电力企业虚拟化应用报告

电力企业虚拟化应用现状及趋势分析报告电力企业虚拟化应用现状及趋势分析报告PAGE电力企业虚拟化应用现状及趋势分析报告目录TOC\o"1-2"\h\z\u1 概述 31.1 硬件主导向软件及服务主导 41.2 分散的孤立系统向整合的统一平台 41.3 电力自动化向电力信息化 52 虚拟化技术的发展 72.1 计算虚拟化 72.2 I/O虚拟化 82.3 存储虚拟化 82.4 终端虚拟化 93 虚拟化与云计算技术在电力行业的应用情况 104 趋势分析 154.1 资源共享： 174.2 软硬件“剥离”： 174.3 峰谷值动态搭配： 174.4 分布式并行计算： 174.5 业务快速上线与部署： 184.6 IT资源即服务： 184.7 云终端： 18附录建设思维分享 20概述电力行业是关系到国计民生的基础性行业并因其对生产安全性与稳定性的要求而对信息化建设极为重视。电力行业的信息化起步较早：上世纪60年代，电力行业已经将信息技术应用到生产过程自动化、发电厂自动监测、监制以及变电站自动监测、监控方面。经过几十年的建设，电网企业和发电集团的管理模式都在向集团化运作、集约化管理、精细化管理的方向发展。信息化是实现这一目标的有效手段。一些有代表性的电力企业信息化水平已经处于国内领先并迈向国际领先，信息化对整个行业的支撑效果已经非常明显。电力行业的信息化建设仍然处于一个较快的增长时期：赛迪顾问在《2009-2010中国电力行业信息化发展研究年度报告》中指出，2009年，中国电力行业IT应用投资总额为143.5亿元人民币，比2008年的130.2亿元增长了10.2%，这些投资主要用于应用系统建设、基础网络建设、信息安全建设等。在电网企业，国家电网下属的各分企业的SG186工程已经竣工，南方电网的IT投资在2009年也实现了超过50%的增长。在发电企业，从集团层面全面规划、全面推广的信息化系统也深入到了各个业务环节。可以说，IT技术已经融入到电力企业运营管理过程中的各个环节。目前阶段，市场化、规范化是电力行业改革的必然趋势，那么在新形势下，面对市场化、规范化的行业发展要求，电力行业信息化在正悄然进行转型，主要体现在以下三个方面：硬件主导向软件及服务主导电力行业对于信息化建设早期的投入侧重于大规模基础硬件，对已有网络和信息资源利用不够，这是由于对信息化认识上的误区而造成：部分电力企业认为信息化建设需要做的只是购置电脑、购置服务器、购置交换机、搭建网络。经过几年的信息化建设将资金主要用在了硬件设备的购置上，相应的软件系统的投入却明显不够，这样做既导致了大量硬件资源无法得到充分的利用从而浪费了大量资金，并且需要面对大规模的硬件设备带来的耗电和运维等问题。相对于硬件设备，软件是无形的，价值不容易度量，因此很多企业在信息化建设过程中表现出一定程度的“重硬轻软”情结。该做法的结果是硬件设备脱离了软件系统；不仅软件没有发展，硬件设备也发挥不出应有的作用，从而直接导致信息化建设无法达到预期的效果。最近几年，在软件与服务方面的投入大幅增加，这种“重硬轻软”的现象有所改善；分散的孤立系统向整合的统一平台随着硬件向软件及服务主导的重心转移，种类繁多的管理应用软件出现在电力企业面前并逐步被采用。这些应用全面涵盖电力产、输、配、售中的各个环节，但是由于企业缺乏信息化的经验与总体规划，各个单位并没有对整体系统建设的外部环境及系统内部所产生的不确定性、风险性进行分析和研究，无法用规范化的设计方法指导系统的信息化建设。