論文-數(shù)據(jù)中心虛擬化改造研究

1、試論服務(wù)器虛擬化應(yīng)用摘要：隨著虛擬化技術(shù)的迅速發(fā)展,尤其是在當(dāng)今世界倡導(dǎo)低碳節(jié)能、環(huán)保綠色的節(jié)約型社會環(huán)境中,服務(wù)器虛擬化技術(shù)已經(jīng)受到了越來越多的關(guān)注。論文對虛擬化服務(wù)器管理系統(tǒng)的需求、優(yōu)勢進行分析，給出了虛擬化實施的效益。關(guān)鍵字：虛擬化 服務(wù)器 應(yīng)用一.背景近年來，隨著生產(chǎn)辦公的信息化程度越來越高，生產(chǎn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)、財務(wù)核算業(yè)務(wù)系統(tǒng)、內(nèi)外網(wǎng)站信息發(fā)布管理系統(tǒng)、行政辦公與績效考核系統(tǒng)、人力資源管理信息系統(tǒng)、資產(chǎn)管理業(yè)務(wù)系統(tǒng)等信息化業(yè)務(wù)應(yīng)用越來越多，單位的運轉(zhuǎn)越來越依賴于信息系統(tǒng)，系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換越來越頻繁，業(yè)務(wù)信息的實時性要求越來越高，數(shù)據(jù)信息積累的越來越多。合理劃分關(guān)鍵業(yè)務(wù)、非關(guān)鍵業(yè)務(wù)、輔助業(yè)務(wù)之

2、間的關(guān)系，合理配置信息化資源，保證核心業(yè)務(wù)的運行安全和效率，并降低能耗，成了擺在信息化工作人員面前的首要課題。業(yè)務(wù)系統(tǒng)運行依賴于物理環(huán)境安全、網(wǎng)絡(luò)鏈路安全、服務(wù)器存儲安全、操作系統(tǒng)安全、應(yīng)用軟件安全、數(shù)據(jù)庫安全、防攻擊篡改安全等等多個方面，這些都有可能導(dǎo)致業(yè)務(wù)系統(tǒng)宕機甚至導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，給生產(chǎn)辦公帶來不可估量的損失。二、服務(wù)器應(yīng)用現(xiàn)狀通過調(diào)查，服務(wù)器工作負(fù)載具有極大的差異，不同的應(yīng)用在不同的時間段內(nèi)，利用率有極大的差別，有的利用率基本為0%，有的卻高達(dá)95%以上，但普遍認(rèn)為平均利用率6%-12%。這導(dǎo)致了大量的硬件、空間以及電力的浪費。由于應(yīng)用程序兼容性的問題，不同的應(yīng)用系統(tǒng)很難部署在同一臺服務(wù)

3、器上運行，只能通過在不同服務(wù)器中分別運行的方式，將應(yīng)用程序隔離起來。這又會導(dǎo)致服務(wù)器數(shù)量的增長。另外，購置和部署新的服務(wù)器是一項漫長的過程，并且耗費大量人力，往往需要數(shù)日甚至數(shù)月的考慮以及操作，這使得信息化運維人員難以應(yīng)對業(yè)務(wù)快速成長和不斷變動的需求。三、服務(wù)器虛擬化的優(yōu)勢虛擬機VM（Virtual Machine）是運行軟件程序的平臺，對于客戶來說，一個VM就是一臺物理服務(wù)器，它擁有獨立的虛擬硬件資源，雖然這些虛擬硬件資源是通過虛擬化來得到了，但是對于客戶來說，客戶已經(jīng)擁有了業(yè)務(wù)正常運行相應(yīng)的需求，例如CPU、內(nèi)存、硬盤等大小。服務(wù)器虛擬化技術(shù)的優(yōu)點： 提升資源利用率：通過服務(wù)器虛

