热点研究 | 从虚拟化走向IT自动化
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本次项目中采用了最新的虚拟化技术和自动化管理技术，突破了传统的管理模式，向IT自动化迈出了坚实的第一步。
虚拟化技术应用现状
自2008年上海公安高等专科学校的开始应用虚拟化技术以来，服务器虚拟化逐步已趋向成熟，到了2010年开始稳定地应用于应用系统部署中，原有安装在实体服务器上的应用开始有计划地迁移，服务器采购也从普通服务器转向以适应虚拟化应用的服务器为主。至2015年底，已部署有虚拟服务器200多台，学校90%的应用在虚拟服务器上运行。
2014年，在积累了丰富的虚拟服务器应用经验的基础上，为破解学校存储发展的瓶颈，经反复论证，选择了VSAN虚拟化存储作为上海公安高等专科学校未来5～10年存储发展的突破口。2014年5月，VSAN系统在学校成功部署。至2015年底，信息办成功地在公安网上进行了VSAN最新版本的升级，整个虚拟化存储系统的安全性和性能得到了显著提升。
虚拟化服务器和虚拟化存储的成功应用显现出了显著的应用成效。据统计，上海公安高等专科学校IT运行管理的效率提高了3倍。服务器利用率提高了10倍，每年节电10万多度，并且IT服务的响应度也成倍提高，在不增加管理人员的情况下基本满足了应用发展的需要。
教学需求不断推动校园网发展
随着上海公安高等专科学校信息化发展的不断深入，在校园网上开展网上教学和移动学习的需求不断提出。目前上海公安高等专科学校在校园网上的信息化应用较少，IT基础服务较为薄弱。因此在校园网上建设一套完整的IT基础服务平台支撑即将快速发展的信息化应用系统就显得极为迫切。
校园网现状
目前上海公安高等专科学校在校园网主干仍为2008年学校改扩建时期建成的系统，核心交换机为一台设备，上联教科网、中国移动、中国电信3套网络出口。校园网上目前主要服务内容包括互联网接入服务、无线网络服务、高清监控专网等三个，应用平台仍由传统的实体服务器组成，应用数量也只包括技防实战应用平台、短信平台等。整个IT基础平台缺乏支撑移动学习和信息化教学的能力。
IT基础平台常规方式发展的瓶颈
据初步测算，若要完整支撑移动学习和信息化教学，在校园网上若按照传统方式建立一套IT基础平台，则信息办的管理工作量大约至少会增加50%，若业务规模迅速扩大，将会建成一套和现在公安网上规模基本相当的一套平台，在现有的人员条件下，这将可能会制约学校IT的快速发展。
破解难题的方法
自2014年，信息办就着手规划，如何建立一套适应未来发展需要的IT基础服务平台，以适应未来长期发展的需要。结合上海公安高等专科学校已经成熟应用的虚拟化技术，IT的自动化管理被提上议程。
IT自动化即是以无人化的方式实现IT服务和管理的自动化运行，是大幅度提高IT业务价值的关键技术。其主要内容包括IT合规性、提供标准的服务目录、智能监控分析平台及报表功能、自助服务申请、业务部署的敏捷性、业务连续的保障、资源的计量计费等。IT自动化建立在虚拟化技术之上，以软件来定义网络、服务器、存储三大基础硬件，从而实现以软件支撑的自动化。2015年信息办成功部署了Vcloud系统，该系统具备了IT自动化的基础功能，实现了虚拟服务器部署和运维的初步自动化，IT运维质量得到提升，效率得到提高。
IT自动化的建立
什么是IT自动化
IT自动化，就是通过集成化的管理平台，提供统一完整的基础环境视图，实现整个IT基础设施的数据自动发现和更新，并在自动化策略支持下实现IT操作的自动化运行，实现IT业务和技术的融合。
IT自动化的主要内容包括对网络、存储和服务器运维、部署和管理的自动化和应用发布的自动化，其背后最主要的技术支撑就是硬件设备的虚拟化，也就是用软件来定义网络、存储、服务器等硬件设备。
硬件设备发展到现在，不同品牌、不同厂商之间的产品差异已经越来越小，硬件的标准化成为趋势。其中服务器是最早走向标准化的，网络和存储也正在向这个方向发展，而软件正成为差异化的核心。未来，IT的基础平台一定是以软件为核心，采用软件定义硬件，而不是以硬件厂商为核心。软件定义也成为IT自动化的极为重要的基础和核心。只有当硬件设备实现软件定义后，各硬件设备才能以软件控制的方式整合自动化策略实现IT自动化。
IT自动化给我们带来了什么
1.首先是工作效率的提高
主要体现在业务的快速部署。
传统的虚拟机管理模式下，使用部门提出申请，经审批之后，由IT部门管理员创建虚拟机环境，完成操作系统部署和存储网络配置等工作。整个操作过程需要人工干预，部署一台虚拟机需要在半小时至一小时。
通过云平台实现自动化后，IT部门将常用和通用的系统打包成标准模板，并以服务的方式提交。使用部门在平台上直接提交需求经自动或人工审核后，自动化生成虚拟机环境，无需人工干预。整个环境的创建只需要5～10分钟，大大提高了工作效率。IT部门把精力集中在维护好标准模板上，而无需做重复流程化的工作。
2.其次是合规性及安全性的提高
主要体现在IT部门及使用部门的权限受控访问。
传统虚拟机管理模式下我们无法做到对用户权限进行细粒度的管控，当虚拟机环境创建完成交付之后，用户通过远程连接可以在虚拟机上进行任何的操作，更改配置参数，部署应用，对虚拟机的关机重启删除等操作。
而通过自动化管理平台，实现了对用户权限进行细粒度的管控。例如：是否允许开关机、是否允许销毁、允许哪些远程访问的类型、是否可以执行快照备份的权限、快照备份的数量等，并且通过资源租用时间管理，实现资源自动到期回收。这些细粒度的控制，使IT管理员可以实现对用户权限的更严格控制，用户使用IT基础资源的合规性得到切实保证，整个系统安全性得到显著提升。
