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1、基于虚拟化技术的绿色IT资源管理体系的创新与实践1 成果概述节能减排是贯彻落实科学发展观，实现我国经济、社会可持续发展，构建社会主义和谐社会的必由之路。中国移动通信集团积极响应国家“节能减排”政策，并早已全面启动以节能减排为核心的“绿色行动计划”，努力探索一条企业、社会、环境和谐发展的道路。为响应集团统一号召，构建现代企业低碳发展的理论与实践体系，湖南移动在运营建设中践行节能减排，努力减少资源消耗，降低企业综合成本，并积极应用信息技术的最新进展促进社会资源消耗的降低。随着网络规模的不断扩大和业务的快速发展，信息化基础设施能耗的不断增加已成为通信企业不可忽视的一项运营成本，节能减排潜力巨大。为了
2、更好地服务于企业发展，如何在做好业务保障的同时，进一步实现信息系统优化、提高资源使用效率和可靠性、降低运营成本成为当前形势下信息化管理工作面临的重大挑战；另一方面，传统的IT服务管理体系（ITIL）已不能适应虚拟化等IT技术发展潮流，尤其缺乏成熟的理论和实践指导，亟需加以补充完善。在此背景下，湖南移动创新性地提出“绿色资源管理”的IT基础设施管理理念，按照“规划实施管理”的严谨技术路线实践绿色IT理念，具体的工作包括：首先，利用虚拟化技术对提升基础设施资源的利用效率和管理效能方面给出了系统精细化评估和贴合性整合方案并对其经济成本进行了分析。针对贴合性设计过程中产出的贴合性整合方案和扩展性整合方
3、案，按照方案中已有系统到目标服务器的映射方案，给出了设置虚拟机动态迁移、高可用性等约束条件设置的相关建议，避免在整合实施后出现“虚拟机漂移”频繁的问题，减少资源浪费问题，提高管理的方便性。同时，通过计算所推荐整合方案的投入成本、总拥有成本、投资收益等成本指标，给出了基于两种方案进行整合实施时在投入方面的建议，使得贴合性整合方案和扩展性整合方案在项目实施和建设过程中有据可依。其次，在集团内率先对信息系统虚拟化实施后期的绿色资源管理问题展开研究。通过对虚拟化环境控制的需求分析，探索并成功应用了一套实用的虚拟资源管理体系，有效的解决了虚拟化应用后期的各种衍生复杂问题，使得虚拟化技术应用水平由技术引入
4、阶段成功推进到扩展化和服务化阶段，并降低了虚拟化技术的潜在风险，为全集团建设、推广虚拟化工作提供重要的借鉴意义。2 现有问题及解决思路2.1 现有问题虚拟化可以带来一系列业务价值，例如降低硬件成本、提高资源使用率、快速响应业务需求等。但另一方面，虚拟化技术的引入对传统IT运维带来了新的挑战：在传统基础设施建设模式下，各个系统的计算资源是互相独立的，而在引入虚拟化后，不同应用系统会依托于同一套基础设施。这种基于资源池的共享基础设施配置模式是虚拟化运维有别于传统基础设施运维的最大特点。同时，虚拟化技术还引入了包括迁移、转换、快照、备份等在内的新技术手段，这也要求建立新的管控手段强化对虚拟环境的控制
5、。随着以VMWare为代表的X86服务器虚拟化开始在企业得到应用并进入实际生产环境，业界仍然缺乏统一、成熟的虚拟化管理标准和工具以应对这一趋势，企业在实施虚拟化时仍然缺乏可供借鉴的最佳运维实践。对湖南移动来说，现有的IT基础设施管理流程尚不支持虚拟化建设模式，因此，本成果着眼于建立完善的虚拟资源管理机制来满足虚拟资源管理及运维需求，以此降低虚拟化技术潜藏的风险、最大化虚拟化技术的业务价值、提升虚拟化基础设施的管理成熟度。2.2 解决思路基于上述需求，本成果立足于对湖南公司基础设施运维体系现状的调研以及虚拟化运维需求分析，从以下三个方面进行研究：一、虚拟资源管理流程与制度主要针对基础设施虚拟化后
