Dell助力江门油田贯彻音讯化数字油田彩民之家论

2019-10-12 02:43 来源:未知

大庆油田信息化架构

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BKJIA近日采访到大庆油田信息中心运维部王连东。谈到信息化对大庆油田的重要性时,王连东表示:“没有信息化,这个油田就没法应用。现在各个部门都离不开信息化。并且做信息化这个过程不是简单的上几个系统就做完了,信息化需求是随着应用像一个螺旋一样越来越大。”

服务器虚拟化技术是通过硬件与软件协同工作,允许一台物理服务器模拟多台服务器,同时运行多个操作系统,其所有应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响,从而显著提高计算机的工作效率。经过几年的发展,众多企业开始看到了在单个物理服务器上运行多套虚拟服务器应用系统带来的好处:提高了资源利用率,加快了服务器的部署速度,减少了需要管理的设备数量,管理成本也相应减少,数据中心的使用空间、电源消耗、日常维护费用都可降低。
 
目前,服务器虚拟化技术已经得到广泛应用,其中包括财富100强中的全部企业。由于油田信息化建设的复杂性及过去分散建设的历史,虚拟化技术带来的安全与效率的提高,在石油行业还没有非常成功的实例,还处在探索与实践的阶段。
 
在油田信息化建设进程中,由于各个二级单位分散投资、分散建设、分别购置设备,而且各个二级单位购买设备时,往往按照极端的情况配置服务器及存储设备,导致服务器与存储设备使用效率不高,资源浪费严重,“大马拉小车”现象普遍存在。据统计,油田服务器平均使用率只达到10%~20%。分散投资、分散管理的现状,不但使基础设施资源难以共享,而且系统性能难以切实地得到利用,能源消耗也极大。同时,各个二级单位的硬件基础设施都需要技术人员维护,人力物力成本高,而各单位的技术水平不一,造成基础设施管理难度加大,基础设施在信息化建设中的作用难以充分发挥。
 
油田信息化基础设施的分散部署与管理,在一定程度上,也为油田信息系统各自分散建设、重复投资提供了温床,使得部分信息系统物理分散。从技术与管理角度来说,油田勘探开发数据备份管理与应用的运行保障都比较困难,难以实现信息资源与应用服务状态监控、资源动态调配等有效管理,不但信息应用存在安全隐患,同时不利于具有共性的油田专业信息系统统筹考虑、统一建设。
 
据IBM统计,虚拟化实施后,通过基础设施的整合,可降低40%软硬件成本,服务器平均利用率从5%~15%提高到60%~80%,数据中心空间、机柜、网线、耗电量、冷气空调和人力成本在内的运营成本也将降低70%~80%。
 
1、油田服务器虚拟化集中管理可行性分析  
虚拟化技术是绿色IT的关键技术,是存储与服务器高效管理的发展方向,那么油田网络基础条件、信息系统运行需求是否适合虚拟化环境呢?
 
1.1信息系统虚拟化支持可行性分析  
以大港油田为例,目前信息应用主要包括门户、综合管理系统(如合同、公文、项目管理)、专业信息系统(如录井数据实时传输、录井专业数据库系统、测井专业数据库系统、分析化验数据库系统、油水井数据采集系统等)。绝大多数信息系统,其用户并发量不太大,单次连接的传输数据量较多,用户端与服务器端的交互事务时间比较短,如果服务器集中部署在油田信息中心机房,以虚拟机的方式支撑,就目前大港油田千兆主干、百兆桌面的网络状况,各信息系统运行与维护不会有任何网络瓶颈,也不会有任何不便,而且由于油田信息中心机房提供了标准的机房环境条件、技术力量密集的系统运维保障,虚拟化的技术框架部署更有利于高效、合理应用,可保障系统不停机运行。
 
1.2虚拟化实施基础条件  
大港油田数据中心具备东、西两大设施先进的标准机房,新机房具备容纳新增服务器350台的服务能力;机房温度、湿度条件控制严格、供电保障机制健全;东、西两区机房72芯光纤联接,网路畅通,为东、西区机房统一规划,逻辑一体化管理创造了条件。
 
