網絡虛擬化借力密碼學：云計算的安全拼圖？

美國第二大零售商通過虛擬化解決方案提供更好的購物體驗

“毫不夸張地說，我們的客戶購物體驗在微軟虛擬化解決方案的協(xié)助下得到了提高。對于Target來說，這是好事，對我們的客戶來說更是好事。”

Target公司基礎架構工程總監(jiān)Brad Thompson

通過以優(yōu)惠的價格提供各種有巨大吸引力的新奇產品，Target徹底改變了客戶對平價銷售的看法。為了幫助Target更好地實現其“更多期待、更低價格”的品牌承諾，Target需要選擇可靠、可擴展，并且成本回報最優(yōu)化的技術。因此公司部署了Windows Server 2008數據中心版及其提供的Hyper-V虛擬化技術，借此實現了整合原有的8,650臺服務器，將每家門店的物理服務器數量降低到兩臺的策略。到2012年，Target的整個店鋪服務器基礎架構將完全運行在Hyper-V之上，并將在該基礎上運行總共15,000個承擔關鍵業(yè)務應用的虛擬機。Target還部署了Microsoft System Center動態(tài)數據中心解決方案，管理整個零售系統(tǒng)網絡中超過300,000個的終端。微軟虛擬化解決方案幫助，Target在硬件、電費，以及維護成本方面節(jié)約數百萬美元。

業(yè)務現狀

Target的第一家店鋪于1962年在美國明尼蘇達州羅斯維爾郊區(qū)明尼阿波利斯市開張，當時的店鋪主要專注于以優(yōu)惠的折扣價格提供便捷購物體驗。今天，Target依然承諾向客戶提供各種有用的商品-從日用商品百貨到引領潮流的家居用品及服飾-同時依然有超值的價格。為了創(chuàng)建更具吸引力的購物體驗，Target也在繼續(xù)對其店鋪進行改造，包括布局、商品介紹，以及商品分類等。

為了繼續(xù)用優(yōu)惠的價格提供商品，Target需要通過各種方法控制其運營成本。因此該公司內部名為Target Technology Services的IT部門需要選擇成本高效，同時能夠創(chuàng)建最多真實的商業(yè)價值的技術。“在我們零售業(yè)務的所有工作中，Target Technology Services都已經被看作是戰(zhàn)略促進因素”，Target公司基礎架構工程總監(jiān)Brad Thompson說：“這也就是說，我們依然是成本中心，因此我們需要盡可能通過各種方式降低成本，但同時我們也要滿足客戶、應用開發(fā)團隊，以及業(yè)務合作伙伴的各種需求”。

Target公司發(fā)言人Amy Reilly指出，在每間店鋪內，技術也已成為客戶體驗的基礎：“當客戶光臨店鋪后，他們對自己所獲得的體驗有一定的預期。他們希望看到整潔寬闊的走廊，能盡快找到自己需要的商品，并盡可能快地結賬，畢竟大家的生活都很忙碌。因此包含在我們技術當中的可靠性，包括POS[銷售點]及后勤應用等，對于我們‘更多期待、更低價格’的品牌承諾非常重要”。

分布式的IT基礎架構

Target有一套高度分布式IT基礎架構，在1,755間零售店鋪中分散著超過300,000個終端，其中包含服務器、計算機、POS收銀臺、信息查詢終端，以及其他移動設備。除了集中的身份驗證管理、域名解析，以及終端監(jiān)控服務外，每間零售店鋪在功能上都是一個自治單元。“我們的每間店鋪都有自己的控制室，店鋪內部擁有獨立的網絡和計算能力”，Thompson說：“因此如果要將所有店鋪都包含在同一套基礎架構中，那么在整個環(huán)境的構建、擴展，以及管理方面都必須充滿創(chuàng)造性”。

直到最近，每間店鋪都擁有七臺服務器，這些服務器上部署著整套的內部關鍵業(yè)務應用程序。其中包括平均每間店鋪30臺POS收銀臺的POS解決方案，安全應用，庫存管理及庫存補給應用，對于包含藥房的Target店鋪，則還有藥房應用，另外還有數據庫、基礎架構，及資產保護應用。

