探討虛擬化技術在廣電監測臺中的應用

唐蕾+劉偉山

【摘 要】隨著三網融合深入發展，音視頻數據以幾何級數增長。廣電監測臺肩負著保障群眾安全、可靠地享受多元化的數字生活服務的重任，對于急劇增長的監測業務，監測臺現有的辦公環境和數據機房建設均面臨著重大的挑戰。虛擬技術作為云計算的核心，能夠對數據機房現有資源進行整合并按系統需求動態分配，為監測臺當下面臨的業務系統急速增長但機房容量和運維力量有限提供了很好的解決途徑。本文對虛擬化技術進行簡要分析，探討監測臺利用VM公司已發展成熟的服務器虛擬化技術對機房設備進行改造升級，從而提高機房硬件資源的利用和管理水平。

【關鍵詞】虛擬化技術；資源整合；機房建設

隨著三網融合的全面推進，傳統廣播電視業務與新興媒體傳播業務的不斷融合與發展，努力打造智慧廣電、數字廣電對于廣電從業人員既是前所未有的發展機遇又是巨大的挑戰，對于我們廣電監測、監管行業的從業者來說亦是如此。全媒體時代的來臨，作為國家級監測臺，監測監管業務不斷增加，技術監測與內容監管并重的發展要求對監測人員的業務專業素質提出了更高的要求，同時監測臺的技術業務保障和機房發展建設也面臨著嚴峻的考驗。

1 廣電監測臺現狀

隨著業務的發展，監測臺的機房建設面臨著巨大挑戰。一項監測業務對應一套監測系統，監測系統的運行又依賴于機房應用服務器和存儲等硬件設備。最直觀的現象就是機房服務器數目的劇增，同時帶來運維的眾多問題，主要表現在：其一，服務器和其他硬件資源數量增多，不僅硬件成本高，而且占用的物理空間和能耗也日益增加；其二，資源分配不合理，雖然設備的性能與容量不斷增強，但是總體系統利用率低下，據統計當前服務器平均利用率為10%-15%[1]，一遇到大規模并發訪問時服務器性能又無法滿足需求；其三，安全性無法得到保障，多數監測業務的應用系統采用單臺服務器部署方式，存在單點故障，一旦服務器出現故障會導致服務中斷。對于提供基礎支撐服務的機房來說，采用傳統的建設與管理模式已明顯無法滿足監測臺業務可持續發展的需求。因此，如何改變數據機房存在的不足，已成為當前監測臺智能化建設的一項重要內容。虛擬化技術和云計算的興起為業務急劇增長下監測臺機房的建設提供了很好的思路。

2 虛擬化技術應用分析

虛擬化技術[2]是在一臺物理設備之上進行虛擬化為多臺虛擬設備，每個虛擬設備都擁有自己獨立的虛擬硬件，如CPU、內存和I/O設備，來提供一個獨立不受其他干擾的運行環境。而虛擬化的主要工作是由虛擬化層來完成的，這使得虛擬機中的操作系統認為虛擬機本身是獨占一個物理設備在運行的。而且每個虛擬機之間是無關的，而且它們之間的運行環境也是無關的，互相之間沒有影響。這個虛擬化層稱之為虛擬機監控器[3]（VirtualMachineMonitor，VMM）。

在虛擬化技術中，系統虛擬化是我們接觸最多的虛擬化類型，其核心思想是利用VMM在一臺物理機上虛擬出一臺或多臺虛擬機。這些虛擬機是一個完善的邏輯系統，用戶可以在這個虛擬的系統上安裝和使用各種操作系統和應用程序，如同在使用一個獨立的真實計算機一般。系統虛擬化主要包括和桌面虛擬化兩個應用部分，本文將對服務器虛擬化部分進行解析，并以此提出利用虛擬化技術對監測臺機房進行改造的展望。

服務器虛擬化是將虛擬化技術應用于服務器，通過將服務器的物理資源抽象成邏輯資源，將一臺物理服務器劃分為幾臺甚至上百臺相互隔離的虛擬機，實現了在單臺物理服務器上運行多臺虛擬服務器的技術。其核心思想是讓CPU、內存、磁盤、I/O等硬件變成可以動態管理的“資源池”，硬件資源不再受限于物理機，通過區分資源的優先次序并實時將服務器資源分配給最需要它們的工作負載。從而提高資源的利用率，實現服務器整合，讓系統資源具有滿足業務多變的能力[4]。

