基于虛擬服務器技術對網絡服務器的改進方案

向麗

[摘 要] 文章主要描述了虛擬服務器技術發展現狀及應用情況，針對普遍存在的服務器單機利用率較低、數量急劇增加的現狀，提出利用虛擬化技術解決該問題的技術方案，并進行了實際運行測試，結果顯示，利用基于KVM的虛擬服務技術可以有效解決該問題，并具有良好的穩定性。

[關鍵詞] 服務器；虛擬化技術；KVM

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2018. 03. 073

[中圖分類號] TP311 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2018）03- 0176- 03

0 前 言

虛擬化技術最早可以追溯到20世紀60年代，IBM公司實現了在一臺主機上運行多個操作系統的虛擬機技術，從而讓用戶盡可能地充分利用高價格大型機資源。IBM、HP和SUN之后都將虛擬化技術引入各自的服務器系統中。近年來，人們開始研究PC服務器的虛擬化技術應用。 當人們認識到服務器資源的利用率低下以及服務器整合的必要性越來越強，加之64位、多核處理器的出現，虛擬化技術的發展進入一個全新的時代。特別是Intel和AMD相繼宣布將推出內建虛擬技術的處理器，以實現硬件輔助虛擬化，從而改善原來僅通過軟件實現虛擬化所帶來的性能和穩定性方面的不足。

1 虛擬服務器概述

將現實物理服務器抽象出一些邏輯資源，將這些資源子進行人工分配，可以將一臺服務器變成幾臺甚至更多的相互隔離服務器，這樣就可以不再受限于物理機的界限，可以使CPU、內存、磁盤、I/O等硬件變成可以動態分配的“資源池”，保證現有服務器資源的有效利用，按需分配，統一系統的管理，實現對服務器資源的整合，讓IT對業務的變化更具適應力——這就是虛擬化的服務器。

1.1 降低能耗

整合服務器通過將物理服務器變成虛擬服務器減少物理服務器的數量，可以在電力和冷卻成本上獲得巨大節省。數據中心里服務器和相關硬件的數量，企業可以從減少能耗與制冷需求中獲益，從而降低IT成本。

1.2 節省空間

使用虛擬化技術大大節省了所占用的空間，減少了數據中心里服務器和相關硬件的數量。避免過多部署在實施服務器虛擬化之前，管理員通常需要額外部署一下服務器來滿足不時之需。利用服務器虛擬化，可以避免這種額外部署工作。

1.3 節約成本

使用虛擬化技術大大削減了采購服務器的數量，同時相對應的占用空間和能耗都變小。

1.4 提高基礎架構的利用率

通過將基礎架構資源池化并打破一個應用一臺物理機的藩籬，虛擬化大幅提升了資源利用率。通過減少額外硬件的采購，企業可以獲得大幅成本節約。

1.5 提高穩定性

提高可用性，帶來具有透明負載均衡、動態遷移、故障自動隔離、系統自動重構的高可靠服務器應用環境。通過將操作系統和應用從服務器硬件設備隔離開，病毒與其他安全威脅無法感染其他應用。

1.6 減少宕機事件

遷移虛擬機服務器虛擬化的一大功能是支持將運行中的虛擬機從一個主機遷移到另一個主機上，而且這個過程中不會出現宕機事件。有助于虛擬化服務器實現比物理服務器更長的運行時間。

1.7 提高靈活性

通過動態資源配置提高IT對業務的靈活適應力，支持異構操作系統的整合，支持老應用的持續運行，減少遷移成本。支持異構操作系統的整合，支持舊應用的持續運行，支持快速轉移和復制虛擬服務器，提供一種簡單便捷的災難恢復解決方案。

2 實施方案

虛擬服務器安裝配置一共包括4個步驟，分別是Host系統安裝與配置、Broker系統安裝與配置、虛擬機創建、服務器遷移。

2.1 Host系統安裝與配置

在安裝服務器端虛擬化軟件之前必須確認CPU支持虛擬化技術，通過CPU的參數配置說明，確認CPU支持虛擬化。在確定了公司系統的硬件選擇方案之后，即可對這些硬件進行部署與配置。

