隨著學(xué)院信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，各種應(yīng)用系統(tǒng)的不斷增加，校園網(wǎng)服務(wù)器數(shù)量越來越多，服務(wù)器管理日趨復(fù)雜。而且基本上每上一套信息化管理系統(tǒng)，均需要重新購置服務(wù)器，硬件成本大、資源利用率低，數(shù)據(jù)備份困難。如何更加合理地分配資源，提高服務(wù)器的利用率，節(jié)約硬件投入成本，滿足更多的應(yīng)用需求，是建設(shè)新一代數(shù)據(jù)中心和數(shù)字化校園的關(guān)鍵。

一、學(xué)院服務(wù)器系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

    經(jīng)過多年的發(fā)展，學(xué)院的網(wǎng)絡(luò)中心已有各類服務(wù)器10多臺，組成了龐大的服務(wù)器系統(tǒng)。隨著服務(wù)器設(shè)備的不斷增加，系統(tǒng)配置管理的時(shí)間增多，維護(hù)費(fèi)用增加、靈活性和可靠性降低，系統(tǒng)資源閑置的問題日益明顯。服務(wù)器系統(tǒng)實(shí)際利用率平均在35%左右。經(jīng)過研究和分析認(rèn)為，造成服務(wù)器系統(tǒng)適應(yīng)能力差、利用率低下的主要有以下四種原因：

    1.硬件采購缺乏統(tǒng)一規(guī)劃

    隨著學(xué)院信息化建設(shè)的不斷發(fā)展，很多教學(xué)系統(tǒng)、管理系統(tǒng)都需要增加服務(wù)器以支持其新的應(yīng)用，結(jié)果導(dǎo)致服務(wù)器數(shù)量不斷上升。而各類新增信息化系統(tǒng)往往都采用單獨(dú)服務(wù)器單一部署，實(shí)際上每臺服務(wù)器所運(yùn)行的服務(wù)占用系統(tǒng)資源容量比服務(wù)器計(jì)劃訂購的資源容量要小很多，這就造成了相當(dāng)大的成本和資源浪費(fèi)。

    2.軟硬件資源配備復(fù)雜多樣

    多種多樣的硬件平臺、操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，衍生了紛雜的信息服務(wù)系統(tǒng)。一些傳統(tǒng)的應(yīng)用程序使用老式的操作系統(tǒng)，通常這些應(yīng)用在編寫的時(shí)候就已經(jīng)確定了不能與其他應(yīng)用共享一臺服務(wù)器。必然造成部分系統(tǒng)資源被閑置。

    面臨系統(tǒng)架構(gòu)越來越復(fù)雜的現(xiàn)狀，單純機(jī)械的堆積服務(wù)器是不能解決應(yīng)用增加與服務(wù)系統(tǒng)部分資源閑置的問題的，最有效的辦法就是進(jìn)行服務(wù)器虛擬化。服務(wù)器虛擬化技術(shù)是當(dāng)今信息產(chǎn)業(yè)界最受關(guān)注的新技術(shù)之一，其價(jià)值已在許多環(huán)境中得到驗(yàn)證，越來越多的高校開始考慮借助虛擬化技術(shù)提高服務(wù)系統(tǒng)的處理效率。

二、虛擬化技術(shù)簡介

    1.虛擬化技術(shù)的概念

    虛擬化是一種方法，本質(zhì)上講是指從邏輯角度而不是物理角度來對資源進(jìn)行配置，是從單一的邏輯角度來看待不同的物理資源的方法。比如說，當(dāng)前只有一臺計(jì)算機(jī)，通過虛擬技術(shù)，在用戶看來，似乎卻是多臺，每臺都有其各自的CPU、內(nèi)存、硬盤等物理資源。

    對于用戶，虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了軟件跟硬件分離，用戶不需要考慮后臺的具體硬件實(shí)現(xiàn)，而只需在虛擬層環(huán)境上運(yùn)行自己的系統(tǒng)和軟件。而這些系統(tǒng)和軟件在運(yùn)行時(shí)，也似乎跟后臺的物理平臺無關(guān)。

    2.虛擬化技術(shù)的類型

    虛擬化技術(shù)之所以會(huì)被廣泛的采用，都有其應(yīng)用背景，當(dāng)前虛擬化技術(shù)大致看來主要有以下幾種類型:拆分、整合、遷移。

