虛擬化云計算機應用設計與實現研究

胡 博

（營口市現代服務學校，遼寧 營口 115000）

1 云計算機的概念及架構體系

1.1 云計算機的概念

效用計算、網絡計算、分布計算以及并行計算共同組成了云計算的基礎。作為一種網絡化模型，云計算機正在工業領域和學術領域中得到了越來越大規模的應用[1]。除此之外，云計算機還可以充當一種動態化的計算體系，為用戶創設一個托管應用程序環境，如此一來，就能夠達成動態部署和分配計算資源的目的，并實現監控資源使用情況的實時化。當前，云計算機已經被視作互聯網領域發展進程中的一項重要的發展趨勢。

1.2 云計算機的架構體系

在理解云計算機的架構時，可以從兩個方面入手，分別是服務角度和技術角度。服務角度包含的內容基本是云計算機交付服務和資源的形式，并向云計算機的使用者提供一定的服務承諾；技術角度包含的內容則主要是云計算機的設計思路和系統屬性，其強調的內容在于云計算機中軟件和硬件所發揮的作用。

2 虛擬化云計算機應用設計方案

2.1 服務器虛擬化及產品選型

虛擬化技術的類型多種多樣，包括服務器虛擬化，網絡虛擬化以及存儲虛擬化等。從本質上來看，服務器虛擬化是將物理的硬件虛擬并生成出若干個邏輯硬件，從而為上層操作系統的使用創造良好的條件。如此一來，一臺服務器就可以同時允許多個虛擬化云計算機的運行，且各個虛擬化云計算機之間不會產生交叉影響。

由于虛擬化云計算機本身需要具備較高的智慧性，并且還要做到個性資源的合理配置、管理工作的簡單化和高效化以及云計算機系統的高可用性。因此，在滿足各種操作系統都具備的條件下，使用全虛擬化技術是比較可行的。與此同時，VMware中的DRS、VMotion、HA等功能已經發展到了一個較高的水平，在應用時并不會面臨過多的風險，因此，在虛擬化云計算機的應用設計中，本文選用的是VMware產品來對虛擬化云計算機的應用進行設計。

2.2 虛擬化云計算機應用設計需求

通常來說，虛擬化云計算機的應用需求如下：基于資源使用率較高水平的背景，要盡可能地防止使用率較低的情況產生，要充分整合使用效率低下的虛擬化云計算機，從而降低投入到服務器資源中的成本和電力成本。在服務器承受較大的負載時，它可以實現負載調整的自動化，從而使虛擬化云計算機響應速度的提升。基于可用性高水平這一要求的背景，要保證虛擬化云計算機應用單位的核心業務可以在產生故障之后的短時間內完成重啟，要最大限度地防止由于虛擬化云計算機系統出現故障，從而對核心業務帶來負面影響。在維護虛擬化云計算機系統的過程中，要加大投入到這項工作中的力度，當虛擬化云計算機或服務器出現故障或者是異常運行時，還要保證發出警報的及時性。

2.3 高資源使用率設計

為了滿足虛擬化云計算機實際應用時達到高資源使用率的要求，在對其進行設計時，需要采用vSphere的DRS功能。一般情況下，VMware DRS做操作或給出建議通常會在兩種情況產生：第一，虛擬化云計算機第一次啟動時；第二，集群中配置資源的情況缺乏平衡性時。在實際的運行中，能夠決定VMware DRS到底是做出操作還是給出建議的因素是DRS的配置，DRS的級別選擇能夠直接決定上述兩種情況的出現，當級別選擇為手動時，VMware DRS會給出建議，當級別選擇為自動時，VMware DRS則會展開虛擬化云計算機的遷移操作。

2.4 高可用性設計

對于應用虛擬化云計算機的單位而言，其內部必然會存在一些關鍵性的業務或者是核心業務，在一些情況下，這些關鍵業務要求停機時間處于一個極短的范圍內，因此，為了滿足虛擬化云計算機應用的高可用性設計，在設計時需要借助vSphere中的HA功能。

HA功能全稱為High Availability，其工作原理是，當發現虛擬化云計算機的操作系統以及服務器出現不正常運行的情況時，就會將出現異常情況的虛擬化云計算機重啟。應當注意的是，為了實現HA功能使用的有效性，首先要保證具備充足的資源，否則，出現問題的虛擬化云計算機將無法完成重啟操作。通常情況下，在產生問題后，借助HA功能進行虛擬化云計算機的恢復所消耗的時間基本小于3分鐘。

2.5 維護控制設計

在管理虛擬化云計算機系統的人員登錄vCenter以統一查看參與虛擬化應用的狀態時，可以有效排查出現的故障。倘若故障類型歸屬于虛擬化層面的范疇，對這些故障進行處理則需要依賴專業的虛擬化工程師；當故障類型歸屬于應用層面的范疇時，對其進行處理的工作則需要協調應用管理員來完成。在完成虛擬化之后，應用管理員對虛擬化云計算機應用系統的管理權限不應當被改變，與此同時，也不應使應用管理員具備登錄其他系統的權力。對于虛擬化云計算機而言，其在不同的條件和單位應用時，所需要承擔的應用需求也不一樣，其報警級別自然也就不同，因此，在虛擬化云計算機應用時，應當按照其應用環境的實際情況來設置觸發報警的條件。

3 虛擬化云計算機應用設計方案的實現方法及注意事項

本文中所設計的虛擬化云計算機應用方案以某高校作為其應用環境，來探究虛擬化云計算機的應用實現方法是否可行，分析其應用情況以及其他應當注意的事項，具體情況基本可以分為以下幾個方面。

