本文通过一个项目工程案例，研究实现企业数据中心虚拟化的工程方法，对比采用虚拟化和未采用虚拟化的两种情况下，经济成本与碳排放量的数据差异。得出结论：虚拟化技术对企业降低成本和减少碳排放量具有重要意义。

　　企业的IT 部门面临多方面的挑战，其中以下两个方面尤为重要：

　　(一)节约成本

　　在当前严峻的经济环境下，由于预算减少，企业往往希望IT部门能够事半功倍。面对成本、资源和时间这三重压力，如何确保：既能不断创新，又能达成自身的服务级别协议(SLA)要求呢？

　　(二)提高效能

　　对于今天的IT 部门而言，能源消耗是一个非常关键的问题。仅在美国，数据中心在2006 年就消耗了45 亿美元的电力。行业分析机构Gartner预计，未来5 年，大部分企业数据中心花在能源(电力和散热)上的费用将与花在硬件基础架构上的费用一样多。

　　现在大多数服务器和桌面在开启后仅有5-15%的时间处于使用状态，而大多数x86 硬件在空闲状态下仍需消耗正常工作负载所需电量的60-90%。

　　分析公司IDC3 表示，以美国为例，未利用的服务器容量约相当于：

　　1、1400 亿美元；

　　2、3 年的硬件供应量；

　　3、20 多万台服务器。

　　按照每台服务器每年排放4 吨二氧化碳(CO2)计算，这些未利用的服务器每年将排放80 多万吨CO2。这一数字不仅高于泰国全国的年排放量，甚至还超过了南美洲所有国家/地区一年总排放量的一半。

　　二、虚拟化案例概述

　　某公司计划搬迁，数据中心的大量设备，将搬迁至新的办公大楼。公司领导希望利用本次搬迁，将原有的服务器和存储进行整合，达到提高效率，简化管理，节约成本的目的。公司数据中心目前主要包括生产系统、文件备份系统、开发测试系统。

　　生产系统指公司运营所涉及的系统，由IM 部门负责管理，包括MIS 审批系统、MISSVN 版本控制服务器、PMS 项目管理系统、SAP HR 系统、SAP 系统、BI 系统等。文件备份系统指各部门的文档、数据的备份，包括测试中心备份、项目管理部文档、市场部文档、技术中心等各中心早期备份资料、解决方案中心文档、公司早前资料备份、内控部门共享文档、解决方案中心文档等。开发测试系统指公司软件开发等部门，为了检测新系统是否符合实际运行要求，或者研发新的产品等，需要一个开发测试平台。

　　本项目目标将建立一套虚拟机系统用来对适合虚拟化的生产系统服务器进行整合，同时临时满足开发测试虚拟机的需求。未来随着开发测试虚拟机需求的不断增长，将另外建设一套开发测试虚拟机系统。这样可以将生产和开发独立开来，便于管理和扩展。

　　三、现状分析

　　(一)生产系统服务器状况

　　目前IM 部门负责管理的生产系统服务器主要应用于公司内部事务处理。包括：MIS 系统、PMS 项目管理系统、SAP 人力系统和财务系统等应用，所用的机器都是DELL 的型号(支持64 位x86架构)。数据库和数据都存放在各个机器的本地驱动器。这些服务器都采用了微软服务器操作系统包括：Windows　Server 2003、Windows Server 2000。这些操作系统在VMware虚拟化所支持的操作系统列表之中。

　　(二)性能统计

　　为了确定是否适合虚拟化，在搬迁之前对生产系统服务器进行了为期一个月的性能数据跟踪统计，发现大部分服务器资源使用率比较低，而且均没有安装硬件加密设备。这些都非常符合虚拟化的前提条件。

　　(三)存在的弊端

　　1.现有生产系统服务器架构存在以下弊端：

　　(1)运营成本不断上升。

　　目前IM 部门服务器已经涉及到9 个系统，随着业务的不断增多，可能需要更多的服务器来支持，各系统之间相对独立、设备分散，大量的业务系统使得IT 管理人员难于管理。

