服务器虚拟化技术是通过硬件与软件协同工作,允许一台物理服务器模拟多台服务器,同时运行多个操作系统,其所有应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响,从而显著提高计算机的工作效率。经过几年的发展,众多企业开始看到了在单个物理服务器上运行多套虚拟服务器应用系统带来的好处:提高了资源利用率,加快了服务器的部署速度,减少了需要管理的设备数量,管理成本也相应减少,数据中心的使用空间、电源消耗、日常维护费用都可降低。
目前,服务器虚拟化技术已经得到广泛应用,其中包括财富100强中的全部企业。由于油田信息化建设的复杂性及过去分散建设的历史,虚拟化技术带来的安全与效率的提高,在石油行业还没有非常成功的实例,还处在探索与实践的阶段。
在油田信息化建设进程中,由于各个二级单位分散投资、分散建设、分别购置设备,而且各个二级单位购买设备时,往往按照极端的情况配置服务器及存储设备,导致服务器与存储设备使用效率不高,资源浪费严重,“大马拉小车”现象普遍存在。据统计,油田服务器平均使用率只达到10%~20%。分散投资、分散管理的现状,不但使基础设施资源难以共享,而且系统性能难以切实地得到利用,能源消耗也极大。同时,各个二级单位的硬件基础设施都需要技术人员维护,人力物力成本高,而各单位的技术水平不一,造成基础设施管理难度加大,基础设施在信息化建设中的作用难以充分发挥。
油田信息化基础设施的分散部署与管理,在一定程度上,也为油田信息系统各自分散建设、重复投资提供了温床,使得部分信息系统物理分散。从技术与管理角度来说,油田勘探开发数据备份管理与应用的运行保障都比较困难,难以实现信息资源与应用服务状态监控、资源动态调配等有效管理,不但信息应用存在安全隐患,同时不利于具有共性的油田专业信息系统统筹考虑、统一建设。
据IBM统计,虚拟化实施后,通过基础设施的整合,可降低40%软硬件成本,服务器平均利用率从5%~15%提高到60%~80%,数据中心空间、机柜、网线、耗电量、冷气空调和人力成本在内的运营成本也将降低70%~80%。
1、油田服务器虚拟化集中管理可行性分析
虚拟化技术是绿色IT的关键技术,是存储与服务器高效管理的发展方向,那么油田网络基础条件、信息系统运行需求是否适合虚拟化环境呢?
1.1信息系统虚拟化支持可行性分析
以大港油田为例,目前信息应用主要包括门户、综合管理系统(如合同、公文、项目管理)、专业信息系统(如录井数据实时传输、录井专业数据库系统、测井专业数据库系统、分析化验数据库系统、油水井数据采集系统等)。绝大多数信息系统,其用户并发量不太大,单次连接的传输数据量较多,用户端与服务器端的交互事务时间比较短,如果服务器集中部署在油田信息中心机房,以虚拟机的方式支撑,就目前大港油田千兆主干、百兆桌面的网络状况,各信息系统运行与维护不会有任何网络瓶颈,也不会有任何不便,而且由于油田信息中心机房提供了标准的机房环境条件、技术力量密集的系统运维保障,虚拟化的技术框架部署更有利于高效、合理应用,可保障系统不停机运行。
1.2虚拟化实施基础条件
大港油田数据中心具备东、西两大设施先进的标准机房,新机房具备容纳新增服务器350台的服务能力;机房温度、湿度条件控制严格、供电保障机制健全;东、西两区机房72芯光纤联接,网路畅通,为东、西区机房统一规划,逻辑一体化管理创造了条件。
东、西两区机房为油田企业网的两个核心节点,它们与井下作业公司节点构成油田企业网的环路核心,几乎油田所有企业网上网单位以千兆光纤接入环路,重点的企业网接入单位建立了不同接入点的冗余链路,所有企业网用户通过千兆光纤与存储服务器的数据链路基本不存在瓶颈。
机房出口部署了防火墙、入侵监测设备,通过精细、有效的安全策略,把对数据与信息系统的窃取与损害阻挡于数据中心之外,另外部署了负载均衡设备,为实现关键系统(如DNS解析)的负载均衡提供了便利条件,保障了这些系统的24h服务。
1.3集中管理成功经验
大港油田公司重组之前,集团公司所有单位的门户系统统一部署在信息中心,门户一直运转平稳,各个单位的应用情况也非常好;A1(油田勘探数据库管理)和A2(油田开发数据库管理)系统等勘探开发相关的近100套应用系统、QHSE等近50套综合管理系统,目前集中部署在信息中心西区与东区机房,绝大多数系统提供每天24h的不间断服务。几年来,基本没出现过由于集中部署涉及的网络条件、机房条件等引起的系统停机或其他问题。油田虚拟化项目的实施,不但能提供稳定的网络与机房条件,同时为灵活的管理与资源调控创造了更为便利的条件。