    （1）拆分。某臺計(jì)算機(jī)性能較高，而工作負(fù)荷小，資源沒有得到充分利用。這種情況適用于拆分虛擬技術(shù)，可以將這臺計(jì)算機(jī)拆分為邏輯上的多臺計(jì)算機(jī)，同時(shí)供多個(gè)用戶使用。這樣可以使此服務(wù)器的硬件資源得到充分的利用。

    拆分形式的虛擬化示意圖如下

    （2）整合。當(dāng)前有大量性能一般的計(jì)算機(jī)，但在氣象預(yù)報(bào)、地質(zhì)分析等領(lǐng)域，數(shù)據(jù)計(jì)算往往需要性能極高的計(jì)算機(jī)，此時(shí)可應(yīng)用虛擬整合技術(shù)，將大量性能一般的計(jì)算機(jī)整合為一臺計(jì)算機(jī)，以滿足用戶對整體性能的要求。整合形式的虛擬化示意圖如下：

    （3）遷移。將一臺邏輯服務(wù)器中的閑置的一部分資源動(dòng)態(tài)的加入到另一臺邏輯服務(wù)器中，提高另一方的性能，實(shí)現(xiàn)資源共享、跨系統(tǒng)平臺應(yīng)用等。

    遷移形式的虛擬化示意圖如下：

    3.服務(wù)器虛擬化技術(shù)的現(xiàn)實(shí)意義

    （1）減少服務(wù)器的數(shù)量，節(jié)約硬件成本。虛擬化技術(shù)可以支持實(shí)現(xiàn)物理資源和資源池的動(dòng)態(tài)共享，可通過動(dòng)態(tài)資源配置提高服務(wù)系統(tǒng)對應(yīng)用的靈活適應(yīng)力，滿足不斷變化的應(yīng)用需求，將極大的提高每臺服務(wù)器的利用率，從而降低整個(gè)服務(wù)器基礎(chǔ)架構(gòu)的總體擁有成本。

    （2）降低管理復(fù)雜度，通過服務(wù)器虛擬化減少了物理服務(wù)器的數(shù)量，也就減少了相應(yīng)的物理資源管理；隱藏物理資源的部分復(fù)雜性；簡化了服務(wù)器部署、管理和維護(hù)工作，降低了管理費(fèi)用。通過實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、獲得更好的信息和實(shí)現(xiàn)中央管理來簡化公共管理任務(wù)；實(shí)現(xiàn)負(fù)載管理自動(dòng)化。

    （3）提高數(shù)據(jù)備份的可靠性，支持快速轉(zhuǎn)移和復(fù)制虛擬服務(wù)器，提供一種簡單便捷的災(zāi)難恢復(fù)解決方案，虛擬化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)較簡單的共享機(jī)制無法實(shí)現(xiàn)的隔離和劃分，可實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)和服務(wù)進(jìn)行可控和安全的訪問，帶來具有透明負(fù)載均衡、動(dòng)態(tài)遷移、故障自動(dòng)隔離、系統(tǒng)自動(dòng)重構(gòu)的高可靠服務(wù)器應(yīng)用環(huán)境。

三、學(xué)院新一代數(shù)據(jù)中心服務(wù)器虛擬化實(shí)踐

    在新一代數(shù)據(jù)中心建設(shè)的設(shè)計(jì)過程中，有兩種選擇，一是購買兩臺高性能的服務(wù)器和存儲，采用虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)各類新增應(yīng)用的平臺和系統(tǒng)支持；二是按常規(guī)購買6~7臺普通的服務(wù)器單獨(dú)架設(shè)。從成本上來看，兩種方案基本差不多，但從技術(shù)優(yōu)勢和管理上看，服務(wù)器虛擬化的優(yōu)點(diǎn)的顯而易見的，所以我們也毫不猶豫地選擇了第一種方案。

    1.服務(wù)器虛擬化的軟件選擇

    在服務(wù)器虛擬化的軟件選擇上，我們綜合軟件功能、市場占有率、易使用程度和使用熟悉度等方面，最終選擇了VMwarevSphere作為新一代數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器虛擬化軟件。

