從虛擬化走向IT自動(dòng)化

文/盛靖 于耳

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從虛擬化走向IT自動(dòng)化

文/盛靖 于耳

本次項(xiàng)目中采用了最新的虛擬化技術(shù)和自動(dòng)化管理技術(shù)，突破了傳統(tǒng)的管理模式，向IT自動(dòng)化邁出了堅(jiān)實(shí)的第一步。

虛擬化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

自2008年上海公安高等?？茖W(xué)校的開始應(yīng)用虛擬化技術(shù)以來(lái)，服務(wù)器虛擬化逐步已趨向成熟，到了2010年開始穩(wěn)定地應(yīng)用于應(yīng)用系統(tǒng)部署中，原有安裝在實(shí)體服務(wù)器上的應(yīng)用開始有計(jì)劃地遷移，服務(wù)器采購(gòu)也從普通服務(wù)器轉(zhuǎn)向以適應(yīng)虛擬化應(yīng)用的服務(wù)器為主。至2015年底，已部署有虛擬服務(wù)器200多臺(tái)，學(xué)校90%的應(yīng)用在虛擬服務(wù)器上運(yùn)行。

2014年，在積累了豐富的虛擬服務(wù)器應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，為破解學(xué)校存儲(chǔ)發(fā)展的瓶頸，經(jīng)反復(fù)論證，選擇了VSAN虛擬化存儲(chǔ)作為上海公安高等?？茖W(xué)校未來(lái)5～10年存儲(chǔ)發(fā)展的突破口。2014年5月，VSAN系統(tǒng)在學(xué)校成功部署。至2015年底，信息辦成功地在公安網(wǎng)上進(jìn)行了VSAN最新版本的升級(jí)，整個(gè)虛擬化存儲(chǔ)系統(tǒng)的安全性和性能得到了顯著提升。

虛擬化服務(wù)器和虛擬化存儲(chǔ)的成功應(yīng)用顯現(xiàn)出了顯著的應(yīng)用成效。據(jù)統(tǒng)計(jì)，上海公安高等?？茖W(xué)校IT運(yùn)行管理的效率提高了3倍。服務(wù)器利用率提高了10倍，每年節(jié)電10萬(wàn)多度，并且IT服務(wù)的響應(yīng)度也成倍提高，在不增加管理人員的情況下基本滿足了應(yīng)用發(fā)展的需要。

教學(xué)需求不斷推動(dòng)校園網(wǎng)發(fā)展

隨著上海公安高等專科學(xué)校信息化發(fā)展的不斷深入，在校園網(wǎng)上開展網(wǎng)上教學(xué)和移動(dòng)學(xué)習(xí)的需求不斷提出。目前上海公安高等?？茖W(xué)校在校園網(wǎng)上的信息化應(yīng)用較少，IT基礎(chǔ)服務(wù)較為薄弱。因此在校園網(wǎng)上建設(shè)一套完整的IT基礎(chǔ)服務(wù)平臺(tái)支撐即將快速發(fā)展的信息化應(yīng)用系統(tǒng)就顯得極為迫切。

校園網(wǎng)現(xiàn)狀

目前上海公安高等專科學(xué)校在校園網(wǎng)主干仍為2008年學(xué)校改擴(kuò)建時(shí)期建成的系統(tǒng)，核心交換機(jī)為一臺(tái)設(shè)備，上聯(lián)教科網(wǎng)、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信3套網(wǎng)絡(luò)出口。校園網(wǎng)上目前主要服務(wù)內(nèi)容包括互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、高清監(jiān)控專網(wǎng)等三個(gè)，應(yīng)用平臺(tái)仍由傳統(tǒng)的實(shí)體服務(wù)器組成，應(yīng)用數(shù)量也只包括技防實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用平臺(tái)、短信平臺(tái)等。整個(gè)IT基礎(chǔ)平臺(tái)缺乏支撐移動(dòng)學(xué)習(xí)和信息化教學(xué)的能力。