IT管理的挑戰(zhàn)

“隨著Target的增長，服務器的蔓延，以及我們所管理的應用數量的擴大，是時候通過新方法實施IT基礎架構了”，Target公司服務器技術及企業(yè)存儲部門資深部門經理Fritz DeBrine說：“我們以往的工作模式是，如果您為某家店鋪開發(fā)應用，那么就需要為該應用購買一臺服務器。隨著時間的遷移，這帶來了巨大的成本。我們希望降低每間店鋪內用于運行應用所需的物理服務器的數量”。

Target并沒有為每家店鋪配備相應的IT員工，相反，該公司與第三方IT服務提供商簽署了協(xié)議，由該機構外派受過Target流程培訓的技術人員負責Target店鋪的硬件維護。“為了保持管理成本盡可能低，我們目前最感興趣的是在每間店鋪實施盡可能合理的IT基礎架構”，DeBrine繼續(xù)說：“而且由于我們所擁有的終端的數量和擴展需求都很可觀，因此為店鋪部署軟件的工作一定要能自動化進行，并且一定要能快速收集零售店環(huán)境的相關信息”。

當位于總部的Target Technology Services團隊成員需要部署新軟件、對應用進行升級，或安裝安全更新時，他們將面臨巨大的挑戰(zhàn)，因為必須在第二天店鋪開門之前將所有工作順利完成。“每天晚上，我們只有幾小時時間，供我們在不影響其他計劃內流程，例如POS系統(tǒng)維護及銷售和庫存處理等工作的情況下執(zhí)行部署工作”，Thompson說：“控制室則必須在早7點之前準備完畢，因為我們的任何工作都不能為準時開門造成風險”。

服務器的蔓延，并伴隨著硬件和電費成本的增加，另外還有快速的增長、高度分布式的基礎架構，及成百上千臺需要管理的終端，解決這一切挑戰(zhàn)的思路都指向了采用虛擬化解決方案的嘗試。然而，實際上是2004年提出的一個業(yè)務需求成為該公司第一個虛擬化解決方案的催化劑。當時Target需要替換老舊的服務器，這些服務器位于包含藥房的Target店鋪中，使用IBM AIX操作系統(tǒng)，運行著公司的藥房業(yè)務系統(tǒng)。

“我們以前運行藥房解決方案的硬件已經下線了”，Thompson說：“同時，我們并不想花費上百萬美元更換太多硬件。這種情況下，虛擬化就成為部署更多服務器最可行的備選方式。這種技術還使得我們更好地利用現有服務器的容量，同時減少基礎架構的管理工作。因此我們只需要選擇一種最適合Target的虛擬化解決方案”。

解決方案

2004年，Target加入微軟針對虛擬化技術的TAP項目，并找到了夢寐以求的產品。在加入TAP的過程中，微軟團隊與TargetTechnology Services團隊成員密切合作，使用Microsoft Virtual Server 2005環(huán)境對基于Linux的藥房解決方案成功進行虛擬化處理。“在為我們開發(fā)虛擬機版SUSE Linux的過程中，微軟表現的非常具有創(chuàng)造力”，DeBrine說：“因此我們店鋪中的第一個虛擬化實例實際上是Linux虛擬機，而最終使用效果很好。我們在約1,500個店鋪中部署了該解決方案”。

Target通過參與TAP項目使得該公司可以不用為藥房應用購買新硬件，同時這也成為Target公司為美國零售店鋪的其他應用選擇微軟虛擬化解決方案的催化劑。然而Target Technology Services也對其他類似的解決方案進行了一番調查。“我們在2005年還聯(lián)系過VMware ESX Server，但討論的主要內容在于部署的成本”，DeBrine說：“相反，微軟用非常低的成本為我們提供了我們希望從虛擬化解決方案中獲得的一切內容。通過由藥房應用獲得的體驗，我們知道微軟是我們的正確選擇，因此我們選擇微軟虛擬化解決方案作為Target繼續(xù)進行成本優(yōu)化戰(zhàn)略的關鍵”。

