虛擬服務器管理技術在機房管理中的應用

◆孟慶威

（中國石油天然氣股份有限公司大慶煉化分公司 黑龍江 163000）

隨著企業(yè)信息化建設的步伐加快以及各項信息業(yè)務的大力推進，業(yè)務系統(tǒng)數(shù)量近年來呈現(xiàn)驟增趨勢，所以企業(yè)中心機房需要對業(yè)務系統(tǒng)增設的新設備進行安裝調試，同時，機房的服務器與設備數(shù)量也隨著多年來的發(fā)展而日漸增多，導致機房內部的空間、機柜資源等愈發(fā)緊張，而且每年機房運行的電力消耗與硬件管理等方面投入的成本也在不斷增高，還伴隨著服務器利用效率低、系統(tǒng)災難恢復難等眾多不足[1]。因此，如何提升服務器設備利用效率、降低企業(yè)運營成本則成了擺在企業(yè)面前的一大難題，而虛擬服務器管理技術作為一種依托于計算機虛擬化技術而實現(xiàn)資源整合的方式，成了解決這一難題的有效途徑。

1 傳統(tǒng)機房管理模式存在的不足

網絡時代的來臨促使越來越多的軟件基于網絡平臺工作，而各應用軟件運行所處的操作系統(tǒng)版本、開發(fā)平臺等方面差異巨大，為了避免應用軟件運行出現(xiàn)軟故障，那么在傳統(tǒng)的機房管理中則要為新的應用系統(tǒng)單獨配備服務器，隨著應用軟件數(shù)量的增多，這種機房管理模式必然會造成服務器數(shù)量飆升，呈現(xiàn)出明顯不足。具體來講，體現(xiàn)在如下幾點：①靈活度不夠。在傳統(tǒng)的中心機房環(huán)境中，操作系統(tǒng)是系統(tǒng)運行、升級、測試與維護的根本，如果系統(tǒng)出問題，那么與服務器相關的部分均會受影響。而且在對引入的新系統(tǒng)展開測試時，還需創(chuàng)建全新環(huán)境，再加上服務器數(shù)量不會因為應用系統(tǒng)的增多而增多，所以具有一定局限；②資源利用率不高。在傳統(tǒng)的機房管理模式下，物理服務器資源完全固化，即便某些服務器的利用率非常低，但冗余資源也無法臨時分配給對配置資源要求高的系統(tǒng)，為了確保臨時需要高資源的系統(tǒng)需求，往往要采取更高資源配置，因而造成更大的資源浪費[2]；③災難恢復困難。當軟硬件出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)極易出現(xiàn)損壞與丟失，雖然傳統(tǒng)機房系統(tǒng)中有備份機制，但還是要保證系統(tǒng)的連續(xù)性一定要有雙機系統(tǒng)，否則會出現(xiàn)數(shù)據(jù)在災難時恢復困難的情況。

2 虛擬服務器管理技術在機房管理中的應用

隨著技術的快速更新，計算機硬件設備也在不斷升級，尤其是多核處理器與內存技術的全面革新，進一步推動了虛擬化技術的發(fā)展，實現(xiàn)了在單臺高性能多核服務器上創(chuàng)建多個虛擬機的可能，由此能夠完成過去需要使用多臺物理服務器才能完成的工作[3]。在機房管理中應用虛擬服務器管理技術，主要體現(xiàn)在如下三方面：

2.1 虛擬化主機程序

作為中心機房虛擬化架構系統(tǒng)的核心組成部分，虛擬化主機程序可看作是擁有強大功能的虛擬層，主要采用的是基于底層硬件系統(tǒng)的軟件技術，能夠在物理服務器上直接安裝，然后再進行虛擬服務器的創(chuàng)建。在單臺物理服務器上運行多臺虛擬服務器，也是對傳統(tǒng)機房管理模式的一種顛覆。

虛擬化主機程序的主要工作是向各虛擬服務器分配硬件資源，依據(jù)應用運行實際情況，將物理服務器的處理器、內存、網絡資源等按照實際需求分配給各個虛擬服務器。而每一臺虛擬服務器的關系就像是傳統(tǒng)意義上置身于機房中的物理服務器，不會因為基于同一硬件而出現(xiàn)影響[4]。對于用戶而言，虛擬服務器的體驗與物理服務器并無太大差別：將Windows 或Linux 操作系統(tǒng)安裝在虛擬服務器中，隨后再安裝需要的軟件；單個虛擬服務器同樣需要同時用到多種處理器資源，用以支持需要強大計算能力的應用系統(tǒng)，比如SQL 數(shù)據(jù)庫等；虛擬交換機同樣能在虛擬化主機程序中實現(xiàn)，其能將虛擬服務器分配至不同網絡環(huán)境中。此外，不管是安裝方法還是性能表現(xiàn)，虛擬服務器與物理服務器并無差別，均擁有不錯的操作體驗。

當然，相較于傳統(tǒng)的物理服務器而言，虛擬服務器的優(yōu)勢在于能夠按照不同應用系統(tǒng)的需要去合理分配硬件資源，避免了資源浪費。一般來講，機房的物理服務器大部分采購于同一時間，所以配置相差不大。然而各類應用軟件對服務器的配置需求卻千差萬別，比如DNS服務只需極低配置的服務器便可帶動，但是SQL 數(shù)據(jù)庫這種有著高訪問量與計算量的應用軟件，對服務器的配置要求自然就高。因此，如果是對配置要求不高的軟件卻依舊要占用高配置的物理服務器，這樣便會帶來較大的硬件資源浪費，而且物理服務器相互獨立，就算其他服務器的配置吃緊，也無法將冗余資源分配給其他服務器。反觀應用虛擬服務器管理技術，虛擬化主機程序便能以創(chuàng)建資源池的方式，實現(xiàn)為虛擬服務器實時最優(yōu)分配硬件資源的目的。一旦有虛擬服務器發(fā)生硬件資源無法支撐的情況，便可調用擁有其他虛擬服務器的冗余資源支持；待應用運行壓力緩解之后，在線將借用的資源“交還”給原來的虛擬服務器，大大提高了虛擬服務器所基于的物理服務器的資源利用效率。據(jù)測試表明，傳統(tǒng)機房管理模式下物理服務器硬件資源利用率在5%～15%左右，而應用了虛擬服務器管理技術且經過調配之后的服務器，其硬件資源利用率可達到60%～80%，這無疑是巨大提升。