东、西两区机房为油田企业网的两个核心节点,它们与井下作业公司节点构成油田企业网的环路核心,几乎油田所有企业网上网单位以千兆光纤接入环路,重点的企业网接入单位建立了不同接入点的冗余链路,所有企业网用户通过千兆光纤与存储服务器的数据链路基本不存在瓶颈。
 
机房出口部署了防火墙、入侵监测设备,通过精细、有效的安全策略,把对数据与信息系统的窃取与损害阻挡于数据中心之外,另外部署了负载均衡设备,为实现关键系统(如DNS解析)的负载均衡提供了便利条件,保障了这些系统的24h服务。
 
1.3集中管理成功经验  
大港油田公司重组之前,集团公司所有单位的门户系统统一部署在信息中心,门户一直运转平稳,各个单位的应用情况也非常好;A1(油田勘探数据库管理)和A2(油田开发数据库管理)系统等勘探开发相关的近100套应用系统、QHSE等近50套综合管理系统,目前集中部署在信息中心西区与东区机房,绝大多数系统提供每天24h的不间断服务。几年来,基本没出现过由于集中部署涉及的网络条件、机房条件等引起的系统停机或其他问题。油田虚拟化项目的实施,不但能提供稳定的网络与机房条件,同时为灵活的管理与资源调控创造了更为便利的条件。
 
油田信息中心有承担存储与服务器管理的专业技术人员10名,他们不但具有专业的理论知识,也拥有存储与服务器日常管理的丰富经验,同时经过多年的实践锻练,在处理紧急状况上,其心理素质高、技巧熟练。总之,以大港油田的现状,已完全具备在油田范围内进行存储、服务器虚拟化统一管理的技术实力和物理条件。
 
2、实施方案构想
 
2.1建设原则
 
遵循统一规划、统一投资、统一建设的原则,通过集中、规模建设,建成大港油田虚拟服务器集中管理平台,面向油田范围,集中共享服务器资源,按需调配、动态管理。通过集中建设、管理与使用,实现降低IT总投资、降低系统运行维护总支出的目的。
 
2.2服务器虚拟化集中方案要点  
服务器虚拟化技术是一套解决方案,其核心是利用计算机并行技术,将多台物理服务器的资源逻辑统一,支撑如地震处理、油藏建模等需要大量CPU处理能力、由单一物理服务器难以实现的计算任务的技术。
 
深化应用虚拟化、并行计算等技术,在目前初具规模的虚拟化平台框架下,通盘考虑油田整体需求,以大港油田为有机整体,根据信息化建设需求,有计划地统一购置、替换、升级服务器与存储资源,建立集中管理的虚拟化服务器支撑环境。
 
搭建由光纤磁盘阵列、冗余光纤交换机、高性能服务器集群构成的虚拟化集中平台;通过统一管控平台的协调管理和策略制定与优化,可实现随时、随需地在油田范围内提供CPU、内存、I/O等资源的动态共享与分配。
 
通过服务器的集群技术与虚拟化特性有效结合,可实现关键信息应用系统连续(7d)可用支持,如录井实时采集、数字油田、上游生产、专业数据库、现场监控等。以录井现场传输为例,过去系统的部署方式是底层数据库、接收服务、WEB应用服务分别或独立安装在物理服务器上,一旦物理服务器出现问题,势必影响数据的传输,影响技术人员及领导对钻井过程的监控与分析,如果按传统方式部署集群与容灾,不但需要投入双倍的硬件、集群软件等,也使体系架构的复杂性带来的管理难度大幅增加。利用虚拟服务器技术,服务器间的宕机切换、应用的快速接管,实现起来非常容易,通过简单的管理,能轻易实现录井实时传输这类应用的不停机。
 
应用服务器虚拟化技术,由于资源以池的方式共享,能实现真正的动态共享,消峰平谷,极大提高基础设施利用率;通过虚拟化平台动态管理,使得信息系统的部署更为容易,同时能将大港油田信息化基础设施建设与使用带入良性循环的轨道,避免每年不定时的购买硬件所造成的硬件型号、性能参差不齐和难以统一规划的局面。
 
