商业银行UNIX计算资源池研究与实践

随着计算机在银行业务应用中的不断深入，商业银行已基本建立了满足业务发展的先进信息技术平台，为业务大跨步发展和集约化管理提供了强大的支持和保障。目前商业银行IT系统大部分是基于应用项目建设，每个应用按需求配置独立的系统资源。同时，信息化设备数量规模日益庞大，导致采购维保成本急剧增长；大量设备资源利用率高低不同，应用之间闲置资源较难调配共享。针对传统信息化基础架构较难灵活支撑业务需求的情况，本文提出了UNIX计算资源池解决方案。

一、传统资源配置方式的不足

        在传统“烟囱式IT”基础架构中，各应用所使用的服务器资源相对独立、难以共享，更难以灵活扩充和相互调剂，一方面，资源的使用率、灵活性和扩展性无法满足系统配置随业务需求灵活调整的要求。另一方面，应用和专属资源进行捆绑，往往会配置较为充裕的计算资源以应对未来的业务发展规划以及特定的业务峰值负载，导致资源的整体利用率水平较低。这种传统的烟囱式建设方式越来越难以满足业务系统对资源快速、灵活变化的需求。

        虚拟化及云计算相关IT技术和架构的发展和成熟，为解决传统烟囱式基础架构弊端奠定了技术基础，特别是在x86虚拟化方面得到了广泛的应用实践。针对银行关键业务应用大量运行在UNIX计算环境的场景，通过建设UNIX计算资源池，对用户屏蔽具体的服务器配置细节，应用系统(用户方)按需通过服务门户申领，即可按需获得“计算资源”服务，实现从传统“烟囱式IT”迈向云计算基础架构，如图1所示为资源池形态计算资源架构。

二、UNIX计算资源池主要特性

        UNIX计算资源池可按需提供服务器资源，以UNIX为操作系统，一般主要由CPU、内存和操作系统等关键组件组成，所提供的服务器资源可以是采用虚拟化技术的虚拟服务器，也可以是物理服务器。UNIX计算资源池应能满足按需分配、灵活扩展、灵活响应业务部署要求、提供面向服务的弹性资源供给等要求。

        从技术架构构成来讲，可将计算资源统一抽象为由CPU、MEM、I/0构成的细颗粒度资源。其核心理念就是将这些资源以细颗粒度为单位进行资源配置，改变以单体物理机为主的部署方式。另一方面，为了满足特别高性能或安全合规等方面的特殊需要，服务器资源池也可以提供传统的物理服务器部署方式。UNIX计算资源池基于服务器硬件资源及虚拟化等技术手段提供可灵活调整的计算资源。由于技术平台本身兼容性差异，异构平台的资源尚无法跨平台转换和共享，按平台划分可分为IBM AIX、HP—UX、Ora-cle Solaris等资源。

三、UNIX计算资源池架构及关键技术

        在架构图中，由UNIX服务器硬件提供了硬件资源，这些资源构成了计算资源池最基本的运算能力，同时与企业数据中心的存储、网络、备份等基础设施以及各类运维流程平台进行集成，UNIX服务器硬件不同于以往的硬件设备，而是通过虚拟化及统一的池化管理对外提供计算资源，通过容量管理进行资源分配及使用情况的分析，提供资源优化调整的依据。整个资源池通过服务门户提供UNIX计算资源服务。以下对其中的关键技术进行说明。图二为UNIX计算资源池架构图。

        1．统一的池化管理

        池化管理使得资源池的管理更为便捷，提供了统一的渠道全面掌控资源池的运行状况，按需进行必要的资源调整及分区迁移的干预工作，总体来讲UNIX资源池池化管理由异构服务器硬件及操作系统接口与池化管理工具构成，主要具有以下功能。

        (1)提供面向管理员用户的统一界面。

        (2)实现硬件资源及分区配置信息收集，如CPU、内存、I/O及其分配状况等。

        (3)管理硬件配置信息，通过配置管理器将新的资源集成到被管环境中。

        (4)实现服务器资源虚拟化和资源动态调整远程集中调度及分区迁移。

        (5)实时查看资源使用情况，包括CPU、内存、I/O资源实时运行情况，资源使用效率等。

        2．配置的自动采集

        资源池必须实现资源配置信息自动采集，通过统一的管理接口予以呈现，为容量管理等管理模块提供基础源数据。因此，需要提供关于现有资源池和池内业务应用的配置信息，其范围包括服务器层面的硬件配置及网络区域，分区层面的CPU、内存、IO设备等分配状况、以及服务器及分区的映射关系，提供资源池整体的完整配置视图。