    VMware vSphere是業(yè)界業(yè)界首款云計(jì)算操作系統(tǒng)，它利用虛擬化的強(qiáng)大能力將數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)換為顯著簡化的云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)，使IT組織能夠利用內(nèi)部和外部資源，安全和低風(fēng)險(xiǎn)地提供新一代靈活可靠的IT服務(wù)。其軟件架構(gòu)如下圖所示：

    其主要功能及優(yōu)勢如下：

    （1）整合和持續(xù)地優(yōu)化服務(wù)器、存儲和網(wǎng)絡(luò)硬件。 VMwarevSphere 在更少的服務(wù)器上的虛擬機(jī)中運(yùn)行應(yīng)用程序，更高效地利用存儲設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)資源，從而消除了服務(wù)器數(shù)量劇增現(xiàn)象。憑借獨(dú)特的動(dòng)態(tài)優(yōu)化和內(nèi)存管理功能，可以實(shí)現(xiàn)最高的每服務(wù)器整合率。VMware vSphere實(shí)現(xiàn)服務(wù)器、存儲設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)硬件的全面虛擬化，從而降低硬件管理的復(fù)雜性。調(diào)查表明，VMwarevSphere可以將每個(gè)應(yīng)用程序的資金成本平均大幅削減 50%，運(yùn)營（人力）成本削減 60% 以上。

    （2）通過簡單、經(jīng)濟(jì)高效的高可用性和災(zāi)難恢復(fù)改進(jìn)業(yè)務(wù)連續(xù)性。VMware vSphere能夠建立安全、牢不可破的基礎(chǔ)架構(gòu)，即使發(fā)生硬件故障甚至整個(gè)數(shù)據(jù)中心宕機(jī)，也可以保持業(yè)務(wù)正常運(yùn)行。VMware vSphere 不僅消除了由于計(jì)劃內(nèi)的服務(wù)器、存儲設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)維護(hù)活動(dòng)導(dǎo)致的應(yīng)用程序宕機(jī)，而且還針對服務(wù)器故障等計(jì)劃外宕機(jī)提供簡單、經(jīng)濟(jì)高效的高可用性。Vmware vSphere還可以簡化數(shù)據(jù)中心完全宕機(jī)的恢復(fù)，而無需昂貴的冗余硬件。

    （3）簡化 IT 操作。VMware vSphere平臺簡化了跨多個(gè)位置、遠(yuǎn)程和分支機(jī)構(gòu)并包括各種類型應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)的測試、開發(fā)和生產(chǎn)環(huán)境的操作管理。VMware vSphere支持輕松共享和替換硬件資源，并通過公共的策略集、操作流程和跨不同應(yīng)用程序及業(yè)務(wù)用戶組的自動(dòng)管理來簡化管理。

    （4）VMware vSphere 簡化了業(yè)務(wù)服務(wù)調(diào)配，無論物理基礎(chǔ)架構(gòu)如何或服務(wù)的實(shí)際位置在何處，都可以始終如一地保證服務(wù)級別。這不僅降低了運(yùn)營開銷，而且還可以跨內(nèi)部或外部云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序移動(dòng)性，而不會(huì)降低服務(wù)級別或需要自定義。

    2.服務(wù)器虛擬化的架構(gòu)設(shè)計(jì)

    在架構(gòu)設(shè)計(jì)上，我們針對各類信息化系統(tǒng)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、支持操作系統(tǒng)平臺等特點(diǎn)，詳細(xì)規(guī)劃了新一代數(shù)據(jù)中心服務(wù)器虛擬化的實(shí)施步驟，具體包括以下幾個(gè)方面：

    （1）建立虛擬化數(shù)據(jù)中心。采用Vmware Vsphere虛擬化技術(shù)將兩臺物理服務(wù)器直接虛擬化，并在一臺老服務(wù)器上安裝VcenterServer管理端，在管理機(jī)器上安裝Vsphere Client客戶端，初步建立虛擬化數(shù)據(jù)中心。

    （2）建立虛擬服務(wù)器，滿足新的應(yīng)用系統(tǒng)。在Vsphere虛擬化數(shù)據(jù)中心上，根據(jù)各類信息化系統(tǒng)的應(yīng)用負(fù)載、存儲空間、并發(fā)用戶數(shù)和用戶滿足度等各項(xiàng)參數(shù)，配置相應(yīng)的虛擬服務(wù)器，包括分配CPU、內(nèi)存、硬盤大小及虛擬網(wǎng)絡(luò)類型等，建立冗余的虛擬應(yīng)用環(huán)境，既滿足數(shù)據(jù)的快速拷貝，又能滿足數(shù)據(jù)系統(tǒng)的災(zāi)難恢復(fù)的需要。

