服務器虛擬化技術在高速公路機電系統的應用

黃興

摘 要：為解決高速公路機電系統服務器資源利用率低，容錯能力低，空閑負荷整合不足等缺點，本文將通過服務器虛擬化技術，運用服務器虛擬化軟件，完成服務器虛擬化系統的應用，實現潮惠高速公路機電系統的服務器虛擬化。服務器虛擬化在高速公路機電系統的應用，很大地提高了系統的整體穩定性，提高了資源的利用率，降低了建設成本。

關鍵詞：虛擬化 資源整合 資源動態分配 建設成本

1.項目背景

高速公路各系統業務相對獨立，按以往的建設模式，路段數據中心一般設置了收費服務器、防病毒服務器、前置服務器、路側標識服務器、高清卡口服務器、視頻管理服務器、監控平臺應用服務器，通信網管服務器等等，各系統分別管理各自的業務。由于應用程序兼容性的問題，如后期有新的業務加入，就需要購買新的服務器，服務器和存儲購置成本高，因而需花費高額的購置費用，運行過程中還會帶來更多供電和冷卻的開支。目前，路段數據中心機房運行的大部分機器，由于只能有一個操作系統，受系統和軟件開發平臺限制，CPU、內存、硬盤空間的資源利用率都非常低，導致大量系統資源閑置。針對上述問題，尋求解決方案已迫在眉睫。

2.服務器虛擬化技術在潮惠高速的應用分析

潮惠高速建設者勇于創新，秉著高效、節簡、專業的理念，率先將服務器虛擬化技術應用于潮惠高速公路機電系統。本節以潮惠高速服務器虛擬化技術應用為例，對路段數據中心里的存儲設備的配置與使用情況進行了分析。

潮惠高速公路路段數據中心負責對全線的收費、通信、監控日常管理，包括交通量采集和處理、視頻監視、營運收費、通信網管、信息發布、數據查詢、事故事件響應和處理等，各系統之間有很多數據交換和資源共享。例如路段高清卡口防逃費系統、標識點系統、視頻管理、監控平臺應用，通信網管、軟交換網管等等，均需配置相關硬件設施，安裝應用程序軟件后方可使用。服務器虛擬化技術的引入大大減少了需要維護和管理的設備，基于網絡技術、虛擬化等新興IT技術手段，建設了一個高效可靠、安全可用、智能管理、靈活調整的虛擬化平臺。本項目采用全新的硬件設備和主流虛擬化管理軟件，為路段數據中心提供統一的基礎設施服務，并構建較為完整的虛擬化平臺。建設內容主要包括以下幾部分：

（1）先進的硬件設備：服務器、交換機、IPSAN。本項目服務器選用國際知名品牌 IBM，型號為IBM_ X3950X6，共2臺，采用雙機熱備模式，存儲選用國際知名存宏杉儲品牌.具有自有知識產權和開發能力產品，品牌型號為宏杉科技_MS3100，服務器與存儲子網匯聚交換機采用模塊化設計，可堆疊，雙電源，雙引擎，品牌型號為H3C_H3C S7506E-S。

（2）成熟的軟件平臺：虛擬化軟件、虛擬化管理平臺。本項目選用基于云技術、先進成熟的 VMware vsphere 6.0 建設新一代高速公路基礎架構平臺。VMware vCenter Server是一款服務器和虛擬化管理軟件，提供一個用于管理 VMware vSphere環境的集中式平臺。利用 vCenter Server，機電維護管理員可以自動實施和交付虛擬基礎架構，并對備份作業執行有效的集中式管理。所提供的服務如圖1所示。

虛擬化平臺 vCenter Server 為數據中心提供便捷的單點控制，它可提供基本的數據中心服務，例如：訪問控制、性能監控以及配置功能。它將各臺計算服務器的資源整合起來，使這些資源在整個數據中心中的虛擬機之間共享。實現方法為：根據系統管理員設置的策略，管理分配給計算服務器的虛擬機，以及分配給指定計算服務器內虛擬機的資源。

在 vCenter Server 無法訪問（例如，網絡斷開）的情況下，計算服務器也能繼續工作。可單獨管理計算服務器，并根據上一次設置的資源分配策略，繼續運行分配給它們的虛擬機。當vCenter Server 的連接恢復后，它就能重新管理整個數據中心。

