服務器虛擬化在校園網數據中心的應用

付平武 (華東交通大學軌道交通學院，江西 南昌 330013)

服務器虛擬化在校園網數據中心的應用

付平武 (華東交通大學軌道交通學院，江西 南昌 330013)

分析了校園網數據中心服務器使用狀況，介紹了服務器虛擬化技術及其應用。針對數據中心應用需求不斷增加，物理服務器數量不斷增長的狀況，提出了基于VMware服務器虛擬化技術的解決方案，優化管理模式，減少物理服務器的數量，簡化服務器管理，提高服務器資源利用率。

服務器;虛擬化技術；VMware;數據中心

隨著計算機的廣泛應用，高校不斷推進校園網絡建設，實現了校園信息化。隨著各種應用系統的增加，數據中心服務器數量越來越多，系統運行環境日益復雜，使得服務器管理工作量增大、系統資源利用率降低，數據管理維護困難，系統的整體性能下降[1]。下面，筆者通過采用服務器虛擬化技術，構建虛擬化服務器資源池，合理地調配資源，提高服務器的利用率，解決校園網使用和管理中面臨的問題。

1 校園網數據中心狀況

隨著校園信息化不斷推進，各種教學、管理和科研方面的應用系統相繼投入運行，數據中心的服務器數量不斷增多，系統架構越來越復雜，系統管理和維護變得日益復雜，在使用過程中出現一些問題，具體狀況如下：

(1)應用系統缺乏統一規劃，種類繁多，運行環境復雜。由于應用系統是在不同時期投入運行，操作系統和數據庫具有多個類型和版本，具有Windows、Unix和Linux平臺下的多種應用系統，數據庫有多個版本的SQL Server和Oracle；這些系統運行環境不同，性能差異很大，導致服務器數量越來越多，系統維護工作量大。

(2)系統故障率高，可靠性低，服務保障水平低。各種應用系統大都是不同時期投入使用，基本在獨立的物理服務器中運行,容易形成單點故障，可靠性較低，服務器故障就會導致某個應用系統癱瘓。且系統故障后恢復時間長，可用性差[2]。

(3)系統資源分配不均衡，不能發揮整體效能。由于不同時期購置的服務器硬件，性能相差較大，且有些應用系統具有時效性，負載不均衡，導致資源分配不合理，有的應用系統高峰時資源十分緊張，CPU利用率過高，系統響應慢；空閑時利用率很低,造成資源配置不均衡。

2 虛擬化技術概述

2.1虛擬化技術的概念

虛擬化是指計算元件在虛擬的基礎上而不是真實的基礎上運行，是一個為了簡化管理、優化資源的解決方案[3]。虛擬化技術可以擴大硬件的容量，簡化軟件的重新配置過程。

服務器虛擬化是指在一臺物理主機上虛擬出多個虛擬機，各個虛擬機之間相互隔離，并能同時運行相互獨立的操作系統[4]。通過服務器虛擬化，可以在一臺物理服務器上同時運行Windows，Linux和Unix等多種操作系統。服務虛擬化將服務器物理資源抽象成邏輯資源，可以把一臺物理服務器變成幾十臺甚至上百臺相互隔離的邏輯服務器，或者把多臺物理服務器虛擬成一臺大的邏輯服務器，讓用戶可以像使用一臺服務器一樣來支配這些服務器，以達到資源利用最大化的目的。

2.2服務器虛擬化技術優勢

(1)實現了資源整合，提高了資源利用率。服務器虛擬化技術，通過把物理服務器進行合并、整合，這樣可以淘汰老舊的性能較低的服務器，減少服務器的數量，節約了電能；虛擬化技術通過把物理資源形成邏輯的資源池，實現了資源池的動態共享，簡化了服務器部署，提高了服務系統的靈活性，滿足了不斷變化的應用需求，從而降低整個服務器基礎架構的總體擁有成本。

(2)實現服務器資源的統一管理，提高運維水平。服務器虛擬化技術改變了基礎設施復雜的現狀，管理人員可以通過統一的管理平臺對多臺服務器進行集中管理，降低管理復雜度，實現負載自動化、減輕了管理工作量，降低了運維費用。

(3)實現了數據的集中管理，提高了數據的可靠性。系統管理員可以在數據中心對運行的數據進行集中管理。由于虛擬機完全獨立于硬件環境，使得系統的備份和恢復操作變得簡單、迅速，數據的安全性得到提高，可以根據應用系統運行狀況便捷地實現透明的負載均衡、動態遷移和故障自動轉移等服務，構造高可靠應用環境。

3 數據中心服務器虛擬化系統的構建

3.1虛擬化軟件產品選型

目前服務器虛擬化軟件產品主要有3種：VMware ESX Server，Citrix XenServer和Microsoft Hyper-V。VMware ESX Server技術成熟，性能穩定，在各行業中得到廣泛應用。ESX Server是完全虛擬化產品，直接安裝于服務器硬件之上，把操作系統從底層硬件中分離，從而使得多臺虛擬機直接構建于硬件層之上，把服務器硬件資源抽象為多個邏輯的虛擬機[5]。這些虛擬機各自擁有虛擬的CPU、內存、存儲器、網卡等資源，在虛擬機中的資源上可以部署不同的操作系統和應用程序，支持在虛擬機中同時運行Windows、Linux和Unix等32位與64位的操作系統。

