服務器虛擬化技術是通過硬件與軟件協同工作,允許一臺物理服務器模擬多臺服務器,同時運行多個操作系統,其所有應用程序都可以在相互獨立的空間內運行而互不影響,從而顯著提高計算機的工作效率。經過幾年的發展,眾多企業開始看到了在單個物理服務器上運行多套虛擬服務器應用系統帶來的好處:提高了資源利用率,加快了服務器的部署速度,減少了需要管理的設備數量,管理成本也相應減少,數據中心的使用空間、電源消耗、日常維護費用都可降低。
目前,服務器虛擬化技術已經得到廣泛應用,其中包括財富100強中的全部企業。由于油田信息化建設的復雜性及過去分散建設的歷史,虛擬化技術帶來的安全與效率的提高,在石油行業還沒有非常成功的實例,還處在探索與實踐的階段。
在油田信息化建設進程中,由于各個二級單位分散投資、分散建設、分別購置設備,而且各個二級單位購買設備時,往往按照極端的情況配置服務器及存儲設備,導致服務器與存儲設備使用效率不高,資源浪費嚴重,“大馬拉小車”現象普遍存在。據統計,油田服務器平均使用率只達到10%~20%。分散投資、分散管理的現狀,不但使基礎設施資源難以共享,而且系統性能難以切實地得到利用,能源消耗也極大。同時,各個二級單位的硬件基礎設施都需要技術人員維護,人力物力成本高,而各單位的技術水平不一,造成基礎設施管理難度加大,基礎設施在信息化建設中的作用難以充分發揮。
油田信息化基礎設施的分散部署與管理,在一定程度上,也為油田信息系統各自分散建設、重復投資提供了溫床,使得部分信息系統物理分散。從技術與管理角度來說,油田勘探開發數據備份管理與應用的運行保障都比較困難,難以實現信息資源與應用服務狀態監控、資源動態調配等有效管理,不但信息應用存在安全隱患,同時不利于具有共性的油田專業信息系統統籌考慮、統一建設。
據IBM統計,虛擬化實施后,通過基礎設施的整合,可降低40%軟硬件成本,服務器平均利用率從5%~15%提高到60%~80%,數據中心空間、機柜、網線、耗電量、冷氣空調和人力成本在內的運營成本也將降低70%~80%。
1、油田服務器虛擬化集中管理可行性分析
虛擬化技術是綠色IT的關鍵技術,是存儲與服務器高效管理的發展方向,那么油田網絡基礎條件、信息系統運行需求是否適合虛擬化環境呢?
1.1信息系統虛擬化支持可行性分析
以大港油田為例,目前信息應用主要包括門戶、綜合管理系統(如合同、公文、項目管理)、專業信息系統(如錄井數據實時傳輸、錄井專業數據庫系統、測井專業數據庫系統、分析化驗數據庫系統、油水井數據采集系統等)。絕大多數信息系統,其用戶并發量不太大,單次連接的傳輸數據量較多,用戶端與服務器端的交互事務時間比較短,如果服務器集中部署在油田信息中心機房,以虛擬機的方式支撐,就目前大港油田千兆主干、百兆桌面的網絡狀況,各信息系統運行與維護不會有任何網絡瓶頸,也不會有任何不便,而且由于油田信息中心機房提供了標準的機房環境條件、技術力量密集的系統運維保障,虛擬化的技術框架部署更有利于高效、合理應用,可保障系統不停機運行。
1.2虛擬化實施基礎條件
大港油田數據中心具備東、西兩大設施先進的標準機房,新機房具備容納新增服務器350臺的服務能力;機房溫度、濕度條件控制嚴格、供電保障機制健全;東、西兩區機房72芯光纖聯接,網路暢通,為東、西區機房統一規劃,邏輯一體化管理創造了條件。
東、西兩區機房為油田企業網的兩個核心節點,它們與井下作業公司節點構成油田企業網的環路核心,幾乎油田所有企業網上網單位以千兆光纖接入環路,重點的企業網接入單位建立了不同接入點的冗余鏈路,所有企業網用戶通過千兆光纖與存儲服務器的數據鏈路基本不存在瓶頸。
機房出口部署了防火墻、入侵監測設備,通過精細、有效的安全策略,把對數據與信息系統的竊取與損害阻擋于數據中心之外,另外部署了負載均衡設備,為實現關鍵系統(如DNS解析)的負載均衡提供了便利條件,保障了這些系統的24h服務。
1.3集中管理成功經驗
大港油田公司重組之前,集團公司所有單位的門戶系統統一部署在信息中心,門戶一直運轉平穩,各個單位的應用情況也非常好;A1(油田勘探數據庫管理)和A2(油田開發數據庫管理)系統等勘探開發相關的近100套應用系統、QHSE等近50套綜合管理系統,目前集中部署在信息中心西區與東區機房,絕大多數系統提供每天24h的不間斷服務。幾年來,基本沒出現過由于集中部署涉及的網絡條件、機房條件等引起的系統停機或其他問題。油田虛擬化項目的實施,不但能提供穩定的網絡與機房條件,同時為靈活的管理與資源調控創造了更為便利的條件。