3.资源使用率的提高。
主要体现在资源利用分析的智能化和优化的自动化。
自动化管理平台的资源利用分析和管控功能得到很大的提升。传统虚拟机管理模式下，需要通过vCenter逐个查看虚拟机的当前使用状况，视图过于简单，缺少历史数据，并且无法展示全局虚拟机的整体资源利用情况，无法对现有的业务环境做充分的评估，资源使用率的进一步提高受到较大限制。
在自动化管理平台中，实现了对资源的多维度分析和智能筛选，并能通过分析历史数据自动给出优化建议，配合自动化策略可实现对资源利用的自动回收和分配，使资源使用率得到了最大化的提升。
具体实践
以IT自动化为目标，经周密规划，2015年我们完成了vCloud的部署，利用其核心组件vRealize Automation自动化模块实现了虚拟服务器的自动化部署、运行状态的自动监测和自动化的运维分析。IT自动化走出了第一步。
系统部署基本情况
此次部署从2015年7月开始，历经了4个月。信息办牵头组织了强大的实施技术队伍，实施前制定了详细的工作计划，并且每一步的实施都经过前期准备、测试、实施操作、观察稳定等阶段，以确保实施项目一次成功。
此次部署工作主要分为以下几个步骤：
1.硬件平台的搭建
采用了4台某厂商X3650服务器组成4节点自动化平台集群。每台服务器配置两块800G SSD固态硬盘和12块1.2TB的机械硬盘，同时提供计算及存储资源。4个节点之间通过万兆交换机连接，在网络上确保足够的带宽和传输速率，如图1所示。
2.虚拟化系统的部署，其中包括服务器虚拟化及存储虚拟化等部署工作
此次虚拟化系统安装了最新版本VmwarevSphere 6.0U1和vSan2.0，组成了128核CPU、512G内存的计算资源池和57T裸容量的存储资源池，可以满足各类校园网应用部署的需要。
3.自动化管理平台基础架构部署
此次采用了vCloud6.2作为自动化管理平台，提供的主要核心服务包括：
VMware vRealize Automation（自动化管理核心组件，提供了虚机申请自动化部署的功能）、VMware Identity Appliance（统一身份验证组件，提供统一身份认证功能）、VMware vCACAppliance（提供vCAC最基本的一个WEB页面，让用户登录、申请、审批、管理虚拟机资源）、Windows AD服务器（Windows域服务器，提供统一身份认证和单点登录功能）、vCenter 6（服务器虚拟化的基础架构的管理平台）、VDPA 6备份（虚拟机自动备份软件，提供最适合虚拟机的数据备份和管理功能）、vCops监控模块（进行整个平台的资源使用率监控、平台健康度监控、物理设备的状态监控）。
这些核心服务组成了自动化管理平台的核心应用，使最重要的自动化管理功能得到实现，如图2、3所示。
4.数据迁移工作
上海公安高等专科学校原有在校园网平台上有包括统一身份认证、精品课程、视频监控、多媒体信息发布、运维平台等在内的十多个应用，部署有5台物理服务器、1台IPSAN和一个小规模的虚拟机系统，运行虚拟机40余台。此次在自动化管理平台部署完成后，利用利用P2V工具，将老旧的物理机服务器上的应用迁移到vSAN环境中，利用vSphere的数据迁移功能，将原IPSAN存储上的数据全部迁移到vSAN中。数据迁移前全部进行了完整的数据备份，整个迁移工作持续了2周。
5.自动化管理平台架构的系统调优
平台部署完成后，我们对平台架构进行了细致的调优工作。优化主要针对实际的应用场景，一是优化网络配置，提升平台网络性能；二是建立分级管理体系，制定了虚拟机审核和开设规则；三是确定了用户对于虚拟机的操作权限。
6.测试老平台到新环境中的运行情况
至2015年11月初，所有业务系统已在新环境中稳定运行，转入运行测试阶段。
实施成效
通过本次校园网自动化管理平台的建设，一是建立了稳定可靠的IT基础平台，满足了在校园网上开展各种应用的需要；二是采用最新技术，确保IT基础平台的持续可发展，可满足今后至少4年的校园网应用发展需要；三是提高了信息办IT管理能力，在没有增加IT技术人员工作量的情况下，系统安全性和合规性都得到显著提升，减轻了IT部门的运维压力。
技术创新点
创新是信息办一直所坚持的信念。只有突破常规，敢于尝试新事务、使用新技术、引入新方法，才能为学校的信息化发展提供持续的动力，为学校管理和教学发展带来新的价值。本次项目中我们采用了最新的虚拟化技术和自动化管理技术，突破了传统的管理模式，向IT自动化迈出了坚实的第一步。
本项目的基石是服务器虚拟化和Vsan软件定义存储技术，这两项技术已经在学校得到成熟的应用，特别是Vsan带来了IT基础架构三驾马车（服务器、存储、网络）中“存储”的重大变革，上海公安高等专科学校在2014年率先在国内成功应用，使得学校存储发展得到突破。此次应用vCloud自动化管理平台，则实现了IT管理瓶颈的突破，使得传统的凭经验管理逐步走向科学和规范管理。以真实数据说明问题，以分析结论作为导向，体现了信息化管理的新模式，也使IT管理部门能够摆脱繁琐的重复劳动，而着眼于更重要和更具前瞻性的工作，提升IT服务质量。
（作者单位为上海公安高等专科学校信息办）
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