信息技术应用创新 国产服务器操作系统迁移指南-征求意见稿

1T/CIITA***—****信息技术应用创新国产服务器操作系统迁移指南本文件规定了基于Linux内核的国产服务器操作系统的迁移流程、调研评估、迁移准备、迁移实施、测试验证和服务保障等要求。本文件适用于指导X86架构上基于Linux内核的国产服务器操作系统迁移，在原有业务系统和硬件设备不变的前提下，取代原有的CentOS操作系统提供业务系统运行的基座。2规范性引用文件本文件没有规范性引用文件。3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1内核kernel是一个操作系统的核心。是基于硬件的第一层软件扩充，提供操作系统最基本的功能，是操作系统工作的基础，它负责管理系统的进程、内存、设备驱动程序、文件和网络系统。3.2国产服务器操作系统domesticserveroperatingsystem以Linux内核为基础，在中国境内自主研发的服务器操作系统。3.3X86架构theX86architecture处理器执行X86计算机语言指令集，处理器主要包括Intel处理器、AMD处理器、海光处理器、兆芯处理器。3.4服务器操作系统迁移serveroperatingsystemmigration仅限于服务器操作系统产品的迁移，现有的文件系统、数据存储以及操作系统上层软件不做迁移。3.5平滑迁移smoothmigration无需对操作系统做软件包适配工作即可迁移成功，且具备批量迁移能力。2T/CIITA***—****4缩略语下列缩略语适用于本文件。YUM软件包管理器（YellowdogUpdaterModified）5迁移流程国产服务器操作系统迁移流程见图1，包括调研评估、迁移准备、迁移实施、测试验证和服务保障5个阶段。图1迁移工作流程图国产服务器操作系统迁移参与方包括：a)用户方：全面组织和协调国产服务器操作系统迁移工作，负责组织开展调研评估，明确迁移工作所涉及的业务软件、硬件环境、人员等资源，并对迁移工作效果进行检查；b)操作系统厂商：协助用户进行调研评估，负责迁移准备、实施、服务保障等一系列工作，配合保障业务系统平滑迁移和运行；a)应用服务厂商：协助完成迁移工作中的调研评估、业务系统运行和服务保障等工作；b)测试机构：国产服务器操作系统迁移实施后，负责国产服务器操作系统能力和业务系统可行性测试验证。6调研评估6.1业务环境调研全面梳理企业内信息化业务系统，最终形成迁移工作台账，应包括但不限于以下盘点信息：a)基础设施：服务器品牌型号、硬件配置以及操作系统、数据库、中间件、云计算等基础软件名称和版本号；b)开发/运行环境：业务系统的部署架构、关键组件包及依赖关系、源仓库配置；c)业务系统属性：业务系统名称、业务系统的自主程度、重要等级、开发年限、业务使用的数据及存放位置等。业务环境调研表参见附录A。3T/CIITA***—****6.2操作系统技术路线选型评估国产服务器操作系统技术路线选型应满足以下要求：a)内核一致性：基于Linux内核开发，对CentOS主要版本可提供平滑迁移能力，内核版本至少包括2.6.32、3.10.0、4.18.0；b)定制能力：对于无法平滑迁移的版本，需提供国产操作系统定制版本；c)合规性：通过安全可靠测评要求；d)可持续性：具备基于国内开源根社区的商业发行版，有获取及贡献代码资源或补丁的能力；e)兼容性：兼容企业各种存量信息化资源，至少包括数据库、中间件、虚拟化、容器、分布式存储、云管理平台、网络安全、数据备份、运维管理等软件；f)技术支持：操作系统产品厂商能够提供跨内核的操作系统源仓库定制开发服务；g)服务周期:操作系统产品维护周期不低于5年，产品延伸服务周期不低于5年，由操作系统厂商的正式员工提供技术支持，并具备驻场服务能力。