　　(2)服务器运行效率低下。

　　现有各系统均配置2 路CPU，服务器中大部分使用率都不高，各系统的负载情况各不相同，在现有系统架构下，无法提高服务器的使用效率和平衡各服务器间的负载情况。

　　(3)系统缺乏高可用性。

　　现有各服务器都是单机，对于某些关键应用和数据，系统的高可用性概念十分重要。除了设备本身的可用性以外，要想进一步提高整个系统的可用性，必须采用双机热备或集群模式，来保证关键业务的连续性。

　　针对公司目前的服务器体系架构的复杂性、缺乏高可用性以及服务器资源利用率低下问题，对现有服务器体系架构进行有效的整合是解决以上问题的关键。有效的整合是为了提高系统的可管理性和降低成本，提供系统的高可用性，提高服务器的使用效率，最大限度降低整体拥有成本(TCO)。

　　2.现有存储结构存在以下弊端：

　　(1)数据分散，不易管理。

　　随着数据量的增长，管理大量的服务器以及连接到这些服务器的本地硬盘将会变得越来越困难。

　　(2)无法控制服务器环境的不断增长。

　　随着公司规模的日益扩大、管理的日益规范化，将会有更多用户和新的应用程序，相应的，服务器环境也会在不断的增长。随着服务器环境的不断增长，特别是对磁盘空间的要求也会更高，为了应对这种现象，势必需要不断的增加服务器的磁盘数量，而公司现有的存储模式又使得每个服务器上的存储都不能充分利用且不能共享，这样就会造成存储空间的浪费。

　　(3)不利于实现生产系统高可用性。

　　对于某些关键业务，可能需要双机热备来实现其高可用性，如果要实现双机热备，那么就需要主、备两台服务器拥有可以共享的存储资源，但是以目前的存储模式无法实现。

　　(4)不利于数据的备份。

　　目前公司生产系统的数据备份是采用Veritas，制定策略，通过IP 网络备份至其他的服务器。这样，在每天备份窗口来临的时候，就会有大量的数据在网络上传输，占用大量的网络带宽，这样势必会造成网络性能的明显下降。

　　再者，随着数据量的不断增加，所需的备份窗口时间也会越来越长，这样也会影响到业务系统的运行。

　　综上所述，公司目前的存储环境存在着诸多不利因素，为了实现生产系统的高可用性、存储系统的统一管理，有必要对公司的现有存储进行一次整合。

　　四、解决方案

　　(一)服务器整合解决方案

　　采用VMware 虚拟机实现服务器的整合。根据公司现有的应用需求情况，对于Windows 平台上的应用系统，新购置三台DELL R905 服务器，同时每台服务器上都安装配置企业版Vmware ESX 4.0，用于在单个DELL R905 物理服务器实体上，利用DELL R905服务器强大的处理能力，生成多个虚拟服务器，而每一个虚拟服务器，从功能、性能和操作方式上，等同于传统的单台物理服务器，在每个虚拟服务器上，再安装配置Windows 操作系统，进而再安装应用软件、数据库等，从而大大提高资源利用率，降低成本，增强了系统和应用的可用性，提高系统的灵活性和快速响应，实现服务器虚拟架构的整合。

　　为了集中管理和监控虚拟机、实现自动化以及简化资源调配，单独配置一套服务器安装Window 系统，用于安装Virtual Center软件，对三台物理服务器及其上的虚拟服务器进行统一的管理。在服务器整合完成后，闲置下来的服务器可以作为管理服务器，以及研发等部门的开发、测试服务器使用。

　　(二)存储整合解决方案

　　采用SAN 存储区域网实现存储的整合。为了实现数据的集中存储、集中备份以及充分利用VMware 虚拟架构特性，使用新购置的EMC CX4-480，同时基于新购置的Brocade 光纤交换机，组成标准的SAN 集中存储架构，由VMware 虚拟架构套件创建出来的虚拟机文件都存放在SAN 存储阵列上。通过共享的SAN 存储架构，可以最大化的发挥虚拟架构的特性和优势，例如进行在线地迁移正在运行的虚拟机(VMware VMotion)，进行动态的资源管理(VMware DRS)，和集中的基于虚拟机快照技术的Lan Free 的整合备份(VMware VCB)等，而且为以后的容灾提供扩展性和打下基础。

