基于Linux的RHEL集群虛擬化系統(tǒng)的研究

鐘克英

(廣東省佛山市順德區(qū)中等專業(yè)學(xué)校 廣東 528300)

0 引言

隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)極大的改變了人類的生活與工作方式。特別是以云儲存、數(shù)據(jù)運(yùn)營平臺的信息服務(wù)模式迎來了黃金發(fā)展時機(jī)，虛擬化技術(shù)的產(chǎn)生使得企業(yè)與個人能夠通過數(shù)據(jù)中心高效快速的處理數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，更好的降低運(yùn)營成本。但現(xiàn)有的虛擬Web服務(wù)中越來越多地使用CGI、動態(tài)主頁等CPU密集型應(yīng)用，這對服務(wù)器的性能有較高要求。

1 Linux的RHEL集群虛擬化系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

虛擬化是指計算機(jī)元器件通過一定的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大硬件的容量，簡化軟件重新配置的過程。目前，虛擬化技術(shù)分為硬件虛擬化和軟件虛擬化。硬件虛擬化以CPU虛擬化技術(shù)最具代表性，目前較多的CPU虛擬化包括多任務(wù)技術(shù)和超線程技術(shù)。而軟件虛擬化多是通過虛擬機(jī)VMM（監(jiān)視器）來與硬件建立聯(lián)系，用VMM來實(shí)現(xiàn)其對系統(tǒng)上所有虛擬機(jī)的訪問。在軟件虛擬化解決方案中，VMM與操作系統(tǒng)的作用與功能有了重要變換，即VMM成為傳統(tǒng)意義上的操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)的位置由應(yīng)用程序所置換。因此，需要額外的通信層需要進(jìn)行二進(jìn)制轉(zhuǎn)換，獲得物理資源的接口，模擬硬件環(huán)境。但由于此項(xiàng)技術(shù)的復(fù)雜性難于實(shí)現(xiàn)，使得這一技術(shù)目前應(yīng)用受限。

但隨著Linux操作系統(tǒng)不斷走向成熟，它的適應(yīng)性和在網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域的獨(dú)特作用逐步顯現(xiàn)出來。Linux 為GNU軟件和標(biāo)準(zhǔn)化的PVM、MPI消息提供了一種新的傳遞機(jī)制，特別是Linux實(shí)現(xiàn)了對PC機(jī)提供高性能網(wǎng)絡(luò)支持的解決方案，這一特點(diǎn)能夠極大的滿足RHEL集群虛擬化對服務(wù)器的指標(biāo)要求，極大的推動了基于Linux的集群系統(tǒng)的快速發(fā)展。目前，基于Linux的在集群產(chǎn)品和解決方案得到廣泛的應(yīng)用，Linux集群大量在金融、電信、電子商務(wù)以及IT等行業(yè)有著非常廣泛的使用。如谷歌、Baidu和網(wǎng)易后臺均采用Linux集群服務(wù)器，2010年，谷歌公司采用linux集群解決方案的服務(wù)器達(dá)到300萬臺。值得注意的是這些集群產(chǎn)品大多是HA（High-Availability Linux）和LVS的集群解決方案，雖然具有可靠性、可用性和可服務(wù)性，上述兩種解決方案都存在不同的缺點(diǎn)。如HA集群是雙節(jié)點(diǎn)的形式，單機(jī)處理能力有限，一旦服務(wù)器處理量較大時，服務(wù)器處理能力的擴(kuò)容方式通常是淘汰舊的服務(wù)器，造成非必要性的浪費(fèi)；而LVS集群的真實(shí)服務(wù)器大多是依靠前端IP負(fù)載器進(jìn)行調(diào)度分配的，一般存在單點(diǎn)故障，如果IP負(fù)載加重，可能會導(dǎo)致整個集群系統(tǒng)的癱瘓。因此，通過基于linux的HA和LVS整合就能夠有效克服上述問題。

2 基于Linux的RHEL集群虛擬化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程

2.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)環(huán)境

本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)環(huán)境及所需的硬件條件分別見圖1、表1。

表1 集群網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)IP分配

圖1 集群網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

2.2 RHEL雙網(wǎng)卡負(fù)載均衡實(shí)現(xiàn)

在系統(tǒng)環(huán)境中，安裝RHEL5.6，并采用雙網(wǎng)卡綁定技術(shù)實(shí)現(xiàn)服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)連接的高可用性及吞吐量，如圖2所示。

在具體設(shè)置中，網(wǎng)卡eth0和eth1虛擬成設(shè)備bond0，并且向外公布一個虛擬IP地址。存儲AS500N的root管理密碼為“1234567”。使用VI編輯器將標(biāo)有//的內(nèi)容添加到/etc/init.d/network中的相應(yīng)位置。（//不用輸入，修改完后需要重啟服務(wù)器操作系統(tǒng)）mode為網(wǎng)卡工作方式，“1”為互援式工作方式（熱備份工作方式，當(dāng)前工作鏈路或網(wǎng)卡出現(xiàn)故障時，備份網(wǎng)卡會自動接管網(wǎng)絡(luò)鏈路），“0”為集群式工作方式（同時在線提供兩倍帶寬，一條鏈路或網(wǎng)卡故障時，網(wǎng)絡(luò)帶寬為工作網(wǎng)卡帶寬，不需切換）

