基于虚拟化的“云计算”平台在税务局数据信息化的应用

基于虚拟化的“云计算”平台在税务局数据信息化的应用随着基层税务局计算机信息技术的高速发展，网络信息化服务提供着越来越丰富和多样化的应用。传统的“一台主机、一台操作系统、一应用”，已经不能满足现代化信息进程的需求。主要问题存在以下几个方面：第一、随着业务不断的增多，需要依托更多的硬件，硬件的添加、升级和维护需要投入大量的财力人力。第二、已经投入的硬件设备已经不能得到充分的使用，这样就产生了高投入低产出，与建设节能化社会背道而驰。第三、对硬件资源的分配不合理，不能够按需分配。第四、业务与硬件的耦合度太大，硬件问题影响业务正常运行。针对以上问题，寻找一种能够动态分配和管理硬件资源，提高应用高效、稳定、易部署的方案已经是基层税务机关数据信息化建设急需解决的问题，虚拟化技术正是解决这一问题的有效途径。一、VMwarevSphere4概述（一）虚拟化技术定义虚拟化是一种从逻辑角度出发的资源配置技术，是物理实际的逻辑抽象。一台计算机使用虚拟技术，可以看作是多台计算机，其中每台都有其各自的CPU、内存、硬盘等物理资源。虚拟化技术实现了软件跟硬件的分离，让资源的使用方式更具效率，用户不需要考虑后台的具体硬件实现，只需在虚拟层环境上运行自己的系统和软件，而这些系统和软件在运行时，也似乎跟后台的物理平台无关。虚拟化主要有以下4个优点：（1）改善资源分配，提高资源利用率。利用虚拟化技术，数据中心可以按照不同业务所需资源的不同，动态地对物理服务器进行虚拟分区，提供最合适的虚拟环境，极大地提高了每台服务器的利用率，也使得资源分配更加合理，最大程度的提高了硬件的灵活度、利用率和可用性。（2）资源整合管理，提高服务保障水平。服务器整合改变了基础设施复杂的现状，管理人员只需登陆客户端软件即可管理所有虚拟机服务器。（3）降低单点故障，增强系统可移植性。服务器合并后，减少了需要管理的物理服务器数量，降低了单点故障率。虚拟机的实时迁移可使数据中心在执行硬件维护时无需停机及中断操作。实现了停硬件不停应用。（4）节约能源，减少运行成本。运用虚拟化技术将多种业务整合到一台物理服务器上后，降低了能源能耗。（二）VMwarevSphere4简介VMware是全球桌面到数据中心虚拟化解决方案的领导厂商，公认的虚拟化技术的领先者。2009年，它们推出了vShpere4，更新了包括虚拟机集群到代理虚拟机备份，显著提升了虚拟环境的计算性能。vSphere软件可以直接安装在没有操作系统的计算机上，相当于在计算机硬件和虚拟机操作系统之间建立了一个系统软件层，它可以独立响应所有虚拟机操作系统对于硬件的访问，相对于那些在操作系统上面安装的虚拟机软件，提高了系统的性能和稳定性。（三）VMwarevSphere4体系结构VMwarevSphere虚拟化平台主要由ESXServer、vCenterServer和vSphereClient三部分组成其中ESXServer直接部署于物理服务器之上，作为基础架构全面虚拟化服务器、存储设备和网络资源，虚拟机运行于ESXServer之上。vCenterServer套件可集中管理VMwarevSphere环境，快速部署虚拟机，并监控物理服务器和虚拟机的性能，对其进行有效控制和管理。vSphereClient既可作为ESXServer单独的管理配置工具，也可以连接vCenterServer服务器，对VMwarevSphere环境进行集中管理。二、信息化服务虚拟化整合关键技术采用VMwarevSphere4构建一个信息服务虚拟化环境主要利用以下技术。（一）集群技术为克服县级国家税务局数据中心对硬件资源和应用无法统一管理的问题，采用基于vCenter构建集群的方案，可以将多个ESX主机建立集群，所有运行于这些ESX主机上的虚拟机都归属于这个集群。