(三)方案结构图

　　本方案结构图如图1：
 

 

(四)方案配置

　　该方案最终配置为：

　　1、硬件部分。

　　3 台vSphere 服务器，型号DELL R905，配置：CPU：4*6 核，内存：256G，硬盘：300G*2 with RAID1，网卡：4 个。

　　1 台VC 控制中心，型号DELL 1950，配置：CPU：4 颗，内存：4G，硬盘：700G*2 with RAID1，网卡：2 个。

　　1 台EMC CX4-480 SAN 存储，配置：SAS 硬盘：300G*20，SATA硬盘：1T*6，盘柜：3 个。

　　2 台Brocade 16 口SAN 交换机，型号SLKWRM 200。

　　2、软件部分。

　　VMWare vSphere 4.0，版本：Enterprise Plus，。

　　VMWare vCenter Server 4.0，版本：Foundation，支持2个实例。

　　EMC PowerPath for VE，unServed 版本，数量3 个。

　　五、效益分析

　　(一)计算方式

　　采用VMware 虚拟服务器架构对比原来的独立物理服务器架构，可以获得多少成本节约呢？这里假设两者都采用SAN 集中存储的架构，那么在存储部分的投资基本相同，不用考虑。也不考虑人员成本和管理维护成本。

　　假设采用独立物理服务器方案，每台服务器的数据为：DELLR710 2c4g 的服务器价格大约为1.8 万元，功率是570 瓦。电力与碳排放量的通用转换公式为：碳排放量计算公式：____度×转换系数0.785=____KgCO2。

　　(二)成本数据

　　在以上工程案例中，VMware 虚拟主机和软件上的投资总共：￥851，000.00。VMware 虚拟主机即DELL R905 服务器功率为1100瓦，3 台为3300 瓦。

　　(三)效益分析

　　新的虚拟机系统服务器成本：851000 元，电力成本：3*1100=3300 瓦。

　　如果不采用虚拟计算系统，而是直接购买物理服务器的话，851000 元可以购买大约47 台物理服务器(DELL R710)。也就是说新的虚拟机系统如果运行47 台虚拟机的话，两个方案的服务器成本就基本持平了。

　　在以上工程案例中，一期实现了生产系统的18 台虚拟机做双机热备(二期将实现更多的虚拟机用于开发测试系统)，相当于36 台虚拟机，其效益分析情况如下：
 

1、节约购买成本为：36*18000-851000=-203000 元。

　　2、节约电力为：36*570-3300=17220 瓦。

　　3、每年减少的碳排放量：(17220*365*24*0.785)/1000000=118吨。

　　同理，随着虚拟机数量增加，成本电力节约统计如下表：说明：3 台DELL R905，每台256G 内存，至少可以支持190台2c4g 的虚拟机。

　　六、结论

　　通过以上工程案例和效益分析，可以发现通过服务器虚拟化技术实现服务器整合，配合SAN 存储实现存储整合，可以提高服务器利用率，节约成本，减少碳排放量。

　　同时，从数据上看，在服务器虚拟化初期，服务器数量不大的情况下，成本节约可能为负值。当服务器达到一定数量后，成本节约的效益才非常可观。如上述案例：初期只有相当于36 台的虚拟化服务器，成本节约为负的￥203，000 元。当虚拟化服务器达到47 台时，成本基本持平。此后，数量继续增加成本节约才开始比较明显，达到190 台虚拟化服务器时，成本可节约￥2，569，190 元。

　　所以，采用服务器虚拟化技术实现成本节约的解决方案并非适合所有的企业。只有企业数据中心的可虚拟化服务器达到一定数量后，虚拟化方案才有比较可观的效益。