4、擬化的整合，提高了CPU、內(nèi)存、存儲、網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備的利用率，同時保證原有服務(wù)的可用性，使其安全性及性能不受影響。 提高服務(wù)可用性：用戶可以方便地備份虛擬機，在進行虛擬機動態(tài)遷移后，可以方便的恢復(fù)備份，或者在其他物理機上運行備份，大大提高了服務(wù)的可用性。 加速應(yīng)用部署：采用服務(wù)器虛擬化技術(shù)只需輸入激活配置參數(shù)、拷貝虛擬機、啟動虛擬機、激活虛擬機即可完成部署，大大縮短了部署時間，免除人工干預(yù)，降低了部署成本。 降低運營成本：服務(wù)器虛擬化降低了IT基礎(chǔ)設(shè)施的運營成本，令系統(tǒng)管理員擺脫了繁重的物理服務(wù)器、OS、中間件及兼容性的管理工作，減少人工干預(yù)頻率，使管理更加強大、便捷。 降低能源消耗：通過減少運行

5、的物理服務(wù)器數(shù)量，減少CPU以外各單元的耗電量，達(dá)到節(jié)能減排的目的。 提高應(yīng)用兼容性：服務(wù)器虛擬化提供的封裝性和隔離性使大量應(yīng)用獨立運行于各種環(huán)境中，管理人員不需頻繁根據(jù)底層環(huán)境調(diào)整應(yīng)用，只需構(gòu)建一個應(yīng)用版本并將其發(fā)布到虛擬化后的不同類型平臺上即可。 動態(tài)調(diào)度資源：在服務(wù)器虛擬化技術(shù)中，數(shù)據(jù)中心從傳統(tǒng)的單一服務(wù)器變成了統(tǒng)一的資源池，用戶可以即時地調(diào)整虛擬機資源，同時數(shù)據(jù)中心管理程序和數(shù)據(jù)中心管理員可以靈活根據(jù)虛擬機內(nèi)部資源使用情況靈活分配調(diào)整給虛擬機的資源。四、服務(wù)器虛擬化應(yīng)用采用虛擬化技術(shù)整合電子政務(wù)外網(wǎng)的各種資源，其主要目的是建設(shè)一個能夠承載市級電子政務(wù)外網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的運行平臺，實現(xiàn)可管理、

6、可伸縮、可擴展、高可用的的特性，管理人員可以集中運行和維護這個運行平臺，而且可以將日常的管理重點只放在平臺運行的管理上，而不必關(guān)心平臺上運行的是哪些具體應(yīng)用。大大提高資源利用率，降低成本，增強了系統(tǒng)和應(yīng)用的可用性，提高系統(tǒng)的靈活性和快速響應(yīng)，實現(xiàn)服務(wù)器虛擬架構(gòu)的完美整合。從業(yè)務(wù)層面考慮，需要對應(yīng)用系統(tǒng)進行虛擬化整合，通過羅列、梳理，確定了需要整合的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，生產(chǎn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)、財務(wù)核算業(yè)務(wù)系統(tǒng)、內(nèi)外網(wǎng)站信息發(fā)布管理系統(tǒng)、行政辦公與績效考核系統(tǒng)、人力資源管理信息系統(tǒng)、資產(chǎn)管理業(yè)務(wù)系統(tǒng)等業(yè)務(wù)系統(tǒng)等可以納入虛擬化平臺的范圍之中。VMware ESX是業(yè)界第一款用于 x86 系統(tǒng)的“裸機”虛擬化管理程序，支

7、持當(dāng)前主流的服務(wù)器產(chǎn)品和操作系統(tǒng)，具有超強的可靠行，且功能最強大，已經(jīng)在全世界數(shù)以萬計的客戶部署上得到驗證。本次服務(wù)器虛擬化改造選用VMware ESX系列產(chǎn)品。下圖是虛擬化整合之后的IT架構(gòu)：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D對于虛擬化服務(wù)器，搭建了虛擬化集群，并進行統(tǒng)一管理。在網(wǎng)絡(luò)層面構(gòu)建VLAN，數(shù)據(jù)共享、業(yè)務(wù)隔離等，都可以延續(xù)各類應(yīng)用管理模式。隨著虛擬化的不斷應(yīng)用，可以不斷動態(tài)地增加虛擬化集群的規(guī)模，搭建更健康的IT體系架構(gòu)?？蛻舳朔矫?，延續(xù)了原先的訪問模式，對于虛擬服務(wù)器的數(shù)據(jù)交互等操作，等同于原先傳統(tǒng)物理服務(wù)器的的訪問模式，不會對業(yè)務(wù)系統(tǒng)造成任何不利影響。虛擬化后，服務(wù)器數(shù)量、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、機架、其它外設(shè)以及