油田信息中心有承擔存儲與服務器管理的專業技術人員10名,他們不但具有專業的理論知識,也擁有存儲與服務器日常管理的豐富經驗,同時經過多年的實踐鍛練,在處理緊急狀況上,其心理素質高、技巧熟練?？傊?以大港油田的現狀,已完全具備在油田范圍內進行存儲、服務器虛擬化統一管理的技術實力和物理條件。
2、實施方案構想
2.1建設原則
遵循統一規劃、統一投資、統一建設的原則,通過集中、規模建設,建成大港油田虛擬服務器集中管理平臺,面向油田范圍,集中共享服務器資源,按需調配、動態管理。通過集中建設、管理與使用,實現降低IT總投資、降低系統運行維護總支出的目的。
2.2服務器虛擬化集中方案要點
服務器虛擬化技術是一套解決方案,其核心是利用計算機并行技術,將多臺物理服務器的資源邏輯統一,支撐如地震處理、油藏建模等需要大量CPU處理能力、由單一物理服務器難以實現的計算任務的技術。
深化應用虛擬化、并行計算等技術,在目前初具規模的虛擬化平臺框架下,通盤考慮油田整體需求,以大港油田為有機整體,根據信息化建設需求,有計劃地統一購置、替換、升級服務器與存儲資源,建立集中管理的虛擬化服務器支撐環境。
搭建由光纖磁盤陣列、冗余光纖交換機、高性能服務器集群構成的虛擬化集中平臺;通過統一管控平臺的協調管理和策略制定與優化,可實現隨時、隨需地在油田范圍內提供CPU、內存、I/O等資源的動態共享與分配。
通過服務器的集群技術與虛擬化特性有效結合,可實現關鍵信息應用系統連續(7d)可用支持,如錄井實時采集、數字油田、上游生產、專業數據庫、現場監控等。以錄井現場傳輸為例,過去系統的部署方式是底層數據庫、接收服務、WEB應用服務分別或獨立安裝在物理服務器上,一旦物理服務器出現問題,勢必影響數據的傳輸,影響技術人員及領導對鉆井過程的監控與分析,如果按傳統方式部署集群與容災,不但需要投入雙倍的硬件、集群軟件等,也使體系架構的復雜性帶來的管理難度大幅增加。利用虛擬服務器技術,服務器間的宕機切換、應用的快速接管,實現起來非常容易,通過簡單的管理,能輕易實現錄井實時傳輸這類應用的不停機。
應用服務器虛擬化技術,由于資源以池的方式共享,能實現真正的動態共享,消峰平谷,極大提高基礎設施利用率;通過虛擬化平臺動態管理,使得信息系統的部署更為容易,同時能將大港油田信息化基礎設施建設與使用帶入良性循環的軌道,避免每年不定時的購買硬件所造成的硬件型號、性能參差不齊和難以統一規劃的局面。
2.3服務器虛擬化實施難點
大港油田的虛擬化實施難點,存在于兩個層面,一是虛擬化建設技術框架與規模的規劃;二是實施過程及實施后的運維管理。
虛擬化的管理被公認是最大的關鍵所在。面對虛擬服務器的管理,很多企業IT管理人員發現,在傳統系統與硬件領域積累多年的理論與實踐經驗有相當一部分已失去了用武之地。虛擬化項目實施后,存儲、服務器、信息系統構成不可分的整體,對這一套系統的有效管理,涉及存儲服務器硬件知識、存儲與系統管理知識、數據庫知識等,各個環節的工作相關性非常強,要求運行維護人員具有多種知識、綜合運用能力與應急處理經驗。在虛擬服務器環境下,系統管理人員還必須通盤考慮運行于物理服務器上的所有應用與進程,如包括系統重啟或補丁分發等任務應盡可能安排在非生產時間進行,因為這類操作可能影響到所有運行于該物理服務器系統的虛擬服務器。可以說,虛擬服務器管理除了需要IT管理人員有足夠的專業知識外,更需要有豐富的系統管理經驗。
3、結論
虛擬化就是把物理資源轉變為邏輯上可以管理的資源,以打破物理結構之間的壁壘,應用虛擬化技術,能幫助油田解決3個關鍵方面的問題——安全性、性能和成本。
從安全角度來講,虛擬化的成功實施使整個油田公司的所有系統和數據都被整合到一起,從而消除了在設備層面上數據被盜或數據丟失的風險;虛擬化技術提供了更強大的備份系統,因而企業容災備份恢復能力也顯著增強。
服務器虛擬化的實施,有益于油田信息系統性能改善,應用虛擬化技術可以將關鍵應用系統集中部署在性能卓越的光纖存儲之上,服務器的所有資源均可以被充分利用,同時在信息系統建設過程中,能夠在幾分鐘或幾小時內讓新系統上線,快速提供服務。總之,服務器虛擬化的實施,對于油田信息化建設將是極大的促進,當然對服務器、系統、數據庫的精細管理也隨之提出了更高要求。
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