施，如多節(jié)點配置。

 第二步：詳細盤點IT資源
 
有了虛擬化的朦朧想法之后，江瑋開始全面的摸底調(diào)查。他逐一清點開發(fā)中心的服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲等基礎(chǔ)設(shè)施，記錄其工作負載情況，列出一張詳細的數(shù)據(jù)匯總表；再找來各業(yè)務(wù)部門的負責(zé)人，請他們仔細填寫調(diào)研表格，根據(jù)項目進展提出未來1-2年內(nèi)對計算能力的需求。調(diào)研的內(nèi)容還包括運行各種應(yīng)用需要搭建的軟件環(huán)境，如操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等等，以備日后參考。
 
這次摸底調(diào)查的結(jié)果讓江瑋大吃一驚：畢博上海開發(fā)中心的IT基礎(chǔ)設(shè)施利用率差別懸殊，有些服務(wù)器的存儲空間很富余，但CPU早已不堪重負；而有些服務(wù)器80%的CPU資源是閑置的，硬盤卻瀕臨爆滿。此外，開發(fā)中心現(xiàn)有的60多臺服務(wù)器中有接近30%的機器已經(jīng)太“古老”了，亟需升級或者淘汰?！叭绻凑諅鹘y(tǒng)的應(yīng)用模式來計算，我們至少要再買25臺服務(wù)器?！?nbsp; 
 
接下來，江瑋又根據(jù)業(yè)務(wù)經(jīng)理填寫的需求調(diào)研表推算出項目所需計算能力的總和，再與現(xiàn)有的全部計算資源（比如公司一共有多少個CPU？多少內(nèi)存？多大的存儲容量？……）相比較。這種計算方式的依據(jù)在于，虛擬化能夠讓IT基礎(chǔ)設(shè)施的利用率得到充分釋放，因此它們不再被看作一個個物理的設(shè)備，而可以切割成CPU、內(nèi)存、硬盤、I/O等基礎(chǔ)架構(gòu)組件。隨著應(yīng)用需求的提高，IT部門只要往虛擬服務(wù)器里增加計算組件就可以了?！拔覀兊贸龅慕Y(jié)論是，如果能夠?qū)ΜF(xiàn)有資源實施充分的虛擬化，只要購買10臺服務(wù)器就能滿足需求”。
 
在采用虛擬化技術(shù)之前，CIO必須先對企業(yè)的IT基礎(chǔ)架構(gòu)有一個全盤把握，這是一項基礎(chǔ)但必要的準(zhǔn)備工作。資源盤點的內(nèi)容包括服務(wù)器的數(shù)量、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)帶寬、存儲容量、以及各個設(shè)備的工作負載等等，以便得出一份詳細的資源使用狀況報告。上海通用IT總監(jiān)陳穎劍表示，CIO需要充分考慮應(yīng)用成長性，如現(xiàn)有應(yīng)用負載的數(shù)據(jù)量會不會突然增長？未來多長時間內(nèi)，企業(yè)將面臨計算能力或存儲的瓶頸？
 
CIO還需對企業(yè)規(guī)模和應(yīng)用系統(tǒng)的特點有一個更全面的考量。江瑋認為，虛擬化通常適合部署在中等規(guī)模的企業(yè)，因為小企業(yè)難以從整合中得到規(guī)模效益，而大企業(yè)由于機構(gòu)龐大又很難全面落實；鑒于虛擬化的目的是推動IT架構(gòu)從分散走向統(tǒng)一，企業(yè)原有的應(yīng)用環(huán)境要“相對集成”，否則會提高部署的難度和風(fēng)險；此外，企業(yè)最好有走向SOA（面向服務(wù)的架構(gòu)）的計劃，這將使虛擬化基礎(chǔ)架構(gòu)的彈性得到更大的發(fā)揮。
 
