數據中心整合中虛擬化技術的應用研究

張恬 陳志強

摘? ?要：高校信息化的快速發展，推動了高校在數據中心基礎架構上進行變革。文章討論了以數據中心遷移為契機，分析了虛擬化平臺的不同，并選定和詳細介紹了VMware Server虛擬機軟件。數據中心采用虛擬化技術后，使得應用系統的遷移更加便捷，服務器故障的響應速度也有所提高，數據中心的資源利用率得到了優化，對現有的基礎架構也是一種升級，加固了數據中心的穩定性，也降低了數據中心的整體運維成本。

關鍵詞：數據中心;VMware;虛擬化

為適應高校信息化建設的發展需要，無錫城市職業技術學院于2017年在原有數據中心的基礎上改造了現有的機房環境，新建了數據中心，將數據中心進行重新部署。同時，高校信息化快速推進，新系統上線頻繁，跟隨新系統增加配套服務器的方式已經滿足不了系統快速部署的要求，單機系統負載不足造成一定的資源浪費，高校信息化的發展對基礎架構可靠性要求越來越高。虛擬化技術的發展以及其實踐成果，使得確認在機房遷移過程中采用虛擬化技術，可以將遷移效率提高，數據的安全性也得到極大的保障。對服務器資源進行統籌安排，提升基礎環境可靠性，提高服務器存儲資源利用率，為日后打造彈性、可快速部署的信息化基礎環境提供架構支撐[1]。

1? ? 背景

隨著高校信息化建設的快速推進，服務器、存儲等設備急劇增加，對信息化基礎架構提出了更高的要求，需要快速反應，并兼具靈活高效的特點。伴隨著虛擬化和云計算技術的成熟，實踐應用也呈現遍地開花的狀態，很多高校的信息部門已經將校內的數據中心重塑為“私有云”。新數據中心的建設，使學校信息基礎支撐能力大幅提升，為建設高校私有云提供了有利條件。以機房搬遷為契機，充分利用現有數據中心的計算資源，采用最新的虛擬化技術，搭建校園虛擬化平臺，增強高校的基礎支撐能力。數據中心在改造前的基礎架構為傳統的經典架構，即單一服務器對應單一應用系統，新上應用系統需要配備新的服務器，基礎環境搭建等環節，資源浪費嚴重而且靈活度低。各個應用系統或信息系統間的計算資源無法共享，造成了很大的浪費，硬件資源也沒有高可用性，即如果服務器一旦發生故障，將導致整個應用系統無法啟動，達不到高可靠性。

1.1? 技術要求

（1）搭建校園私有云，將校內數據中心現有計算、存儲資源進行整合，原有物理服務器等硬件資源整合，減少硬件總成本投入，實現資源響應迅速，以達到計算資源快速部署上線的目標。（2）計算資源和存儲由系統進行動態分配，高效利用數據中心服務器資源，適當減少物理服務器數量。（3）云計算具備高可用的技術特點，可以在物理服務器發生故障后，實現虛擬服務器自動漂移，以便應用系統持續運行。

1.2? 業務要求

（1）在數據中心機房遷移過程中，應用系統的中斷時間越短越好。（2）涉及重要數據的，及時做好備份，保證數據的安全性。（3）整體遷移后，在虛擬化環境下要保證各應用系統正常運轉，并確保存儲數據的安全。

2? ? 虛擬化平臺的搭建

數據中心新建虛擬化平臺，和原有的虛擬化平臺共同支撐起新數據中心的運維環境。考慮到原有虛擬化系統和新建虛擬化平臺的融合，以及遷移過程中應用系統的中斷時間問題等，下面分析各虛擬化平臺的對比和虛擬機的系統架構。

