基于Hyper—V的虛擬化技術在廣播電臺的應用研究

寇俊麗

摘 要 介紹國家新聞出版廣電總局二〇二二臺（以下簡稱二〇二二臺）采用Hyper-V虛擬化技術實現對業務提供穩定可靠承載平臺的實例，通過對項目背景、原理、部署、意義的詳細介紹，實踐證明采用此技術可以減少臺站的信息化維護成本，人力資源投入，重要的是可以為無線廣播電視安全播出提供可靠穩定的服務器應用平臺，具有十分重要的推廣價值。

關鍵詞 Hyper-V；實時遷移；服務器虛擬技術

中圖分類號 G2 文獻標識碼 A 文章編號 2096-0360（2018）07-0043-03

無線電臺管理局信息化建設10余年來，通過臺平臺等基礎設施和各類應用服務的搭建，每個臺站都配備了一大批服務器，產品品牌和型號不盡相同，部署年份不盡相同，需要的備件數量和更新維護費也逐年增大，而核定的信息化維護經費有限，必須通過技術手段減少服務器數量，減少維護經費。

同時，隨著無線局的信息化建設的飛速發展，自動化平臺的重要程度越來越重要，保證業務不間斷就是保證安全播出不中斷，需要一些核心業務不間斷運行。傳統的單個應用服務部署在一臺服務器上，單個服務器的硬件和操作系統故障都可能造成業務中斷，這就需要一個可以保證業務不間斷運行的平臺。

為此，2013年底，二〇二二臺建設基于Hyper-V的虛擬化平臺建設項目。

1 虛擬化技術原理

1）虛擬化技術簡介及發展現狀。虛擬化技術可以對存儲單元進行高效使用，同時可以更好的利用系統的運算處理能力。對服務器進行虛擬化是該技術的重中之重，它可以實現在物理服務器上建立多個虛擬服務器的過程，即通過虛擬化技術我們可以在同一臺服務器上真正同時運行多個具有獨立虛擬分區和網絡環境的操作系統，可分別提供類似網站門戶服務、數據庫服務等不同的應用。具有多實例、隔離性、CPU虛擬化、內存虛擬化、設備與I/O虛擬化、負載均衡、快速部署、統一管理等

特性[1-3]。

目前，基于hypervisor方式的VMware、Citrix、Microsoft三大虛擬化服務廠商中，對其產品進行比較發現，Citrix Xen Server只能提供具有有限功能的免費的虛擬化產品，而VMware的企業級虛擬化產品成本很高。

Hyper-V虛擬技術是微軟公司推出的虛擬化技術產品，不同層次的虛擬化技術都能提供針對性的虛擬化服務，但是企業只有為其整個網絡基礎架構實施綜合性的虛擬化技術戰略，才能發揮出虛擬化技術的真正優勢。微軟提供了從數據中心到桌面一整套全面的虛擬化技術產品、工具和服務[4-5]。

2）Hyper-V技術原理及優勢。Hyper-V虛擬化技術主要包含管理器、堆棧及用于交互的I/O塊。采用分區技術的虛擬管理器可以為服務程序提供不同的運行區塊，通過堆棧與交互I/O塊的配合可以實現區塊之間的數據傳輸。Hyper-V可以將業務部署在Hyper-V群集上，提高整體系統的容錯性。虛擬機可以依據設置的條件自動遷移和實時遷移，將虛擬化應用程序在不停機的前提下快速地移植到備機中。高效的進程管理模式使虛擬服務機具備了熱加載資源的能力。網卡，存儲單元，輸入輸出設備等都可以通過此方式添加[6]。

Type-1 VMM是Hyper-V架構體系的一種，此結構中VMM（virtual machine monitor虛擬機監視器）位于虛擬機OS與硬件之間運行。Hyper-V采用“微內核化”的方法建立管理程序，此方法可以減小系統的體積，也具有更優越的硬件訪問模式[7]。由其提供硬件支持服務可以降低性能損失，也不需要為虛擬機開發專用的驅動程序。Hyper-V對硬件設備的兼容性源于Windows平臺上大量的硬件驅動設備。

2 項目部署

1）系統架構。針對不同的應用，Hyper-V主機的部署模式分為單Hyper-V主機和多Hyper-V主機，單Hyper-V主機可以提高服務器的利用率但是無法提高可靠性，存在單點故障，所以該項目部署多Hyper-V主機，考慮到投資成本，項目部署2個Hyper-V主機。系統架構圖如圖1。