物理服務器上需要做兩件工作，即安裝服務器操作系統并配置網絡和部署安裝服務器虛擬化軟件，這里選擇centos操作系統為服務器系統。

安裝完成后登陸操作系統，系統默認情況下網絡是未激活狀態，可以開啟并激活網卡操作，如配置網卡IP地址、默認網關、DNS等。使用命令“vim/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-virbr0”創建并配置網橋，具體命令操作以服務器系統版本為準。

在選型方面以當下比較成熟的技術，確保系統高可用性，KVM是基于CPU硬件虛擬化基礎之上的，部分服務器默認是關閉虛擬化技術的，需要進入BIOS打開CPU的虛擬化支持。Linux內核是從2.6.20版本開始集成KVM的，因此Linux內核版本必須在此之上。使用uname -a命令查看Linux內核版本。在確定CPU支持虛擬化技術之后，需要將KVM安裝的鏡像文件拷貝到系統的安裝目錄下，進行安裝并對網絡連接進行檢測。除此之外需要進行防火墻，host，免密碼連接配置，開機自啟動配置。

2.2 Broker系統安裝與配置

引入一個Broker組件，解耦客戶端和服務端。服務端注冊自己到Broker，通過暴露接口的方式允許客戶端接入服務。客戶端是通過Broker發送請求的，Broker轉發請求道服務端，并將請求的結果或異常回發給客戶端。通過使用Broker模式，應用可以通過發送消息訪問遠程的服務。

這一架構模式允許動態的改變、添加、刪除服務端，從客戶端的角度，這些都是透明的。

配置信息的存儲和讀取暫定為mysql數據庫，所以需配置mysql數據庫，設定其用戶名root，密碼*****，作為查看數據處理使用。

2.3 虛擬機安裝

虛擬機創建可以通過Broker中間件虛擬桌面服務器創建虛擬機，這些虛擬桌面之間是相互隔離的，每個虛擬桌面擁有獨立的虛擬CPU、虛擬內存、虛擬硬盤，并可以根據作業要求靈活進行配置。同時也可以根據需要，安裝不同的操作系統，Window 10。在Broker GUI界面上新建虛擬機時，可以使用向導來自定義配置，這里需要輸入一系列系統參數，包括安裝的操作系統、CPU的核心數、內存和硬盤的大小以及網卡的連接類型等，見圖1。

2.4 服務器遷移

進行數據遷移面對各種情況需考慮如何保障“業務中斷停機時間”，業務中斷在恢復上存在較大的風險，這種風險對時間敏感的數據和數據的完整性都是不可接受的。除此之外還涉及數據庫，應用實例，涉及遷移前后的完整性測試等一系列問題。

對于以上考慮到的問題，制定如下計劃：①確定遷移步驟，包括服務器按高低風險遷移順序。②確定備份方案，保證服務前后的連續性。③確定并準備好遷移所需的工具，包括遷移中必備的一系列功能和網絡環境。④實際遷移之前確定額外的測試環境，該測試環境能夠引導測試確保遷移成功。⑤網絡環境規劃，考慮遷移過程網絡連接情況和網絡是否阻塞。⑥確定遷移參與人員和團隊成員角色。

3 數據分析

對現有網絡服務器架構進行改進，需要保證改進后的網絡服務更加方便，可靠，節省成本。 以傳統的服務器作為比較對象， 通過從遷移，維護，部署，性能優化各個角度進行對比來發掘出虛擬服務器的優勢，確保了調研結果和現實實施是相符的。以當前實施方案的結果為例進行對比，結果如表1所示。

4 結論與建議

綜上，本文所述的觀點說明該技術（系統）在其他領域的應用以及可達到的有益效果。服務器虛擬化技術有效整合了資源、改善了資源分配、提高了資源利用率、減輕了管理的負擔。虛擬服務器技術更好的解決了在網絡服務器方面的痛點，但也看到了一些新的技術如docker出現，也能更好的解決這些問題。

主要參考文獻

[1]Koumm.KVM虛擬化學習筆記（一）之KVM虛擬化環境安裝[EB/OL]，http：//koumm.blog.51cto.com/703525/1288795，2017-09-04.

[2]徐燕雯.基于KVM的桌面虛擬化架構設計與實現[D].上海：上海交通大學，2010.