2.1? 虛擬化平臺比較

虛擬化服務方面的主流供應商主要有VMware，Microsoft和Citrix，且應用最廣泛的產品版本分別為VMware vSphere 5.5，Hyper-V和Xen Server而VMware，Microsoft和Citrix這3家公司的市場占有率達到了96%。其中，市場份額占比最高的應屬VMware公司。綜合3種產品的市場占有率、價格和學校的實際情況，決定采用VMware公司的產品，因為其高可用性可以滿足數據中心遷移后的虛擬化應用。

2.3? VMware Server虛擬機軟件

VMware vSphere的整個架構應用程序服務和基礎架構服務，將它們從底層硬件中剝離了出來，應用程序有專有資源進行支撐，而服務器則實行資源池內管理，根據不同的業務分配到的服務也不相同，在虛擬管理平臺上對服務器和存儲進行虛擬化操作，利用虛擬機技術進行服務器備份和遷移等操作[2-3]。VMware vSphere系統架構如圖1所示。從圖中可以看出主要包括了4部分內容，分別為VMware vCenter Server管理中心、應用程序服務、基礎架構服務和云服務。下面就這4部分詳細闡述。

2.3.1? VMware vCenter Server管理中心

VMware vCenter Server 套件這個模塊在整個VMware vSphere系統架構里起到了核心控制的作用，基礎服務器和虛擬服務器都由它來管理，而且有Web端和客戶端兩種管理方式，由于客戶端的界面友好程度高于Web端，所以通常都是選用客戶端進行管理。新建的虛擬機可以替代原有的物理服務器，將原有的應用系統部署到虛擬機上，用戶的體驗滿意度等于或優于原有物理服務器。

2.3.2? VMware vSphere應用程序服務

VMware vSphere應用程序服務的功能優勢主要包括在線遷移、高可用性和安全可擴展3方面。虛擬機的運行狀況可以通過VirtualCenter來觀測，當虛擬資源出現緊張的情況，VMware DRS組件就會產生對存儲系統的動態管理和在線進行虛擬機的遷移等操作，這時會有大量的數據流量產生，如果不對數據流量進行管控，則會出現宕機的情況，VMware VMotion組件就會避免這種情況的發生。VMware vSphere應用程序服務不僅實現了對虛擬機的遷移，還完成了存儲的動態管理，有利地保障了服務的不間斷性和發生硬件故障時數據的安全完整性。

2.3.3? VMware vSphere基礎架構服務

VMware vSphere的基礎架構服務包括3部分，分為vCompute（計算資源）、vStorage（存儲資源）和vNetwork（網絡資源）[4-5]。這3塊資源將基礎服務器的硬件資源進行虛擬化后，給應用系統提供服務。

2.3.4? 云服務

眾所周知現在云服務包括3種云，即公有云、私有云和混合云。而云服務的獲得方式可以有兩種，即系統內獲得和系統外獲得。舉例來說，在高校數據中心VMware vSphere的資源池中，可由自己統一調度的，屬于第一種系統內獲得，通過阿里云、百度云等第三方平臺獲得的，屬于第二種系統外獲得。

3? ? 數據中心遷移后建設的主要內容

數據中心遷移后，新建了一套虛擬化平臺和備份系統，使得數據中心的保障更可靠，虛擬化平臺配置4臺高性能服務器作為基礎服務器，另配一臺管理服務器，同時，配置兩臺光纖存儲通過光纖交換機達到存儲雙活的性能，一臺宕機后另一臺仍可繼續工作，保障了應用系統的使用，通過備份一體機對重要數據和系統進行備份，進一步確保數據的安全性。

虛擬化平臺搭建成功后，將原有老平臺和物理服務器上的應用系統進行適當地遷移，例如網站群和oa辦公系統，通過VMware vSphere client進行虛擬機管理界面，在集群中可以看到由4臺基礎服務器組成的ESXi主機，并可以看到每臺主機下虛擬機的分配狀態，單個虛擬機狀態如圖2所示。單個虛擬機就相當于一臺物理服務器，它的一些基本操作有新建虛擬機、刪除虛擬機、將現有虛擬機增加硬盤、內存等的容量、對運行中的虛擬機進行調試安裝等操作。幾個常用功能具體如下。