7迁移准备7.1迁移原则迁移工作应遵循以下原则：a)优先迁移已停止社区技术服务的操作系统，在CentOS全面停服前，存量应替尽替；b)严格管控增量，默认使用国产服务器操作系统，特殊情况使用CentOS及其他国外社区版；c)遵循由易到难、适度超前，制定整体迁移计划，并分阶段对待迁系统进行排期。7.2迁移方式根据业务系统在不同阶段的搭建情况，应考虑以下三种迁移场景：a)新建：业务上线前完成适配工作，直接在新的硬件环境部署国产服务器操作系统；b)扩容：业务节点已运行一段时间，需在扩容的新节点上部署国产服务器操作系统；c)存量：业务节点已运行一段时间，将原有CentOS替换为国产服务器操作系统。7.3环境准备环境准备工作包括：a)如果迁移采用新建或扩容方式，应确认新扩充服务器是否在国产服务器操作系统的整机适配清单中，如不在清单中，应进行整机适配；b)如果迁移采用存量方式，应准备冗余物理服务器或虚拟机，通过备份恢复工具生成当前操作系统副本。7.4备份对于扩容迁移或存量迁移，为了保证业务系统出现问题时可以恢复，应进行源系统备份：a)通过虚拟机管理器的克隆工具克隆或制作为可还原格式文件的方式，实现对源虚拟机及源数据文件的备份；b)结合存储资源情况，选择快照备份或全量备份；c)通过制作为可还原格式文件的方式，实现对源实体机及源数据文件的备份；d)所有备份恢复应在实验室环境中先行进行验证。4T/CIITA***—****7.5迁移评估分析进行服务器操作系统迁移前，首先应进行当前操作系统和目标操作系统的系统环境对比评估，包括但不限于：a)操作系统内核版本；b)开发库包版本；c)开发工具版本；d)默认数据库名称和版本；e)默认浏览器版本；f)系统服务版本；g)系统工具版本等。操作系统环境对比的示例参见附录B.1。通过图形化工具评估操作系统兼容性，应支持以下检测项：a)软件包版本变更评估，展示迁移前后软件包版本号变更对比数据；b)软件包差异评估，展示迁移前后软件包、配置文件、可执行文件变更对比数据；c)接口兼容性评估，展示迁移前后软件包so库文件变更对比数据；d)系统环境信息评估，展示迁移前系统环境相关接口、配置参数、进程服务等数据信息。操作系统兼容性评估示例参见附录B.2。通过图形化工具评估操作系统迁移建议，应支持以下评估项：操作系统版本：展示当前系统版本和目标系统版本；软件包数：展示重装软件包数、升级软件包数、降级软件包数、新增软件包数、删除软件包数和保留软件包数；迁移建议：展示经工具评估的结论。操作系统迁移评估建议示例参见附录B.5。8迁移实施8.1迁移方式操作系统应支持以下两种迁移方式，2种迁移方式的情况分析参见附录C.1：a)平滑迁移，将原有的操作系统直接替换成目标操作系统，系统的配置，业务数据等不需要重新部署，可直接复用；b)迁移适配，在新的硬件或原有硬件中，适配目标操作系统，重新部署业务系统。8.2系统迁移适配操作系统迁移适配应支持以下方式：a)重装，对进行二次编译后的软件包全部重新安装；b)升级，对软件包版本有要求的进行同步升级；c)降级，对软件包版本有要求的进行同步降级；d)新增，对缺失的软件包进行安装；e)删除，对系统无关的软件包进行删除；f)定制，对待迁操作系统源仓库梳理后提供定制版的目标操作系统源仓库。操作系统适配清单示例参见附录B.4。8.3迁移执行5T/CIITA***—****执行迁移操作，若迁移成功则进行应用验证；若迁移失败，操作系统厂商应排查问题后重新执行迁移。如迁移出现的问题无法解决，则应通过快照或备份进行回退，记录问题并交付后场研究解决方案，待方案确定后再次实施迁移。8.4调优应考虑基于国产服务器操作系统层的应用系统性能调优，主要包括：a)缓存调优：提高脏页刷新率，适用于关系型数据库、分布式缓存系统、消息队列中间件、搜索引擎中间件等应用；b)文件系统调优：采用noatime选项，减少accesstime记录，避免资源浪费，同时挂载在独立的磁盘中，适用于关系型数据库、非关系型数据库、大数据处理数据库、消息队列中间件、日志处理中间件、缓存中间件等；c)内核参数调优：通过调整网络参数、IO参数、内存参数、系统任务调度等进行优化，适用于关系型数据库、非关系型数据库、大数据类型的数据库、消息队列中间件、网络中间件、缓存中间件，以及分布式计算中间件等。