淺談計算機虛擬化技術在政府部門中的應用

住房和城鄉建設部信息中心 汪麗娟

1 背景

在當前許多政府部門單位中，行業管理內容明確、信息化建設的時間相對比較早的單位，數十個應用系統在通常情況下同期運行，這些應用系統往往是由在不同的軟件公司在不同的開發。所以，服務器的采購大多也是隨項目購買，由此造成服務器數量多，性能不一、品牌種類繁雜，通常是一臺服務器運行單個應用，但在多數情況下，這些服務器的負載通常只有10%左右。其中，一部分應用系統為了保證業務服務的連續性，還采用了雙機熱備的方式，如此，形成了服務器資源雙倍閑置的情況。隨著服務器數量的增加，機房空間飽和、電力能源消耗過大的問題比較明顯，因散熱問題引發的系統故障也是頻發不斷。

數據方面，政府部門各單位由于行業標準不一、開發公司不同、工作習慣不同，生產和歸檔的數據也各自不同，并且政府部門單位的數據多以業務流程和結果數據為主，同時具有時效性、階段性，不會像一些大型企業的交易數據，每天以上百G的速度任增加，并長期存檔，所以大多數單位的數據還是使用操作系統自身的功能和服務器自帶的存儲空間，為網絡上各應用系統提供如FTP、CIFS、NFS等多種文件共享服務。這種數據存儲服務易受服務器空間、性能約束，并且受其自身操作系統的影響，數據的安全性也并不樂觀。

維護方面，一些政府部門由于各種原因，下屬單位也會建立小型、微型機房，同時為了節省開支，這些下屬單位通常不會為機房設立專管部門，配備專門維護人員，由此這些服務器的部署、維護管理成為死角，一些不恰當的操作會直接導致數據的丟失，業務中斷的現象也是時有發生。

通過分析以上的問題，可以看出，虛擬化技術在這種條件下應用最為適合，利用虛擬化技術的自動化智能管理、硬件資源整合、操作系統級別的高可用等特性，構建功能強大的應用中心，為應用系統的管理、運行和維護保駕護航。

2 解決方案

虛擬化模式主要有兩種，下面將分別對這兩種模式在實際中的使用進行討論：

1）最為廣泛運用的模式之一是將單一的硬件資源在邏輯上表達成多種形式，這種模式是指雖然它只包含一個物理資源，但對它的邏輯使用者，呈現的則是多個可用的資源，在與這些虛擬資源交互的同時，仿佛就如同和真正的物理資源交互一樣。服務器的虛擬化便是使用了這樣的模式，利用專門的虛擬化軟件，可以將一臺物理服務器虛擬成為多個邏輯服務器，這些邏輯服務器擁有特定的內存、磁盤空間、CPU頻率及數量，同時擁有指定的操作系統，對于使用者來講，就如同一臺臺真實存在的服務器，而使用者永遠不必關心他們之間是如何共享資源，分擔負載的。

在每一臺物理服務器上運行的虛擬化軟件又能夠相互關聯、協調，在負載過高的情況下，自動將物理資源，分配給更需要它的虛擬服務器。在遇到物理服務器故障時，將其上運行的虛擬服務器自動遷移并分擔至其他運行良好的物理服務器中。如此一來，少量的服務器便可以完成先前數臺服務器才可能完成的工作，這些服務器的性能也從此能夠得到充分發揮，同時大大降低的維護的難度，提高了應用系統運行的安全性，機房的電力能源消耗、空間飽和等問題也能夠得到明顯的緩解

目前流行的服務器虛擬化軟件主要有，VMware VSphere、Microsoft Hyper-V、Citrix Xen，其中、部分虛擬化軟件中還加入了快照的功能，能夠將應用系統的一個運行時刻保存下來，在任何一個時刻恢復，對于一些頻繁更新，持續改進的應用系統，可以在其遇到災難性癱瘓的時刻，瞬間恢復到最后一次保存的運行狀態而無需額外的工作，極大的保證應用系統的持續運行。

2）將多種硬件資源在邏輯上表達成一種形式的模式多用于封裝不同或相同的物理資源，以統一的邏輯服務方式對外的表現。存儲虛擬化就是一個典型的范例，存儲虛擬化可以將分散的存儲設備整合一起，對外呈現為一個大型的存儲系統，使用者并不需要關心自己的數據被存儲在哪個設備上、也無需關心該設備容量是否夠用，所有的操作仿佛就像在操作一臺存儲設備一樣。

對于有條件的，使用存儲設備品牌、類型一致的數據中心，虛擬化通常是使用該品牌提供的基于設備的虛擬化解決方案，通過增加必要的控制模塊，實現SAN(Storage Area Network存儲區域網)整合或NAS(Network Attached Storage網絡附加存儲)整合，這種整合后性能最好，帶來的可擴展性也更強。而對于使用存儲品牌不一致、設備種類也不一致的數據中心，虛擬化通常采用基于主機的存儲虛擬化，即通過在一個或多個主機上安裝代理或管理軟件，實現存儲虛擬化的控制和管理，由于該方案受主機性能和安全性的影響，這種方式僅作為存儲環境改造過渡時期使用。

通過存儲設備的虛擬化，將不同時期購買的不同性能和不同型號的存儲設備進行整合，充分利用設備的性能，減少額外購買存儲設備的投入和淘汰設備帶來重復投資。同時與服務器虛擬化軟件的結合，將虛擬服務器的資源運行在存儲設備上，通過存儲設備自身的磁盤管理機制，提高數據的安全性，并利用存儲設備性能上的優勢，提升服務器應用系統運行性能。此外通過創建集群（如：oracle數據庫集群）模式的應用，利用存儲性能優勢結合集群優勢提供應用服務的高擴展、高性能、高穩定性。

3 結語

由政府部門信息化發展的各種特點，可以看出通過運用目前已經成熟的虛擬化技術，可以極大的降低政府機關部門里的硬件設備和軟件應用的耦合性，使硬件設備的購買，運維、管理，更具規劃性、經濟性，也使應用系統的維護和管理更具效率。同時也為將來數據中心的發展提供了極強的擴展空間，更為創建政府各部門的私有云平臺，提供了良好的基礎。