Hyper-v虛擬化技術在校園數據中心中的應用

謝超群

(武夷學院 網絡數據科，福建 武夷山 354300)

Hyper-v虛擬化技術在校園數據中心中的應用

謝超群

(武夷學院 網絡數據科，福建 武夷山 354300)

摘要：高校信息化校園網服務器管理面臨管理維護難，資源利用率低等問題。結合高校實際情況將微軟Hyper-v虛擬化技術應用到校園網數據中心建設中，利用微軟的System center私有云管理套件搭建了高校的私有云平臺。實踐證明，該平臺不僅提高了系統可用性和硬件利用率，而且方便管理不同操作系統和應用，同時為校園各種關鍵應用服務的備份恢復提供了可靠的支持。

關鍵詞：虛擬化；數據中心；服務器；Hyper-v

隨著高校信息化的不斷深入，校園數據中心面向全校提供的教學，科研等應用服務越來越多，為了使校園信息化快速增長的需求得到有效滿足，必須不斷增加服務器實體的購買，然而,這些眾多而又繁雜的服務器操作和管理系統，給校園數據中心管理人員帶來了大量的工作，同時，伴隨著服務器愈來愈強大的計算功能，學校的一些單項應用對已有資源無法進行充分利用，同時由于業務需求和應用的改變，計算資源的靈活分配也無法實現[1]。針對以上出現的問題，可以應用Hyper-v虛擬化技術來簡化數據中心資源的管理模式，從而使服務器資源進行合理靈活分配、數據備份得以高效快速恢復，并使校園數據中心的建設和運行成本得以有效降低、利用效率和高效運行得到有效提升，最終實現校園數據中心的高效科學管理[2]。

1　校園數據中心建設面對的問題分析

伴隨著校園數據中心應用服務的逐步拓展，在校園網絡應用中，B/S系統應該是應用最多的。種類多樣的教學科研管理平臺和Web網站等應用數量的逐步增多，使得這些服務器中的數據在備份、遷移和恢復過程中存在一定的難度；在校園數據風險管理中，最重要的是災難恢復的速度和維持業務的連續性，在管理中要對關鍵的服務器(比如教務數據庫、學生信息管理數據庫服務器等)做好負載均衡和熱備，以備不時之需，但是，這些在現有數據中心管理體系下都無法很好的實現；學校數據中心在面對繁雜的數據中心維護時，往往面臨一系列問題，比如資源利用效率低下、資源分配靈活性不夠、系統管理繁雜等。

針對以上問題如何進行有效解決，一個有效的解決辦法就是在校園數據中心管理應用工作中探索運用Hyper-v虛擬化技術。

2　Hyper-v虛擬化技術簡介

虛擬化技術是按照一定的邏輯關系配置資源、實現物理資源邏輯抽象的一種技術，它可以同時在同一實體服務器上實現多個虛擬機的運行[3]。

在當前的實際操作中，硬件層次和操作系統層次上的虛擬化技術被普遍的運用在服務器中。Hyper-v虛擬化技術是硬件層次完全虛擬化的代表形式，這種技術是運用一定的轉化工具來實現從物理機到虛擬機的轉化的，它能將在多臺服務器上運轉的應用系統進行資源整合，進而實現在同一服務器上運行的目的，這樣以來可以把服務器硬件的使用效率由原來的12%大大提高至75%。

在硬件層次上構建起來的Hyper-v虛擬化技術，可以把各種服務器硬件資源通過底層Hyper-v微內核抽象成虛擬機中的邏輯硬件資源，這些虛擬機都有各自的虛擬資源，可以保持相對獨立的工作和運行狀態，可以把各自不同的應用程序和不同版本的Windows和Linux操作系統在這些抽象的虛擬資源上啟動運行。同時結合微軟的System center工具可以對這些虛擬機進行統一監控和資源調度，并能實現負載均衡和虛擬機備份與恢復。這不但提供可靠的軟件解決方案，而且提供一定的數據中心硬件資源的管理方案。因此Hyper-v虛擬化技術是目前校園數據中心的較佳虛擬化應用平臺。