油田信息中心有承担存储与服务器管理的专业技术人员10名,他们不但具有专业的理论知识,也拥有存储与服务器日常管理的丰富经验,同时经过多年的实践锻练,在处理紧急状况上,其心理素质高、技巧熟练。总之,以大港油田的现状,已完全具备在油田范围内进行存储、服务器虚拟化统一管理的技术实力和物理条件。
2、实施方案构想
2.1建设原则
遵循统一规划、统一投资、统一建设的原则,通过集中、规模建设,建成大港油田虚拟服务器集中管理平台,面向油田范围,集中共享服务器资源,按需调配、动态管理。通过集中建设、管理与使用,实现降低IT总投资、降低系统运行维护总支出的目的。
2.2服务器虚拟化集中方案要点
服务器虚拟化技术是一套解决方案,其核心是利用计算机并行技术,将多台物理服务器的资源逻辑统一,支撑如地震处理、油藏建模等需要大量CPU处理能力、由单一物理服务器难以实现的计算任务的技术。
深化应用虚拟化、并行计算等技术,在目前初具规模的虚拟化平台框架下,通盘考虑油田整体需求,以大港油田为有机整体,根据信息化建设需求,有计划地统一购置、替换、升级服务器与存储资源,建立集中管理的虚拟化服务器支撑环境。
搭建由光纤磁盘阵列、冗余光纤交换机、高性能服务器集群构成的虚拟化集中平台;通过统一管控平台的协调管理和策略制定与优化,可实现随时、随需地在油田范围内提供CPU、内存、I/O等资源的动态共享与分配。
通过服务器的集群技术与虚拟化特性有效结合,可实现关键信息应用系统连续(7d)可用支持,如录井实时采集、数字油田、上游生产、专业数据库、现场监控等。以录井现场传输为例,过去系统的部署方式是底层数据库、接收服务、WEB应用服务分别或独立安装在物理服务器上,一旦物理服务器出现问题,势必影响数据的传输,影响技术人员及领导对钻井过程的监控与分析,如果按传统方式部署集群与容灾,不但需要投入双倍的硬件、集群软件等,也使体系架构的复杂性带来的管理难度大幅增加。利用虚拟服务器技术,服务器间的宕机切换、应用的快速接管,实现起来非常容易,通过简单的管理,能轻易实现录井实时传输这类应用的不停机。
应用服务器虚拟化技术,由于资源以池的方式共享,能实现真正的动态共享,消峰平谷,极大提高基础设施利用率;通过虚拟化平台动态管理,使得信息系统的部署更为容易,同时能将大港油田信息化基础设施建设与使用带入良性循环的轨道,避免每年不定时的购买硬件所造成的硬件型号、性能参差不齐和难以统一规划的局面。
2.3服务器虚拟化实施难点
大港油田的虚拟化实施难点,存在于两个层面,一是虚拟化建设技术框架与规模的规划;二是实施过程及实施后的运维管理。
虚拟化的管理被公认是最大的关键所在。面对虚拟服务器的管理,很多企业IT管理人员发现,在传统系统与硬件领域积累多年的理论与实践经验有相当一部分已失去了用武之地。虚拟化项目实施后,存储、服务器、信息系统构成不可分的整体,对这一套系统的有效管理,涉及存储服务器硬件知识、存储与系统管理知识、数据库知识等,各个环节的工作相关性非常强,要求运行维护人员具有多种知识、综合运用能力与应急处理经验。在虚拟服务器环境下,系统管理人员还必须通盘考虑运行于物理服务器上的所有应用与进程,如包括系统重启或补丁分发等任务应尽可能安排在非生产时间进行,因为这类操作可能影响到所有运行于该物理服务器系统的虚拟服务器。可以说,虚拟服务器管理除了需要IT管理人员有足够的专业知识外,更需要有丰富的系统管理经验。
3、结论
虚拟化就是把物理资源转变为逻辑上可以管理的资源,以打破物理结构之间的壁垒,应用虚拟化技术,能帮助油田解决3个关键方面的问题——安全性、性能和成本。
从安全角度来讲,虚拟化的成功实施使整个油田公司的所有系统和数据都被整合到一起,从而消除了在设备层面上数据被盗或数据丢失的风险;虚拟化技术提供了更强大的备份系统,因而企业容灾备份恢复能力也显著增强。
服务器虚拟化的实施,有益于油田信息系统性能改善,应用虚拟化技术可以将关键应用系统集中部署在性能卓越的光纤存储之上,服务器的所有资源均可以被充分利用,同时在信息系统建设过程中,能够在几分钟或几小时内让新系统上线,快速提供服务。总之,服务器虚拟化的实施,对于油田信息化建设将是极大的促进,当然对服务器、系统、数据库的精细管理也随之提出了更高要求。