實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

筆者所在企業(yè)IP.21實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫軟件采用的是Aspen公司IP.21產(chǎn)品，版本為V2006，服務(wù)器使用的是DELL公司服務(wù)器，操作系統(tǒng)采用的是Windows Server 2003，系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)作為生產(chǎn)方面的數(shù)據(jù)倉庫，在生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控、平衡、預(yù)警和信息系統(tǒng)集成等方面應(yīng)用廣泛。但由于該系統(tǒng)建設(shè)時(shí)間早、采集數(shù)據(jù)范圍廣，在硬件及應(yīng)用方面存在諸多問題。

圖1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)架構(gòu)圖

1.服務(wù)器數(shù)量多，硬件資源分散，無法實(shí)現(xiàn)硬件資源共享。

2.服務(wù)器操作系統(tǒng)版本陳舊，存在安全隱患。

3.IP.21軟件產(chǎn)品版本較低，無法使用軟件新功能。

4.IP.21數(shù)據(jù)庫服務(wù)器硬件資源尤其是硬盤資源接近飽和，無法動態(tài)擴(kuò)展，無法支持系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

如何對IP.21實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行軟硬件升級，滿足系統(tǒng)安全可靠、穩(wěn)定運(yùn)行、實(shí)現(xiàn)資源動態(tài)調(diào)度成為運(yùn)行人員急需解決的問題，而服務(wù)器虛擬化技術(shù)是其有效的解決方案之一。

服務(wù)器虛擬化技術(shù)

服務(wù)器虛擬化可以提高資源利用率，簡化系統(tǒng)管理，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器整合。

VMware公司的vSphere產(chǎn)品有其獨(dú)特產(chǎn)品技術(shù)特點(diǎn)，其主要組件及技術(shù)特點(diǎn)如下：

1.ESX/ESXi

VMware vSphere ESX/ESXi是vSphere服務(wù)器虛擬化基礎(chǔ)功能組件,是在物理服務(wù)器上安裝的虛擬化管理程序，用于管理物理服務(wù)器底層硬件資源，安裝ESXi物理服務(wù)器成為ESXi主機(jī)，是VMware vSphere虛擬化架構(gòu)的基礎(chǔ)。

2.vCenter

vCenter即VMware vCenter Server，其提供可伸縮、可擴(kuò)展平臺，為虛擬化管理奠定基礎(chǔ)，可集中管理VMware vSphere環(huán)境，統(tǒng)一管理ESX/ESXi等虛擬機(jī)，它把多臺物理服務(wù)器整合成一個(gè)集群，協(xié)助功能組件實(shí)現(xiàn)高級管理功能。

3.vMotion虛擬機(jī)主機(jī)遷移

vMotion實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)在物理服務(wù)器間遷移，無需中斷應(yīng)用服務(wù)。虛擬機(jī)會保留網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識和連接，實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)無縫遷移。vMotion遷移時(shí)間很短，虛擬機(jī)運(yùn)行服務(wù)不會中斷，客戶端沒有任何感知。

4.Storage vMotion虛擬機(jī)存儲遷移

Storage vMotion實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)在存儲設(shè)備間遷移，遷移過程對用戶透明，無需中斷應(yīng)用服務(wù)。vMotion改變的是虛擬機(jī)所屬主機(jī)，Storage vMotion改變的是虛擬機(jī)所屬存儲。

5.DRS動態(tài)資源分配

DRS實(shí)現(xiàn)邏輯資源池中硬件資源平衡計(jì)算和動態(tài)分配，其通過監(jiān)視資源利用率，實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)間自動、智能平衡資源。DRS功能是自動運(yùn)作的，無需管理員干預(yù)。

6.Storage DRS

Storage DRS實(shí)現(xiàn)持續(xù)平衡存儲空間使用量和存儲I/O負(fù)載，避免出現(xiàn)資源瓶頸，滿足應(yīng)用服務(wù)分級保障要求。