2.3服务器虚拟化实施难点  
大港油田的虚拟化实施难点,存在于两个层面,一是虚拟化建设技术框架与规模的规划;二是实施过程及实施后的运维管理。
 
虚拟化的管理被公认是最大的关键所在。面对虚拟服务器的管理,很多企业IT管理人员发现,在传统系统与硬件领域积累多年的理论与实践经验有相当一部分已失去了用武之地。虚拟化项目实施后,存储、服务器、信息系统构成不可分的整体,对这一套系统的有效管理,涉及存储服务器硬件知识、存储与系统管理知识、数据库知识等,各个环节的工作相关性非常强,要求运行维护人员具有多种知识、综合运用能力与应急处理经验。在虚拟服务器环境下,系统管理人员还必须通盘考虑运行于物理服务器上的所有应用与进程,如包括系统重启或补丁分发等任务应尽可能安排在非生产时间进行,因为这类操作可能影响到所有运行于该物理服务器系统的虚拟服务器。可以说,虚拟服务器管理除了需要IT管理人员有足够的专业知识外,更需要有丰富的系统管理经验。
 
3、结论
 
虚拟化就是把物理资源转变为逻辑上可以管理的资源,以打破物理结构之间的壁垒,应用虚拟化技术,能帮助油田解决3个关键方面的问题——安全性、性能和成本。
 
从安全角度来讲,虚拟化的成功实施使整个油田公司的所有系统和数据都被整合到一起,从而消除了在设备层面上数据被盗或数据丢失的风险;虚拟化技术提供了更强大的备份系统,因而企业容灾备份恢复能力也显著增强。
 
服务器虚拟化的实施,有益于油田信息系统性能改善,应用虚拟化技术可以将关键应用系统集中部署在性能卓越的光纤存储之上,服务器的所有资源均可以被充分利用,同时在信息系统建设过程中,能够在几分钟或几小时内让新系统上线,快速提供服务。总之,服务器虚拟化的实施,对于油田信息化建设将是极大的促进,当然对服务器、系统、数据库的精细管理也随之提出了更高要求。

云基础架构资源池使得计算、存储、网络以及对应虚拟化单个产品和技术本身不再是核心,重要的是这些资源的整合,形成一个有机的、可灵活调度和扩展的资源池,面向云应用实现自动化的部署、监控、管理和运维。

通过戴尔虚拟化,大庆油田信息中心的门户网站目前用10台虚拟机在跑。王连东表示虚拟机的性能并没有将设备的性能降低,反而虚拟机设备因为管理方便会比物理机更好使用。以前老机器比较多,放在那里也能用,但是老出故障,在转移到虚拟机上后,一台虚拟机比早期买的四路服务器还要快。

图4 云基础架构融合的层次

据介绍,中石油有57个工作包,其中ERP已经做完,现在还有数据中心的建设。原来更多的是硬件系统和方案的建设,现在逐渐开始做服务,并且户而言最关注的是业务应用。

  四、结束语

大庆油田一直和戴尔有很多合作,采用了戴尔的虚拟化解决方案,包括服务器以及EqualLogic存储,属于典型的能源行业客户。

三、云基础架构融合方案

在信息化建设方面中石油有一个总的规划,大的应用都会统一由中石油总部做规划、实施。而下发到企业的以应用最多,由于项目应用越来越多、系统越来越多,会造成运维复杂高,投入成本越来越高。但即使这样也无法满足信息化建设需求。

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虚拟化层:大多数云基础架构都广泛采用虚拟化技术,包括计算虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化等。通过虚拟化层,屏蔽了硬件层自身的差异和复杂度,向上呈现为标准化、可灵活扩展和收缩、弹性的虚拟化资源池;

王连东表示大庆油田信息中心运维部将逐步向云上靠。而云环境的建设离不开虚拟化,当前最急需做的就是把虚拟化做的更普遍一些。除了服务器虚拟化、存储虚拟化,还有网络虚拟化。未来关于云架构的设想肯定是离不开网络虚拟化环境的支撑。

图3 云基础架构融合部署

戴尔虚拟集成系统主力大庆油田实现信息化数字油田

这是一种简单的计算虚拟化与网络融合联动的例子。最新的EVB(以太网虚拟桥接)标准VEPA(虚拟以太网端口聚合,802.1Qbg)即是实 现这种融合联动方案的技术标准,其包括了VDP虚拟机发现和关联、CDCP 虚拟机多通道转发等协议,通过标准化的主机与网络之间虚拟化信息的关联控制,实现虚拟化环境向物理环境的映射,使得虚拟机的服务变更可以通过网络的感知来 自动化响应。