虛擬化平臺 vCenter Server 為數據中心管理和虛擬機訪問提供了多種界面。用戶可以根據情況選擇最符合自身需求的界面，如 vSphere Client 、vSphere Web Client、或終端服務。如圖2所示。

（3）存儲資源管理。潮惠高速通過在路段數據中心部署的 vCenter Server 管理平臺，對存儲資源進行整體規劃，可以超額分配存儲容量，以提高存儲利用率，簡化存儲容量管理，主要體現以下幾點：

允許存儲管理員為虛擬機動態分配存儲容量，減少物理存儲需求節省資源和空間。

存儲管理員無需像以前那樣為了維護而使應用頻繁脫機，減少需要開展的耗時的跨團隊協調工作。

通過設置警報和提醒，可以放心地以精簡配置方式為虛擬機分配存儲。

（4）構建模塊化網絡。潮惠路段數據中心根據設備的實際需求，設計出一套能降低成本、改善性能、提高可用性、提供安全性，以及增強功能的虛擬網絡基礎架構，為用戶提供穩定、高速的數據傳輸通道。其優點體現如下：

可隨時擴展網絡模塊，以滿足新配置的需求，用戶無需替換現有的網絡基礎架構，進而降低成本，可操作性強。

按VLAN規劃好網絡結構，實施網絡組件和路徑冗余，以減少所需端口的數量，同時保持冗余。

采用萬兆以太網光模塊進行數據交換，避免網絡瓶頸，為整個數據中心提供高帶寬和可靠的網絡連接。

3.服務器虛擬化技術在高速公路機電工程應用優勢總結

隨著我國智能交通系統的日益發展，我省高速公路信息化建設也穩步順勢推進。IT、互聯網等技術的高速發展，多元化了交通信息資源開發和利用，拓展了交通數據存儲方式，為高速公路信息化提供了具有更強大計算能力、更大容量存儲能力、更低建設成本的基礎設施平臺。在這種環境下，服務器虛擬化技術就體現了整合的優勢，具體如下。

（1）降低設備成本與節能。服務器虛擬化提高設備的利用率，整合常規應用部署，減少設備數量規模。在減少機房應用服務器數量的同時，也可以節省機柜空間和大幅減少能源消耗。

（2）提高資源管理效率。服務器虛擬化使跨系統的物理資源實現統一調配、集中運維。對機電管理員來說，只需通過一個管理界面就可以完成對路段數據中心內所有服務器的安裝配置、性能監控等管理任務。由于標準化，使得整個維護過程變得更專業化，流程化。

（3）靈活擴展。服務器虛擬化提供的資源是彈性可擴展的，操作便捷，可實現動態部署、動態分配、動態回收，以高效的方式滿足業務發展的資源需求。

（4）提供彈性的計算能力。傳統計算平臺的的計算能力是固定且受限的，并且可擴展性低。而在虛擬化環境中，當某臺虛擬服務器能力不足時，計算節點可以動態添加到計算資源池中參與相關的計算任務，來彌補計算資源的不足，從而提高虛擬服務器性能。

（5）維護方式簡便。服務器虛擬化技術可以極大地簡化用戶的運維管理，實現業務系統快速部署、靈活變更。通常情況下，之前機電維護人員需要到現場去解決各種技術問題，通過虛擬化技術，幾乎所有技術問題都可以進行遠程分析、解決。

（6）業務系統快速部署。通過成熟的虛擬化技術來構建計算機架構平臺，而虛擬化技術可以很方便地實現應用服務器的快速部署，從而加快了應用、業務系統的上線進度。極大的提高了路段數據中心應對各類新業務的應用需求的能力，并且節約了工作時間，提高了工作效率。

根據咨詢公司IDC分析，在傳統的IT模式中，45%是能耗成本、20%是人力資源成本，而創新投資僅占了35%。而通過服務器虛擬化、標準化和自動化的技術可以幫助高速公路機電系統降低成本，把更多的資源用到其他創新上去，同時，它還可以顯著降低高速公路建設者的建設成本。

4.結束語

目前高速公路機電系統正向低成本、高效率、智能化轉變，隨著虛擬化技術日益完善，必將為高速公路機電系統帶來更多的發展和創新。不遠的將來虛擬化技術將會成為高速公路機電系統的重要組成部分。

參考文獻：

[1]劉承科.服務器虛擬化技術在寧波電力的應用研究[J].電力信息化. 2011（08）：20-23.

[2]趙妮.服務器虛擬化技術探析[J].信息通信. 2014（04）：114.