淺析VMware服務器虛擬化技術在流量管理系統中的應用

郭明浩

摘 要：隨著民航空中交通管制業務的信息化程度不斷提高，空管信息系統整體架構復雜程度及基礎結構成本也隨之提升。虛擬化技術可有效降低信息系統總擁有成本，提高服務器硬件資源利用率，提升硬件資源調配的靈活性。本文以華北地區流量管理系統為例，對VMware服務器虛擬化技術在流量管理系統中的應用進行介紹。

關鍵詞：虛擬化;VMware;流量管理系統

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）07-0043-02

0 引言

隨著經濟的蓬勃發展，空中交通管制部門需要保障的航班量與日俱增。為應對持續增加的航班數量，需要建設適應管制業務需要的流量管理系統。傳統服務器搭建模式存在很多運維難題和發展瓶頸，主要問題如下：（1）可擴展性低：面對業務不斷提升的硬件需求無法及時滿足，只能從硬件層級更換服務器。（2）服務器硬件資源利用率不高：依據空管系統對運行業務系統的保障要求，不同業務需運行在不同服務器，核心業務需使用主備服務器模式。（3）維護難度大：眾多品牌的服務器對運維人員帶來了較大的日常維護壓力。

針對上述問題，服務器虛擬化技術提供可以很好的解決方案。

1 虛擬化

虛擬化，是指通過虛擬化技術將一臺物理服務器虛擬為多臺邏輯服務器。在一臺物理服務器上同時運行多臺邏輯服務器，每邏輯服務器可以獨立運行自身的操作系統和業務應用[1]。如圖1所示。

虛擬化允許多臺虛擬服務器共享同一臺物理服務器的硬件資源。目前物理服務器的硬件處理能力一直高于其運行業務應用的硬件處理能力，因此虛擬化允許用戶在同一物理服務器上同時運行多個業務應用，該技術有如下優勢：

（1）提高服務器硬件資源利用率和降低總擁有成本。虛擬化可以支持硬件資源的共享。物理服務器的整合還可以節約資源，降低對電力和散熱的要求。（2）硬件資源分配的靈活性和擴展性強。通過虛擬化可以實現硬件資源的調整，滿足業務應用不斷提升的硬件需求。（3）更高的安全性和系統健壯性。目前商用的虛擬化軟件大部分具有高可用技術、動態遷移技術，VMware提供了一系列保護虛擬機可用性的功能：HA、FT以及vMotion[2]。

2 VMware服務器虛擬化

VMware vSphere 是業界領先且可靠的虛擬化平臺，vSphere將業務應用和操作系統從硬件層面分離出來，將物理服務器的硬件資源作為資源池進行統一管理，其兩個核心組件為ESXi和VCenter Server。

ESXi是安裝在物理服務器上的虛擬化底層系統，它不再依存于宿主操作系統之上。ESXi可從內核級支持硬件虛擬化，運行于其中的虛擬服務器在性能與穩定性上不亞于常規的物理服務器，通過vSphere Client更易于管理維護。

vCenter提供一個用于管理VMware vSphere環境的集中式平臺。可從單一控制臺輕松管理虛擬基礎架構。可通過vCenter實現虛擬服務器的創建、克隆、快照等操作。vCenter可通過WEB方式進行訪問，使得運維人員的日常運行維護更加方便。

3 華北地區流量管理系統中的應用

華北地區流量管理系統使用VMware服務器虛擬化軟件，核心計算區采用基于磁盤陣列的共享存儲的虛擬化平臺，信息引接服務區采用基于vSAN的分布式存儲的虛擬化平臺。虛擬化平臺通過vCenter管理所有的系統，對于不同區域的虛擬服務器設計不同的集群。核心區主機設計一個集群。信息引接服務區設計一個集群。不同區域的虛擬服務器使用不同存儲資源，設計了不同的網段，獨立運行，互不影響。