8、IT支撐設(shè)備會大量減少，機房環(huán)境會變得更加易于管理并井井有條。Center是一個強大的集中虛擬化管控工具，通過vCenter可以管理到虛擬化涉及的方方面面，縱觀整個虛擬化架構(gòu)也是基本功能。下圖演示了通過vCenter查看虛擬化架構(gòu)拓?fù)涞膶嵕皥D。圖表vCenter演示從管理角度觀察，虛擬平臺環(huán)境一目了然，運行狀態(tài)、功能信息等隨時掌握。下面是通過管控中心vCenter進行管理的界面演示：圖表vCenter演示圖中左邊是硬件設(shè)備以及虛擬設(shè)備資產(chǎn)，右邊是狀態(tài)信息以及各種配置信息等，所有可管理的內(nèi)容都容納在vCenter之中。vCenter是為了集中管理和監(jiān)控虛擬機、實現(xiàn)自動化以及簡化資源調(diào)配，對所有物

9、理服務(wù)器及其上的虛擬服務(wù)器進行統(tǒng)一管理的工具?？梢钥吹?，虛擬化集群之內(nèi)的配置參數(shù)、運行狀態(tài)、邏輯關(guān)系等等信息都可以一目了然的呈現(xiàn)出來。同時還可以針對集群定義所需要的高級功能，如HA、vMotion、DRS等。如果集群之中出現(xiàn)硬件故障，可以通過虛擬化快速恢復(fù)，保證較高級別的業(yè)務(wù)連續(xù)性水平。對于性能的監(jiān)控、管理，vCenter也極為便利，可以根據(jù)需求定義需要監(jiān)控的資產(chǎn)設(shè)備，快速定位性能瓶頸或發(fā)現(xiàn)問題根源。如下圖所示：圖表vCenter演示集中化的管控中心可以完成絕大部分的IT管理職能，大大減少了瑣碎的管理事務(wù)，提高管理人員的生產(chǎn)效率。經(jīng)過一段時間的運行，還可以進行“節(jié)能減排”帶來的效益分析，從綠色

10、環(huán)保角度體會虛擬化帶來的益處。經(jīng)過不斷的利舊擴容，或者采購高配置服務(wù)器，逐漸擴大虛擬化的范圍和規(guī)模，最后形成“云計算”架構(gòu)的IT基礎(chǔ)框架，達(dá)到提升IT管理水平的目的。五、虛擬化改造后的效益分析采用虛擬化技術(shù)后，使得業(yè)務(wù)系統(tǒng)具有高可用、高可靠、易擴展，大大減少了需要維護和管理的設(shè)備，如服務(wù)器、交換機、機架、網(wǎng)線、UPS、空調(diào)、電源等等。從技術(shù)和管理方面帶來以下幾個方面的好處：1.減少服務(wù)器的數(shù)量，提供一種服務(wù)器整合的方法，減少初期硬件采購成本，提高服務(wù)器資源的利用率，提高服務(wù)器計算能力2.簡化服務(wù)器的部署、管理和維護工作，降低管理費用。提高可用性，帶來具有透明負(fù)載均衡、動態(tài)遷移、故障自動隔離、系統(tǒng)自動重構(gòu)的高可靠服務(wù)器應(yīng)用環(huán)境。3.通過降低空間、散熱以及電力消耗等途徑壓縮數(shù)據(jù)中心成本4.支持異構(gòu)操作系統(tǒng)的整合，支持老應(yīng)用的持續(xù)運行，在不中斷用戶工作的情況下進行系統(tǒng)更新。通過動態(tài)資源配置提高IT對業(yè)務(wù)的靈活適應(yīng)力。5.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。新應(yīng)用