在隨后的三年里，Target通過Virtual Server 2005對其他三個負載進行虛擬化，進一步擴大了微軟虛擬化解決方案在自己店鋪中的應用。這些新虛擬機主要用于承載Microsoft SQL Server 2005數據管理軟件及Microsoft System Center Configuration Manager 2007。在微軟于2008年2月發(fā)布帶有Hyper-V虛擬化技術的Windows Server 2008操作系統(tǒng)時，繼續(xù)在物理服務器上運行的負載只剩下POS及資產保護解決方案。

解決的瓶頸

Target非常關注對店鋪生產率進行持續(xù)的改進，另外庫存補給也是關注的重點。2009年，Target發(fā)現店鋪的補給應用性能有所降低。晚間在店鋪卸貨時，員工要在帶有條碼閱讀器的移動設備上使用補給應用將清單數據傳送到店鋪控制室的SQL Server數據庫中。

“我們監(jiān)控了SQL Server與設備之間的響應時間，發(fā)現原本不到一秒的響應時間竟然長達一分鐘”，DeBrine說：“因此每家店鋪的卸貨時間被大幅度延長。當時很快就要到假日旺季，有很多店鋪每天晚上都要通過很多拖車補貨。我們需要采取一些操作，解決SQL Server的瓶頸問題”。

經過進一步調查發(fā)現，Microsoft Virtual Server 2005只能使用一顆CPU這一設計局限正是導致SQL Server性能低下的罪魁禍首。然而現在Target已經可以通過Hyper-V的性能改進充分獲益，公司對此類問題已經有一套準備就緒的解決方案。Target部署了Windows Server 2008數據中心版及Hyper-V，并通過Hyper-V對多核心處理器的支持，讓每臺虛擬機都能訪問最多四顆邏輯處理器。

“2009年秋季，我們再次與微軟合作，并在實驗室中模擬了一間店鋪，以了解Hyper-V是否可以通過允許訪問多個CPU，解決SQL Server的問題。結果令人滿意”，DeBrine說：“我們需要加快速度，在2009年底假日旺季到來之前部署到每間店鋪”。

遷移工作本身的范圍是一個不小的挑戰(zhàn)，而管理每間店鋪關鍵業(yè)務應用的Target Technology Services團隊成員可進行操作的時間窗口之小使得這個問題更加嚴重。Target與微軟合作，探討可行的解決方案。“我們?yōu)檎麄�遷移編寫了腳本，這樣就可以對應用程序進行遠程遷移”，Target公司技術架構顧問Keith Narr解釋說：“微軟幫助我們用一種更創(chuàng)新的方式實現了這個目標。我們從Windows 2003升級到了2008，然后對運行虛擬機所需的虛擬磁盤文件進行轉換。因此這是一種原位升級的方式，完全可以自動進行，IT人員并不需要光臨每家店鋪”。

到2009年9月底，假日旺季來臨之前，Target完成了將每間店鋪的虛擬機從Virtual Server 2005遷移到Hyper-V的工作。而POS系統(tǒng)與資產保護應用依然運行在物理服務器上。

虛擬化的下一步

解決了SQL Server的瓶頸后，2009年12月的整個假期，Hyper-V的運行非常順暢，因此Target Technology Services將自己的注意力轉向針對微軟虛擬化解決方案的長期目標：將每家店鋪的所有應用遷移到Hyper-V。

“作為我們虛擬化戰(zhàn)略的最后一步，其主要目的是降低成本”，Thompson說：“最終，我們希望能將每間店鋪的七臺服務器縮減為兩臺。由于1,755間店鋪有大量服務器，因此有關電力、維護，以及更換這些服務器的成本加在一起每年可以幫我們節(jié)約大量資金”。

2010年上半年，Target啟動了一項試行項目，將10間最大店鋪中原有的虛擬化負載、POS系統(tǒng)，以及資產保護解決方案全部遷移到Hyper-V。“對我們而言擁有完全的自信是非常重要的。我們要有能夠在第四季度的時候處理海量交易數據的能力，即在我們的假期期間，交易數據將急劇上升。”，Thompson說：“因此規(guī)模最大的店鋪非常適合用于對我們虛擬化戰(zhàn)略的最后一個階段進行測試”。

