面向國土信息化部門的服務器虛擬化技術應用研究

曾勇軍

摘 要：在信息化迅速發展的今天，企業的信息化應用范圍快速擴大，不斷增加的服務器設備雖然能較好的支撐應用，但也導致服務器系統面臨管理復雜、資源利用率低、靈活性和可靠性降低等問題。利用虛擬化技術可將多種應用進行整合，不僅可以提高服務器的使用效率，降低運行成本，而且可以簡化服務器管理模式，提高數據中心的管理與服務保障水平。

關鍵詞：虛擬化 數據中心 VMware

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（b）-0009-02

隨著信息技術的高速發展，國有中型企業信息化建設取得了長足的進步。目前，越來越多的企業已部署了一定規模的網絡應用，建立了OA系統、檔案系統、PDM系統、DNC系統、車間生產管理、財務系統等管理服務、計算機輔助設計（CAD）系統，工程分析與仿真（CAE）系統、計算機輔助工藝規劃（CAPP）系統以及計算機輔助制造（CAM）系統、電子設計等軟硬件平臺。企業信息化建設水平的不斷提高，對日常辦公、科研、生產的影響越來越大。

1 當前國土部門信息中心普遍現狀

目前數據中心基本上具備以下特點。

（1）應用種類多，系統環境復雜，對操作系統和數據庫的類型、版本要求各不相同；（2）服務器硬件由網絡中心管理，應用系統由各相關職能部門負責管理和維護；（3）部分應用系統在數據中心中對應著一臺物理服務器；（4）部分應用服務器運行負荷較輕。

伴隨著網絡規模的日益擴大和應用的不斷增多，信息化的應用需要部署大量的服務器作為硬件支撐平臺，上述特點對企業目前的數據中心形成了以下問題。

（1）維護量大，管理水平偏低

快速增長的應用使得服務器的數目不斷上升，機房中堆滿了不同時期采購的不同的基礎設施；系統狀況、兼容性越來越復雜，很難實現自動化管理。目前主要以手工管理為主，維護的工作量逐步加大。

（2）故障率發生率偏高，服務保障水平較低

目前各種應用大都采用獨立服務器的方式進行部署，故障點比較多，一旦服務器出現問題就會導致應用癱瘓。系統管理員疲于安裝服務器操作系統、更換硬件、應用軟件升級、病毒查殺、系統漏洞掃描等這些維護操作，系統恢復需要較長時間。有些時候嚴重影響了辦公、設計、生產的正常運行。

（3）資源分配不合理，利用率較低

由于資源分配不合理，使得快速發展的各類應用系統網絡資源十分緊張。部分應用如OA、郵件系統、PDM系統、各種基本的網絡功能應用等均對現有硬件資源產生了巨大的壓力。但同時一些獨立服務器的利用率不高，平均在15%～20%左右。這些利用率低的服務器無法其他系統，造成資源閑置浪費，不僅占據了機房空間，而且增加了電力供應和制冷的能源消耗。

（4）數據備份困難

應用環境復雜，不同的硬件平臺與操作系統給系統備份與快速恢復帶來了困難。管理員難以對不同的系統進行統一的數據備份，不能快速恢復軟件系統。

如何解決上述問題成為數據中心建設與運行中重點考慮的因素。將虛擬化技術應用到中型企業數據中心建設中，可較好地解決當前數據中心面臨的一系列問題，為數據中心服務器部署提供了一種新的解決方案。

2 基于VMware架構的數據中心虛擬化技術設計

2.1 虛擬化技術

虛擬化是一種從邏輯角度出發的資源配置技術，是物理實際的邏輯抽象。使用虛擬技術，一臺計算機可以看做是多臺計算機，每臺都有其各自的CPU、內存、硬盤等物理資源。虛擬化技術實現了軟件跟硬件的分離，讓資源的使用方式更具效率。用戶不需要考慮后臺的具體硬件實現，而只需在虛擬層環境上運行自己的系統和軟件。