核心處理服務區虛擬化平臺主要負責業務系統計算和數據存儲。根據業務需要做相關設計。核心處理服務區采用基于共享存儲的虛擬化平臺。核心區共享存儲使用磁盤陣列。磁盤陣列安全可靠，存儲空間大。核心處理服務區的虛擬化平臺采用磁盤陣列集中存儲方式。核心區部署有2套磁盤陣列。核心區虛擬化平臺在部署虛擬服務器時，將同一類型的主備應用服務器分配到不同的磁盤陣列上，以提高系統冗余性。

核心區物理服務器根據CPU內核數和內存大小來總體設計虛擬化資源池。部署時要保證能夠支持所有虛機的運行。核心區使用共15臺的物理服務器，5臺華為RH5885服務器和10臺華為RH2288物理服務器。RH5885服務器具體配置如下：（1）CPU為E7-4830 V4，主頻為2.0GHz，核數服務器14，數量為4顆;（2）8根32G DDR4內存;（3）磁盤4塊600G硬盤。RH2288服務器具體配置如下：（1）CPU為E5-2650 V4，主頻為2.2GHz，核數為12，數量為2顆;（2）8根32G DDR4內存;（3）磁盤2塊600G硬盤。

基于不同業務需要設計不同類型虛擬服務器模板，虛擬服務器設計主要包括：內存、CPU核數、虛擬磁盤大小。虛機模板設計時，根據虛擬化資源池容量進行設計。

根據業務需求設計4類虛擬服務器模板：計算型Ⅰ類模板、計算型Ⅱ類模板、存儲型Ⅰ類模板和存儲類Ⅱ類模板。（1）計算型I類模板：CPU 12核，內存32G，存儲500G;（2）計算型II類模板：CPU 6核，內存16G，存儲500G;（3）存儲類I類模板：CPU 6核，內存16G，存儲1T;（4）存儲類II類模板：CPU 6核，內存16G，存儲2T。

核心區基于模板共部署28臺虛擬服務器。如表1所示。

信息引接服務區虛擬化平臺主要負責業務系統數據展示、與外部數據交互。根據業務需要做相關設計。

信息引接服務區采用VMware的vSAN分布式存儲方式。信息引接服務區設計6臺物理服務器，每臺主機7塊SAS盤和1塊SSD盤。SSD盤設計做高速讀寫緩存，7塊SAS盤，1塊安裝ESXi虛擬化軟件，6塊設計成vSAN存儲。vSAN設計為雙副本模式，存儲單副本故障，可以使用正常副本上繼續運行。

物理服務器根據CPU內核數和內存大小來設計虛擬化資源池。部署時要保證能夠支持所有虛擬服務器的運行。信息引接服務區設計成一個虛擬化集群。信息引接服務區使用華為RH5885服務器。服務器具體配置如下：（1）CPU為E7-4830 V4，主頻為2.0GHz，核數為14，數量為4顆;（2）8根32G DDR4內存;（3）磁盤6塊600G硬盤。

基于不同業務需要設計不同類型虛擬服務器模板，虛擬服務器設計主要包括：內存、CPU核數、虛擬磁盤大小。信息引接區整體虛擬服務器模板設計和核心區一致。基于模板共部署5臺虛擬服務器，如表2所示。

4 結語

傳統服務器搭建模式中大多數服務器的硬件利用率不高，這導致相對于虛擬化架構服務器數量劇增，同時使系統結構體系的復雜性變得更加復雜。使用服務器虛擬化相對傳統服務器部署模式具有明顯的優勢：（1）降低總體部署成本，減少設備數量。（2）可通過VMware vSphere服務器虛擬化的相關安全技術降低運維人員維護壓力。（3）系統整體擴展性高。華北地區流量管理系統對于服務器虛擬化技術的應用與實踐，為民航空管系統使用服務器虛擬化技術提供了寶貴的實踐經驗。服務器虛擬化技術的在民航空管信息系統中的不斷應用，有助于民航空管信息化建設的進一步推進。

參考文獻

[1] 王中剛，薛志紅，項帥求，等.服務器虛擬化技術與應用[M].人民郵電出版社，2018.

[2] 王春海.VMware虛擬化與云計算應用案例詳解[M].中國鐵道出版社，2013.