IT基礎(chǔ)平臺(tái)常規(guī)方式發(fā)展的瓶頸

據(jù)初步測(cè)算，若要完整支撐移動(dòng)學(xué)習(xí)和信息化教學(xué)，在校園網(wǎng)上若按照傳統(tǒng)方式建立一套IT基礎(chǔ)平臺(tái)，則信息辦的管理工作量大約至少會(huì)增加50%，若業(yè)務(wù)規(guī)模迅速擴(kuò)大，將會(huì)建成一套和現(xiàn)在公安網(wǎng)上規(guī)模基本相當(dāng)?shù)囊惶灼脚_(tái)，在現(xiàn)有的人員條件下，這將可能會(huì)制約學(xué)校IT的快速發(fā)展。

破解難題的方法

自2014年，信息辦就著手規(guī)劃，如何建立一套適應(yīng)未來(lái)發(fā)展需要的IT基礎(chǔ)服務(wù)平臺(tái)，以適應(yīng)未來(lái)長(zhǎng)期發(fā)展的需要。結(jié)合上海公安高等專科學(xué)校已經(jīng)成熟應(yīng)用的虛擬化技術(shù)，IT的自動(dòng)化管理被提上議程。

圖1　硬件架構(gòu)拓?fù)?/p>

IT自動(dòng)化即是以無(wú)人化的方式實(shí)現(xiàn)IT服務(wù)和管理的自動(dòng)化運(yùn)行，是大幅度提高IT業(yè)務(wù)價(jià)值的關(guān)鍵技術(shù)。其主要內(nèi)容包括IT合規(guī)性、提供標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)目錄、智能監(jiān)控分析平臺(tái)及報(bào)表功能、自助服務(wù)申請(qǐng)、業(yè)務(wù)部署的敏捷性、業(yè)務(wù)連續(xù)的保障、資源的計(jì)量計(jì)費(fèi)等。IT自動(dòng)化建立在虛擬化技術(shù)之上，以軟件來(lái)定義網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲(chǔ)三大基礎(chǔ)硬件，從而實(shí)現(xiàn)以軟件支撐的自動(dòng)化。

2015年信息辦成功部署了Vcloud系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備了IT自動(dòng)化的基礎(chǔ)功能，實(shí)現(xiàn)了虛擬服務(wù)器部署和運(yùn)維的初步自動(dòng)化，IT運(yùn)維質(zhì)量得到提升，效率得到提高。

圖2　vCloud模塊關(guān)系

IT自動(dòng)化的建立

什么是IT自動(dòng)化

IT自動(dòng)化，就是通過(guò)集成化的管理平臺(tái)，提供統(tǒng)一完整的基礎(chǔ)環(huán)境視圖，實(shí)現(xiàn)整個(gè)IT基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)據(jù)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和更新，并在自動(dòng)化策略支持下實(shí)現(xiàn)IT操作的自動(dòng)化運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)IT業(yè)務(wù)和技術(shù)的融合。

IT自動(dòng)化的主要內(nèi)容包括對(duì)網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)和服務(wù)器運(yùn)維、部署和管理的自動(dòng)化和應(yīng)用發(fā)布的自動(dòng)化，其背后最主要的技術(shù)支撐就是硬件設(shè)備的虛擬化，也就是用軟件來(lái)定義網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、服務(wù)器等硬件設(shè)備。

硬件設(shè)備發(fā)展到現(xiàn)在，不同品牌、不同廠商之間的產(chǎn)品差異已經(jīng)越來(lái)越小，硬件的標(biāo)準(zhǔn)化成為趨勢(shì)。其中服務(wù)器是最早走向標(biāo)準(zhǔn)化的，網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)也正在向這個(gè)方向發(fā)展，而軟件正成為差異化的核心。未來(lái)，IT的基礎(chǔ)平臺(tái)一定是以軟件為核心，采用軟件定義硬件，而不是以硬件廠商為核心。軟件定義也成為IT自動(dòng)化的極為重要的基礎(chǔ)和核心。只有當(dāng)硬件設(shè)備實(shí)現(xiàn)軟件定義后，各硬件設(shè)備