2.2 虛擬化軟件平臺

目前，服務器廣泛應用的兩種虛擬化技術分別是硬件層次的完全虛擬化技術和操作系統層次的虛擬化。即以EMC公司的VMware和Microsoft公司的Virtual Server為代表的完全虛擬化，和以SWsoft公司的Virutozzo和oracle公司的SolarisContainer采用了操作系統虛擬化技術。其中VMware是目前服務器完全虛擬化的主流應用技術，它利用ESX Server直接構建于硬件層之上，將處理器、內存、存儲器、網絡和一些I/O設備資源抽象到多個虛擬機中。這些虛擬機間相對獨立，各自擁有虛擬資源，每個虛擬機再在這些抽象的資源上運行自己不同的OS和應用程序，支持不同32位與64位的OS。這不但提供軟件解決方案，而且提供一定的硬件解決方案。因此，ESX Server是目前中型企業數據中心的較佳虛擬化應用平臺。

2.3 虛擬化管理特點

（1）改善資源分配，提高資源利用

率利用虛擬化技術，數據中心可以按照不同業務所需資源的不同，動態地對物理服務器進行虛擬分區，提供最合適的虛擬環境，極大地提高了每臺服務器的利用率，也使得資源分配更加合理。

（2）資源整合管理，提高服務保障水平

服務器整合改變了基礎設施復雜的現狀，管理人員可對多臺服務器進行集中管理。靈活的集中管理模式使管理員從簡單機械的重復操作中解脫出來，極大地降低了管理工作量。VMware Server提供了基于IP地址的虛擬機網絡遠程管理功能，系統管理員可在任何地方通過網絡對虛擬機進行管理與監控。通過直觀的Web管理界面管理員可遠程開關重啟動每個虛擬機，觀察宿主機與每個虛擬機的運行時間，CPU、內存等使用情況，完成新建、導入虛擬機，改變虛擬機的硬件配置，調整虛擬機參數，對運行中的虛擬機進行軟件安裝與調試等工作。

（3）降低單點故障，增強系統可移植性

服務器合并后，減少了需要管理的物理服務器數量，降低了單點故障率。VMware VMotion可以在服務器需要維護升級時動態將虛擬機遷移到其他的物理服務器。虛擬機的實時遷移可以使數據中心在執行硬件維護時無需調配停機時間及中斷業務操作，做到了停物理硬件、不停應用。當服務器恢復時，系統又會將部分虛擬機遷移回來，以實現負載均衡，確保所有應用服務全天候正常運轉，從而提高了服務保障水平。endprint

（4）節約能源，減少運行成本

絕大多數網絡中心機房耗電量較大，運用虛擬化技術將多種業務整合到一臺物理服務器上后，降低了電力供應和制冷的能源消耗，可以節約大量的用電費用（圖1）。

3 虛擬化管理的實施建議

數據中心實施虛擬化技術，需要充分考慮以下幾方面因素：

（1）頂層規劃，分步實施

在實施虛擬化過程中，需要對現有資源及資源的使用狀態進行充分調研與論證，要根據數據中心的資源狀況，制訂系統的實施規劃，確定納入虛擬化管理的應用服務資源，要根據系統資源的不同應用類型，制定相應的虛擬化策略及資源調度策略。

分析各應用系統對服務器資源的需求。擬整合的物理服務器數量。虛擬機運行的操作系統類型。采用何種虛擬化技術以及實施的軟件費用。

（2）制定正確的虛擬化使用范圍

要根據應用系統的實際應用情況來分析，譬如以下應用就不適合使用虛擬化技術：高性能計算就不適合采用虛擬化技術，因為高性能計算會完全利用CPU的資源，其cpu利用率非常高。視頻服務，如企業中的VOD系統。大負載應用需要占用大量的I/O和內存資源，一般也不適合同其他應用程序共享服務器硬件。對于重要的應用，仍然可以通過雙機備份的形式來保障應用的可靠性。

（3）技術與管理并重

在實施虛擬化管理過程中，既涉及如何將物理資源虛擬化的問題，又涉及管理虛擬環境的問題，這是虛擬化管理的兩個支撐點。從技術角度而言，資源虛擬化的技術方案要具體，從管理角度考慮，虛擬化管理更要規范。因此，在公司數據中心中，既要重視物理環境的管理，更要重視虛擬環境的管理。

4 結語

國土部門數據信息中心目前正在高速發展中，結合對信息化軟硬件的大量投入，企業信息化應用系統越來越多，的數據中心體系會越來越大，數據中心中應用系統能否長期、高效、健康的運行、數據資源能否合理共享、硬件資源能否充分使用，數據中心的構架和優化至關重要。因此從發展趨勢看，公司對數據中心的管理應該有更高的要求，數據中心的建設應該向更加智能、更加節能的方向發展。

參考文獻

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