這次Target采購了全新的Dell R710服務器充當運行Hyper-V的主機，另外還有Dell MD1000存儲單元。“我們進行了多次試行，最終選擇Dell是因為他們有一套可擴展平臺，完全能夠滿足我們的需求”，DeBrine說。

“我們發(fā)現Hyper-V和Dell提供的平臺充分證明了，我們完全可以從交易處理的角度在我們規(guī)模最大的店鋪當中運行所需的關鍵業(yè)務店鋪應用程序”，Thompson補充說。

借助于Hyper-V，Target目前正在向所有店鋪推廣每間店鋪兩臺服務器的模式。對于每間店鋪，所有應用的遷移工作只需要兩個夜晚。“我們修改了上一次遷移所用的腳本，并使用自定義腳本實現轉換操作，因此完全實現了零接觸遷移”，Narr說。

2010年，Target在350間店鋪完成了該操作，另外還有1,300間店鋪預計會在2011年進行遷移。“到2012年二季度，我們將全面完成，屆時我們的整個網絡中將有超過15,000臺虛擬機運行在超過3,600臺Hyper-V物理主機上”，Thompson說。

強大的基礎架構管理工具

選擇微軟虛擬化解決方案的決策一方面是因為微軟能提供強大的服務器和桌面管理工具套件，并可同時管理物理和虛擬環(huán)境。“我們認為微軟虛擬化技術可以用最具吸引力的價格滿足我們店鋪的所有需求”，Thompson說：“同時我們還很喜歡微軟針對基礎架構管理工作提供的System Center數據中心產品。目前，我們使用System Center產品管理并更新我們整個網絡中超過300,000個終端：服務器、虛擬機、移動設備、PC，以及POS收銀機”。

在每間店鋪，System Center Configuration Manager 2007充當了安全更新及應用程序更新分發(fā)終端的角色，服務于大約127臺設備。自從2000年發(fā)布以來，Target就使用了Microsoft Operations Manager(現已更名為Microsoft System Center Operations Manager 2007 R2)作為集中進行事件監(jiān)控與終端管理的解決方案。Narr補充說：“我們的每臺服務器終端及總共5,400臺POS收銀機都安裝了System Center Operations Manager代理，這樣我們就能確�？蛻舻慕Y賬體驗保持快速和高效”。

收益

從2004年的藥房應用開始，Target就在逐步將微軟虛擬化解決方案擴展到運行Hyper-V的物理主機服務器，并為每間店鋪運作所必需的程序提供支持。通過這種方法，該公司立刻解決了業(yè)務面臨的問題，并創(chuàng)建了一套成本低廉，易于管理的IT基礎架構。“我們的微軟虛擬化解決方案是Target對所有店鋪增強IT服務，節(jié)約成本戰(zhàn)略的關鍵組成部分”，DeBrine說：“微軟技術我們已經使用了很長時間，我們的環(huán)境非常穩(wěn)定，并且我確定這其中大部分都是軟件的功勞”。

部署微軟虛擬化解決方案后，Target降低了成本，提升了IT團隊為業(yè)務提供支持的能力，同時改善了基礎架構的管理與業(yè)務的連續(xù)性。

降低了成本

通過虛擬化技術整合數千臺服務器，這意味著Target在物理基礎架構上花費的時間和資金會更少�，F在這家公司可以將更多資源用在提升客戶體驗，加強競爭優(yōu)勢等領域。“微軟虛擬化解決方案可以將原本每間店鋪需要的七臺服務器減少到兩臺，通過節(jié)約電力，減少維護工作，及降低硬件成本，每年可為我們節(jié)約數百萬美元”，Thompson說。

同時Target每月花在維護合約方面的成本也更低。“由于要管理的物理服務器數量減少，因此每月維護費用也大幅降低”，Thompson說：“另外，服務器減少后電力消耗也同步降低。在Target，我們非常重視環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，而減小我們的整個業(yè)務對環(huán)境產生的痕跡也是我們的最終目標”。

