云計算中服務器虛擬化技術的研究

(云南電網有限責任公司臨滄供電局，云南 臨滄 677000)

0 引言

隨著智能電網建設和供電局業務需求的增加，對信息管理系統的運行效率提出了更高的要求。如果同一時間段內服務器的訪問量較多，就會占用過多的資源，導致服務器過載運行，嚴重時還會出現系統癱瘓。虛擬化技術的成熟發展和推廣應用，有效地解決了此類問題。它能夠將所有的虛擬數據存儲到資源池中，利用虛擬主機代替物理主機，既可以降低硬件成本，又能夠提高軟件運行效率，很好地滿足了現階段供電局信息管理工作的開展。

1 云計算中服務器虛擬化技術方案

1.1 傳統IT云計算模式

早期的服務器虛擬化技術，是以虛擬化平臺為載體，雖然實現了主機及其操作系統的虛擬化，但是外部的網絡、存儲等硬件設備沒有完成虛擬化。利用虛擬服務器對外部網絡架構進行統一規劃，以提高虛擬操作系統和現實硬件設備的兼容性。在傳統的IT云計算模式下，虛擬服務器運行中產生的數據或運行所需的程序，被單獨存儲在一個區域；而網絡交互參數則存儲在另一個區域。這樣就需要兩套軟、硬件設備，運行成本較高。近年來分布式云計算模式逐漸推廣，逐漸取代了這一模式。

1.2 分布式云計算架構模式

分布式云計算架構模式在硬件上由一系列物理服務器組成，軟件系統方面有Hadoop模型、開源虛擬化XEN平臺。為了解決不同物理服務器之間可能存在的兼容性差的問題，要求在每兩臺相互連接的服務器節點上，使用完全相同的軟件平臺，在虛擬化環境下不會對軟件的協同運行和數據交互產生負面影響。另外，軟件平臺前期購買后，后期的運行維護與版本升級都是免費的，因此在運用成本上也有很明顯的優勢。分布式云計算模式還具有較強的可擴展性，后期根據供電局業務的增加，可以繼續串聯服務器，以提高業務處理效率。

2 服務器虛擬化架構

2.1 計算虛擬化

計算虛擬化利用虛擬化技術構建中間層，將硬件和軟件分離、在操作系統和硬件之間構建一個虛擬化軟件層，將服務器物理資源通過一定手段變成邏輯資源，并向上層操作系統及應用環境提供硬件資源，上層環境中的虛擬機相互隔離，可以實現資源遷移，提供更高的硬件、軟件資源利用率。

2.2 網絡虛擬化

軟件定義網絡(SDN)是在云計算大數據中心網絡中的新型網絡設計框架，SDN的關鍵思想是改變在傳統網絡對數據流的控制以及運行機制，核心技術是將網絡的控制面和數據轉發面進行分離，實現可編程化控制，使得SDN具備控制和轉發分離、設備資源虛擬化和通用硬件及軟件可編程特性。

2.3 存儲虛擬化

以往系統運行所需的程序指令和產生的數據都會直接存儲于物理服務器上，由于存儲空間有限，往往需要定期進行數據清理或轉移。而選擇存儲虛擬化技術，既可以擴充存儲容量，又能夠提升虛擬存儲器的利用率。隨著云技術的發展，目前較為流行的云盤、云服務器等，都是一種高度集成的虛擬存儲模式。

3 云計算中服務器虛擬化技術

3.1 分區虛擬技術

在一些規模較大、系統結構較為復雜的計算機中，為了提高系統的運行速度、避免因為冗余造成負面干擾，通常會使用到分區技術。在服務器虛擬化背景下，分區虛擬也成為一種必然選擇。除了對軟件安裝位置和數據存儲位置進行分區虛擬外，硬件設備也需要進行分區虛擬。這樣既可以實現操作系統與應用程序的完全隔離，減輕了CPU運行負荷。同時，底層的應用軟件也會減少資源占用，這對于整個虛擬服務器內部資源的合理分配也有積極作用。

3.2 底層硬件虛擬技術

底層硬件是指整個信息系統中，位于前端、負責執行上級控制指令的各類電氣設備。利用虛擬機監視器可以對這些底層硬件進行全面監控，將獲得的硬件設備運行數據，在虛擬機中重新進行建模和仿真運行。操作系統本身來看，不管是在虛擬環境下運行還是在物理服務器上運行其本質上是沒有區分的。服務器的虛擬機監視器虛擬化可以分為裸金屬構架以及寄居構架兩種類型。

3.3 服務器虛擬化的優缺點

從現階段服務器虛擬化技術的實踐應用效果來看，其應用優勢顯著，主要體現在兩個方面：①隨著操作系統的更新迭代，新舊操作系統之間無法做到完美兼容。一些新開發的應用軟件也只能搭載最新的操作平臺，適用性受到了局限。通過服務器虛擬化技術，則可以將原操作系統的數據全部遷移至新的操作系統，解決了不兼容的問題，保證了供電局業務的連貫性。②服務器虛擬化提高了服務器的運行效率，僅使用1臺虛擬服務器就可以對整個單位的業務進行處理，降低了運行成本。但是受到當前技術發展的限制，服務器虛擬化技術在運用中也仍然存在一些缺點，例如虛擬服務器相比于物理服務器，在穩定程度上還有所欠缺。由于虛擬環境下多臺服務器采用串聯方式連接，任何一個節點上出現問題，都會對后續的服務器運行造成干擾影響。

3.4 服務器虛擬化的未來發展趨勢

大數據、云計算等技術的發展，讓服務器虛擬化技術的推廣與應用成為了一種必然趨勢。現階段虛擬化技術運用中仍然存在的問題，就成為了下一步技術發展和優化的重點內容。下一步，服務器虛擬化技術將會在組織架構上做出調整，可以采用先將單臺物理服務器虛擬化，然后再將所有虛擬服務器進行并聯的方式，構建一個集成化的“服務器網絡”，這樣既可以提高數據共享效率，又可以保證一臺虛擬服務器發生故障后，不會對其他服務器產生影響，從而提高了整體運行的穩定性。

4 結語

云時代的到來、服務器虛擬化技術的應用，可以滿足對海量數據的存儲、篩選、分析與利用等工作，從而提高了數據價值，為管理決策提供了輔助參考。供電局要基于自身業務需求，搭建虛擬化服務器，將本單位所有的物理服務器連接起來，形成一個資源池，既可以提高整個信息系統的兼容性和響應速度，又能夠提高數據共享能力，對提升整體的業務效率和本單位的經營效益也有積極幫助。隨著云技術的不斷成熟，服務器虛擬化技術的應用也會更加廣泛。