3　校園數據中心中Hyper-v虛擬化技術的應用

3.1Hyper-v虛擬化技術在數據中心的解決方案

筆者以所在大學的親身實踐為例，充分發揮運用Hyper-v虛擬化技術的特點和優越性，制定如下具體方案來實現對服務器的整合及虛擬化。

筆者在大學的數據中心工作，數據中心托管著學校各院系、各部門的二級網站，以前，這些二級網站的管理人員網管水平有限且高低不齊，網站服務器由各部門自行選購，服務器使用的可靠性和穩定性沒有保障，多數服務器的使用效率極低，一般僅有6%到25%左右，并且經常宕機或者被攻擊，學校投入了大量的財力，還造成了硬件資源的極大浪費。另外，數據中心還配合學校各部門各院系對學校各種教務系統，設備管理系統，精品課程網站等提供服務器托管服務，這些措施大大增加了服務器購置和使用，在實際操作中存在很大的不可行性。如果在管理操作過程中采用傳統的實體機服務器，則可能導致服務器使用數量的持續增加，使日常管理和操作變得非常繁雜，大大地增加了工作量，運行成本和復雜性也大大增加。因此我們利用Hyper-v技術，結合微軟的System center虛擬機管理套件進行二次開發，建立了一個高效可用、靈活方便的虛擬機云管理平臺。實施的具體方案如圖1所示。

3.2Hyper-v虛擬服務器的應用分析

3.2.1應用概況

圖1　武夷學院數據中心Hyper-v服務器虛擬化平臺架構圖

根據圖1的方案，利用一臺de11刀片機柜和八臺曙光高性能服務器作為承載虛擬機的平臺。 在每臺服務器上安裝Windows 2012 R2企業版64位操作系統，部署Hyper-v，并通過Hyper-v的虛擬網絡管理器劃分不同的V1an，使每臺服務器上的虛擬機可接入不同的服務器網段，每一個虛擬的機器的IP地址都是獨立的，同時依據各種資源的需求情況，對中央處理器、內存、硬盤等進行靈活配置[4]。

所有服務器通過存儲網絡連接到后端的存儲設備。存儲設備采用的是二臺銳捷和一臺聯想的IPSAN設備，這是當前計算機存儲中應用最多的一門技術，ISCSI技術在傳送SCSI相關數據、響應和命令時以太網協議進行。通過這種傳送方式，ISCSI技術對直接連接存儲中的一些不足之處進行了有效克服，使在不同的服務器之間的存儲資源共享得以實現，同時還能在不停機的情況下進行卷的創建，遷移，備份，恢復等操作。所以對這種存儲設備進行選擇，不單單使硬件成本得到有效降低，同時操作起來也非常方便，維護成本也得到有效降低。

De11刀片機柜包含十臺刀片服務器，分別做成三個不同的集群，來實現負載均衡和虛擬機的高可用性，為學校教務系統，設備管理系統,校園主頁等各種關鍵應用提供虛擬機平臺。另外八臺曙光服務器為學校的精品課程網站，實驗平臺等非關鍵應用提供虛擬機平臺。所有虛擬機通過微軟的System Center Virtua1 Machine Manager 2012進行統一管理和監控，網絡管理人員可以通過此平臺實現對虛擬機的集中管理。同時通過微軟的System Center Data Protection Manager 2012定期自動對學校虛擬機的關鍵性數據進行7天的備份和恢復。另外，通過System Center Service Manager Porta1 2012自定義校園私有云注冊門戶，各個用戶可以通過門戶自助提交虛擬機請求，通過管理員審批后即可自動創建需要的虛擬機，可以訪問System Center App Contro11er 2012自助虛擬機WEB管理門戶，自行進行虛擬機的重起，關機，備份以及重裝等操作[5]。

