服務器虛擬化在高校數據中心建設中的應用

武佳寧

(陜西學前師范學院 教學設備與實驗管理處， 西安 710100)

0 引言

數據中心建設已經成為普通高等院校信息化建設的重要組成部分，數字化校園建設也成為高校信息化建設的重要組成部分[1,2]。高校數據中心承擔著越來越中重的任務，要承擔高等院校的教學、科研和管理等各類數據服務[3]，還要承擔數據處理、采集、加工等核心處理服務。業務不斷增加、服務也不斷升級。多數高校的數據中心處于服務器數量龐大、部署分散、接口多、存儲效率低、負載不均衡等諸多問題。傳統高校數據中心己經不能滿足學校信息化建設發展的各項需求，那么如何在不浪費現有服務器硬件的前提下，整合資源來提升數據中心的運行效率成為本文要解決的首要問題[4,5]。服務器虛擬化技術可以提高服務器硬件資源的使用率，提升服務器部署效率，還能利用動態遷移提高系統的穩定能力[6]。應用了服務器虛擬化技術的高校數據中心不僅可以減少重復投入硬件設備，還能減輕繁雜管理工作，重要的是能夠提高數據中心的安全穩定，所以新的高校數據中心需要的虛擬化技術的支持，這種新的服務器部署方式，也將為高校數據中心建設提供新的部署思路和辦法。

1 高校數據中心建設面臨的主要問題

1.1 資源的配置與整合

構建或是擴建高校數據中心物理架構是基礎建設，硬件設備的配置性能決定了高校數據中心的整體運行效率和使用效能。往往受預算控制，理想的高配置不能實現，所以應從實際出發，在達到使用效果的同時需要兼顧成本；如果配置較低或者幾乎是使用要求得最低配置，往往會因為運行過程中的突發事件造成系統崩潰，或者從無法滿足近期的性能發展；如果是一味的追求超高配置，勢必造成成本過高且資源浪費，高性能無用武之地。在建設高校數據中心時，對于現有硬件設備的整合也會面臨挑戰，硬件的配置參差不齊，操作系統和軟件平臺各異遷移困難，傳統高校數據中心的部署差異等諸多問題。高校數據中心的合理配置十分重要，要下足功夫進行調研，從實際出發，才能合理預算，減少資源浪費。

1.2 數據的統一與共享

在高校數據中心的建設中，如何實現數據統一、數據資源共享，解決“信息孤島”問題，十分重要。一旦將所有的業務統一管理、統一規劃，把核心業務集中在一起，就要通過對各種應用系統的整合，來實現數據資源的交換共享。首先，要搭建一個靈活的架構，能夠動態的調配資源和負載均衡。所有的應用系統可以根據負載需求及時地實現物理資源的合理配置，提高響應速度，以保證應用系統高效可靠的運行。其次，要具備很強的兼容性，好的平臺要滿足服務器群的遷移，還要滿足所有應用程序的運行環境，并且要預留未來的擴展需求。最后，要對空閑資源合理的調配，利用現有物理條件，最好的整合服務器，通過虛擬化整合進一步提高資源使用率。

1.3 數據的安全與恢復

高校數據中心在統一管理的過程中還要保證數據安全，具有可靠的防護措施。要做到安全備份，如何在高速、大存儲的運維環境下做到及時備份、精確恢復。安全備份要靠硬件支持，還要靠軟件在性能上的支持。傳統高校數據中心業務數量和用戶數據量的猛增，現有數據備份手段已經力不從心。通過虛擬化高校數據中心就可以細分各項業務，把各種服務細分為不同的安全級別，就可以劃分到不同級別的資源池里。這樣的虛擬平臺在故障恢復方面的響應時間會大大縮短。

2 高校數據中心服務器虛擬化需求分析

2.1 實現高效運營

高校數據中心的整合多數是在原有服務器群的基礎上，適當增添新硬件。新整合平臺系統應具備高可用性，承擔各類高效應用系統服務，并承擔資源管理配置的功能。通過對現有服務器硬件整合，合理簡化系統配置，節能增效。這樣既可以合理部署現有資源，還可以節省資金，最終實現提升服務，高效運營的目標。

2.2 管理維護便捷

一般高校的的各類服務應用占用服務器少則二三十臺，有幾個分校區的高校會多達近百臺服務器，如何把負載過重的服務器與閑置服務器進行負載均衡，還要解決高校信息中心專業網絡管理人員不足的狀況。使得整合后的平臺系統具備資源調配動態化，網絡維護系統智能化，既提高資源利用，又能降低人工成本和資源消耗。

2.3 保證數據完整

整合數據中心必然需要做數據遷移，對數據的完整性提出了很高的要求。這就要求虛擬系統不機能能夠完整可靠地把數據逐級遷移至虛擬存儲，還要求系統具備可擴展性，這樣可以滿足高校隨時增設新的數據服務的需求。