Target在物理基礎架構和服務器及應用的日常維護方面節(jié)約的資金，則可通過團隊成員提供的更高質量IT服務再次投資到業(yè)務中，并進一步提升客戶享受到的購物體驗。“我們希望節(jié)約出更多資金，投資到業(yè)務流程自動化中，并部署直接面對客戶和員工的各種新應用”，DeBrine說：“在這個目標中，Hyper-V是一項重要的促進因素，因為我們在基礎架構方面的花費更少了”。

提高了IT團隊對業(yè)務的支持能力最開始，Target只使用微軟虛擬化解決方案快速解決運行關鍵業(yè)務藥房應用的老舊服務器所面臨的問題。幾年后，虛擬化為另一個影響店鋪卸貨效率的技術問題提供了解決方案。在這兩種情況中，微軟虛擬化解決方案逐漸成為一個重要的工具，Target Technology Services使用該工具，在問題對Target店鋪的客戶產生負面影響之前，主動解決IT問題。

“對于SQL Server的瓶頸問題，我們面臨著繁忙的假日旺季即將到來的期限問題”，DeBrine回憶說：“虛擬化環(huán)境的靈活性及微軟和Target Technology Services團隊之間的緊密合作針對問題提供了快速的解決方案-每間店鋪只需要兩個半小時即可遷移到Hyper-V，所有店鋪的遷移只用了45天。如果要部署新服務器，這個問題可能需要數月才能解決。但我們的微軟虛擬化解決方案幫助我們保證了客戶依然可以在Target享受到自己期待的購物體驗”。

增強了對基礎架構的管理

目前，Target在使用Microsoft System Center數據中心解決方案快速為店鋪部署其他負載、應用程序更新，及安全更新，通過這種方式即可將每天夜間原本較小的時間窗口充分利用，對店鋪的IT環(huán)境進行更改。

“很少有分布式企業(yè)的規(guī)模能夠達到我們這種程度”，DeBrine說：“有1,755間店鋪，并且沒有現場IT人員，這就必須確保整個環(huán)境可以通過遠程方式進行管理。因此我們使用微軟技術創(chuàng)建管理基礎架構，用于在夜間對店鋪進行更新，并確�？蛻粼绯窟M門后，可以在恰當的位置找到恰當的產品，并能獲得快速簡便的結賬體驗。我們曾經遇到過必須在24小時期限內，將某個重要的安全更新部署到所有店鋪中超過300,000個終端的情況，而微軟的技術完全可以實現”。

提高了系統(tǒng)可用性

微軟虛擬化解決方案還使得Target Technology Services能夠以更容易的方式保持與業(yè)務簽署的服務級別協(xié)議。“在部署Hyper-V后，我們的物理設備數量更少，這意味著能夠導致失敗的站點更少”，Thompson說：“現在我們已經將POS應用進行了虛擬化處理，只要在兩臺Hyper-V物理服務器上對該應用進行復制，即可實現冗余備份。類似這樣的功能使得我們能夠更自信地在Hyper-V中運行店鋪所需的關鍵業(yè)務應用程序。毫不夸張地說，我們大部分客戶的購物體驗在微軟虛擬化解決方案的協(xié)助下都有所提高。對于Target來說，這是好事，對我們的客戶來說更是好事”。

微軟虛擬化

微軟虛擬化是一套端到端的戰(zhàn)略，極大地改變了整個IT基礎架構生命周期管理工作的幾乎每個環(huán)節(jié)。該技術可為您的組織促成更高程度的效率、靈活性，及成本效益。從加速應用的部署到確保系統(tǒng)、應用，及數據總是可用;到免除關閉服務器和臺式機以進行測試和開發(fā)工作等困擾;再到降低風險，節(jié)約成本，并改善整個環(huán)境的敏捷度-虛擬化技術具備將從數據中心到桌面的一整套基礎架構進行徹底變革所需的強大動力。

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