VMware服務器虛擬化提供了系統平臺的集中化管理和性能監控，通過虛擬機的克隆、快照等功能，實現了服務器的快速部署；通過連接到公用存儲的物理服務器，可以實現Vmotion(遷移)、HA(高可用性)和DRS(分布式資源調度)等，優化系統資源，達到系統的高可靠性，可維護性和高可用性。

3.2服務器虛擬化技術架構

在校園網數據中心引入服務器虛擬化技術，不改變原有的網絡架構，只是改變了數據中心的基礎設施的管理模式，通過服務器虛擬化，搭建虛擬化集群，形成服務器資源池，并進行統一管理。原有的服務器仍然可以正常運行，并且與虛擬化服務器融合在一起。隨著虛擬化的不斷深入應用，可以動態地增加服務器資源，擴大虛擬化集群的規模，構建更加合理的IT基礎架構。

在客戶端使用方面，不改變用戶原有的操作方式和使用習慣，各應用系統對虛擬服務器訪問和數據交換等操作，仍然沿用原來傳統物理服務器的訪問模式，不會對后臺的業務系統造成不利影響。通過在服務器主機的本地硬盤上安裝ESX Server，用vCenter創建虛擬機，在虛擬機上部署操各種操作系統、數據庫和應用平臺，用VMware Converter工具把各種應用系統從物理機遷移到虛擬機，實現VMware vSphere的高可用性。同時根據應用系統狀況可以提供資源動態調整、虛擬HA、虛擬機動態部署遷移、虛擬備份及系統整合解決方案，整合數據中心的各種應用服務器。

3.3服務器虛擬化實施方案

根據校園網數據中心的系統架構，整合服務器資源，構建新型管理應用平臺，對服務器虛擬化方案技術實施，具體過程如下：

(1)統一規劃系統資源。首先根據操作系統、數據庫及應用平臺對物理服務器進行分類，根據應用系統的特點及對資源的需求情況進行統計、分析，確定應用系統性能需求，對虛擬機的配置情況進行合理規劃，包括CPU、內存和磁盤大小及利用率等，確定每臺虛擬機的資源需求；對應用系統所需的Oracle、SQL Server等數據庫資源進行整合；把功能相同或相近的應用服務，例如：Web、FTP和E-Mail服務等進行分類整合；根據性能及可用性要求確定虛擬服務器集群，匯總后確定所需的物理服務器數量。

(2)構建虛擬應用環境。在服務器主機上安裝配置ESX Server、Virtual Center等系統管理軟件，創建并配置虛擬機，配置虛擬服務器集群和負載平衡，搭建虛擬應用環境。

(3)應用系統遷移。根據應用系統實際情況，利用虛擬機的克隆功能快速部署新的系統平臺，或者使用系統遷移功能把不同物理服務器中的應用系統遷移到虛擬服務器中，實現應用系統從獨立的服務器運行模式到虛擬機的遷移。

(4)系統測試及性能優化。在應用系統遷移過程中，要循序漸進，對每一個應用系統進行運行環境測試，監測應用系統在虛擬機的運行狀況，根據需要動態調整資源，確保系統的可用性；同時對虛擬運行環境的整體性能進行監控，不斷調整資源，進行性能優化，確保虛擬機可靠、高效運行。

數據中心實施服務虛擬化過程中需要考慮的一些因素：

(1)要整體規劃，分步實施[6]。對企業現有資源及資源的使用狀態進行充分調研與論證,制訂詳細的系統實施規劃，在實施遷移的過程中，要先搭建模擬環境進行兼容性測試，待系統運行穩定后，再開始對下一個應用系統進行遷移，這樣分步實施，確保系統的可靠性。

(2)要確定虛擬化適用范圍。根據應用系統的性質確定采用虛擬化技術，例如：實時生成調度系統要求系統響應快、延遲小、高性能計算CPU占用率高等，一般不適合采用虛擬化共享服務器硬件。

4 結 語

服務器虛擬化技術在數據中心的應用，改變了數據中心的基礎架構，引入了數據中心服務器管理新模式，通過把多個應用系統進行有效整合，減少了物理服務器數量，實現了數據的集中控制和管理，提高了服務器的資源利用率；通過對應用數據集中管理和備份，提高了系統的可靠性，縮短了系統故障恢復時間，提高了維護管理水平；服務器虛擬化技術，能夠有效解決數據中心普遍存在的問題，讓數據更加安全穩定地運行，具有更廣闊的應用前景。

[1]服務器整合降低IT成本[EB/OL].http://www.vmware.com/cn/solutions/datacenter/consolidation/index.html，2013-05-20.

[2]劉撿平,黃勇,周西柳云.云計算科技服務系統平臺設計研究[J].科技通報，2012,28(10):19-21.

[3]雷葆華，饒少陽，張潔，等.云計算解碼[M].第2版.北京：電子工業出版社，2012：53-55.

[4]雷萬云.云計算技術、平臺及應用案例[M].北京：清華大學出版社，2011：121-125.

[5]何衛華.基于VMware的數字化校園服務器虛擬化平臺[J].價值工程，2012，(34):192-193.

[6]陳希楠.高校綠色數據中心的建設與管理[J].軟件導刊,2012，(8):138-140.

2013-06-13

付平武(1969-)男，碩士，實驗師，現主要從事計算機應用、虛擬化技術及云計算方面的教學與研究工作。

TP393.1

A

1673-1409(2013)28-0044-03

[編輯] 洪云飛