创建好集群后，可以快速添加和削减VMwareESX主机及虚拟机，轻松查看有关集群和分配到该集群的虚拟机的信息、配置详细信息、过量分配集群的故障切换设置和标志。（二）VMwareHAVMwareHA是高可用性群集控制组件，可不问断地监控群集中所有的ESXServer主机，当检测到故障时，以零停机时间迁移虚拟机（需VMotion技术配合），将正在运行的虚拟机从一台物理服务器移动至另一台物理服务器，而不影响最终用户。由于税务部门许多业务需要不间断服务，所以利用VMwareHA可以保证业务虚拟机不受硬件故障的影响，保证业务的可靠性服务。（三）VMwareVMotion该组件可在不中断服务的情况下，将虚拟机动态地在不同的物理主机（ESX主机）之间进行实时迁移。特别是在税务部门的数据库服务（如Oracle、MSSQLServer等）和存储服务（Ftp数据、公文数据等）中，这种不间断服务的切换级别，可以使服务持续进行。（四）VMwareDRSVMwareDRS将VMotion及HA技术融合在一起，根据ESX主机的CPU或内存资源负载，动态地迁移虚拟机至负载较轻的ESX主机上，期间可以利用DRS建议，把一台ESX主机上的多个虚拟机放置在不同ESX主机上。在实际应用中可将税务部门服务器中所有电子资源归属于一个VMwareHA集群，该集群利用VMwareDRS监测硬件服务器状态，动态分配虚拟机到物理服务器，并根据硬件的实际使用情况，利用VMotion迁移技术，自动迁移虚拟机致硬件资源平衡。（五）快速部署特性虚拟机的系统安装、应用程序安装，可以通过虚拟软件所提供的工具进行直接克隆或间接从宿主机迁移的方式来进行，省去了大量的安装配置时间，新系统的配置从原来的几个小时缩小为几分钟就可部署完成。（六）精简存储模式按实际需要分配存储空间，提升存储空间利用率。数字资源占用较大的存储空间，以往的直接连接存储的方案，存在分配较大空间但使用率低的问题。但是利用虚拟化的精简模式。可以先指定一个最大化的虚拟空间，但是该空间实际大小为实际存储的内容大小，根据存储内容的不断增大而增大。三、小店区国家税务局信息服务虚拟化方案的实施小店区国家税务局信息化建设发展迅速，信息中心为纳税人和内部员工提供者大量的信息资源和服务，并且有相当一部分设备支撑这些应用，但这些设备乘此不起，其中硬件设备有：服务器有联想万全R520G7，其他基本都联想台式主机。未采用虚拟化之前，基本上是一台主机、一台操作系统、一应用，为解决上述提到的弊端。经调研后决定采取VMwarevSphere4来优化信息化服务。（一）虚拟化硬件配置使用联想万全R520G7服务器和联想ThinkCenter6000T安装vSphereESX4，另一台联想ThinkCenter6000T安装VMwarevCenterServer。计算机配置如表1。（二）安装ESX服务器使用1台万全R520G7单路服务器来安装vSphereESX4，因此这台服务器的硬件性能非常高。安装过程并不复杂，只需放入vSphere光盘引导，采用默认安装方式，在安装过程中，需要手动设置root密码和默认网卡的IP地址，将默认网卡的地址设置为70.20.68.21。（三）安装VMwarevCenterServerVMwarevSphere部署需要一个VMwareCenterServer实例，使用一台服务器作为VMwareCenter.VMwarevCenterServer可用于访问和管理VMwarevSphere套件，使虚拟环境较之物理硬件环境具有更强的响应性、可用性和服务性。VMwarevCenterServer不需要较高的硬件配置。VMWare虚拟机并不在VMwarevCenterServer中运行，因此，将一台联想ThinkCenter6000T主机作为VMwarevCenterServer，vCenterServer软件可以在Windows2003操作系统中直接安装和部署。