7.High Availability HA高可用

HA實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效的自動化重啟，當(dāng)硬件和操作系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，無需人工干預(yù)自動重啟所有應(yīng)用，從而保證服務(wù)器高可用。

鑒于VMware公司的服務(wù)器虛擬化產(chǎn)品能夠解決IP.21實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟硬件升級、資源動態(tài)調(diào)度、安全可靠、穩(wěn)定運(yùn)行等問題，因此，IP.21實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫升級通過VMware vSphere產(chǎn)品的服務(wù)器虛擬化技術(shù)解決其存在問題。

系統(tǒng)實(shí)施方案

鑒于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用中問題和服務(wù)器虛擬化技術(shù)優(yōu)越性，對于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)升級采用服務(wù)器虛擬化技術(shù)。

虛擬化產(chǎn)品采用VMware vSphere、服務(wù)器采用DELL服務(wù)器、存儲采用華為S2600、存儲網(wǎng)絡(luò)采用博科光纖交換機(jī)，其中四臺DELL服務(wù)器硬 件配置均相同，SAN光纖交換機(jī)采用雙機(jī)冗余配置，存儲采用SAN存儲網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

圖2 服務(wù)器虛擬化系統(tǒng)架構(gòu)圖

每臺服務(wù)器通過2個(gè)HBA光纖卡分別與兩臺光纖交換機(jī)互聯(lián)、每臺存儲主副控制器通過4個(gè)HBA光纖卡分別與兩臺光纖交換機(jī)互聯(lián)，每臺ESX服務(wù)器通過6根千兆網(wǎng)線與服務(wù)器交換機(jī)互聯(lián)，形成高速冗余數(shù)據(jù)傳輸鏈路，具體架構(gòu)示意圖如圖2所示。該實(shí)施方案實(shí)現(xiàn)了硬件冗余，通過虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)和應(yīng)用的高可用。此升級方案優(yōu)點(diǎn)為：

1.用虛擬化遷移技術(shù)，實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)和應(yīng)用遷移，降低升級難度和停機(jī)時(shí)間。

2.實(shí)現(xiàn)硬件資源共享。

3.實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的高穩(wěn)定性和高可用。

4.杜絕因硬件問題導(dǎo)致應(yīng)用中斷。

5.享受虛擬化DRS、HA、vMotion技術(shù)優(yōu)越性。

6.便于系統(tǒng)運(yùn)維，提升操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)備份效率。

虛擬化服務(wù)器

為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供虛擬化服務(wù)的平臺采用4臺DELL服務(wù)器，每臺服務(wù)器4*8CPU，256G 內(nèi) 存，16*300G硬盤，硬盤采用Raid6進(jìn)行磁盤冗余陣列配置。

因篇幅所限，虛擬化平臺安裝步驟簡述如下：

1.安裝、配置ESXi

(1)服務(wù)器BIOS設(shè)置啟用虛擬化功能。

(2)在服務(wù)器中運(yùn)行安裝光盤安裝ESXi。

(3)設(shè)置ESXi ROOT密碼。

(4)配置管理地址具備遠(yuǎn)程配置條件。

2.安裝vCenter

(1)新建vCenter管理虛擬主機(jī)。

(2)映射vCenter安裝光盤。

(3)安裝vCenter管理軟件。

(4)登陸vCenter遠(yuǎn)程管理。

3.安裝vSphereClient

(1)在管理客戶端計(jì)算機(jī)上拷貝安裝介質(zhì)。

(2)安裝vSphereClient軟件。

(3)通過vSphereClient登陸管理虛擬機(jī)。

4.VMware vCenter建立數(shù)據(jù)中心和集群

(1)通過vSphereClient登陸vCenter。

(2)創(chuàng)建數(shù)據(jù)中心。

(3)創(chuàng)建虛擬化集群（集群功能啟用vSphere HA和DRS）。

(4)創(chuàng)建主機(jī)，將所有4臺服務(wù)器均加入集群并啟用HA和DRS。

5.創(chuàng)建虛擬機(jī)并安裝操作系統(tǒng)