        技术实现方面，资源配置视图可采用硬件厂商提供的硬件管理接口工具以及操作系统层面的Agent插件，共同提供与设备和虚拟机相关的配置和信息。其中硬件管理接口工具主要是对于服务器硬件资源池方面的基本信息收集和管理功能，而对于资源池中较为复杂的虚拟环境可采用Agent或者虚拟机管理工具进行统一管理。所有配置信息都可以保存至数据库，并可提供至企业统一的CMDB或其他用途，也可以在统一的管理工具界面上提供完整的配置视图。

        3．资源池容量管理

        相对于传统烟囱式架构，支持资源动态调整是资源池很重要的一个特性。容量管理的功能就是依据对资源使用的情况进行分析，为资源的分配或调整提供依据，以实现资源使用率的安全提升——基于较为精准的容量管理，使得资源使用率较传统情况大幅提升，同时避免资源不足的情况。计算资源池容量管理逻辑架构如图3所示。

        容量管理主要由源数据获取及存储层、容量分析管理层和展示层等构成。源数据获取及存储层通过各种接口获取被管资源的性能和配置数据，其中配置数据可以由CMDB或者前述的池化管理工具提供，性能数据一般由企业的统一性能数据库或者性能监控工具提供。获取到的源数据存储在容量数据库中，供容量分析管理模块使用。容量分析及管理层能够根据不同的分析需求，基于容量数据库中的数据，进行资源使用率、现状、放置建议、未来预测等各类分析工作。展示层提供交互界面提供分析策略定义的操作界面，通过柱状图、饼状图、折线图、表单等形式展现资源池的容量状态、趋势分析等容量分析结果。

        容量管理主要功能有：趋势分析，对资源池进行容量预测(主要包括经验建模和仿真建模)，结合资源池容量的历史趋势以及未来需求，有效预测未来的资源负载；What-if分析，根据不同假设场景进行容量分析，以判断容量调整的合理性和可行性；新增资源需求服务的放置建议；根据新增资源的需求，结合自定义的资源部署策略，在What-if分析基础上，给出新增资源需求服务的放置建议。预警功能，结合趋势分析和What-if分析结果，对资源可能耗尽的情况提前预警，供资源管理员判断是否需要采取预防措施。

        4．资源的动态调整

        随着虚拟化技术的发展，UNIX服务器各硬件厂商基本都提供了较好的资源动态调整能力。鉴于原厂商的虚拟化技术本身对资源动态调整提供了较好支持，本文对此不展开讨论。

        5．Sanboot及分区迁移

        企业级运算环境中，业务数据基本上都存放在外置的共享存储中，在进行分区迁移的时候只需要将原有的外置共享存储重新挂载到新的运算环境即可。运算环境中除了业务数据外，还有一类重要的提供系统运算环境本身的系统软硬件数据，对于UNIX计算资源池，快速实现这类数据迁移的比较理想的解决方案是实现Sanboot，通过Sanboot将系统环境数据存放到外置共享存储，进一步将系统环境数据和由CPU、内存等硬件构成的运算能力进行解耦。

        以OS为主的系统环境数据通过sanboot：存放在外置存储上之后，分区迁移的技术实质就是将能提供运算能力的原有CPU、内存等资源予以释放，而将sanboot及业务数据映射到新的计算资源上运行。分区迁移可以支持一个分区从一台物理服务器向另一台兼容服务器移动，类似于x86架构上vmware提供的vmotion功能。在一些虚拟化的场景下可以通过内存复制及数据差量同步技术，部分UNIX服务器的虚拟化技术也可提供在线的分区迁移能力，因此不会产生应用停机时间，避免在计划内系统维护、配置和工作负载管理过程中出现应用中断。对于UNIX计算资源池中的非虚拟化环境，基于同样的原理，我们可以对分区迁移的步骤予以标准化，可以实现短暂停机情况下的标准化分区迁移。

        分区迁移技术可以在以下方面发挥重要作用。

        (1) 当服务器系统资源负载超过既定阀值，同时服务器无法进一步提供足够资源时，可通过分区迁移将分区从负载较重的服务器移动到具有空闲容量的服务器，可以应对不断变化的工作负载和业务需求。

        (2)服务器计划重大升级和维护安排时，可通过分区迁移把分区从待维护服务器移动到其他服务器，可以减少应用系统计划停机时间。

        (3)服务器淘汰时，通过分区迁移将分区从淘汰服务器上迁移到较新的服务器上，实现分区上的应用平稳迁移至新服务器。

四、结语

        本文分析了UNIX计算资源池建设的必要性及技术可行性，并对其中的关键技术进行了论证说明。结合技术可行性验证及企业项目建设实践说明，UNIX计算资源池是在银行等一些计算性能及可靠性要求都非常高的企业计算环境中解决传统烟囱式资源配置方式不足的有效实践途径，通过容量管理为企业数据中心资源配置精细化管理提供量化依据，支撑设备资源使用率的安全提升，在绿色机房建设方面亦是很有意义的探索。

（文章来源：《金融电子化》杂志） 

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