（1）模板應用，VMware里面模板的應用簡化了虛擬機的配置，如果需要新建幾個虛擬機，可先配置一個基本的虛擬機，虛擬機內安裝操作系統、防護軟件、VMware Tools工具等，然后將其轉換為模板，其余的只需通過模板來配置即可，通過模板配置結束的虛擬機也可根據需求調整內存大小、磁盤掛載大小、網絡的VLAN等，安裝過程迅速簡便。（2）快照應用，在VMware里面快照可以鎖定虛擬機某一時刻的狀態，或在不新建多臺虛擬機的情況下恢復多次此狀態下的虛擬機。虛擬機還可以執行多個快照。在快照的管理方面，如果應用比較頻繁，需要控制快照的時間的長短，虛擬機的活動等級決定了快照刪除時耗時的長短。當刪除快照時，會引起父磁盤工作，磁盤的大量讀寫工作，會直接影響到虛擬機的狀態，直到數據整合結束。（3）預留基礎服務器資源，VMware中有一些高級功能，如VMware HA、VMotion、DRS等，需要預留計算資源，以達到提高應用性能的可靠連續的目的。例如，當其中一臺基礎服務器出現了宕機或者需要進行維護時，虛擬機會自動進行遷移，這時就必須具有相應的計算資源來支撐虛擬機的遷移。數據中心遷移后，與原有的數據中心對比效果如表1所示。

4? ? 結語

數據中心的遷移，對無錫城市職業技術學院信息化基礎建設更上一層樓提供了保障，虛擬化技術的應用，更為信息化發展提供了技術的變革。本文分析了數據中心當前面臨的問題，介紹了虛擬化平臺的搭建，并闡述了數據中心遷移后建設的主要內容，與遷移前內容做了對比。數據中心遷移后的虛擬化應用使得應用系統的遷移更加便捷，服務器故障的相應速度也有所提高，但對工作人員的管理水平有了更高要求。為了使得機房功能更全面，我們會更深一步地研究數據中心虛擬化，并初涉容災備份方面。

對比項 遷移前 遷移后

CUP利用率 15%以下居多 65%，并可繼續增加

服務器響應速度 根據服務器性能不同 響應速度快

服務器維護 單機維護，工作量大 平臺維護，簡單方便，對管理水平要求高

能耗 高 低作者簡介：張恬（1985— ），女，山東菏澤人，工程師，碩士;研究方向：網絡模擬與信息化。

[參考文獻]

[1]王依群，王劍新.虛擬化技術在數據中心遷移中的應用研究[J].大電機技術，2018（2）：77-80.

[2]VMWARE CORPORATION.VMware white paper：virtualization overview[EB/OL].（2008-06-30）[2019-04-10].http：//www.vmware.corn/solutions.

[3]武佳寧.基于VMware vSphere的數據中心服務器虛擬化解決方案[J].微型電腦應用，2016（9）：32-34.

[4]黃建忠，張瀘寅，裴嘉欣.網絡安全虛擬仿真實驗教學體系設計[J].實驗室研究與探索，2016（10）：170-174.

[5]劉丹.虛擬化數據中心網絡研究[J].電腦知識與技術，2017（31）：50-52.

Abstract：The rapid development of information technology in colleges and universities has promoted the transformation of universities in the data center infrastructure. This article discusses the impact of data center migration， analyzes the differences in virtualization platforms， and selects and details the VMware Server virtual machine software. The virtualization technology used in the data center makes the migration of the application system more convenient， the response speed of the server failure is also improved， the resource utilization of the data center is optimized， and the existing infrastructure is also upgraded， and the data center is strengthened.? This reinforces the stability of the data center and reduces the overall operation and maintenance costs of the data center.

Key words：data center; VMware; virtualization