3.2.2應用效果

（1）使資源得到有效整合，管理效率得到有效提升。這種管理模式比較靈活，從而使數據中心的工作人員從繁雜、重復的數據操作中解放出來，使管理效率得到有效提升，比如System Center Virtua1 Machine Manager 2012的集中化的管理體系，能實現對很多的硬件資源進行同時管理，使附加的硬盤和內存得以快速分配。

（2）資源動態分配，提升數據中心資源使用效率。利用Hyper-v虛擬化技術將數據中心服務器和存儲資源整合資源池，方便校園的數據中心能夠針對校園各種業務系統對資源的不同需求進行靈活動態的資源調配。

（3）使服務器部署更加快捷方便。數據中心的每一個虛擬的服務器在硬盤上只是以一個VHD文件的形式存在并能制作通用模板，所以在Hyper-v中創建新的虛擬服務器或者克隆現有系統時速度非常快，方便快捷。

（4）降低了基礎設備成本，微軟Hyper-v虛擬化技術除節省管理時間外，同時也使設備采購成本和電費成本得到了有效節約。

（5）系統的可移植性得到進一步增強。利用微軟SCVMM的V2V功能自動完成實體服務器間虛擬機的遷移，利用微軟SCVMM的P2V功能，快速實現實體服務器到虛擬機的轉換。

（6）實現負載均衡，提高服務可用性。通過刀片服務器建立Hyper-v集群服務器系統，虛擬機可以根據實體機的負載和故障情況，自動選擇狀況良好的實體機進行實時遷移，大大提高了校園服務的可用性。

（7）方便數據備份和災難恢復。在不中斷服務的情況下，利用微軟的System Center Data Protection Manager 2012工具在短的時間內實現虛擬服務器群的數據備份和恢復工作。

4　結論

在校園數據中心建設過程中，基于Hyper-v虛擬化技術能使現有的服務器的利用效率得到有效提升，使學校在購買新的服務器中進一步節省開支。與此同時，為管理、維護數據中心的資源提供了高質量的軟件平臺，使硬件資源得到有效節約，為信息化校園的發展提供軟件平臺和硬件保障。本文提出的基于Hyper-v虛擬化技術的應用方案，當前已經在很多大學校園里廣泛應用，且在運行中性能穩定，效果良好。

參考文獻：

[1]周鐵成.虛擬化技術在數據中心架構中的應用研究[J].現代計算機.2009(4):21-22.

[2]宋曉光,楊哂哂,呂淵鳴.虛擬化技術在數字化校園建設中的應用[J].中國教育網絡.2011(6):77-78.

[3]魯松.計算機虛擬化技術及應用[M].北京:機械工業出版社, 2008:99.

[4]董嘉男.Windows Server Hyper-V配置與管理[M].北京:清華大學出版社,2011:13-16.

[5] 趙立威,方國偉.讓云觸手可及:微軟云計算實踐指南[M].北京:電子工業出版社,2011:67-69.

（責任編輯：葉麗娜）

中圖分類號：TP393.18

文獻標識碼：A

文章編號：1674-2109(2015)12-0056-04

收稿日期：2015-6-17

作者簡介：謝超群（1982-），男，漢族，工程師，主要從事云計算、數據中心研究。

Application of Virtualization Technology in Campus Data Center based on Hyper-v

XIE Chaoqun

(Department of Network and Data,Wuyi University,Wuyishan,Fujian 354300)

Abstract:With the continuous deve1opment of information construction in Co11eges and universities,the management of campus network server is faced with the prob1ems of management and maintenance,1ow resource uti1ization ratio and so on.In face of the actua1 situation of the University,this paper wi11 use Microsoft's Hyper-v virtua1ization techno1ogy in the construction of the campus network data center,and use Microsoft's center system private c1oud management suite to bui1d a private c1oud p1atform in Co11eges and universities. Practice has proved that this p1atform can not on1y improve the system avai1abi1ity and hardware uti1ization,but a1so faci1itate the management of different operating systems and app1ications,and provide a re1iab1e support for the backup and recovery of various key app1ications.

Key words：virtua1ization；data center；server；Hyper-v