圖2 .實(shí)現(xiàn)存儲節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡

2.3 AS500N存儲調(diào)試及服務(wù)器節(jié)點(diǎn)上ISCSI掛載

由于AS500N存儲管理系統(tǒng)出廠設(shè)置的IP 地址為192.168.1.1，通過瀏覽器地址欄中輸入出廠地址，登錄原始界面，系統(tǒng)默認(rèn)管理員為admin，密碼：admin，進(jìn)入后顯示AS500N存儲信息。首先，對物理磁盤進(jìn)行管理。服務(wù)器一般列出了系統(tǒng)中一個raid 卡上當(dāng)前所有可用的磁盤。通常該系統(tǒng)的物理磁盤狀態(tài)分為成員盤、全局熱備盤、游離盤和不可使用的死盤，分別標(biāo)記為：member、hotspare、good 及bad 四種使用狀態(tài)，其中hotspare，good 狀態(tài)磁盤可相互轉(zhuǎn)換，bad狀態(tài)磁盤必須先進(jìn)行掃描轉(zhuǎn)換，才可以正常使用。用戶可點(diǎn)擊按鈕執(zhí)行磁盤狀態(tài)轉(zhuǎn)換及磁盤定位顯示操作。

其次，在雙臺節(jié)點(diǎn)服務(wù)器上安裝BCP，使用PC機(jī)端連接節(jié)點(diǎn)服務(wù)器，通過編輯java授權(quán)策略文件，進(jìn)入集群配置模式后， 添加集群名稱并新建節(jié)點(diǎn)服務(wù)器，分別加入私網(wǎng)、公網(wǎng)IP信息，添加心跳分區(qū)、漂移ip信息、共享磁盤資源、添加資源的監(jiān)控，及相關(guān)監(jiān)控后，上傳配置文件。

最后，在節(jié)點(diǎn)一中安裝VMware-Workstation-6.5.2-156735.i386.bundle，設(shè)置橋模式，并將設(shè)備設(shè)置為指向bond0（雙網(wǎng)卡綁定模式)。登入系統(tǒng)后，創(chuàng)建虛擬機(jī)成（圖3）。在節(jié)點(diǎn)二重復(fù)節(jié)點(diǎn)一同樣配置。但是需要注意的是節(jié)點(diǎn)二中的location內(nèi)容要修改為/data/VM2，F(xiàn)ile name修改為/data/VM2 Windows XP Professional，并在/data上為VM1和VM2創(chuàng)建新的分區(qū)文件，部署WINDOWS系統(tǒng)應(yīng)用。

圖3 創(chuàng)建虛擬機(jī)

3 基于Linux的RHEL集群虛擬化系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

本研究中使用了基于linux的IP-SAN技術(shù)，取代了傳統(tǒng)的價格昂貴的SCSI、SAN存儲。使得數(shù)據(jù)與服務(wù)器應(yīng)用系統(tǒng)有效分離，數(shù)據(jù)被集中存放在RAID10盤陣上，不會因?yàn)楣?jié)點(diǎn)失效（軟、硬件故障）而導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象產(chǎn)生。這一技術(shù)的應(yīng)用能夠有效降低RHEL集群服務(wù)器的使用成本，并能夠讓虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)快速切換，進(jìn)一步提高了使用效率。即使出現(xiàn)任意節(jié)點(diǎn)失效的狀況，本技術(shù)的使用，能夠讓VM系統(tǒng)迅速在另一節(jié)點(diǎn)重新部署，該應(yīng)用方案使用了虛擬化技術(shù)，減少了硬件成本投入，提高了系統(tǒng)資源的使用率。

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，基于Linux操作系統(tǒng)的計算機(jī)集群虛擬化技術(shù)正迅速在國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中使用越來越廣泛，特別是隨著計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的躍遷帶來的硬件設(shè)備的淘汰更新率加快，如何降低企業(yè)和數(shù)據(jù)服務(wù)商的運(yùn)營成本、提升數(shù)據(jù)傳換速率、降低數(shù)據(jù)的流失風(fēng)險都是目前需要亟待解決的重要問題。另外，云計算技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟和大規(guī)模投入使用，都需要服務(wù)器具備高可用，高可靠，均衡負(fù)載，高性能計算的綜合能力。因此，基于linux的集群虛擬化技術(shù)將會在這一領(lǐng)域有著廣泛深入的發(fā)展前景。

[1]虛擬化與云計算小組 .虛擬化與云計算.北京：電子工業(yè)出版社，2009.

[2]高俊峰.循序漸進(jìn)Linux基礎(chǔ)知識、服務(wù)器搭建、系統(tǒng)管理、性能調(diào)優(yōu)、集群應(yīng)用[M].人民郵電出版社.2009-12.

[3]張展.用Apache架設(shè)WEB服務(wù)器[J].微電腦世界.2005.07期.