才能以軟件控制的方式整合自動(dòng)化策略實(shí)現(xiàn)IT自動(dòng)化。

圖3　vCloud業(yè)務(wù)流程

IT自動(dòng)化給我們帶來(lái)了什么

1.首先是工作效率的提高

主要體現(xiàn)在業(yè)務(wù)的快速部署。

傳統(tǒng)的虛擬機(jī)管理模式下，使用部門提出申請(qǐng)，經(jīng)審批之后，由IT部門管理員創(chuàng)建虛擬機(jī)環(huán)境，完成操作系統(tǒng)部署和存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)配置等工作。整個(gè)操作過(guò)程需要人工干預(yù)，部署一臺(tái)虛擬機(jī)需要在半小時(shí)至一小時(shí)。

通過(guò)云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化后，IT部門將常用和通用的系統(tǒng)打包成標(biāo)準(zhǔn)模板，并以服務(wù)的方式提交。使用部門在平臺(tái)上直接提交需求經(jīng)自動(dòng)或人工審核后，自動(dòng)化生成虛擬機(jī)環(huán)境，無(wú)需人工干預(yù)。整個(gè)環(huán)境的創(chuàng)建只需要5～10分鐘，大大提高了工作效率。IT部門把精力集中在維護(hù)好標(biāo)準(zhǔn)模板上，而無(wú)需做重復(fù)流程化的工作。

2.其次是合規(guī)性及安全性的提高

主要體現(xiàn)在IT部門及使用部門的權(quán)限受控訪問(wèn)。

傳統(tǒng)虛擬機(jī)管理模式下我們無(wú)法做到對(duì)用戶權(quán)限進(jìn)行細(xì)粒度的管控，當(dāng)虛擬機(jī)環(huán)境創(chuàng)建完成交付之后，用戶通過(guò)遠(yuǎn)程連接可以在虛擬機(jī)上進(jìn)行任何的操作，更改配置參數(shù)，部署應(yīng)用，對(duì)虛擬機(jī)的關(guān)機(jī)重啟刪除等操作。

而通過(guò)自動(dòng)化管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)用戶權(quán)限進(jìn)行細(xì)粒度的管控。例如：是否允許開關(guān)機(jī)、是否允許銷毀、允許哪些遠(yuǎn)程訪問(wèn)的類型、是否可以執(zhí)行快照備份的權(quán)限、快照備份的數(shù)量等，并且通過(guò)資源租用時(shí)間管理，實(shí)現(xiàn)資源自動(dòng)到期回收。這些細(xì)粒度的控制，使IT管理員可以實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶權(quán)限的更嚴(yán)格控制，用戶使用IT基礎(chǔ)資源的合規(guī)性得到切實(shí)保證，整個(gè)系統(tǒng)安全性得到顯著提升。

3.資源使用率的提高。

主要體現(xiàn)在資源利用分析的智能化和優(yōu)化的自動(dòng)化。

自動(dòng)化管理平臺(tái)的資源利用分析和管控功能得到很大的提升。傳統(tǒng)虛擬機(jī)管理模式下，需要通過(guò)vCenter逐個(gè)查看虛擬機(jī)的當(dāng)前使用狀況，視圖過(guò)于簡(jiǎn)單，缺少歷史數(shù)據(jù)，并且無(wú)法展示全局虛擬機(jī)的整體資源利用情況，無(wú)法對(duì)現(xiàn)有的業(yè)務(wù)環(huán)境做充分的評(píng)估，資源使用率的進(jìn)一步提高受到較大限制。

在自動(dòng)化管理平臺(tái)中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)資源的多維度分析和智能篩選，并能通過(guò)分析歷史數(shù)據(jù)自動(dòng)給出優(yōu)化建議，配合自動(dòng)化策略可實(shí)現(xiàn)對(duì)資源利用的自動(dòng)回收和分配，使資源使用率得到了最大化的提升。