这种信息化建设模式不仅浪费产生时间、资源和财力，同时还造成了企业内部信息不能传递、系统不能集成、资源不能共享的局面，最终导致了企业信息化建设过程中的盲目性、分散性和拼凑性。随着此类应用数量的增长，对于硬件的需求也会随之增长，企业不得不去重新大规模采购硬件设备，而这种做法与第一次转型是相矛盾的：大规模的硬件设备严重制约了信息化的发展，甚至影响了电力企业基本的生产、调度等基本工作，“整合”的需求变得尤为迫切。在应用层面，传统模式下从不同的软件供应商分散式采购的局面正逐步被整体的行业解决方案所代替。虚拟化技术的普及，为电力行业信息化建设中平台层面的整合提供了有力的支持。电力自动化向电力信息化相对于其他行业，电力行业的自动化进程一直处于领先地位。早期的电力行业的主要注意力放在如何提高产能和安全生产上，因此在行业内部的生产调度自动化和企业信息化的发展并不是对称的。在电力自动化方面，发电、调度自动化系统应用成熟，厂站自动化历来是电力行业信息化建设的重点，大部分水电厂、火力发电厂及变电站配备了大量的计算机监控系统，比如发电企业中PLC、DCS以及现场总线技术的应用大大提高了生产过程的自动化，电力调度系统中也广泛使用SCADA、AGC等系统。正是由于对电力自动化的建设，使得在当今电力行业中的很多机构中，只需要极少的运维人员即可完成复杂的生产调度工作。我国电厂、电力调度的自动化水平经过多年发展已经非常成熟，自动化早已深入到电力行业中生产与调度的各个环节。相比之下对于电力企业的管理决策的支持能力发展较慢，近几年才出现针对电力行业所开发的办公自动化系统、综合指标查询系统，计划统计管理、人事劳资管理、生产管理、设备管理、安全监督管理、电力负荷管理、营销管理、燃料管理、工程管理、财务管理、电网实时信息等应用陆续投入使用。虽然大多数企业都还处于起步阶段，但是已经可以看出电力行业的发展中心正由电力自动化转向电力信息化。综上所述，电力行业信息化正处转型阶段，智能电网就是此类转型的一个重要标志。智能电网的最大意义是将不同成分的电网整合在一起，同时智能电网需要具有实时监视和分析系统目前状态的能力，也需要不断整合和集成企业资产管理和电网生产运行管理平台从而为电力行业规划、建设、运行管理提供全方位的信息服务，对于电力企业的信息化能力也自然而然提出了更高的要求，于是物联网、云计算等新兴技术被纷纷引入电力信息化建设，为新一代的电力系统提供更加稳定、完善、高效的技术支撑。

虚拟化技术的发展虚拟化技术一直被视为企业迈向云计算的第一步，是云计算的技术的基石。严格来讲，虚拟化是一门应用很广泛的技术，是将实体进行逻辑抽取转化成为抽象体的一个过程，借助虚拟化技术能实现对物理层状态复杂性的屏蔽，使系统对外运行状态呈现出简单的逻辑状态。在信息化领域的虚拟化技术其实也早在1959年这项技术就已经开始提及，最初以“大型高速计算机中的时间共享”的方式被提出，利用它可以对属于稀有而昂贵资源的大型机硬件进行分区。如今信息化领域的虚拟化技术日新月异，我们通常将虚拟化技术分为以下部分：计算虚拟化在利用虚拟化整合服务器的同时，可以将标准的服务器，包括其现有的处理器、内存、磁盘以及网络设备等资源，加入到相应的集群中，并创建逻辑运算资源池。操作系统及其应用程序被隔离到安全、可移动的虚拟机中。随后，系统资源会根据需求和优先级动态地分配给每台虚拟机，这种对服务器资源的利用和控制可与大型机相媲美。