VMware的高可用性技術在高校信息系統中的應用

申寶敏　王雅卓

摘要：隨著數字化校園的建設，高校信息系統快速增加；在多臺服務器上安裝ESXi并安裝虛擬機部署信息系統，構建高可用性群集，提高信息系統的可用性。高可用技術利用心跳信號持續監控物理服務器的工作狀態，當服務器出現故障時，快速平穩地遷移受影響的虛擬機，也可以為負載過大的應用程序動態分配資源，有效的實現了高校信息系統的高可用性，確保系統服務正常運行。

關鍵詞：VMware；VMotion；HA；DRS

1引言

在高校信息化建設過程中，各類信息系統的可用性、穩定性和安全性越來越重要。信息系統的正常運行受到硬件故障、病毒攻擊、操作失誤等影響而無法正常運行。中原工學院各類服務器60余臺，部門重要信息系統20余套，包括一卡通系統、高校教務系統、辦公自動化系統、電子郵件系統等。傳統的服務器工作方式單一，信息系統之間缺乏有效的信息共享和溝通，硬件資源利用率不高，對系統管理員的維護工作提出了很高的要求。

針對平時工作中所遇到的難題，構建了VMware高可用性群集，用8臺高性能的服務器和一臺光纖存儲設備建立了虛擬化平臺，將所有重要的信息系統平穩地遷移到虛擬機中；在群集中利用VMware VMotion、HA和DRS高可用性技術有效地實現了中原工學院信息系統的高可用性、可靠性，保證系統服務的不間斷運行。

2VMware高可用性技術介紹

2.1VMware簡介

服務器虛擬化技術是指運用虛擬化的技術在一臺物理服務器上創建多個獨立的虛擬服務器，這些虛擬服務器可以共享物理服務器的硬件資源，在虛擬機間合理的分配和回收硬件資源；虛擬機獨立運行操作系統和應用程序，相互之間沒有任何影響；充分發揮服務器的硬件性能，能夠在確保企業投入成本的同時，提高運營效率，降低經濟成本和空間浪費。

VMware是全球桌面到數據中心虛擬化解決方案的領導廠商，國內許多企業、高校以及政府部門都在使用。產品主要包括ESX、ESXi和vSphere；vSphere是一整套服務器虛擬化解決方案，目前最新版本為5.5；采用vSphere解決方案可以降低硬件運營成本，提高硬件資源利用率、確保業務連續性和可用性、提高應用程序質量、增強數據的安全性和保護能力。

2.2VMware高可用性技術

VMware主要產品ESXi是安裝在服務器上的虛擬服務平臺，本文介紹以ESXi5.5為基礎，其高可用性主要是通過VMware VMotion、VMware HA和VMware DRS三項技術來支持實現，VMotion和HA完成虛擬機的故障遷移，DRS完成在多臺虛擬機之間智能分配物理服務器硬件資源。

2.2.1VMware VMotion

將服務器、存儲設備和網絡設備完全虛擬化，當虛擬機所屬物理服務器出現故障時，可以將其在短時間內遷移到群集中的另外一臺服務器上。

VMware的群集文件系統允許源ESXi主機和目標ESXi主機并行訪問共享存儲上的虛擬機文件；虛擬機的活動內存和精確的運行狀態可通過被虛擬化的網絡高速傳輸，虛擬機快速從源主機遷移到目標主機并終止源虛擬機的運行；虛擬機使用的網絡也被虛擬化，遷移之后保留虛擬機的網絡身份和網絡連接，實現零停機時間而且不中斷相關應用，確保應用程序的實時可用性。

2.2.2VMware HA（High Availability）

VMware HA為部署在虛擬機中的應用提供了方便、高效的高可用性；當物理主機出現故障時，會自動在其他主機上重啟受故障影響的虛擬機；為虛擬化環境提供經濟高效的故障切換保護，提高了軟件應用程序的高可用性。

持續監控群集中的所有主機并檢測是否存在硬件故障或網絡故障，其工作原理是在每一臺物理主機上放置代理程序，通過該程序不斷的向群集中的其他主機發送“心跳信號”并設置主機和虛擬機的優先級，“心跳信號”終止說明該主機出現故障，將在其他正常運行的主機上重新啟動受故障影響的虛擬機。