王连东介绍目前大庆油田最头疼的是设备运维,随着信息化系统的建设,基础架构在不断的投入。如何管理好这些不断庞大的基础架构是一个艰巨的工作。戴尔虚拟化解决方案在这方面提供了最大的益处。戴尔在虚拟化方面具有一个整体的解决方案。早在2009年就提出了虚拟时代的解决方案理念,通过这种虚拟集成方案,解决了用户很难有足够的技术力量去将各个不同的解决方案结合起来的困难。

由于部署了虚拟化,一台独立的物理服务器变成了多个虚拟机,并且这些虚拟机是动态的,随着应用系统、数据中心环境的变化而迁移、增加、减少。例 如图3中的Server1,由于某种原因(例如Server1负载过高),其中的某个虚拟机VM1迁移到同一集群中的Server2。此时如果要保持 VM1的业务访问不会中断,需要实现VM1的访问策略能够从Port1随着迁移到Port2,这就需要交换机能够感知到虚拟机的状态变化,并自动更新迁移 前后端口上的策略。

目前,大庆油田所属二级单位51个,主要从事油气勘探开发、钻井、基建、科研设计、精细化工、机械制造、矿区服务以及水电信服务保障等业务。

数据中心由传统基础架构向云基础架构的转变,极大提升了基础架构融合的必要性和可行性。通过资源池的云网融合,构建统一、融合、联动的基础架构系统,不仅提升了应用系统部署的可靠性、灵活性、可扩展性和可管理性,而且也促进了云计算的应用和实践。

目前大庆油田信息管中心虚拟化主要应用了戴尔解决方案和微软的Hyper-V,虚拟化应用的程度比较高。例如门户部分,大庆油田启用了20多台戴尔服务器,通过近两年时间虚拟化程度已经到50%左右。

云基础架构的引入有效解决了传统基础架构的问题(如图2所示)。

大庆油田属于中石油下属的全资子公司,本身很大,在IT方面也很复杂。这几年通过中石油统一的建设,大庆油田的信息化发展也非常迅速。在IT应用方面,大庆油田是走在前面的。王连东介绍他主要负责的是大庆油田信息中心IT运维部,负责整个机关各部门的应用、各个系统的规划和党政工团与IT部门之间的协作。包括ERP、包括门户的部分。

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大庆油田介绍

目前人民检察院的信息化系统也将从传统的数据中心架构向云基础架构演进,满足检察院信息系统的快速批量部署、系统性能优化、降低管理维护工作量的需求,适应侦查信息化和装备现代化的科技强检需求,实现侦查方式战略转变、推动犯罪侦查工作和检务管理工作科学发展。

除此之外,还将考虑应用虚拟化的开发。目前大庆油田已经在做应用虚拟化的相关测试,暂时还没有大方向推广的计划,一方面是由于大庆油田在应用开发上面没有足够人力,另外一方面因为中石油总部有相关的规划,会从更高层面做规划设计。

云计算不仅是技术,更是服务模式的创新。云计算之所以能够为用户带来更高的效率、灵活性和可扩展性,是基于对整个IT领域的变革,其技术和应用涉及硬件系统、软件系统、应用系统、运维管理、服务模式等各个方面。

王连东还示石油化工是高危生产,所以安全也是放在第一位的。大庆油田有一个应急指挥中心,有专门的领导负责监管数据中心。在这方面将会有一个信息中心应急管理平台,其中会涉及到更多信息化建设。以前生产自动化是一个领域,信息化是另外一个领域,而现在信息化的作用被越来越重视,二者已经结合为一个整体。

  硬件层的融合

大庆油田未来的目标是数字油田。中石油总部对于油田的未来有一个“十二•五”规划,其中方方面面的业务都将涉及到。具体到大庆油田信息管理部而言有两个趋势,一个是信息化和生产端的融合;另一个是目前垂直的系统已经很多,需要将不同系统之间做整合。这需要做机构变革才能满足目前信息化发展的需求。