2）Hyper-V主機物理服務器選型。Hyper-V主機是Hyper-V角色的載體，因此在選擇服務器時

建議：

（1）處理器選擇：處理器必須技術，這是一個硬性的要求，內核越多越好，頻率越高越好。

（2）內存選擇：越多越好，建議不少于32G。

（3）網卡選擇：至少三塊卡。

一塊用于Hyper-V主機的管理用途，兩臺主機間的通訊，心跳網絡。參看圖2。

一塊或多塊用于虛擬機之間業務數據，參看

圖3。

注意，這里的網卡是一臺虛擬交換機，所有虛擬機只要選擇的這個網卡，就相當于接入了這塊網卡所在的網絡。根據網卡的數量，群集可以建立多個虛擬交換機，比如內部、外部、專用等，滿足不同業務的需要。

一塊用于Hyper-V主機和存儲之間的通訊，此處強烈建議使用HBA卡或者10GE網卡，該項目使用了10GE網卡，參看圖4。

（4）存儲設備的選型，Hyper-V主機的磁盤盡可能選擇15K轉速的磁盤，使用獨立磁盤冗余陣列（RAID）保護技術。該項目為保證存儲讀取速度，群集節點A和節點B和存儲三臺服務器單獨安裝了10GE網卡，接入一臺存儲交換機，服務器和存儲之間使用iSCSI服務連接存儲的共享磁盤和仲裁磁盤，數據讀取速度達到1.25G/S，參看圖5。

3）Hyper-V主機的部署與設置。在部署Hyper-V主機之前，承載該主機的服務器的windows server 2012和存儲服務器的操作系統需要加入同一個域。然后在windows server 2012的“添加角色和功能”向導啟用Hyper-V主機，按照提示一步一步安裝。請注意在安裝過程中選擇名稱為“內網”的網卡作為虛擬網絡交換機。

Hyper-V主機的設置主要用來管理Hyper-V的運行環境，包括虛擬磁盤、虛擬機、物理GPU、NUMA跨越、實時遷移、存儲遷移、復制配置、鍵盤、鼠標釋放健。設置完成后對Hyper-V主機中所有的虛擬機有效[8]。

4）Hyper-V主機的日常管理。Hyper-V主機的日常管理任務主要是配置虛擬機環境。其中，創建任務（創建虛擬機、創建硬盤、軟件、磁盤管理任務（編輯磁盤，檢查磁盤）以及虛擬交換機管理器的使用，快照的使用參看圖6，日常其他設置參看圖7，Hyper-V提供了直觀可視化操作，按照提示一步一步操作即可。

3 項目效益

二〇二二臺Hyper-V的虛擬化應用項目運行兩年以來，系統穩定可靠，沒有出現一次故障。同時為5項新業務需求提供承載平臺，而沒有投入一分錢的硬件。以每年新采購兩臺服務器算，每年可減少硬件投入6萬元，減少電費、能源消耗1萬元，據此推算每年最少可以節約7萬元維護經費。次項目提高了二〇二二臺信息化維護水平，節省了大量信息化維護人力物力。提高了二〇二二臺信息化系統的保障等級，為安全播出自動化平臺提供了穩定可靠的服務支撐。兩年來再沒有采購過一臺服務器，同時將運行超過年限的服務器承載的業務全部遷移到Hyper-V的虛擬化平臺，淘汰陳舊的服務器，節能降耗，騰出機柜空間。該項目為我局其他單位提供可供借鑒的經驗，Hyper-V的虛擬化平臺部署在我局投入大規模應用屬于先例，為其他臺站應用提供了思路和經驗。

4 結束語

采用Hyper-V的虛擬化應用實現符合信息化發展的大趨勢，基于Hyper-V搭建的虛擬化服務器具有系統穩定性強、管理簡潔快速、業務遷移迅速、資源利用率高的優點。因此，采用此技術可以減少臺站的信息化維護成本，人力資源投入，重要的是可以為無線廣播電視安全播出提供可靠穩定的服務器應用平臺，使原來很多單一故障點的業務可以安全穩定的運行，既可以減少計劃內業務中斷（如檢修），又可以從計劃外的故障中快速恢復。通過項目在二〇二二臺的可靠應用，充分驗證Hyper-V虛擬化技術可以提高信息化系統的使用效率，并大幅降低硬件配置的成本，提高了安全播出的等級。在廣電系統中具有十分重要的推廣意義。

參考文獻

[1]陸英南.基于微軟Hyper-V的虛擬化技術[J].電腦知識與技術，2008（5）：971-973.

[2]鄭毅.應用Hyper-V技術進行服務器虛擬化[J].電腦與信息技術，2016，24（5）：37-38，50.