3 高校數據中心服務器虛擬化規劃與實施

3.1 高校服務器虛擬化數據中心建設規劃

高校數據中心的信息服務主要有：功能型服務器，校園網Web服務器、學校OA辦公系統、校園郵件系統、教務管理系統、科研管理系統、財務系統、精品課程服務器、圖書管理系統等；網絡應用服務器，網絡認證、DHCP、FTP服務等。要部署好這些服務器，搭建好虛擬化數據中心，需要把不同功能的服務器進行整理分類：①網絡應用類服務：如網絡認證、DHCP服務器等。②Web類服務：校園網Web服務器、精品課程服務器等。③大流量服務器：郵件服務器、FTP服務、教務管理系統等。

規劃高校服務器虛擬化數據中心，需要將硬件服務資源轉換成虛擬化資源，就是將原有的物理硬件之間的物理隔斷消除，以構建一個虛擬資源池。在規劃過程中我們選用VMware vSphere作為我們的虛擬化平臺，VMware vSphere虛擬化的架構分成三個部分，服務器虛擬化、網絡虛擬化、存儲虛擬化。架構虛擬化數據中心首先要在硬件服務器上安裝ESXi虛擬主機，在安裝了ESXi之后，可以在其基礎上部署各類應用服務，所有的硬件也都是通過虛擬主機來實現被調配共享的。整個數據中心服務器被虛擬化整合后，虛擬資源池可以動態調配資源供給各類服務，給類應用被集中整合管理。網絡運維人員還能隨時增加或減少虛擬化的資源池，隨時搭建大資源池，或者整合成小資源池，以供不同的需求。高校服務器虛擬化網絡架構拓撲圖舉例,如圖1所示。

圖1 高校服務器虛擬化網絡架構拓撲圖

3.2 服務器虛擬化數據中心主機部署

高校數據中心服務器虛擬化主機部署分為以下幾步：

(1) 安裝esxi主機：目的是在服務器的物理層安裝中間件。esxi主機用于備份系統、監控系統、硬件系統管理、執行程序腳本的Linux操作系統。它安全性好，具有跟強的獨立性，還具備資源占用少的優點。

(2) 安裝VMware VCenter Server：接入虛擬層，在硬件服務器vCenter Server上配置安裝VMware ESX Server。VMware VCenter Server是具有高效率管理能力的虛擬機管理平臺，高校數據中心的現有數據遷移可以通過它逐步轉移到虛擬機上，以實現虛擬化數據遷移。在最高配服務器上安裝VCenter Server并創建虛擬機，在其他服務器上配置安裝VMware vCenter Client對來訪服務器進行整體調配和管理。

(3) 安裝VMware vCenter Client：VMware vCenter client是用戶鏈接vCenter Server和esxi主機工具，在最高配服務器上安裝VCenter Server并創建虛擬機，在網絡管理員服務器上配置安裝VMware vCenter Client對來訪服務器進行整體調配和管理。vCenter client主要對esxi主機進行測試部署，包括vMotion功能測試(虛擬機故障時，可保證虛擬機自動遷移到正常的服務器上運行，不斷監控測試以保證資源優化)、高可用性HA功能測試(檢測虛擬機，根據策略設置對死機等情況的虛擬機重啟，使其正常運轉)和DRS功能測試(檢測負載情況，達到負載均衡)。

(4) 安裝備份服務器：對虛擬機進行備份的專用備份服務器。

我們以陜西學前師范學院為實驗基地，搭建了一個的虛擬化數據中心，有4臺服務器需要部署，分別命名為Server0—— Server3，這四臺服務器全部安裝ESXi虛擬主機。我們把Server0部署為vCenter Server，在這臺vCenter服務器上安裝VMware vSphere。讓它實現管控其他三臺ESXi虛擬主機的管理ESXi虛擬主機。具體主機機柜位置部署情況,如圖2所示。

圖2 主機機柜位置部署圖

4 高校數據中心虛擬化后績效評估

我們對本次部署的陜西學前師范學院虛擬化數據中心進行了績效評估。此次虛擬化整合的4臺服務器，安裝部署了VMware ESXi .50虛擬化平臺，通過部署實施將原來數據中心28臺硬件物理服務器,對各種類型的應用系統進行數據遷移和虛擬化整合,實現了1∶7的整合效果。大大提高了管理效率，減少了投資成本和運行成本。此次架構虛擬化數據中心從硬件投入、軟件投入、運營維護等角度，我們做了費用的數據對比，實施前后費用對比如圖3所示。

圖3 虛擬化前后費用對比圖

本次運用VMware vSphere虛擬化技術，結合陜西學前師范學院實際情況，搭建的虛擬化數據中心，方案實施后對各項性能進行系統的績效評估和分析，達到了預期的目標，使用效果優勢明顯。

5 總結

運用VMware vSphere虛擬化技術部署的高校數據中心提升了數據中心運行效率，增強了數據中心的延展性和可靠性。虛擬化后的服務器的利用效率大幅提高，性能優勢明顯，節約了學校成本，提高了系統的穩定性和管理便捷性。