9测试验证国产服务器操作系统迁移成功后，判断业务系统是否可以正式上线，应进行以下测试：a)全量功能测试：通过原有的业务系统测试用例对业务进行系统测试；b)核心功能测试：抽取操作系统核心功能模块进行快速测试；c)性能测试：通过性能测试程序测试业务系统的性能是否出现明显下降的情况，宜采用并发调用接口测试工具，编制典型业务应用的测试脚本，持续运行一定时间后，观察测试得到的事务吞吐量、用户并发数、事务响应时间、错误率等数据是否正常；d)稳定性测试：以最大压力值测试服务器，持续一定时间，观察服务器状态和业务程序返回状态是否正常；e)备份回退验证：模拟业务崩溃或数据丢失情况，测试系统备份和恢复的可靠性和一致性；f)安全基线测试：对操作系统的访问控制权限、身份验证机制、网络安全防护、加密机制、安全审计等功能进行测试。测试验证示例参见附录D。10服务保障针对已经完成迁移的国产服务器操作系统，在服务阶段应满足以下要求：a)成立专属项目服务团队，明确组织架构和问题响应机制。b)建立迁移工作表单，回顾迁移排期执行情况，统计完成迁移的国产服务器操作系统数量、版本、系统补丁和YUM源更新时间；c)建立操作系统知识库；d)制定操作系统补丁升级流程，流程见附录C.2；e)制定模板镜像及YUM源更新流程，流程见附录C.3；f)制定操作系统安全漏洞响应机制。6T/CIITA***—****（资料性）业务环境调研表表A.1规定了业务环境调研表。表A.1业务环境调研表7T/CIITA***—****业务应用关键组件包及依赖关系8T/CIITA***—****适配评估示例B.1.操作系统环境对比示例表B.1展示了2个操作系统（当前操作系统和目标操作系统），系统环境差异性的对比示例。当前系统版本与目标系统版本的内核一致，软件包版本差异极小，具备平滑迁移能力。表B.1系统环境差异对比示例默认安装项目当前操作系统目标操作系统kernel3.10.0kernel3.10.0glibc2.17glibc2.17qt程序库qt5.9.2qt5.9.7图形显示支撑库xorg1.20.1xorg1.20.4基础应用程序库util-linux2.23.2util-linux2.23.2启动管理器systemd219-62systemd219-78dbus总线dbus1.10.24dbus1.10.243d图形显示支撑库mesa18.0.5mesa18.3.4c/c++语言支持工具gcc4.8.5gcc4.8.5java语言支持工具openjdk1.8.0openjdk1.8.0python语言支持工具python2.7.5python2.7.5perl语言支持工具perl5.16.3perl5.16.3boost开发环境支持boost1.53.0boost1.53.0llvm支持llvm6.0.1llvm7.0.1文本编辑器vim7.4.160vim7.4.629mariadb数据库Mariadb5.5.60Mariadb5.5.68sqlite3数据库sqlite3.7.17sqlite3.7.17kvm虚拟化qemu1.5.3qemu1.5.3libvirt组件libvirt4.5.0libvirt4.5.0ssh安全连接服务openssh7.4p1openssh7.4p1域名解析服务bind9.9.4bind9.11.4windows文件共享服务samba4.8.3samba4.10.16网络文件共享服务nfs1.3.0nfs1.3.9T/CIITA***—****网络时间服务chrony3.2.2chrony3.4.1定时任务服务crontabs1.11crontabs1.11动态ip地址分配服务dhcp-client4.2.5dhcp-client4