具體實(shí)踐

以IT自動(dòng)化為目標(biāo)，經(jīng)周密規(guī)劃，2015年我們完成了vCloud的部署，利用其核心組件vRealize Automation自動(dòng)化模塊實(shí)現(xiàn)了虛擬服務(wù)器的自動(dòng)化部署、運(yùn)行狀態(tài)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)化的運(yùn)維分析。IT自動(dòng)化走出了第一步。

系統(tǒng)部署基本情況

此次部署從2015年7月開始，歷經(jīng)了4個(gè)月。信息辦牽頭組織了強(qiáng)大的實(shí)施技術(shù)隊(duì)伍，實(shí)施前制定了詳細(xì)的工作計(jì)劃，并且每一步的實(shí)施都經(jīng)過(guò)前期準(zhǔn)備、測(cè)試、實(shí)施操作、觀察穩(wěn)定等階段，以確保實(shí)施項(xiàng)目一次成功。

此次部署工作主要分為以下幾個(gè)步驟：

1.硬件平臺(tái)的搭建

采用了4臺(tái)某廠商 X3650服務(wù)器組成4節(jié)點(diǎn)自動(dòng)化平臺(tái)集群。每臺(tái)服務(wù)器配置兩塊800G SSD固態(tài)硬盤和12塊1.2TB的機(jī)械硬盤，同時(shí)提供計(jì)算及存儲(chǔ)資源。4個(gè)節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)萬(wàn)兆交換機(jī)連接，在網(wǎng)絡(luò)上確保足夠的帶寬和傳輸速率，如圖1所示。

2.虛擬化系統(tǒng)的部署，其中包括服務(wù)器虛擬化及存儲(chǔ)虛擬化等部署工作

此次虛擬化系統(tǒng)安裝了最新版本VmwarevSphere 6.0U1和vSan2.0，組成了128核CPU、512G內(nèi)存的計(jì)算資源池和57T裸容量的存儲(chǔ)資源池，可以滿足各類校園網(wǎng)應(yīng)用部署的需要。

3.自動(dòng)化管理平臺(tái)基礎(chǔ)架構(gòu)部署

此次采用了 vCloud6.2作為自動(dòng)化管理平臺(tái)，提供的主要核心服務(wù)包括：

VMware vRealize Automation（自動(dòng)化管理核心組件，提供了虛機(jī)申請(qǐng)自動(dòng)化部署的功能）、VMware Identity Appliance（統(tǒng)一身份驗(yàn)證組件，提供統(tǒng)一身份認(rèn)證功能）、VMware vCAC Appliance（提供vCAC最基本的一個(gè)WEB頁(yè)面，讓用戶登錄、申請(qǐng)、審批、管理虛擬機(jī)資源）、Windows AD服務(wù)器（Windows域服務(wù)器，提供統(tǒng)一身份認(rèn)證和單點(diǎn)登錄功能）、vCenter 6 （服務(wù)器虛擬化的基礎(chǔ)架構(gòu)的管理平臺(tái)）、VDPA 6 備份（虛擬機(jī)自動(dòng)備份軟件，提供最適合虛擬機(jī)的數(shù)據(jù)備份和管理功能）、vCops 監(jiān)控模塊（進(jìn)行整個(gè)平臺(tái)的資源使用率監(jiān)控、平臺(tái)健康度監(jiān)控、物理設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控）。

這些核心服務(wù)組成了自動(dòng)化管理平臺(tái)的核心應(yīng)用，使最重要的自動(dòng)化管理功能得到實(shí)現(xiàn)，如圖2、3所示。