6、对原有运维体系造成的影响，研究如何建立与虚拟化相适应的管理与建设机制，强化对虚拟环境的控制，包括：建立健全的虚拟化管理组织架构与管理规章制度；建立覆盖虚拟资源全生命周期（申请、创建、使用、更新、跟踪、回收）管理流程。二、虚拟资源与物理资源一体化管理融合方案研究如何将虚拟资源与物理资源纳入统一的管理界面，同时，遵循虚拟资源管理流程与制度，设计相应环节的操作工单，并设计虚拟资源管理所需的指标体系，从而保证虚拟资源的高可用性，实现对物理资源的高效利用。三、虚拟资源自动化监控与管理平台规划虚拟资源自动化运维管理的各项功能，包括对虚拟资源的资产跟踪、故障排查、风险预警、性能优化及统计报表等，并着眼于长远
7、，研究如何将虚拟资源管理纳入统一IT网管平台。本成果的主要创新之处是从理论结合实践出发，对包括组织、设施、技术、流程等各环节进行研究，总结出一套完整的、可操作的虚拟化后期运维管理体系，为湖南移动信息系统虚拟化后的绿色IT资源应用于管理打下了坚实基础。3 原有业务方案湖南移动在2009年完成了基于ITIL的管理信息系统运维管理体系设计，详见下表：虚拟化引入后，传统的运维管理方式已不能适应基于资源池的共享基础设施配置模式，需要通过对虚拟资源运维管理特征的研究，在原有运维管理体系基础上，研究建立新的管控手段以强化对虚拟环境的控制，4 优化后的业务方案概述本成果的首要创新点是基于理论结合实践的最佳理念
8、建立了一套完整的、应用性强的虚拟化整合与管理体系，为湖南移动绿色IT资源管理打下了坚实的基础。通过虚拟化技术的引入、规划以及实施，湖南移动首先通运用虚拟化贴合性设计对现有资源实施整合和优化，然后建立完善的绿色资源管理体系，使得虚拟化应用的效益得以充分的发挥，即通过建立与虚拟化相适应的管理与建设制度，强化对虚拟环境的控制。本项成果能够促进基础设施管理的整体成熟度水平真正进入虚拟化和服务化阶段，实现快速响应业务需求、灵活调配资源；提高系统可靠性、提高服务质量；简化管理、降低运维成本。在完整的创新体系下又分布着不同层面的，能够辅助绿色IT资源管理提升的创新点： 一是虚拟资源整合理念的创新：本成果基于
9、较为成熟的主机虚拟化技术对统一信息平台域内的已有PC服务器进行整合，特别是统一信息平台域内即将淘汰下线的40多台PC服务器，将其上的应用以虚拟机的方式迁移到整合后的主机上；通过物理服务器的扩充、主机资源的虚拟化整合以及相应的网络/存储等设备的扩容，实现统一信息平台域内PC服务器对业务系统的良好承载，实现对主机资源（包括CPU、内存、磁盘I、网络等）的合理利用率。 二是虚拟资源成本分析的创新：本成果对贴合性设计过程产出的贴合性整合方案和扩展性整合方案，分别进行经济成本分析，包括投入成本、总拥有成本（TCO）、投资回报（ROI）等，给出了基于两种方案进行整合实施时在投入方面的参数对比，使得贴合性整
10、合方案和扩展性整合方案在项目实施和建设过程中有据可依。 三是虚拟资源管理体系的创新：本成果中的虚拟化技术有助于IT资源共享与降低能耗，但是，随着虚拟资源数量的大幅增加，后期运维和管理的复杂度越来越高，并且呈现出很多与传统物理资源完全不同的运维和管理特点。因此，基于ITIL的最佳实践以及虚拟化后新技术在运维过程中的特殊管理需求，成功的建立了专门针对虚拟资源的管理和运维体系。 四是虚拟资源一体化融合的创新： 本成果在解决虚拟资源管理难题后，为进一步克服虚拟资源与物理资源之间的管理差异，进而对虚拟资源与传统物理资源实现统一管理，就湖南移动基础设施虚拟化实践后虚拟资源和物理资源的统一绿色资源管理融合体
11、系进行设计，并对虚拟资源与外围资源的协调管理机制进行设计，在各类虚拟资源池基础上，实现IT资源的统一管理、快速扩展，提高IT服务提供能力。研究了如何将虚拟资源与物理资源纳入统一的管理界面，从而保证虚拟资源的高可用性和业务连续性，实现对物理资源的高效利用。5 优化后的业务方案及建设情况5.1 虚拟资源的管理流程与制度5.1.1 虚拟资源的层级体系虚拟资源主要由主机、群集以及资源池三个层级构成。主机、群集和资源池提供了灵活而动态的方法，来组织虚拟环境中聚合的计算和内存资源，并将其链接回基础物理资源。主机和群集是物理资源的提供方。从主机和群集获得的计算和内存资源能够被精细地划分成资源池的层次结构。