.2.5逻辑卷管理器lvm22.02lvm22.02分区管理工具parted3.1parted3.1多路径multipath-tools0.4.9multipath-tools0.4.9打包压缩工具tar1.26软件包管理Bzip21.0.6Bzip21.0.6软件包管理rpm4.11.3rpm4.11.3软件包管理yum3.4.3yum3.4.3numa管理numactl2.0.9numactl2.0.12启动引导管理grub2.02grub2.02文件系统管理e2fsprogs1.42.9e2fsprogs1.42.9snmp简单网络管理net-snmp5.7.2net-snmp5.7.2同步备份工具rsync3.1.2rsync3.1.2调试工具gdb7.6.1gdb7.6.1B.2.操作系统兼容性评估示例操作系统厂商可以采用自研或第三方迁移评估工具，对当前操作系统和目标操作系统进行更细粒度的兼容性评估，包括软件包版本变更、软件包差异、接口兼容性、系统环境评估等。图B.1到B.4展示了迁移评估工具对2个样例操作系统的评估示例。图B.1软件包版本变更评估T/CIITA***—****图B.2软件包差异评估图B.3接口兼容性评估T/CIITA***—****图B.4系统环境评估B.3.操作系统迁移评估建议示例操作系统迁移评估报告分别统计重装软件包数、升级软件包数、降级软件包数、新增软件包数、删除软件包数和保留软件包数。经评估，当前操作系统和目标操作系统的默认安装包的版本完全兼容，建议迁移。图B.5操作系统迁移评估报告T/CIITA***—****B.4.操作系统适配工作列表表B.2操作系统适配工作列表适配分类资源名称适配项目IaaS层适配计算资源X86架构CPUARM架构CPUGPU存储资源块存储文件存储对象存储网络资源横向(管理)网络纵向(业务)网络平台资源云平台虚拟化平台安全平台管理发布平台堡垒机连接平台系统层适配系统模板化标准化安装标准化配置系统软件仓库漏洞更新终端安全终端监控统一管理软件层适配数据库软件利旧数据库国产数据库中间件软件开源中间件国产中间件T/CIITA***—****业务软件商用软件安全管理软件开源管理软件商用安全软件备份与恢复软件商用软件国产服务器操作系统迁移实例C.1.迁移方式情况分析国产服务器操作系统迁移包括重新部署和平滑迁移和2种场景：重新部署场景主要应用在迁移前将业务应用数据迁移至其他节点之后，通过重新在x86物理服务器或x86虚拟机上安装国产服务器操作系统后再部署业务应用的迁移情况。平滑迁移场景主要应用在原节点服务器操作系统无需重新安装的前提下，通过迁移工具评估内核类组件、操作系统基础能力类组件、桌面环境类组件、授权类组件、产品标识类组件、基础软件类组件、业务应用依赖类组件的迁移替代可行性。确定迁移可行后，迁移工具具备备份原系统上述组件的能力，在实施迁移时对上述组件类型进行升级、替代（重装）、新增、删除、保留，并在迁移时对下层硬件和上层业务应用的ABI、API等基本保持不变，使得服务器操作系统可以实现平滑迁移，业务应用无需重新安装部署。2种迁移场景的过程说明以及优势和不足对比示例见下表。表C.12种迁移场景情况说明示例迁移类型重新部署平滑迁移当前操作系统CentOSCentOS目标操作系统国产服务器操作系统国产服务器操作系统过程说明在2台虚拟机中安装某国产高级服务器操作系统并分配IP后，业务应用系统开发商将原来应用软件栈及数据库分别部署到新装国产服务器操作系统中，并进行业务应用配置，最后进行测试数据迁移后，实现了从CentOS到国产服务器操作系统的重新部署场景。将2台虚拟机IP注册到迁移管理平台后，先通过平台对2个CentOS节点批量迁移到国产服务器操作系统的迁移前评估，评估成功后，执行批量迁移操作，执行迁移前可设置备份组件选项，则会在迁移过程中对原操作系统组件进行备份，等待迁移进程完成后进行重启，重启完成后则会成功进入国产服务器操作系统中。