由于虚拟机可以在资源池中的任一物理服务器上运行，并且无需宕机便可在这些服务器之间无缝地转移。因此，就可以将虚拟机动态、自动地分配给资源池中最合适的主机，从而保障应用程序的服务级别。通过将硬件资源聚合到资源池，迅速缓解企业信息化建设过程中机房、机柜紧张的问题，进而满足不断变化的业务需求，同时确保灵活性以及硬件资源的高效利用。主机、集群和资源池提供了灵活、动态的方法，以在虚拟环境中组织总计算资源和内存资源等，并将它们链接回底层物理资源。I/O虚拟化I/O虚拟化技术为企业目标基础架构体系技术参考模型提供了一个新标准，定义了新一代网络架构，使得各种数据中心的基础网络都能够使用这种灵活的架构，能够帮助企业在构建有续和高度可用的状态化网络的同时，优化网络资源的使用。在网络虚拟化中将信息化多种业务系统承载在一张物理网络上，通过网络虚拟化分割功能使得不同职能机构相互隔离，但可在同一网络上访问自身应用，从而实现了将物理网络进行逻辑纵向分割虚拟化为多个网络;多个网络节点承载上层应用，基于冗余的网络设计带来复杂性，而将多个网络节点进行整合，虚拟化成逻辑设备，提升数据中心网络可用性、节点性能的同时将极大简化网络架构。存储虚拟化存储虚拟化是指通过集群应用、网格技术或分布式文件系统等功能，将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个系统。参考云状的网络结构，创建一个新型的网状结构的存储系统系统，这个存储系统由多个存储设备组成，通过集群功能、分布式文件系统或类似网格计算等功能联合起来协同工作，并通过一定的应用软件或应用接口，对用户提供一定类型的存储服务和访问服务。存储虚拟化系统中的所有设备对使用者来讲都是完全透明的，任何地方的任何一个经过授权的使用者都可以通过一根接入线缆与存储连接，对存储虚拟化进行数据访问。终端虚拟化终端虚拟化是可以通过瘦客户端或者其他任何与网络相连的设备来访问跨平台的应用程序，以及整个客户桌面。也就是说我们只需要一个瘦客户端设备，或者其他任何可以连接网络的设备，通过专用程序或者浏览器，就可以访问驻留在服务器端的个人桌面以及各种应用，并且用户体验和传统的个人电脑是一模一样的。终端虚拟化改变传统桌面供给方式，不是给每个用户都配置一台的桌面PC，而是通过在数据中心的服务器运行桌面系统，将用户的桌面进行虚拟化。用户通过来自客户端设备的瘦客户计算协议与虚拟桌面进行连接，用户访问他们的桌面就像是访问传统的本地安装桌面一样。桌面虚拟化对各种软硬件资源进行了整合，通过智能运算体系将各种资源按需交付给企业客户端用户。对于用户来说，无需知道数据中心的资源分配机制，所有的桌面交付都是动态灵活的，这种动态灵活的资源分配保证了用户桌面环境始终处于较高的可用性和有效性过程中。

虚拟化与云计算技术在电力行业的应用情况在我们对上百家电力企业中（涵盖分子企业）的分析，有大于75%的数据中心部署了某种类型的服务器虚拟化技术，15%的企业部署了某种类型的终端虚拟化技术，而单独部署I/O虚拟化及存储虚拟化技术（非由服务器虚拟化软件所提供）的企业仅占到10%和25%。图电力行业虚拟化技术部署比例由此可见，服务器虚拟化技术由于其技术最为成熟且经过国内外多种行业实际生产环境验证，在电力行业内具有最高的认可度；存储虚拟化是多个物理数据中心集结为一个逻辑数据中心的必备条件，它为多个子数据中心间的互联互通提供了条件，在电力行业内逐步开始得到应用。