第三步：選擇合適的虛擬化技術(shù)和方案
 
虛擬化技術(shù)有很多種，目前主要可以分為三大類：基于硬件的虛擬化（如HP的nPar）、基于Hypervisor技術(shù)的軟件虛擬化（如IBM的Micro-Partition）、以及基于操作系統(tǒng)的軟件虛擬化（如Solaris Container）；從架構(gòu)的角度看，X86架構(gòu)虛擬化市場最重要的廠商是VMware，它是首家虛擬出x86指令系統(tǒng)集的軟件供應(yīng)商；此外，一些開源廠商也在提供虛擬化技術(shù)，像OpenVZ、XenSource等。
 
據(jù)悉，畢博上海開發(fā)中心的服務(wù)器以X86架構(gòu)為主，主要跑在兩大OS平臺上：UNIX和WINDOWS（兩者的比例是5：5）；此外還有少量Sun的機器，運行的是SPARC芯片和Solaris操作系統(tǒng)。由于硬件平臺主要基于X86架構(gòu)，對畢博來說，最合適的選擇莫過于VMware，可是VMware的虛擬機不能在SUN SPARC上運行；開源軟件OpenVZ的虛擬化技術(shù)雖然能夠?qū)崿F(xiàn)對Sun 的支持，但該技術(shù)10月份才通過應(yīng)用測試，成熟性還有待驗證；此外，與VMware相比，OpenVZ會帶來一定程度的性能下降。
 
 經(jīng)過仔細權(quán)衡，江瑋決定采取分步式的方案：先用VMware的免費單機版軟件VMware Workstation進行小范圍的應(yīng)用測試和部署，等系統(tǒng)環(huán)境成熟之后再全面實施正式的商業(yè)版VMware Infrastructure 3；同時運用OpenVZ的方案把Sun的系統(tǒng)整合起來，作為某些關(guān)鍵應(yīng)用的備份平臺。
 
 新技術(shù)的選擇取決于兩點：企業(yè)對自身應(yīng)用的了解和對技術(shù)的掌握程度。上海通用IT總監(jiān)陳穎劍告訴記者，不要指望一下子就能找到“通吃”的工具。例如，上海通用采用硬分區(qū)和邏輯分區(qū)技術(shù)，把十幾個外圍的應(yīng)用系統(tǒng)都集中到一臺服務(wù)器上，而對部分生產(chǎn)采集系統(tǒng)的虛擬化整合則是通過VMware實現(xiàn)的。
 
他認為：對于測試和研發(fā)項目來說，因為研發(fā)人員需要使用許多不同的操作系統(tǒng)，這使得相關(guān)成本很難估計，較好的選擇是硬件虛擬化；服務(wù)器合并通常發(fā)生在支持在線應(yīng)用和數(shù)據(jù)的生產(chǎn)型服務(wù)器中，需要考慮的兩個主要因素是處理損耗和服務(wù)器利用率。其中，較好的解決方案是操作系統(tǒng)虛擬化，因為操作系統(tǒng)虛擬化擁有更低的服務(wù)器損耗，因此能夠顯著提升服務(wù)器的利用率。
第四步：全面評估 長期規(guī)劃
 
盡管虛擬化能夠提高服務(wù)器利用率，節(jié)省硬件投入，但其居高不下的軟件成本還是令CIO們望而卻步。據(jù)介紹，VMware Infrastructure 3是以CPU數(shù)量為標(biāo)準(zhǔn)收取軟件授權(quán)費的，按照畢博的規(guī)模，光軟件這塊的支出就要幾百萬。“部署虛擬化項目劃得來嗎？”江瑋有些猶豫了。
 