2.2 數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)

應用虛擬化技術的虛擬服務器，本質上由磁盤文件與配置文件構成，而這些虛擬機文件主要存儲在數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的虛擬存儲空間中。其中，數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的創(chuàng)建主要分為本地存儲與共享存儲兩種：其一，本地存儲。該類型存儲直接創(chuàng)建在運行虛擬化主機程序的物理服務器上，存儲空間則由虛擬服務器所分配到的硬盤容量決定。這種存儲方式前期無須投入過多成本且結構簡便，缺點是后期擴展不便且功能不多；其二，共享存儲。依托共享存儲設備（比如SAN、ISCSI、NFS等）與機房內多臺運行虛擬服務器的物理服務器構建連接，實現(xiàn)共享存儲[5]。直接在共享存儲設備創(chuàng)建虛擬化存儲系統(tǒng)空間，同時間所有建立聯(lián)系的虛擬服務器均可共享訪問，這一存儲方式大大降低了虛擬服務器存儲要求，將所有資源聚焦于軟件處理即可。即使存儲容量出現(xiàn)不足，共享存儲設備還能實現(xiàn)擴容，雖然這種存儲方式的前期投入高且結構復雜，但其憑借優(yōu)異的可擴展性與功能性，為虛擬服務器運行提供了堅實基礎，因此也正逐步成為主流。

2.3 集中管理平臺

要想實現(xiàn)對虛擬服務器系統(tǒng)進行實時管理與性能監(jiān)控，則要在機房內配備獨立的集中管理服務器，并且為所有運行虛擬服務器的物理服務器組建集中管理平臺，只需要用戶登錄該平臺，便能對平臺內的虛擬服務器進行集中化管理與一站式操控。在集中管理平臺的監(jiān)測與管控下，不管是虛擬化主機程序還是共享數(shù)據(jù)存儲，均能發(fā)揮虛擬服務器管理技術中的眾多高級功能，比如虛擬資源動態(tài)分布、故障自動切換保護等[6]。借助共享存儲設備，集中管理平臺還能對加入的物理服務器實現(xiàn)跨越式資源動態(tài)分配，真正實現(xiàn)了物理服務器的硬件資源共享，甚至能讓各個虛擬服務器跨越物理服務器的限制實現(xiàn)動態(tài)遷移，實現(xiàn)真正意義上的負載均衡。在集中管理平臺的24 小時不間斷監(jiān)測下，機房中的物理服務器一旦出現(xiàn)硬件故障，集中管理平臺都會及時報警且將故障機的虛擬服務器自動切換遷移至無故障的物理服務器上，這一自動化操作能確保應用系統(tǒng)的持續(xù)化運行。

總而言之，唯有上述虛擬化主機程序、數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)以及集中管理平臺的協(xié)調配合，才能保證虛擬服務器的穩(wěn)定高效運行。

3 虛擬服務器管理技術在機房管理中的應用成效

相較于傳統(tǒng)的機房管理模式而言，虛擬服務器管理技術在機房管理中有著無法比擬的應用優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在以下幾點：①降低運營成本。虛擬服務器管理技術的應用可以對物理服務器的硬件資源最大化使用，從而無須過多的增設物理服務器。隨著物理服務器數(shù)量的減少，無論是前期的購置成本，還是后期的維護成本、能耗成本等，均能得到有效縮減；②提高運營效率。傳統(tǒng)機房管理中引入新的應用系統(tǒng)必須進行服務器購置、安裝、調試等工作，而虛擬服務器只需要磁盤文件與配置文件構成，新應用系統(tǒng)的引入直接復制文件即可，大大節(jié)省了配置時間；③提升服務水平。隨著虛擬資源動態(tài)分配、故障自動切換保護等高級功能的實現(xiàn)，保證了虛擬服務器的應用系統(tǒng)能連續(xù)、安全地運行，機房管理人員無須投入過多時間對硬件進行維護，將主要注意力放在系統(tǒng)維護方面，從而提升了客戶服務水平。

4 結束語

綜上所述，虛擬服務器管理技術作為依托于計算機虛擬化技術實現(xiàn)資源整合的一種方式，無論是技術、操作、管理還是理念方面，均是巨大轉變。通過應用虛擬服務器管理技術，能夠打造出高效化、生態(tài)化的中心機房，再加上Intel、AMD 等巨頭企業(yè)不斷有多個服務器與虛擬化架構系統(tǒng)的問世，在系統(tǒng)集成商的推進下，目前虛擬化技術更是得到了快速發(fā)展，這對傳統(tǒng)的中心機房管理模式形成了巨大沖擊。當然，在應用虛擬服務器管理技術對中心機房進行管理時，需要遵循適度原則，一方面不能為了虛擬化而虛擬化，否則容易矯枉過正；另一方面則講究優(yōu)化整合、循序漸進，先對運行壓力小的服務器予以虛擬化改造，有了一定經驗與能力之后，再嘗試對運行壓力大的服務器實施虛擬化。從目前發(fā)展來看，服務器虛擬化技術應用之下的機房管理模式必然是未來主流，并且有著廣闊的發(fā)展前景。