终端虚拟化则可以看作基于服务器虚拟化技术的一种特殊应用场景，通常在对服务器虚拟化技术的构建、运维等工作熟悉后，会逐步尝试用虚拟终端代替传统PC，将服务器虚拟化所带来的优势扩展到终端之上；相比之下I/O虚拟化的部署比例相对较低，这是由于小规模或者零散节点虚拟化中对I/O的要求并不苛刻，导致I/O系统带来的瓶颈并没有显现。对于超大规模架构势必导致压力会集中在I/O系统上，因此，部署单独的I/O及存储虚拟化在未来将有很大市场空间。综上，服务器虚拟技术是现阶段电力行业信息化中应用范围较广的虚拟化技术，也是云计算架构中实现计算资源抽象的重要技术手段。虚拟化及云计算技术被广泛应用在电力行业之中，通过对业内大量电力企业服务器虚拟化应用现状及历史轨迹进行分析，将服务器虚拟化的步骤通常可划分为三个阶段:阶段A:此阶段的主要表象为仅着眼于虚拟化带来的巨大优势，但是对于虚拟化与云计算之间的紧密联系并未展开深入探究。阶段A通常是以资源整合和节约成本为目的，通过对边缘应用及非核心应用进行虚拟化，是将虚拟化技术引入生产环境的第一步，同时对虚拟化平台进行实际验证也帮助熟悉虚拟化平台的运维管理，为进一步扩大虚拟化平台范围打下基础。此阶段较为典型的用户代表包括：某企业——信息化建设以地市为单位较为分散，利用虚拟化技术对于区域内的资源进行整合并有效降低成本，在各分子公司快速推进虚拟化技术，在实现资源整合的同时还将虚拟化技术应用于大型数据中心构建、容灾、机房搬迁等项目之中，为日后更大规模的业务集中提供必要的环境基础。除此之外，该企业也通过部署服务器虚拟化解决方案，成功地实现了服务器的整合，将服务器数量降低到最小程度，在降低物理服务器数量的同时，还大大降低了对机房电力、机柜、制冷等方面的需求与开销。阶段B：此阶段的主要表象为企业在技术层面充分认可云计算技术是未来信息化发展的重要趋势，并且也了解虚拟化是云计算的基础，但尚未规划出清晰的云计算建设方式。此阶段企业深入了解并广泛应用虚拟化技术，除了利用虚拟化技术控制信息化总体成本外，还利用虚拟化环境中提高应用程序的可靠性。在阶段B将由服务器虚拟化的范围由边缘应用及非核心应用向核心应用过渡，并且在虚拟化平台之上有目的的按照应用类别及重要等级进行相应的群集及资源池划分，通过部署高可用体系结构，可用性和可扩展性均获得了大幅提高。或者是采用传统方式业务连续性解决方案已经部署了应用，通过虚拟化解决方案提供不同层级的保护手段及更佳灵活的切换方式。还有一些用户尝试将中间件与部分数据库部署的虚拟化环境之上，获取更高效且经济的业务连续性保障机制，并且更为关注高端X86服务器的选购，更多采用高端X86服务器加虚拟化的方案替代价格昂贵的小型机采购。企业在享受到虚拟化技术带来巨大优势的同时，已关注到利用云计算技术可以进一步扩大这些优势，比如具备海量数据处理能力、跨广域网的负载均衡调度机制、构建多活数据中心等，但是对于如何构建企业云计算平台及如何实现虚拟化向云计算的平滑过渡尚无清晰的实现步骤。此阶段较为典型的用户代表：某企业——借助服务器虚拟化解决方案成功解决了原有架构在业务连续性保障方面的盲区，进一步提升了虚拟化架构的可靠性。在此基础上，成功将生产系统部署在虚拟化架构之上并借助虚拟化技术实现了业务从地市级向县级的延伸，提升架构灵活性，在利用现有硬件资源的同时扩大业务覆盖范围，对于云计算技术已开展了各类的技术研究与调研工作，但是现阶段并无明确的云计算平台建设方案。阶段C：此阶段的主要表象为企业已清晰理解虚拟化与云计算技术之间的关系，意识到虚拟化技术是实现云计算的重要基础。