他想起了自己在貝塔斯曼工作時親身經(jīng)歷的一個例子：貝塔斯曼荷蘭數(shù)據(jù)中心原來有5臺IBM AS400和17臺PC 服務(wù)器，經(jīng)過成本評估，他們毅然決定淘汰這5臺維護費用高昂的舊主機，新買10臺PC服務(wù)器實施虛擬化整合?！爱?dāng)時很多人都覺得用PC Server代替AS400是腦筋有問題，而且10臺服務(wù)器+虛擬化軟件的一次性投入也是很大的。但事實上貝塔斯曼用1年半時間就收回了成本?！?BR> 
根據(jù)未來的IT預(yù)算及應(yīng)用增長情況，江瑋對虛擬化技術(shù)的總擁有成本（TCO）和投資回報率（ROI）進行了進一步核算。他把所有可能影響ROI的因素（包括虛擬化的實施范圍、硬件、軟件、運維、管理、應(yīng)用部署、人員培訓(xùn)以及災(zāi)難恢復(fù)成本等等）綜合到一起，對整合前后的系統(tǒng)及應(yīng)用進行全面評估和比較后，制訂了分步實施的投資方案?！拔覀冇媱澯脙赡陼r間實現(xiàn)基礎(chǔ)架構(gòu)的虛擬化，將應(yīng)用逐步部署到新平臺上。預(yù)計到2009年項目結(jié)束的時候，虛擬化方案的投資回報將是傳統(tǒng)方案的1.8倍?！?BR> 
在虛擬化項目中，技術(shù)的實施成本及投資回報（ROI）是困擾CIO的普遍問題之一。虛擬化實施需要衡量每種技術(shù)的總擁有成本，諸如硬件支出、軟件許可、運維管理以及人員培訓(xùn)成本等。陳穎劍表示，虛擬化的成本效益一般體現(xiàn)在后期，比如運維管理、新應(yīng)用部署、災(zāi)難恢復(fù)等環(huán)節(jié)。通常企業(yè)容易犯的錯誤是，由于預(yù)算緊張購買了比實際需求少的設(shè)備，結(jié)果后來往往需要花費更多的錢來升級系統(tǒng)。在這種情況下，最好是把整個項目延遲，而不要去搭建一個不夠用的平臺，否則將很可能招致失敗。
第五步：選擇切入時機循序漸進
 
畢博的虛擬化計劃還面臨著最后一個難題：如果全面部署虛擬化，怎樣把尚處在開發(fā)測試中各種“千奇百怪”的應(yīng)用移植到虛擬服務(wù)器上？等待他們的將是一個勞師動眾的大工程。
 
江瑋的實施思路是“避實就虛”，先確定一個虛擬化大框架，在符合這個大框架的前提下“繞開”會與之產(chǎn)生沖突的環(huán)節(jié)，一步步的解決。具體措施是：①在空閑的服務(wù)器上先行部署虛擬化技術(shù)，對所有新啟動的項目一律分配虛擬服務(wù)器資源，使虛擬化成為應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境；②把所有還在開發(fā)測試應(yīng)用的服務(wù)器先擺在一邊，等項目結(jié)束再一個一個部署，逐步納入進來；③淘汰那些過于“古老”的服務(wù)器，節(jié)省下來的維護費用用于設(shè)備更新；④將少量性能強大但不支持虛擬化功能的服務(wù)器作為虛擬化框架的補充，如充當(dāng)備份平臺或提供給少數(shù)有特殊需求的應(yīng)用。
 
“部署虛擬化一定不能過于追求完美，而且要有足夠的耐性，”江瑋說。
 
正確地計劃虛擬化實施的時間步驟，對項目的成功非常關(guān)鍵。別期望一夜之間就實現(xiàn)整合，要充分計劃并適當(dāng)安排時機，以便應(yīng)付所有可能的情況。企業(yè)最好將整合與另外的升級方案捆綁在一起，這樣會獲得最大化的價值。比如替換老的系統(tǒng)、一次以改進安全性或災(zāi)難恢復(fù)能力、存儲簡化等為目標(biāo)的基礎(chǔ)架構(gòu)升級、壓縮數(shù)據(jù)中心的物理占地空間等等。

對CIO的另一個建議是：盡量減少應(yīng)用移植。許多用戶發(fā)現(xiàn)最艱難的部分就是向虛擬數(shù)據(jù)中心的移植?！鞍惭b一臺大服務(wù)器并在上面建立多個虛擬服務(wù)器是容易的，但要把應(yīng)用從物理設(shè)備向虛擬層遷移則是一個費錢、費時、困難重重的過程?！焙銟s國際CIO高宏飛說：“對中小企業(yè)而言，與其做應(yīng)用移植還不如去開發(fā)一套新程序。這簡直是個不可能完成的任務(wù)。”  (it168)