    （3）遷移部分舊應(yīng)用系統(tǒng)至虛擬化平臺。利用虛擬工具中的遷移助手將多個(gè)不同物理服務(wù)器中的系統(tǒng)遷移到虛擬服務(wù)器上，建立獨(dú)立的虛擬機(jī)，提高了服務(wù)器的實(shí)際使用率，提升了應(yīng)用平臺的整體性能和降低了管理復(fù)雜度。

    （4）整合部分常用應(yīng)用。根據(jù)信息資源種類不同，將功能相同或相近的應(yīng)用進(jìn)行整合，建立虛擬服務(wù)器機(jī)群，如We b服務(wù)、FTP服務(wù)等遷移到相同的虛擬機(jī)上，使用虛擬IP地址，提高系統(tǒng)安全性能。

    3.服務(wù)器虛擬化方案

    本方案拓?fù)浼軜?gòu)示意圖如下：

    硬件采用兩臺IBM System x3850 X5服務(wù)器和一臺IBM StorageDS5020存儲陣列，每臺服務(wù)器均配置雙HBA卡，通過光纖連接到存儲陣列的雙控制器上，保證了整個(gè)硬件平臺的冗余。軟件選用VMware vSphere4.1 EntERPrise版本，提供了諸如HA、DRS、Vmotion的高級功能特性，方便用戶快速調(diào)整虛擬機(jī)的分布、資源的利用及當(dāng)故障出現(xiàn)時(shí)的快速恢復(fù)能力，配合其提供的DataRecovery或者VCB備份接口功能則可對虛擬機(jī)文件進(jìn)行快速的備份及恢復(fù)，另外虛擬化所具備的克隆技術(shù)則可以大大縮短新的業(yè)務(wù)平臺或測試平臺建設(shè)時(shí)間。獨(dú)立的虛擬機(jī)管理服務(wù)器則提供了對整個(gè)虛擬化平臺的集中化管理能力，通過集中化管理來大大提升整個(gè)平臺的管理效率。通過虛擬化技術(shù)的使用也解決了新一代數(shù)據(jù)中心存在的硬件設(shè)備資源利用低及大量硬件設(shè)備所造成的數(shù)據(jù)中心供電、散熱等問題。

    4.服務(wù)器虛擬化平臺的最終實(shí)現(xiàn)

    經(jīng)過技術(shù)攻關(guān)和不懈努力，我們最終實(shí)現(xiàn)了學(xué)院新一代數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器虛擬化方案，新一代數(shù)據(jù)中心平臺示意圖如下：

    從滿足的應(yīng)用來看， 新一代數(shù)據(jù)中心可以滿足基于Window、Linux等操作系統(tǒng)、Sql Server、Oracle、Mysql等數(shù)據(jù)庫的各類應(yīng)用的快速部署，并實(shí)現(xiàn)了Web服務(wù)器、Ftp服務(wù)器等資源的整合和共享，而且實(shí)踐和管理簡單快捷。

四、結(jié)束語

    在我們建設(shè)新一代數(shù)據(jù)中心的過程中，雖然遇到了很多技術(shù)問題，但最終都得以解決。過去的數(shù)據(jù)中心建設(shè)重在IT基礎(chǔ)架構(gòu)建設(shè)，現(xiàn)在和未來必將側(cè)重于建設(shè)領(lǐng)先的虛擬化云計(jì)算環(huán)境。而在云計(jì)算大行其道的時(shí)代里，服務(wù)器虛擬化技術(shù)則是重中之重。我們相信，在虛擬化技術(shù)的支持下，新一代數(shù)據(jù)中心會(huì)給學(xué)院的信息化進(jìn)程提供一個(gè)良好的平臺基礎(chǔ)，學(xué)院的信息化建設(shè)的明天會(huì)越來越美好。 

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本文標(biāo)題：基于Vmware vSphere的數(shù)據(jù)中心服務(wù)器虛擬化實(shí)踐

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