这部分企业具备明确的云计算建设策略及路线，充分利用信息化投资有计划的扩展企业虚拟化架构规模，通过合理规划设计可将现有虚拟化架构无缝融入企业云计算平台，最大限度避免重复投资。此阶段重点放在按需提供服务、更快地自动交付服务、及将传统的物理分散架构转变为逻辑统一的架构，实现统一管理。阶段C状态模式最适合称之为“IT即服务”，在此阶段，具备高可用性、高安全保障的虚拟化平台能够快速智能地响应业务需求，通过贯彻应用系统标准、持续优化虚拟化及云计算平台的建设，全面提升企业信息化水平，提供高质量的服务保证，实现统一、高效、集约与智能的虚拟化与云计算平台。此阶段较为典型的用户代表：某企业——该电网企业的虚拟化平台建设起步较早且现有规模较大，定制了明确的建设规划及典型设计，除了享有虚拟化所带来的资源整合与高可用保障等优势，利用虚拟化技术将能够现有错综复杂的IT资源进行分层，使企业清晰查看到架构内资源的使用状态并逐步实现云计算所承诺的在效率、成本、可控性、灵活性、安全性等方面的优势。通过建立完善的虚拟化运维管理机制及云计算长期建设策略，提升企业信息化审视高度及决策分析能力。通过对企业虚拟化及云计算的认知程度、适用范围、主要收益、承载业务系统等方面进行综合考察，分别对应至上述的“阶段A”、“阶段B”及“阶段C”阶段，并对分析结果进行大致比例汇总如下图所示：图电力行业服务器虚拟化阶段分布情况目前单纯以整合为目的的虚拟化“阶段A”阶段在被调查的企业当中占到15%，对于大多数企业（约占65%）已经可以熟练掌握服务器虚拟化的构建及运维方法，充分利用虚拟化技术完善系统内的业务连续性保障机制，积极寻求利用云计算解决现有信息化架构中存在的问题但缺乏明确的落地步骤，20%的企业对于服务器虚拟化与云计算技术在强化企业IT管控能力方面的优势理解较为充分，利用虚拟化来实现的资源的动态分配与服务，为云计算提供坚实有力的基础。由此可见，大部分电力企业仍维持在服务器虚拟化的中级使用阶段，对于利用虚拟化提升信息化管控能力、从虚拟化迈向云计算等方面的应用方式仍有较大的提升空间。趋势分析通过对现阶段电力行业虚拟化及云计算技术应用情况进行分析，各阶段呈现出以下变化趋势：图电力行业虚拟化与云计算发展趋势随着时间的推移，企业对于虚拟化技术日趋熟悉，虚拟化架构规模不断扩大，处在阶段A的企业的关注点由提升效率、节约成本及资源整合逐步向核心业务系统的业务连续性保障，业务系统与底层架构之间的由单纯的资源复用转向按需分配，同时企业也投入更多的精力至云计算相关技术的研究，呈现出阶段A向阶段B的发展的趋势；同时企业也清晰的意识到不能依靠虚拟化技术解决所有问题，更不能只依靠产品叠加实现企业云计算平台的建设，于是积极尝试再次将业务系统与高效、灵活、动态的底层基础架构进行重新对齐以最大限度发掘虚拟化与云计算技术带来的优势，并充分利用咨询项目的方式对企业信息化进行面向云计算建设的现状分析及业务梳理，逐步建立并完善专属的企业云计算建设方案，并作为信息化建设的重要参考方向，因此实现阶段B向阶段C的过渡；而已经处于阶段C的企业也正积极探寻云计算更高层级的策略制定，关注重点由IaaS向PaaS及SaaS层发展，同时也在根据云计算领域发展现状对战略进行调整，采取持续优化的建设原则，对已建成系统进行定期优化并密切跟进云计算相关技术发展，有力保证云计算平台的持续性发展战略。