可以通过查看操作系统信息命令以及桌面环境确认是否真正迁移成功。迁移成功后业务应用系统开发商分别启动数据库及业务应用节点，进行业务应用验证，并验证迁移是否成功。T/CIITA***—****优势说明1.完全胜任3.10内核CentOS操作系统到4.19内核国产Linux操作系统的业务层面部署迁移；2.国产服务器操作系统对国产基础软件/开源软件的适配范围广泛，能够支撑业务应用要求的虚拟化、容器、中间件、数据库等版本。1.业务应用系统开发商投入少，见效快；2.支持平台化批量迁移，适应未来批量迁移的场景；3.迁移更为平滑，迁移工作量较少。不足说明1.业务应用系统开发商需重新部署业务应用，投入时间精力较大；2.有可能需要额外适配基础软件、组件、依赖包；3.迁移割接时业务可能会中断，业务中断情况视技术架构而定。1.迁移替代完成后服务器需重启，业务中断情况视技术架构而定。表C.2平滑迁移工具功能:功能项功能说明一键部署通过工具的安装脚本,一条命令便安装部署完成一键初始化通过相关命令一键初始化工具的目标系统版本等信息,功能应包含:指定目标系统版本,支持repo仓库地址可选为用户自建系统源仓库,安装授权软件出到迁移评估报告,支持跳过依赖冲突的软件包,支持一键评估通过命令使工具自动开始迁移过程模拟,生成评估报告,迁移评估报告支持展示系统环境信息列表页面，包括命令接口、板卡信息、设备驱动接口、内核选项参数、内核启动参数、端口、网络状态、进程、服务状态、系统调用接口、系统配置参数、环境变量信息,同时支持列出应用软件兼容性检查的结果信息。一键迁移根据生成评估报告的建议结果,可使用命令进行一键迁移系统,迁移结果报告展示系统参数列表页面，包括迁移前后操作系统版本、运行时内核配置参数、磁盘使用情况、文件系统挂载情况、系统全局环境变量配置文件、系统环境变量、内核编译选项、SElinux参数、系统网络状态、系统服务状态、grub配置文件、gcc环境变量、java版本、yum全局配置参数的对比信息。T/CIITA***—****C.2.操作系统补丁升级流程操作系统补丁升级流程见图C.1。图C.1操作系统补丁升级流程T/CIITA***—****C.3.操作系统模板镜像及YUM源更新流程操作系统模板镜像及YUM源更新流程见图C.2。 图C.2操作系统模板镜像及YUM源更新流程T/CIITA***—****C.3操作系统平滑迁移流程操作系统平滑迁移流程见图C.3图C.3操作系统平滑迁移流程T/CIITA***—****C.3.业务系统功能测试业务系统测试可根据系统设计文档、使用文档等，对如下技术要求内容进行裁剪并开展测试：a)应对软件设计文档规定的系统功能、性能等逐项进行测试；b)系统的每个特性应至少被一个正常测试用例和一个被认可的异常测试用例覆盖；c)测试用例的输入应至少包括有效等价类值、无效等价类值和边界数据值；d)宜对输出数据及其格式进行测试。e)宜测试配置项之间及配置项与硬件之间的所有接口；f)宜在边界状态、异常状态或在人为设定的状态的运行条件下，测试系统的功能和性能；g)宜测试系统的安全性和数据访问的安全保密性；h)宜测试系统的全部存储量、输入/输出通道的吞吐能力和处理时间的余量；i)宜按系统或子系统设计文档的要求，对系统的功能、性能进行强度测试；j)宜测试人机交互界面提供的操作和显示界面，包括用非常规操作、误操作、快速操作测试界面的可靠性；k)宜对有恢复或重置功能需求的系统，测试其恢复或重置功能和平均恢复时间，并且对每一类导致恢复或重置的情况进行测试；l)宜对软件系统的安装性进行测试。业务系统最为关注的就是功能、性能测试结果，功能测试方法主要是在迁移替代前对业务应用系统功能如主页展示、登录验证、用户增删改查等功能形成测试用例并进行测试，确保原业务系统功能可用。在迁移替代完成后，对替代后的业务应用系统的相对应功能基于测试用例进行再次测试验证，并对比测试结果；可借助自动化测试工具（如Selenium）在迁移替