3.1 虛擬化云計算機實現前后資源對比

該高校中心機房現存七臺服務器、兩臺SAS存儲服務器，運行的存儲技術為ISCSI存儲技術，整體的存儲空間為24 TB。在該高校中，每一臺服務器都有其各自的作用，分別承擔高校中每一種類別的應用服務，主要包括高校的財務系統、學工系統、教務系統、ORACLE、SQL等；若干個數據庫或應用均搭載在同一臺服務器中，這就導致每一種類別的系統之間都可能會出現一些難以預料的交叉或沖突，這給計算機系統運行的安全性和穩定性帶來了極大的負面影響；不僅如此，一些服務器中所包含的硬件資源沒有得到充分地利用，閑置情況比較常見。表1是該高校還未實現虛擬化云計算機應用時服務器硬件配置及所裝軟件應用數量。

表1 未實現虛擬化云計算機應用時服務器硬件配置及所裝軟件應用數量

在將虛擬化云計算機實際應用到該高校中的中心機房之后，中心機房中現存的七臺服務器被重新規劃，并整合成為了一個整體的服務器池，原有的多臺服務器所擁有的若干資源都被集合到一起進行統一化管理，各項資源和能源的分配也實現了智能化，可以將服務器中原本存在的沒有被充分利用的閑置服務器硬件資源進行有效地利用。借助虛擬化云計算機的應用，實現了單應用單服務器的目的，避免了多個不同系統之間出現交叉或沖突的現象，對于虛擬化云計算機應用之后的維護和管理也是十分有利的。表2為實現虛擬化云計算機應用后，該高校服務器硬件資源配置情況。

表2 實現虛擬化云計算機應用后服務器硬件資源配置情況

3.2 DRS的配置和使用

在虛擬化云計算機應用的過程中，DRS的作用基本是調整各種類別的資源，對于不同的虛擬化云計算機而言，其能夠獲取資源的順序存在一定的差異。倘若某一個虛擬化云計算機處于最高的優先級，那么其被分配資源的順序也會處于一個優先的位置，如此一來，配置資源的合理性將會得到一定的提升。

DRS具備自動配置資源的功能，但值得一提的是，在虛擬化云計算機實際應用的過程中，DRS的自動配置會產生一定的震蕩，造成這一現象產生的原因在于，虛擬化云計算機在具體應用時會出現來回遷移的情況。因此，為了避免這一現象的出現，DRS作為一個生產系統，在實際調整各項資源時，更恰當的方法是使用手動配置方式，并由DRS充當一個提醒的角色，按照具體的提醒展開相應的手動操作。

DRS的配置并不是一項難度較大的工作，但是也存在一些相對復雜的內容，最主要的復雜點在于確定閾值以及制定規則，換言之，就是在何種條件下，會出現資源的重分配。在確定閾值和制定規則之前，需要展開大量的調研工作。首先，借助CPU來完成所有應用資源使用情況的采集，這項工作大約需要消耗兩個月的時間，與此同時，還應當向虛擬化云計算機應用的管理人員詢問其應用的情況，之后，就可以以CPU采集的情況和詢問到的結果作為依據，并進行系統的考慮，從而確定虛擬化云計算機的整合比以及各應用的級別與分配資源的方法。當首次對虛擬化云計算機進行加電操作時，DRS會將虛擬化云計算自動分配到一個恰當的虛擬機上，或提出相應的分配意見。

除此之外，DRS還會對資源的實際應用情況進行持續的監控，并按照已經完成制定的閾值和調整優化規則逐步調整資源的配置和應用。因為資源調整模式已經設定為了手動的方式，因此，DRS會給予虛擬化云計算機管理人員源源不斷的資源分配建議。

3.3 HA的配置和注意事項

VMware HA在虛擬化云計算機實際應用中所發揮的功能是為虛擬化云計算應用的高可用性提供保障。在具體應用HA時，首要任務就是建立起一個HA集群。在建立HA集群的過程中，需要開啟VMware HA功能和VMware DRS功能。之后，要設置集群的功能，按照實際的使用需要對允許宕機的主機的最大數量以及DRS的級別進行設置。在對HA進行配置和使用的期間，需要與HA切換的資源相匹配，一旦沒有滿足這一需求，HA就無法發揮出其應有的功能。除此之外，還要注重虛擬化云計算機優先級別的設置。

3.4 虛擬化云計算機的應用效果

在配置完成DRS和HA之后，該高校在實際應用虛擬化云計算機時，一方面能夠為智能選擇和存儲自適應的實現提供保障，另一方面，還可以實現虛擬化云計算機應用的高可用性，從而為每一個應用系統的運行創造良好的條件。此外，物理服務器中的硬件資源利用率也可以得到有效的提升，從而實現所有物力資源分配的智能化。虛擬服務器會以自身的資源占用情況作為依據，自動遷移到最恰當的服務器上完成自身的搭載，從而保證最大化、最優化使用各項資源。在該高校的中心機房中應用虛擬化云計算機能夠實現管理工作的便捷化和人性化，虛擬化云計算機的管理人員不需要真正進入到機房中，只需要借助VMware中的vCenter功能就可以實現對服務器集群整體的有效管理。不僅如此，通過虛擬化云計算機的應用，其他類型的移動平臺也可以對其應用情況進行管理，如手機和平板電腦等設備。

4 結束語

綜上所述，虛擬化技術和云計算機均可以視作依托信息化發展所產生的技術形式，虛擬化技術和云計算機技術的廣泛應用對于高科技領域實現高質量發展有著十分積極的影響。但應當注意，虛擬化云計算機的應用不僅帶來極大的便利，也為信息行業的發展帶來了一定的挑戰。在虛擬化云計算機應用期間，計算機領域上的領導能力具有不可或缺的地位，虛擬化云計算機的應用與技術手段的變革息息相關。■