2.2.3VMware DRS（Distributed Resource Scheduler）

Vmware DRS（分布式資源調度程序）可跨越多個邏輯資源池持續監控硬件資源利用率，根據實際業務需要和優先級的資源分配規則在多個虛擬機之間智能地分配可用資源，當虛擬機硬件資源實際負載增加時，會首先根據既定資源分配規則評估其優先級，然后在資源池中的物理服務器之間重新分配虛擬機來為其分配更多資源。

分布式資源調度可以確保硬件資源優先分配給最重要的應用程序，自動、持續地優化資源利用率，使資源和業務目標相協調；為業務部門提供專用的基礎架構，能夠集中、全面的控制硬件資源。

3在高校信息系統中的應用

3.1學校信息系統的應用現狀

中原工學院的應用服務器和信息系統通過應用部門統一招標采購，大部分部署在學校網絡中心機房，由網絡中心統一管理和維護；原有的系統單一的部署在物理服務器上，硬件利用率不高，隨著信息系統的增加，維護人員的工作量也大大增加，不能夠保證系統的正常運行。一些重要的信息系統在實際應用時間段又不能滿足用戶的實際需求，如綜合教務系統在學生集中選課期間，時常因為服務器負載過重而出現拒絕訪問的現象；一些重要的系統如一卡通系統、辦公自動化系統、電子郵件系統也會因為硬件故障等其他因素而停止服務。

隨著數字化校園系統的建設，學校陸續部署了一卡通系統、綜合教務系統、財務系統、圖書館借還書系統等，這些新系統需要和數字化校園系統完成對接，達到信息共享的目的；對各個系統的正常運行提出了更高的要求，一個信息系統的無法運行就可能導致其他系統無法正常工作。學校在2011年購置了VMware4.1虛擬化軟件，利用服務器虛擬化技術中的VMotion、HA和DRS等高可用技術實現了服務器故障時虛擬機的在線遷移、快速重啟和動態資源分配，提高了服務器硬件利用率、簡化了系統管理員的工作、保證了各個信息系統正常工作的可用性、穩定性。

3.2在我校信息系統中的具體應用

2011年在4臺Dell PowerEdge R710上分別安裝ESXi4.1并建立群集，每臺服務器通過千兆交換機連接Dell PowerVault MD3200i磁盤存儲，通過存儲管理軟件建立主機組并將劃分好的虛擬磁盤分配到主機組，使4臺服務器共享磁盤存儲。部署辦公自動化系統、電子郵件系統、數字化校園迎新系統、離校系統、一卡通自助服務系統和考勤系統等。實際使用過程中時常出現因為服務器內存故障、磁盤存儲故障而導致信息系統拒絕訪問的現象。

2014年在8臺Dell PowerEdge R820上分別安裝ESXi5.5并建立群集，在群集上啟用HA、DRS，通過光纖交換機連接Dell Compellent SC4020磁盤存儲，8臺服務器共享磁盤存儲；在每臺服務器上建立相同的vSwitch和網絡標簽，在相同的虛擬網卡上啟用VMotion；在數據中心下建立新的群集，該群集下添加ESXi4.1主機，關閉虛擬機電源，實現跨群集將ESXi4.1上的虛擬機遷移到ESXi5.5主機和磁盤存儲上。

3.3應用效果

經過近幾年的多次測試和實際工作中的具體應用表明，虛擬化服務器群集的高可用性技術滿足了我校信息系統的正常運行。群集中的其中一臺主機故障時，原主機上的虛擬機可以快速的VMotion到其他主機上并開始工作，實現應用服務器的高可用性；故障主機恢復后，DRS開始工作，部分虛擬機VMotion到更合適的目標主機并正常工作；當虛擬機負載增加，而宿主主機不能滿足要求時，會為該虛擬機分配合理的硬件資源，或者將其遷移到其他主機。

采用高可用性功能后，信息系統服務器中斷代價極小，能夠滿足大多數系統運行需要，為構建高可用的高校信息系統提供了可靠的保障。

4結語

隨著高校數字化校園的建設，服務器數量以及各種信息系統不斷增加，也帶來了服務器硬件維護、信息系統部署、應用程序維護以及數據安全等一系列問題；VMware虛擬化平臺在數字化校園建設中的應用，提高了服務器硬件資源的利用率和信息系統運行的可靠性、簡化了信息系統的維護模式，加快了信息化建設的步伐。