(1)根據(jù)規(guī)劃創(chuàng)建所需虛擬機(jī)。

(2)配置虛擬機(jī)硬盤、CPU、內(nèi)存、網(wǎng)卡等相關(guān)硬件資源。

(3)安 裝Windows Server2008操作系統(tǒng)并配置分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)地址等信息。

6.通過遷移工具遷移實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器

7.配置虛擬機(jī)

虛擬化存儲

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)虛擬化存儲采用華為S2600T存儲，總共60*300G硬盤，其中主機(jī)框12塊硬盤，主機(jī)籠24塊硬盤，輔機(jī)籠24塊硬盤。目前，主流存儲系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)有直連式存儲DAS、網(wǎng)絡(luò)接入存儲NAS、存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)SAN三種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，由于DAS可擴(kuò)展性差，NAS數(shù)據(jù)傳輸和備份對于本地網(wǎng)絡(luò)環(huán)境依賴性強(qiáng)等缺點(diǎn)，本存儲實(shí)施方案采用SAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

控制框：每臺控制框有2個(gè)控制器進(jìn)行冗余，控制框與存儲主機(jī)籠、輔機(jī)籠雙鏈路冗余連接。

RAID組設(shè)置：為了保證數(shù)據(jù)安全，主機(jī)框、主機(jī)籠和輔機(jī)籠均采用RAID5進(jìn)行磁盤冗余，并設(shè)置2塊熱備盤進(jìn)行熱備。

主機(jī)組設(shè)置：根據(jù)應(yīng)用情況劃分主機(jī)組，并將主機(jī)組與規(guī)劃LUN進(jìn)行映射。

LUN規(guī)劃：根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用情況劃分3個(gè)LUN提供虛擬化存儲服務(wù)，分別為IP.21數(shù)據(jù)庫服務(wù)器A、IP.21數(shù)據(jù)庫服務(wù)器C、其他IP.21服務(wù)器所使用，規(guī)劃LUN的存儲空間分別為5T、5T、5T。

虛擬化網(wǎng)絡(luò)

服務(wù)器虛擬化網(wǎng)絡(luò)環(huán)境包括服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)和存儲網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)提供ESXi主機(jī)連接的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)，存儲網(wǎng)絡(luò)提供ESX主機(jī)與存儲之間數(shù)據(jù)交互的網(wǎng)絡(luò)。

1.服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)

虛擬化服務(wù)器管理網(wǎng)絡(luò)直接連接到企業(yè)服務(wù)器區(qū)交換機(jī)上，其中每臺服務(wù)器通過6根千兆網(wǎng)卡互聯(lián)，并在交換機(jī)上設(shè)置端口聚合，提供足夠網(wǎng)絡(luò)吞吐量，保證數(shù)據(jù)正常傳輸，其交換機(jī)端口聚合配置命令示例如下：

(1)定義聚合組

2.存儲網(wǎng)絡(luò)

存儲網(wǎng)絡(luò)采用的是光纖交換機(jī)，其是一種高速的網(wǎng)絡(luò)傳輸中繼設(shè)備，采用了光纖電纜作為傳輸介質(zhì)，優(yōu)點(diǎn)是速度快、抗干擾能力強(qiáng)。

本實(shí)施方案光纖交換機(jī)為博科光纖交換機(jī)，采用雙機(jī)冗余設(shè)置，光纖交換機(jī)、存儲、ESX服務(wù)器互聯(lián)均采用雙鏈路設(shè)計(jì)，其中每臺服務(wù)器通過2個(gè)HBA卡與光纖交換機(jī)A/B互聯(lián)，每臺存儲上通過2個(gè)冗余控制器4個(gè)HBA卡與光纖交換機(jī)A/B互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備、鏈路冗余。