将vCenterServer的IP地址设置为70.20.68.10。（四）管理ESXServer在局域网的一台PC上安装vSphereC1ient软件，打开该软件，连接到vCenterServer服务器，添加IP地址为70.20.68.21的ESX主机。（五）迁移物理服务器到ESX服务器VMware迁移物理服务器简单方便，对要迁移的6台服务器确认安装VMwarevCenterConverter软件后，通知用户停止使用业务系统，对物理服务器实行迁移。使用VMwarevCenterConverter软件进行服务器迁移时，只需在vSphereClient导入主机，选择和输入物理机的IP地址后，按照设置向导，设置和原服务器数量一致的虚拟网卡、一致的硬盘分区和分区大小，在ESX服务器上建立一个和原先几乎完全一致的虚拟机。在千兆网络环境下导入一台服务器，一般只需10min.6台服务器迁移完毕后，关闭该6台物理服务器，使用vSphereClient开启ESX服务器上导入的6台虚拟服务器，整个迁移过程顺利完成。四、虚拟化实施效果和展望目前，由一台联想万全R520G7服务器、一台联想ThinkCenter6000T组成的虚拟化硬件平台支持虚拟系统运转效果良好，无出现宕机状况有效提高了我局服务器的稳定性和资源利用率。（一）总体成本大幅降低，系统简化更易维护（1）节约能耗原先6台旧服务器成功迁移至ESX服务器后，将节省大量的能耗，成本节约非常显著。（2）管理方便用户只需登录vSphereC1ient即可管理ESX主机和运行的虚拟机，可以随时增加和修改虚拟机的硬件和网络拓扑，修改虚拟机的CPU、内存等资源分配。（3）充分利用服务器资源利用VMwarevSphere整合X86服务器，从而更充分地利用现有资源。传统的“一台主机、一台操作系统、一应用”的服务器部署方法会导致硬件资产过度部署和利用率不足，大多数服务器只利用了其总体负载容量的5%～15%。（4）虚拟机的备份还原方便使用虚拟机的快照功能，可在不停机的情况下对虚拟服务器进行备份和还原。（二）虚拟化在税务信息化系统中的展望如果只有一台VMware主机，一旦该主机死机，其结果是所有虚拟服务器都会停止运行。因此，购置两台性能更高的服务器，利用VMwareVMotion在零停机、用户无察觉的情况下执行实时迁移，持续自动优化资源池中的虚拟机，执行硬件维护，主动将虚拟机从发生故障或性能不佳的服务器中移出。使用VMwareHA实现经济高效、独立于硬件和操作系统的应用程序。HA具有高可用性。一台ESX主机发生了故障或者与网络的连接出现了问题，就会中断在这台主机上所有正在运行的虚拟机，并启动预先设定好的备用主机。五、结语小店区国家税务局在虚拟架构搭建完成后，实现了公文系统、FTP服务器、网站服务器系，备份服务器、税管原评估和档案管理系统的全部虚拟化迁移。全部虚拟化后的业务整合到一台联想万全520R7服务器，大幅提高了系统资源的利用率，方便了信息中心的日常管理工作，同时最大限度地发挥了已有设备的效能，对电力消耗等降幅明显，对税务信息化安全的防范有所提高，对日常信息综合管理、应用等都有现实意义。同时，减少了服务器及配套设置的投入，减少能源消耗。符合政府提出的节能环保的发展路线。参考文献：[1]胡嘉玺、兆彬、吕方，《虚拟智慧：VMwarevSphere运维实录》清华大学出版社，2011[2]赵华茗，《基于虚拟机的高可用信息服务平台》现代图书情报技术。2009[3]何晓龙、成凯，《透视虚拟化技术》软件世界。2007[4]鲁松，《计算机虚拟化技术及应用》机械工业出版社，2008[5]何禹、胡宇鸿、王一波，《虚拟化技术在校园网数据中心》电子科技大学学报，2007