典型的方案是云安全解决方案。通过虚拟防火墙与虚拟机之间的融合,可以实现虚拟防火墙对虚拟机的感知、关联,确保虚拟机迁移、新增或减少时,防 火墙策略也能够自动关联。此外,还有虚拟机与LB负载均衡之间的联动。当业务突发资源不足时,传统方案需要人工发现虚拟机资源不足,再手工创建虚拟机,并 配置访问策略,响应速度很慢,而且非常的费时费力。通过自动探测某个业务虚拟机的用户访问和资源利用率情况,在业务突发时,自动按需增加相应数量的虚拟 机,与LB联动进行业务负载分担;同时,当业务突发减小时,可以自动减少相应数量的虚拟机,节省资源。不仅有效解决虚拟化环境中面临的业务突发问题,而且 大大提升了业务响应的效率和智能化。

大庆油田信息化未来规划

  管理层的融合

目前中石油的压力来自方方面面,中石油战线拉得很长,带来的运维压力相当大。而且很多系统都牵扯到更新换代的问题,而通过云的整合可以解决这一问题。在云环境中系统和基础架构是无关的,大庆油田新上的系统完全是按照虚拟化的架构来做的,使得对IT基础的投入节省了相当大的成本。

一、云基础架构

王连东还表示由于戴尔在服务器、存储、咨询有整体的解决方案,大庆油田在购买设备上优先选择戴尔产品,一旦机器发生故障,只用打一个电话,戴尔就可以派工程师来解决,是一个整体的处理工程。这也减轻了信息中心运维的压力,在处理问题时也可以做到及时性。

  云层:对资源池进行调配、组合,根据应用系统的需要自动生成、扩展所需的硬件资源,将更多的应用系统通过流程化、自动化部署和管理,提升IT效率。

另外一方面,大庆油田和戴尔在存储虚拟化方面有深入合作。戴尔EqualLogic存储是一系列虚拟化iSCSI存储阵列,集智能、自动化与容错于一体,提供简化的管理、快速的部署、企业级的性能与可靠性,以及无缝扩展能力。王连东表示虚拟化架构都是放在存储上,一旦存储发生问题,恢复时间也将是一个缓慢的过程。王连东表示EqualLogic给他带来最大的好处就是灵活性和易用性。他形象的形容EqualLogic就像一个傻瓜相机,把复杂的理念简单化给用户操作使用。

这种部署模式,造成了每套硬件与所承载应用系统的“专机专用”,多套硬件和应用系统构成了“烟囱式”部署架构,使得整体资源利用率不高,占用过多的机房空间和能源,随着应用系统的增多,IT资源的效率、扩展性、可管理性都面临很大的挑战。

大庆油田有限责任公司是中国石油天然气股份有限公司的全资子公司,是以石油天然气勘探开发为主营业务的国有控股特大型...

例如上文提到的VEPA技术和方案,则是将计算虚拟化与网络设备和网络虚拟化进行融合,实现虚拟机与虚拟网络之间的关联。此外,还有FCoE技术和方案,将存储与网络进行融合;以及横向虚拟化、纵向虚拟化实现网络设备自身的融合。

Dell助力江门油田贯彻音讯化数字油田彩民之家论坛9066777。大庆油田有限责任公司是中国石油天然气股份有限公司的全资子公司,是以石油天然气勘探开发为主营业务的国有控股特大型企业。大庆油田是我国目前最大的油田,于1960年投入开发建设,由萨尔图、杏树岗、喇嘛甸、朝阳沟等48个规模不等的油气田组成,面积约6000平方公里。勘探范围主要包括东北和西北两大探区,共计14个盆地,登记探矿权面积23万平方公里。

传统IT“烟囱”模式部署架构

此前,毕博与中石油一直有着良好的合作关系。毕博被戴尔收购之后,依然与中石油进行进一步的合作。毕博在国外有一些和大型石油公司合作的经验,可以给中石油更多建议。大庆油田涉及到的每个项目都会很庞大。前期都会先找毕博做咨询。通常的做法是先咨询,然后选软件、硬件,最后才是实施。

