基于vsphereHA的高可用企业数据中心建设探究

2022-10-17

随着信息技术的进步, 企业对信息系统数据可靠性的需求不断提升, 越来越多的科研生产环境需要被安装在高可用的系统之上。部分高可用的环境还需要以双机模式运行, 运维人员往往不敢轻易的执行某些命令, 以防止因为自己的错误指令导致系统宕机, VMware虚拟化技术友好的解决了上述难题。本文介绍了使用VMware虚拟化技术来构建高可用的数据中心, 同时降低运维人员的工作难度。

一、虚拟化技术简析

(一) 虚拟化技术介绍

虚拟化 (Virtualization) 技术最早出现在20世纪60年代的IBM大型机系统, 在70年代的System 370系列中逐渐流行起来。随着20世纪90年代X86服务器的不断发展, X86服务器也具备更高效、更经济的方法来分配数据的处理能力。1998年发布的VMWARE软件主宰了X86服务器的虚拟市场, 从那时起, 虚拟化技术得到了广泛的认可, 基于X86服务器集群的虚拟化技术作为一项新兴的技术领域被广为研究与应用[1]。

(二) 主流产品VMware v Sphere虚拟化介绍

VMware v Sphere是VMware公司开发的虚拟化平台, 是VMware软件定义数据中心的基础。

VMware v Sphere的两个核心组件是ESXI和v Center Server。ESXI是用于创建和运行虚拟机和虚拟设备的虚拟化平台。v Center Server是管理平台, 充当连接到网络的ESXI主机的中心管理员角色, v Center可以将多个ESXI主机加入资源池中并管理这些资源[2]。

二、企业数据中心

(一) 企业数据中心简介

企业数据中心一般是指企业为了科研和生产需要, 将数据信息集中在一个比较固定的地方, 进行统一的数据、软硬件维护管理, 以便于维持数据的安全性、稳定、可靠。企业数据中心一般含有服务器、网交换机、存储等关键设备。企业内部的IT部门或合作方负责数据中心设备的运行维护。

(二) 传统数据中心与VMware虚拟数据中心

传统数据中心采用竖井式或烟囱式部署, 各个应用系统互相孤立, 不能共享计算资源, 每个应用独占单台或多台服务器, 形成了信息孤岛。数据中心的高可用基本依赖于物理服务器的双机热备并依托负载均衡来实现。

VMware虚拟数据中心是将云计算的概念运用到数据中心的一种新型的数据中心形态, VMware虚拟数据中心, 即通过VMware虚拟化技术将数据中心中物理资源进行整合, 最大限度的发挥服务器本身的资源效力, 同时降低数据中心的维护成本。虚拟数据中心也改变了数据中心高可用的实现模式, 采用虚拟数据中心的高可用不再局限于宿主服务器本身, 而是能够做到该宿主服务器内的所有应用都能够实现高可用[3]。

三、VMwanre HA运行原理及基础条件

(一) 什么是v Center Server和VMware HA

VMware v Center Server提供了一个可伸缩、可扩展的平台, 为虚拟化管理奠定了基础, 同时也是实现VMware HA的基础条件。v Center的主要作用是:集中控制并深入了解虚拟基础架构, 集中管理虚拟机, 实现虚拟机实时迁移, 实现虚拟机的高可用HA等。HA, 全称High Availability, 中文解释为高可用。是VMware v Sphere虚拟化架构的高级特性。使用HA可以实现虚拟机的高可用, 降低成本的同时, 无需使用硬件的解决方案。HA的运行机制是监控群集中的ESXI主机及虚拟机, 通过配置合适的策略, 当群集中的ESXI主机或虚拟机发生故障, 可以自动到其他的ESXI主机上进行重新启动, 最大限度的保证重要的服务不中断[4]。HA能够最大限度的保证业务的连续性, 将停机时间降到最低。因为无论是计划性停机, 还是非计划性停机, 都会给业务的连续性带来相当大的影响。

