虛擬化技術在校園網數據中心的應用

摘 要：校園網應用服務器數量的增加，導致數據中心面臨系統管理復雜、資源利用率低、安全控制與數據備份困難等問題。該文對三類主要的虛擬化技術進行了分析與比較，討論了數據中心應用虛擬化技術需要考慮的因素，認為完全虛擬化技術適用于校園網數據中心虛擬服務器建設。使用完全虛擬化技術不但可降低數據中心的建設與運行成本，而且可簡化服務器管理模式，實現服務器數據快速恢復，提高數據中心的管理與運行水平。

關鍵詞：數據中心；宿主機；虛擬化；虛擬機

隨著高校信息化建設不斷深入，校園網上運行的應用系統日益增長，快速增長的應用需要部署大量的服務器作為硬件支撐平臺。為保證服務器長期穩定運行，網絡中心建立數據中心或托管機房向服務器提供不間斷電源、溫度控制、網絡帶寬和安全防護等運行支撐環境。高校應用服務具備下列共同特點：

（1） 應用種類多，系統環境復雜，對操作系統和數據庫要求各不相同；（2） 服務器硬件由網絡中心管理，應用系統由各相關職能部門負責管理和維護；（3）多數應用在數據中心對應著一臺物理服務器；部分應用服務器運行負荷較輕對服務器資源浪費。

1 為什么選擇虛擬化建設模式

1.1 傳統服務器平臺建設模式存在很多弊端

高校校園信息化系統有著高密度、高性能、高可靠、高穩定等方面的部署需求，而且要充分體現管理的靈活性、系統的可擴展性等方面的特征，如果采用傳統的校園數據中心服務器建設方式每臺服務器需要單獨地安裝、配置和運維管理，從而帶來服務器的數據劇增、服務器類型雜亂、服務器管理異常復雜、數據中心能耗成倍增加、硬件設備對機房環境和空間等方面的要求不斷提高，總體投資成本的成倍增長等缺點。

1.2 虛擬化服務器平臺建設模式有著明顯優勢

虛擬化建設模式可以避免傳統服務器采購和運維管理模式的弊端，虛擬化建設模式通過虛擬化軟件對服務器硬件資源進行有效的整合，消除舊的“一臺服務器、一個應用程序”模式，而是采用在每臺物理機上運行多個虛擬機的方式，同時通過統一的管理中心對多臺服務器的所有的虛擬機實現統一控制和管理，充分實現服務器資源的任意劃分和調配，提高服務器硬件資源的利用率，大大地降低服務器設備總投資成本和設備能耗。

1.2.1 提高了硬件資源的利用率，通過整合服務器將共用的基礎架構資源聚合到池中，打破原有的“一臺服務器一個應用程序”模式。

1.2.2 極大地加快了應用部署速度：不僅能使學校在信息化不斷建設過程中更方便地發布校園信息化應用。

1.2.3 進一步實現了自動化管理：虛擬化部署模式通過使用分布式資源調度，動態遷移，分布式電源管理和高可用性等高級虛擬化管理技術，能極大地提高整個數據中心的自動化管理程度。

1.2.4 提高了硬件和應用程序的可用性，進而提高業務連續性：可以靈活、安全地實現校園數據中心不同應用或者整個虛擬化環境的備份和遷移，而不會出現服務中斷，消除計劃內停機，并可從計劃外故障中立即恢復。

1.2.5 實現了運營的靈活性：虛擬化部署模式支持動態資源管理、從而加快了服務器部署并改進了桌面和應用程序部署，因此可響應校園業務系統不斷變化要求

2 系統設計描述

2.1 高度可擴展的體系架構

整個系統平臺表現為多個刀片機箱+可選配的刀片服務器形式，所有的服務器通過10GE/DCE/FCoE網絡技術上聯到冗余架構的統一控制器系統和存儲系統，隨著學校業務應用系統的不斷擴展，可以在同樣的管理單元里靈活地添加硬件服務器數量。

2.2 集中、全面的統一管理中心

統一管理中心提供多種方式的管理界面，與統一交換平臺相結合，通過單一控制臺，能夠全方位管理所有服務器的配置（系統身份、固件版本、網卡（NIC）設置、HBA設置和網絡配置文件等），無需為單個系統組件配備單獨的管理，從而不僅提高了數據中心生產效率，可以快速實現資源的擴張。

2.3 靈活的應用部署和資源分配

通過對服務器屬性（UUID、MAC地址I/O接口類型等）進行抽象，可以靈活地定義不同的邏輯服務器與物理服務器綁定，真正做到集成式“無狀態”計算，同時可以簡單地實現系統在不同的服務器之間進行遷移。

2.4 虛擬化應用實現服務器資源整合和統一管理

綜合采用虛擬服務器和物理服務器部署方式分別滿足不同的校園信息化應用系統部署需求（數字化校園身份認證、數據庫等平臺），有效地實現了數據中心硬件資源整合、提高了硬件資源利用率、加快了業務系統的部署并簡化了系統的管理。

3 虛擬化部署的建議

3.1 正確評估虛擬化

虛擬化不是神話。虛擬化的確能夠一定程度的改善ROI和TCO，但虛擬化的改善功效往往容易被夸大。虛擬化降低成本的因素，主要是因為服務器的資源利用率被提高，而不是應用軟件費用的縮減。很多應用軟件即便在虛擬機上運行也需要全額繳納許可證費用。

3.2 循序漸進的部署

虛擬化將徹底更改IT部署的架構，在當前復雜的IT部署架構下，虛擬化的推進很容易遇到各種障礙。所以我們推進虛擬化的時候，要循序漸進。可以嘗試先在非核心的IT部署上推進虛擬化，這樣可以更加準確的評估ROI，累積虛擬化經驗，減少虛擬化部署失敗的風險。當單位其他人員也逐漸熟悉和認可了虛擬化方案時，我們可以加速在核心IT部署上推進虛擬化。

3.3 虛擬化知識的普及

在公司內，虛擬化知識的充分普及，可以更加順利的推進虛擬化整體的部署。所有在華的虛擬化廠商都提供虛擬化培訓服務，但是培訓不等于技能。培訓幾天就將結束，而技能則需要更多的經驗累計。比如每個部門都應該懂得如何制定合理的虛擬化資源分配方案，而當各種常見故障出現時，各部門也都應當可以自行診斷，并妥善解決問題，而不是全部依賴人力資源有限的IT部門。

最后，我們不要為了虛擬化而虛擬化，虛擬化的根本是節省成本和方便管理。面對虛擬化，我們只有作出正確的評估，選擇正確的軟件，以正確的方式推進，才能規避虛擬化過程的風險，最終順利實現虛擬化部署。另外，實際上，虛擬機的技術最早起源于大型機，IBM、HP等大廠商不僅能夠實現虛擬化，還能夠實現數據中心層面包括服務器、存儲和網絡在內的虛擬化整體解決方案。

4 結束語

虛擬化技術的出現是計算機技術的又一次創新，它改變了操作系統與計算機硬件之間的層次關系。虛擬化軟件作為一個中間件出現在計算機體系結構中，通過整合計算平臺動態分配資源的方式提高了計算機硬件的利用率，向上提供了一致的虛擬硬件平臺，使得系統的遷移、備份均與硬件無關，且易于管理與維護。VMware Server是完全虛擬化技術的代表性應用，其功能強大、穩定性好、免費發放，適用于校園網數據中心虛擬服務器的建設。數據中心使用虛擬化技術解決了物理服務器資源利用率低、維護困難、響應時間長等問題，提高了維護管理水平降低了建設成本。

參考文獻

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