12、资源：虚拟资源包括CPU、内存、电源、存储器和网络等，主要专注计算和内存资源。 主机：主机是运行ESX/ESXi 物理机的计算和内存资源的虚拟表示。当一个或多个物理机组合在一起并作为一个整体来工作和进行管理时，聚合在一起的计算和内存资源就形成群集。 群集：群集是一组主机。群集可作为单个实体发挥作用和进行管理。它表示共享相同网络和存储阵列的 x86 物理服务器组的聚合计算及内存资源。 资源池：资源池是灵活管理资源的逻辑抽象。资源池可以分组为层次结构，用于对可用的 CPU 和内存资源按层次结构进行分区。为了合理的组织虚拟环境中聚合的计算和内存资源，达到最优化的虚拟资源管理的目标，设计了虚拟资源的多
13、角度多侧面的层级展示形式，主要有虚拟资源层级的物理拓扑、逻辑视图以及自动化管理界面。图1 虚拟资源的物理拓扑图2 虚拟资源的逻辑视图图3 虚拟资源的自动化管理界面5.1.2 虚拟资源管理的目标及原则 虚拟资源管理的目标资源管理是将资源从资源提供方分配到资源用户的一个过程。对于资源管理的需求来自于资源过载（即需求大于容量）以及需求与容量随着时间的推移而有所差异的事实。因此，虚拟资源管理的总体目标是动态重新分配资源，以便更高效地使用可用容量。 虚拟资源管理的原则对于虚拟资源管理首先要防止资源的过载；其次，要防止虚拟机独占资源并保证服务效率的可预测性；第三要充分利用未过载的资源并在性能正常的情况下降
14、低资源的过载；最后要根据虚拟机的相对重要程度来协调控制虚拟资源，提供灵活的动态分区，并且符合服务级别协议。5.1.3 虚拟资源管理组织架构借鉴ITIL最佳实践的管理模式以及湖南移动现有的成功管理组织架构，设计出虚拟资源管理的组织架构，组织由一线、二线以及三线共同协作完成相应的工作。图4 虚拟化运维管理组织架构 一线虚拟化服务台虚拟化服务台作为用户服务的统一入口，负责受理用户的各类虚拟资源服务请求。服务台工作人员可以由代维厂商的现场虚拟资源运维团队担任。 二线虚拟化运维人员虚拟化主管主要负责审核运维主管在运维活动中提交的重要的请求。虚拟化运维主管主要负责审核运维管理组在运维活动中的各项待审核的请
15、求及日常运维活动的管理，定期复核并更新运维管理流程和相关制度，确保运维管理制度和流程的有效执行。虚拟化运维管理组应及时有效的解决各类故障事件，完成变更管理，执行运维工作，向虚拟化运维主管汇报工作。虚拟化运维管理组中通常应设立虚拟机管理员、资源池管理员、数据中心管理员等不同权限的管理用户以配合完成相应的工作。 三线厂商厂商由供应商联系人和供应商技术支持人员组成。二线运维团队根据 实际工作需要，通过供应商联系人，获得三线团队的技术支持。与原有组织架构相比，主要在服务台层面有所区别，原有架构中，服务台主要处理终端用户提出的服务请求，现有的虚拟化运维管理体系中，虚拟化服务台主要负责解决运维人员提出的各
16、类虚拟资源服务请求。5.1.4 虚拟资源全生命周期管理流程所谓虚拟资源的全生命周期管理是指虚拟资源的整个生命周期的闭循环管理，通常这种全生命周期的全貌涵盖以下几个过程，虚拟资源的申请、虚拟资源的创建、虚拟资源的使用、虚拟资源的更新、虚拟资源的跟踪以及虚拟资源的回收等，具体过程之间的关系如下图所示：图5 全生命周期管理全貌流程管理是一种规范化的管理模式，有利于为用户提供更好更快的服务。虚拟化之前的运维管理流程主要有针对用户提出的服务请求管理流程、针对故障提出的事件与问题管理流程以及针对不同需求的变化所执行的变更管理流程等；虚拟化后的运维管理流程主要根据虚拟资源的特殊性，关注点侧重于容量管理流程、事件与问题管理流程、配置管理流程以及变更管理流程等。虚