(二) v Sphere HA运行原理

当在群集启用HA时, 系统会自动选举一台ESXI主机作为首选主机 (Master主机) , 其余的ESXI主机作为从属主机 (也称为Slave主机) 。Master主机与v Center Server进行通信, 并监控所有受保护的从属主机 (Slave) 的状态。Master主机使用管理网络和数据存储检测信号来确定故障的类型。当不同类型的ESXI主机故障时, Master主机检测并相应的处理故障, 让虚拟机重新启动。当Master主机出现故障时, Slave主机会重新进行选举产生新的Master主机。

四、基于VMWARE HA虚拟化技术的高可用企业数据中心的实现方式——以某公司数据中心虚拟化为例

(一) 企业数据中心现状

该公司拥有一套完整的数据中心系统, 涵盖计算机、服务器、网络交换机、存储等, 运行企业内ERP、OA、WEB服务、文件管理等诸多应用系统。为了改变原有数据中心的运行模式, 公司已经开始着手将物理服务器向虚拟化服务器转变, 公司现有的服务器部分已安装vmware官方原版镜像文件, 运行ESXI6.0虚拟化操作系统, 但是这些ESXI都是独立在承载运行企业内的部分应用系统。各ESXI主机之间缺乏关联性, 不能实现数据迁移, 更无法实现高可用HA等高级特性。为解决这个困扰, 公司借助VMware软件的高可用模块实现各系统之间的HA。

(二) 使用HA技术建设高可用数据中心

配置高可用HA的前提是使用v Center将各ESXI主机进行整合, 将原有的物理服务器均转化为ESXI虚拟主机, 在这些虚拟主机上配置虚拟应用服务器, 同时基于v Sphere 6.0的v Center Server服务器。虚拟数据中心的高可用需要使用到VMware HA模块, 即在v Center的基础上, 将虚拟数据中心分成几个数据群集, 使得同一个群集内的虚拟主机能够实现HA功能。如图1所示, 图1中的“changfeng”为虚拟数据中心, “RAA”为数据群集。为验证HA的性能, 需要先了解当前vcenter中各ESXI主机的状态, 从图1中可以看出, 172.16.109.130 ESXI主机上共有7台虚拟应用服务器, 其中有4台服务器正常通电运行, 3台服务器处于待机状态;从图2中可以看出, 172.16.109.132 ESXI主机上有5台应用服务器, 1台服务器正常通电运行, 4台服务器处于待机状态。

接下来通过对172.16.109.130服务器进行断电操作来模拟该ESXI主机服务器硬件故障或者遭受到不可抗力破坏, HA能够将自动接管该ESXI主机里面的应用。

172.16.109.130系统关机后, 原先运行在该主机的7台服务器均已经被迁移至172.16.109.132主机上, 并且原先正在运行的4台服务器依然正常运行。如图3。至此通过断电操作来模拟真实环境中将会遇到的服务器硬件故障, 验证了VMware HA的可靠性以及对高可用企业数据中心的重要作用。

五、结语

本文中提出的高可用虚拟数据中心方案, 已成功应用于某公司的系统数据中心, 并取得较好的效果。基于VMware HA建设的高可用数据中心, 可以大大提高数据中心的安全稳定性, 某一台ESXI主机的故障不会影响其他主机, 同时, 某一台服务器故障也不会影响运行在该服务器上的应用。基于VMware HA建设的高可用数据中心可以降低运维人员的工作负荷, 提升运维人员的工作能力。运维人员不再需要长时间留在机房内排查服务器故障原因, 取而代之的是友好的v Center界面, 运维人员的运维方式得以改变, 运维人员不再需要关心服务器硬件的故障, 而是更加专注于数据本身。

摘要：企业数据中心作为一个企业数据最重要的载体, 承载着企业最核心的业务数据, 企业的IT部门需要为企业的各应用系统的安全稳定运行提供保障。这就促成IT部门需要为企业数据中心打造一套高可用的方案, 以保证业务的持续性。近些年, 随着虚拟化技术的发展, 虚拟数据中心进一步在企业得到应用。本文介绍了VMware vSphere HA的基本原理和基础条件, 并以某公司基于VMware vSphere HA打造高可用数据中心为例, 阐述建设高可用数据中心的实际意义和具体建设方案。

关键词：数据中心,高可用,HA,vCenter