服務器虛擬化在校園的構(gòu)建與應用

蔣遠輝，許小華

（延安職業(yè)技術(shù)學院，陜西延安716000）

服務器虛擬化可以解決校園信息化過程中硬件設(shè)施重復投入、信息系統(tǒng)各自孤立、多系統(tǒng)多平臺管理困難、硬件資源的利用率、IT資源不斷膨脹等問題。虛擬服務器通過云平臺進行統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度，能有效提高校園服務器的管理水平。

一、虛擬化技術(shù)的發(fā)展和分類

虛擬技術(shù)開始于上世紀60年代，虛擬化對象是各種各樣的資源。1959年,計算機科學家Christopher Strachey發(fā)表了一篇名為《Time Sharing in Large Fast Computers》的學術(shù)報告，提到了虛擬化的概念，這也是虛擬化的萌芽階段。上世紀60至70年代，IBM開發(fā)出操作系統(tǒng)的虛擬化技術(shù)，并在大型機上商用。20世紀90年代末，全球范圍IT行業(yè)得到了迅猛發(fā)展，IT平臺的規(guī)模和復雜度呈現(xiàn)大幅度提升，很多企業(yè)的IT機構(gòu)因為這種提升面臨一種困境，就是高昂的硬件和管理運營成本，緩慢的業(yè)務部署以及缺乏統(tǒng)一管理的基礎(chǔ)架構(gòu)。在這樣的情況下第二代虛擬化技術(shù)出現(xiàn)并應用于小型機。21世紀以來，各種虛擬化技術(shù)涌現(xiàn)，并且虛擬化的思路被用到服務器以外的領(lǐng)域，形成各種各樣的虛擬化技術(shù)。服務器虛擬化技術(shù)以其對硬件資源的高效整合、管理模式的簡化、運維成本的降低等諸多優(yōu)點而廣泛應用到數(shù)據(jù)中心建設(shè)中[1]。80年代至今服務器虛擬化發(fā)展的基本狀況如圖1所示。

由虛擬化技術(shù)的發(fā)展歷史可以看到其目標就是實現(xiàn)對IT資源的充分利用。

虛擬化是指從邏輯角度對資源進行配置，是物理實際的邏輯抽象。通常所說的虛擬化是指服務器虛擬化技術(shù)，除此之外，還有網(wǎng)絡(luò)虛擬化和存儲虛擬化技術(shù)。隨著云計算和虛擬化技術(shù)的發(fā)展，虛擬化成為校園信息化建設(shè)或改造的重要內(nèi)容，校園傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心逐漸向虛擬化數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)化。另外，服務器虛擬化并不適用于所有的人，如果存在非常高端的應用，而這些應用是非常消耗資源且需要頻繁訪問內(nèi)存和硬盤，那么就不應該把這些服務器應用放置于虛擬環(huán)境之下[2]。

圖1 80 年代至今服務器虛擬化發(fā)展

二、虛擬環(huán)境下的虛擬機的遷移、配置管理、自助申請、虛擬機備份

（一）虛擬機（Virtual Mchine）的遷移

虛擬化工具有VMware，Xen，HyperV，KVM等，這些工具都帶有遷移組件。

圖2 服務器虛擬化的實施步驟

服務器遷移后能簡化服務器的維護和管理，提高系統(tǒng)負載均衡，增強系統(tǒng)錯誤容忍度和優(yōu)化系統(tǒng)電源管理。利用VMware技術(shù)按照系統(tǒng)規(guī)劃對應用系統(tǒng)進行實時遷移。虛擬機遷移總體步驟如圖2所示。

(二)虛擬化環(huán)境中虛擬機的創(chuàng)建和配置管理

VCenterServer管理服務器作為虛擬化的集中管理平臺，通過它創(chuàng)建、管理所有的虛擬主機。通過創(chuàng)建虛擬機來封裝操作系統(tǒng)和應用程序，虛擬機創(chuàng)建流程如圖3所示。管理程序平臺具有管理程序服務器的模板，管理員可以在控制臺內(nèi)配置安全構(gòu)建，還可實現(xiàn)內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)控制以及本地安全設(shè)置等功能。定義了安全構(gòu)建，就可掃描其他系統(tǒng)，并與這個“標準”進行比較，從而生成對審核者有幫助的報告。管理程序平臺還可實現(xiàn)管理程序配置匹配標準的自動化。