SAN交換機(jī)需要規(guī)劃ZONE以保證數(shù)據(jù)傳輸性能和安全性，ZONE配置示例命令如下：

虛擬機(jī)規(guī)劃

根據(jù)IP.21實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)服務(wù)器實(shí)際資源利用情況，參考系統(tǒng)數(shù)據(jù)增長預(yù)期，在虛擬化平臺上建立IP.21數(shù)據(jù)庫A/B/C、認(rèn)證服務(wù)器、Web21服務(wù)器、SCADA接口機(jī)、SIS接口機(jī)、CCS 接口機(jī)、LIMS接口機(jī)等虛擬機(jī)，操作系統(tǒng)安裝Windows Server 2008。在虛擬機(jī)故障時(shí)，為保證各虛擬服務(wù)器實(shí)現(xiàn)動態(tài)數(shù)據(jù)遷移，IP.21數(shù)據(jù)庫A使用存儲LUNA中，IP.21數(shù)據(jù)庫C使用存儲LUNB中，其他服務(wù)器使用存儲LUNC中。

虛擬化實(shí)踐

至此，IP.21實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)升級需要存儲、SAN交換機(jī)、虛擬化環(huán)境已經(jīng)部署完畢，具備了虛擬化和系統(tǒng)升級所需條件。

為了節(jié)省虛擬化遷移時(shí)間，公司實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中軟件版本高的服務(wù)器可以通過VMware遷移工具進(jìn)行虛擬化遷移，對于無法通過工具遷移的服務(wù)器采用創(chuàng)建虛擬機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)遷移方法升級。

下面簡要介紹虛擬化遷移工作步驟。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器虛擬化遷移

利用VMware遷移工具（VMware vCenter Converter Standalone Client）遷移實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫物理服務(wù)器。

1.運(yùn)行VMware遷移工具。

2.填寫需要遷移主機(jī)IP、用戶名、密碼。

3.選擇vCenter并填寫用戶名和密碼驗(yàn)證。

4.選擇vCenter主機(jī)。

5.配置待遷移目的虛擬機(jī)資源，包括CPU、內(nèi)存、分區(qū)、IP地址等信息。

6.進(jìn)行服務(wù)器遷移，遷移完畢后，關(guān)閉原有服務(wù)器，啟動遷移后服務(wù)器測試應(yīng)用是否正常。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器升級遷移

利用VMware虛擬化平臺創(chuàng)建新的虛擬機(jī)，進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫虛擬化數(shù)據(jù)遷移工作。

1.創(chuàng)建虛擬機(jī)，安裝服務(wù)器操作系統(tǒng)，配置虛擬機(jī)CPU、內(nèi)存、硬盤分區(qū)、IP地址等信息。

2.按照系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)置操作系統(tǒng)，掛載系統(tǒng)所需硬盤并分區(qū)。

3.安裝IP.21實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫軟件，安裝版本為V7.3版本。

4,安裝IP.21實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫軟件補(bǔ)丁。

5.安裝IP.21接口軟件。

6.備份原有IP.21實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器歷史庫、Services、hosts、def、ADSA data source、Snapshot、Group文件。

7.在目的IP.21實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上導(dǎo)入歷史庫、Services、hosts、def、ADSA data source、Snapshot、Group。

8.備份接口機(jī)的數(shù)據(jù)，安裝接口機(jī)的接口軟件、重建接口，測試數(shù)據(jù)傳輸是否正常。

9.確認(rèn)IP.21實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、存儲、展示功能是否正常。

結(jié)語：本文介紹了IP.21實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和服務(wù)器虛擬化技術(shù)，利用VMware虛擬化技術(shù)通過存儲、SAN交換機(jī)、服務(wù)器構(gòu)建服務(wù)器虛擬化平臺，創(chuàng)建實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)升級需要的虛擬機(jī)。依托服務(wù)器虛擬化，完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)操作系統(tǒng)、IP.21軟件升級工作，利用VMware虛擬化平臺的vMotion、DRS、HA等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了IP.21實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的故障轉(zhuǎn)移、資源動態(tài)調(diào)整、高可用和及時(shí)便捷的系統(tǒng)備份和數(shù)據(jù)備份。N