3 虛擬化技術在監測臺的應用展望

3.1 服務器虛擬化技術在監測臺中的應用展望

根據筆者所在監測臺的實際業務情況，服務器虛擬化的規劃可以在現有硬件設備的基礎上，適當增加新的設備，利用VMware vSpere將原先分散在各個物理服務器上的應用整合到一批獨立運行的虛擬機上，不會對原有的網絡結構做本質上的顛覆，在基礎設施方面，大大減少了需要運維的設備數量。服務器虛擬化應用方案的架構共分為三個層次，分別為虛擬存儲層（存儲池層）、服務器虛擬化集群層（CPU、內存資源池層）和管理及系統應用層。

整個虛擬存儲系統可看作是一個整體，在共享存儲系統的基礎上建立服務器集群，這樣做的目的是為了實現高可用性，在使用更少的冗余部件的同時，可以自動檢測故障，一旦有故障發生，將立即隔離損壞的服務器，通過虛擬資源自動遷移來實現系統和應用的高可用性[8]。

3.2 技術優勢

虛擬化技術作為當今熱門技術之一，具備傳統IT資源分配所不具備的優勢，如果能在監測臺實施虛擬化技術，必將帶來以下幾個方面的優勢：

3.2.1 提高硬件資源利用率

虛擬化技術打破了“一臺服務器一個應用程序”的傳統管理體制，將分布在不同物理機上的應用系統整合起來，分別部署到通過虛擬化技術劃分出的多個相互獨立的虛擬機上。通過虛擬機監視器動態調用空閑資源，減小服務器數量，大大提高了硬件資源的有效利用率。

3.2.2 降低運維壓力，提升運維效率

實施服務器虛擬化技術后，監測臺服務器數量不再隨著業務量的增加而不斷增大，使臺內技術維護人員擺脫了維護大量物理服務器和根據不同業務逐臺搭建不同操作系統和軟件環境的處境。所有的虛擬機可以通過統一管理工具集中監控、管理、維護，并通過極大地提高了工作效率和管理成本。

3.2.3 集中管理、統一配置，提高服務可用性和可靠性

通過運用虛擬化中的動態遷移、分布式資源調度、高可用性等技術，確保了集群中的虛擬機能夠動態分配到所需資源，當一臺物理服務器出現異常情況時能夠實時地將部署在其上虛擬機自動遷移到其他物理機上，確保了服務的正常運行，提高系統的穩定性及安全性，有效保障了業務連續性。

3.2.4 降低能源消耗和運營成本

服務器數量減少帶來數據中心電力負載的消耗，同時降低了機房通風散熱的難度，實現了節能減排的目標，為建設新一代綠色數據中心奠定基礎。同時數據中心空間占用、機柜數量、網絡布線也會減少，節約運營成本。

4 小結

大規模的虛擬化應用是目前云計算技術的基礎，代表了信息技術產業規模化發展的方向。監測臺的數據機房作為廣播電視監測業務的基礎支撐設施，利用發展成熟的虛擬化技術建設自己的監測業務私有云平臺成為了監測臺業務開展和技術發展的必然趨勢。在各臺紛紛建立各自私有云平臺的基礎上，積極響應總局提出的監測平臺互聯互通的要求，利用虛擬化技術打造廣電監測領域的私有云監測平臺更是指日可待。

【參考文獻】

[1]林守林，邵宗有，劉新春，等.一種基于CPU利用率的功率控制策略的研究與實現[J].計算機工程與科學，2009，31（A1）：282-285.

[2]英特爾開源軟件技術中心，復旦大學并行處理研究所.系統虛擬化—原理與實現[M].北京：清華大學出版社，2009：1-20.

[3]Jiang W， Niphadkar S， Stavrou A， et al.AVirtualizationArchitectureforIn-Depth Kernel Isolation[J].System Seiences，2010，43：1-10.

[4]汪文斌.高校數據中心服務器虛擬化研究及應用[D].浙江：浙江工業大學，2013：10-12.

[責任編輯：湯靜]