圖3 虛擬機的創(chuàng)建流程

（三）虛擬機的配置管理和自助申請

一般虛擬機的補丁程序升級和配置需要大量的時間。幸運的是，主流虛擬化平臺都提供了某種形式的虛擬機模板創(chuàng)建和部署能力，用一個非引導主鏡像模板來配置新虛擬機。創(chuàng)建模板方法有“轉(zhuǎn)換現(xiàn)有虛擬機”，既是把現(xiàn)有的一個現(xiàn)有虛擬機轉(zhuǎn)換為非引導主鏡像的操作。還可以用“克隆虛擬機至模板”的方法，其涉及一個現(xiàn)有的虛擬機，已使用的虛擬機副本作為非引導主鏡像。也可“克隆現(xiàn)有模板”，復制現(xiàn)有的模板鏡像。有了創(chuàng)建的模板，可以對該模板進行副本制作和補丁更新，這些操作可以進行日志記錄，所以查看創(chuàng)建或克隆的模板日志時，安全和審，核團隊可以進行跟蹤。配置好虛擬機用戶就可以自助申請?zhí)摂M機，用戶通過相關(guān)協(xié)議訪問自己專屬的虛擬機，在虛擬機上即可配置所需服務。

（四）虛擬機備份

虛擬機不僅是一個存儲在主操作系統(tǒng)內(nèi)的一個開放文件，還是一個訪問虛擬硬件的完整操作系統(tǒng)。備份軟件只有知道如何處理這些文件才可以執(zhí)行備份任務，備份與保護虛擬機是保證虛擬機正常使用以及可靠的故障恢復能力的問題。就備份VMware虛擬機而言，有不同機制來對虛擬機進行備份，一般操作就是對虛擬機下電，備份虛擬機文件，如果虛擬機在線，可以對其進行快照，之后對VMDK文件做備份操作。

三、服務器虛擬化后的IT架構(gòu)以及解決的問題

服務器虛擬化解決用戶充分利用資源的問題。服務器虛擬化整合后的IT架構(gòu)對傳統(tǒng)的架構(gòu)帶來了挑戰(zhàn)，在具體應用中會遇見如集中管理、排錯、策略難統(tǒng)一和安全方面等問題。虛擬化技術(shù)對傳統(tǒng)校園的IT架構(gòu)帶來了前所未有的改變。虛擬化后對提高資源的利用率、系統(tǒng)的可用性、業(yè)務的延續(xù)性和災難恢復等方面取得了較大成果。傳統(tǒng)架構(gòu)操作系統(tǒng)和硬件的耦合度高，而虛擬化后解除了操作系統(tǒng)和硬件的依賴性。傳統(tǒng)架構(gòu)運行一套操作系統(tǒng)，而虛擬化后建立了多套操作系統(tǒng)同時運行。傳統(tǒng)的架構(gòu)下同一主機運行不同的應用可能會沖突，而虛擬化后多個應用系統(tǒng)隔離，避免了沖突，還能靈活遷移虛擬機。傳統(tǒng)的硬件成本高昂，資源利用率低下，而虛擬化后大大提高了資源的利用率。

四、VMware虛擬化在校園的構(gòu)建與應用

VMware公司的VMware vSphere服務器虛擬化軟件安裝在高性能的服務器上實現(xiàn)服務器虛擬化，部署高性能服務器實現(xiàn)集群的雙機熱備。VMware vSphere是基于Linux內(nèi)核的帶有虛擬化層的操作系統(tǒng)，VMware提供封裝技術(shù)和抽象技術(shù)。服務器虛擬化IT關(guān)系如圖4所示。

校園虛擬化建設(shè)包括辦公系統(tǒng)、WEB網(wǎng)站管理系統(tǒng)、教務系統(tǒng)、電子郵件服管理系統(tǒng)、流量審計系統(tǒng)、計費認證系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、各類實訓教學應用等等的統(tǒng)一規(guī)劃整合。依據(jù)不同操作系統(tǒng)的業(yè)務和具體的應用業(yè)務可以在管理平臺中進行系統(tǒng)和業(yè)務分類，依據(jù)負載、并發(fā)數(shù)等指標規(guī)劃相應的虛擬服務器，依據(jù)實際情況合理分配主機CPU、內(nèi)存、硬盤、網(wǎng)絡(luò)等資源。

圖4 服務器虛擬化IT 關(guān)系圖

五、總結(jié)

服務器虛擬化技術(shù)的應用將校園眾多的服務器和應用集成到少數(shù)物理硬件上，加快了應用和業(yè)務的部署，降低了硬件投入成本，同時保證不同應用間的邏輯分離，提高了信息安全水平，提高了服務器CPU資源、內(nèi)存、磁盤、網(wǎng)絡(luò)等的利用率，簡化并靈活化了資源管理模式，也使得服務故障恢復和數(shù)據(jù)備份更加快捷。

[1] 盧凱.服務器虛擬化技術(shù)在數(shù)字校園建設(shè)中的應用[J].軟件導刊,2012,11(6):120-121.

[2] 周波.服 務器虛擬化的優(yōu)缺點分析及趨勢[J].微型電腦應用，2012，28(9):56-58.