由此可见，现阶段正处于虚拟化向云计算转型的重要时期，虽然虚拟化技术一直被视为云计算的基础，但是在构建虚拟化的平台过程当中也需要最大限度贴近于实际环境，针对云计算的整体发展进行规划，建立相应的电力虚拟化体系、标准及典型设计方案，定制针对于虚拟化的运维管理方案，以此最大限度发掘虚拟化技术所带来的优势，为未来云计算IaaS层的落地提供良好的前提条件；加强电力企业信息化部门和业务部门之间的连通性，通过相互促进、相互沟通对现有信息化业务系统进行优化，为云计算PaaS及SaaS层的规划设计提供基础。同时还可在以下层面借助云计算提升电力企业的信息化等级：资源共享：结合企业业务系统特性，对基础架构资源充分组织，梳理，划分不同层级的资源池及计算群集，突破传统物理边界束缚，提供超大规模分布式计算资源池，大幅度提升资源利用率，使得应用系统更有机会进行跨业务或跨区域整合和资源共享。软硬件“剥离”：利用云计算技术提供了更多的抽象资源和服务，在各个层面建立无关性，不必为某个单一应用来改变硬件基础设施，而是利用资源池来动态分配应用资源，从而能够是单一层面具有线性的横向扩展能力。峰谷值动态搭配：满足各种应用性能要求，无需按照业务系统的峰值来部署资源，业务系统共享资源池，错峰使用计算资源来达到复杂业务快速响应及峰值时段负载的要求，从而使应用及资源具备良好的可扩展性和自适应性，借助高效的调度机制现实应用弹性，资源随需而变，快速响应。分布式并行计算：借助云计算的规模，并行计算能力，及分布式数据处理模型，将电力系统内庞大的计算处理自动拆分成较小计算颗粒,再交由多台计算单元所组成的庞大系统进行计算，极大提升业务系统的计算能力，减小计算延时，提高处理数据的吞吐能力。业务快速上线与部署：云计算引入全新的应用开发平台，改变了企业传统应用开发、测试和部署的方式，并且在很大程度上加快应用架构搭建的速度并简化了搭建过程，能够使新应用上线和部署快速完成，应用的部署时间将缩短至数分钟。例如在数十分钟之内可以完成几十台应用服务器部署或上百台虚拟桌面的派发。IT资源即服务：如同电网企业为用户供电，借助云计算企业的信息化部门将IT资源以按需服务的方式提供给用户，同时用户不再依赖于特定位置，特定设备，随时随地获取工作环境及数据信息，有效地提高了业务系统的服务能力和管理水平。利用云计算高弹性伸缩架构，应用系统和基础架构不需要做出改变就可以满足业务和用户趋势增长需要，甚至满足某一特定时期业务爆发式增长的需要.云终端：云终端允许用户随时随地通过不同类型设备访问在服务器群中使用资源的计算模型。它实现了用户会话的集中式执行，无需依赖操作系统内核来协调多用户会话。云终端方案构建于服务器虚拟化解决方案之上，服务器虚拟化解决方案允许多个用户桌面以虚拟机的形式独立运行，同时共享CPU、内存、网络连接和存储器等底层物理硬件资源，大幅减少维护的复杂程度。此类技术除了应用在电力企业标准办公环境及培训教室内部，还可作为业务系统终端如远程变电站、营业厅等应用场景。

附录建设思维分享C类企业虚拟化及云计算建设回顾C类企业为大型国有企业，经过多年的努力，其信息化的建设有了长足的进步。但是在技术架构的设计中，限于技术发展的限制、业务系统的不断变化、缺少统一的规划，因此产生了系统独立建设造成的资源利用率低、业务可用性差、管理复杂、频繁采购新的服务器等诸多问题。而近几年呈现出多元化的发展趋势，因此对业务支撑系统的建设和发展构成越来越大的压力。C企业为了改善上述问题，大约在2年前开始在IT系统建设中引入虚拟化方案。他们通过与专业厂商沟通和交流，结合自身信息化建设的特点，对X