4.數(shù)據(jù)遷移工作

上海公安高等?？茖W(xué)校原有在校園網(wǎng)平臺(tái)上有包括統(tǒng)一身份認(rèn)證、精品課程、視頻監(jiān)控、多媒體信息發(fā)布、運(yùn)維平臺(tái)等在內(nèi)的十多個(gè)應(yīng)用，部署有5臺(tái)物理服務(wù)器、1臺(tái)IPSAN和一個(gè)小規(guī)模的虛擬機(jī)系統(tǒng)，運(yùn)行虛擬機(jī)40余臺(tái)。此次在自動(dòng)化管理平臺(tái)部署完成后，利用利用P2V工具，將老舊的物理機(jī)服務(wù)器上的應(yīng)用遷移到vSAN環(huán)境中，利用vSphere的數(shù)據(jù)遷移功能，將原IPSAN存儲(chǔ)上的數(shù)據(jù)全部遷移到vSAN中。數(shù)據(jù)遷移前全部進(jìn)行了完整的數(shù)據(jù)備份，整個(gè)遷移工作持續(xù)了2周。

5.自動(dòng)化管理平臺(tái)架構(gòu)的系統(tǒng)調(diào)優(yōu)

平臺(tái)部署完成后，我們對(duì)平臺(tái)架構(gòu)進(jìn)行了細(xì)致的調(diào)優(yōu)工作。優(yōu)化主要針對(duì)實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)景，一是優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)配置，提升平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)性能；二是建立分級(jí)管理體系，制定了虛擬機(jī)審核和開設(shè)規(guī)則；三是確定了用戶對(duì)于虛擬機(jī)的操作權(quán)限。

6.測(cè)試?yán)掀脚_(tái)到新環(huán)境中的運(yùn)行情況

至2015年11月初，所有業(yè)務(wù)系統(tǒng)已在新環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行，轉(zhuǎn)入運(yùn)行測(cè)試階段。

實(shí)施成效

通過(guò)本次校園網(wǎng)自動(dòng)化管理平臺(tái)的建設(shè)，一是建立了穩(wěn)定可靠的IT基礎(chǔ)平臺(tái)，滿足了在校園網(wǎng)上開展各種應(yīng)用的需要；二是采用最新技術(shù)，確保IT基礎(chǔ)平臺(tái)的持續(xù)可發(fā)展，可滿足今后至少4年的校園網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展需要；三是提高了信息辦IT管理能力，在沒(méi)有增加IT技術(shù)人員工作量的情況下，系統(tǒng)安全性和合規(guī)性都得到顯著提升，減輕了IT部門的運(yùn)維壓力。

技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

創(chuàng)新是信息辦一直所堅(jiān)持的信念。只有突破常規(guī)，敢于嘗試新事務(wù)、使用新技術(shù)、引入新方法，才能為學(xué)校的信息化發(fā)展提供持續(xù)的動(dòng)力，為學(xué)校管理和教學(xué)發(fā)展帶來(lái)新的價(jià)值。本次項(xiàng)目中我們采用了最新的虛擬化技術(shù)和自動(dòng)化管理技術(shù)，突破了傳統(tǒng)的管理模式，向IT自動(dòng)化邁出了堅(jiān)實(shí)的第一步。

本項(xiàng)目的基石是服務(wù)器虛擬化和Vsan軟件定義存儲(chǔ)技術(shù)，這兩項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在學(xué)校得到成熟的應(yīng)用，特別是Vsan帶來(lái)了IT基礎(chǔ)架構(gòu)三駕馬車（服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)）中“存儲(chǔ)”的重大變革，上海公安高等?？茖W(xué)校在2014年率先在國(guó)內(nèi)成功應(yīng)用，使得學(xué)校存儲(chǔ)發(fā)展得到突破。此次應(yīng)用vCloud自動(dòng)化管理平臺(tái)，則實(shí)現(xiàn)了IT管理瓶頸的突破，使得傳統(tǒng)的憑經(jīng)驗(yàn)管理逐步走向科學(xué)和規(guī)范管理。以真實(shí)數(shù)據(jù)說(shuō)明問(wèn)題，以分析結(jié)論作為導(dǎo)向，體現(xiàn)了信息化管理的新模式，也使IT管理部門能夠擺脫繁瑣的重復(fù)勞動(dòng)，而著眼于更重要和更具前瞻性的工作，提升IT服務(wù)質(zhì)量。

（作者單位為上海公安高等?？茖W(xué)校信息辦）