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整合困难。用户在实际使用中也注意到了资源利用率不高的情形,当需要上线新的应用系统时,会优先考虑部署在既有的基础架构上。但因为不同的应用 系统所需的运行环境、对资源的抢占会有很大的差异,更重要的是考虑到可靠性、稳定性、运维管理问题,将新、旧应用系统整合在一套基础架构上的难度非常大, 更多的用户往往选择新增与应用系统配套的计算、存储和网络等硬件设备。

图2 云计算融合模式部署架构

云基础架构通过虚拟化技术与管理层的融合,提升了IT系统的可靠性。例如,虚拟化平台可与网络管理、计算管理、存储管理联动,当设备出现故障影 响虚拟机业务时,可自动迁移虚拟机,保障业务正常访问;此外,对于设备正常、操作系统正常、但某个业务系统无法访问的情况,虚拟化平台还可以与应用管理联 动,探测应用系统的状态,例如Web、APP、DB等响应速度,当某个应用无法正常提供访问时,自动重启虚拟机,恢复业务正常访问。

  业务层的融合

云基础架构在传统基础架构计算、存储、网络硬件层的基础上,增加了虚拟化层、云层:

如图1所示,传统的IT部署架构是“烟囱式”的,或者叫做“专机专用”系统。

二、云基础架构融合

IaaS(基础架构即服务)作为云计算的三大部分之一,将基础架构进行云化,从而更好的为应用系统的上线、部署和运维提供支撑,提升效率,降低 TCO。同时,由于IaaS包含各种类型的硬件和软件系统,因此在向云迁移过程中也面临前所未有的复杂性和挑战。那么,云基础架构包含哪些组件?主要面临 哪些问题?有哪些主要的解决方法呢?

云基础架构资源的整合,对计算、存储、网络虚拟化提出了新的挑战,并带动了一系列网络、虚拟化技术的变革。传统模式下,服务器、网络和存储是基 于物理设备连接的,因此,针对服务器、存储的访问控制、QoS带宽、流量监控等策略基于物理端口进行部署,管理界面清晰,并且设备及对应的策略是静态、固 定的。云基础架构模式下,服务器、网络、存储、安全采用了虚拟化技术,资源池使得设备及对应的策略是动态变化的(如图3所示)。

如图4所示,云基础架构分为三个层次的融合。

Dell助力江门油田贯彻音讯化数字油田彩民之家论坛9066777。在这种架构中,新的应用系统上线的时候需要分析该应用系统的资源需求,确定基础架构所需的计算、存储、网络等设备规格和数量,这种部署模式主要存在的问题有以下两点:

相对于传统基础架构,云基础架构通过虚拟化整合与自动化,应用系统共享基础架构资源池,实现高利用率、高可用性、低成本、低能耗,并且通过云平台层的自动化管理,实现快速部署、易于扩展、智能管理,帮助用户构建IaaS(基础架构即服务)云业务模式。

事实上,云基础架构融合的关键在于网络。目前计算虚拟化、存储虚拟化的技术已经相对成熟并自成体系,但就整个IT基础架构来说,网络是将计算资 源池、存储资源池、用户连接组一起的纽带,只有网络能够充分感知到计算资源池、存储资源池和用户访问的动态变化,才能进行动态响应,维护网络连通性的同 时,保障网络策略的一致性。否则,通过人工干预和手工配置,会大大降低云基础架构的灵活性、可扩展性和可管理性。

硬件高配低用。考虑到应用系统未来3~5年的业务发展,以及业务突发的需求,为满足应用系统的性能、容量承载需求,往往在选择计算、存储和网络 等硬件设备的配置时会留有一定比例的余量。但硬件资源上线后,应用系统在一定时间内的负载并不会太高,使得较高配置的硬件设备利用率不高。

云计算系统已经在政府、教育、大企业、运营商等行业得到越来越多的成熟应用,涌现出一批国内外的具有完善解决方案的云基础架构供应商,包括华 三、VMware、微软、亚马逊等公司,尤其是国内的华三公司还可以提供集计算、存储、网络、虚拟化和云管理于一体的整体式交付的UIS统一基础架构系 统,可以显著简化检务云基础架构的部署和运维成本,而且凭借丰富的工程实施经验提供专业快捷的运维保障,将云基础架构系统的部署时间缩短70%以上。

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