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服务器虚拟化技术在数据中心的应用
发布时间:2014-6-20阅读:785
随着高校信息化不断发展,学校的教学科研管理全部实现数字化,对服务器硬件的需求不断加大。数据中心机房资源日趋紧张,然而通过对数据中心全局服务器设备使用情况的调查发现,大部分的服务器又存在严重的资源闲置和浪费情况。为了有效改变这种状况,信息网络中心经过多方面的调查研究,决定进行服务器虚拟化项目建设。

1.服务器虚拟化相关技术介绍

  服务器虚拟化技术是将传统的物理主机通过虚拟化软件,将物理主机的CPU、内存和硬盘存储空间整合成统一的逻辑资源池,再从逻辑资源池中创建几个几十甚至几百个虚拟服务器为应用提供服务,从而提高资源利用率,简化服务器管理。以分区为基础的服务器虚拟化技术,目前主流的技术有硬件分区、虚拟机、准虚拟机和操作系统级虚拟化这四种。硬件分区技术通过对硬件资源划分各个区域,每个区域都拥有各自独立的硬件资源,并安装独立的操作系统。虚拟机技术即在底层硬件资源之上安装一个主操作系统,并在其上加装虚拟层,通过虚拟层模拟出的硬件设备来实现分区。而安装在虚拟层上的从操作系统可以完全的使用底层的硬件资源,不会对资源造成浪费,而且物理机上运行的服务可以实时迁移到虚拟机上实现,灵活性较好。VMware采用的就是虚拟机技术,使用全虚拟化技术。准虚拟机技术最为显着的特点是通过修改操作系统的内核,加入一个Hypervisor层。操作系统级虚拟化是指服务器在操作系统层面进行虚拟化。Parallels的Virtuozzo/OpenVZ是操作系统级虚拟化的代表。

  2.数据中心服务器虚拟化系统的构建

  2.1 学校数据中心存在的问题

  随着信息化水平的不断提高,数据中心规模的不断扩大,各种服务器、存储设备不断增加,数据中心面临的问题凸显。

  (1)中心机房空间日益紧张,机房建设与运营成本高。

  (2)机房电力紧张,每天耗电超过2100度,每年超过78万度。

  (3)服务器的使用效率普遍较低。同时,各部门对服务器数量的需求越来越多,很难得到满足,临时增加服务器又十分困难,购置周期长。

  (4)目前数据中心里存在着大量的异构系统,造成数据冗余,信息孤岛随处可见。

  (5)安全控制与数据备份困难,灾难恢复困难。

  2.2 服务器虚拟化需求分析

  学校数据中心需要合理有效地减少运营成本,降低管理复杂度和管理维护人员的工作量,使软硬件资源的合理分配,提升软硬件兼容性,使得服务安全性和数据稳定性得到有效提升。

  学校数据中心服务器虚拟化项目要满足三个层面的需求,管理层:期望以最小投资完成最大效益,不希望产生过多资源浪费情况;运维人员:希望硬件维护简单易行,给每套业务系统足够多的资源,有剩余资源应对突发事件;用户:期望系统7x24小时高速稳定运行,即使出现问题也能够及时恢复,不影响业务办理和使用。

  3.数据中心服务器虚拟化系统的实施

  3.1 服务器虚拟化实施评估

  根据学校的实际情况,数据中心服务器虚拟化的规划主要就是在利用现有硬件设备的基础上,适当增设新的设备,利用VMware vSphere对物理资源和系统资源作统筹调整。

  首先需要对即将实施虚拟化的服务器硬件资源进行统计,学校数据中心现有各品牌服务器近50台,运行着校内各种应用和业务系统。经调查,有些服务器的使用率严重不均衡,如OA系统,只有在上班工作时间才会被使用,其余时间均处于闲置状态,而为了能保证服务质量,又不能降低服务器的硬件配置。利用VMware vSphere对服务器进行整合,最大限度的利用现有的服务器资源,解决服务器资源利用率不均衡的问题。对于现有的部分老旧服务器并不适合构建VMware虚拟化平台,需要购置新服务器,只有数据存储是新购置可以使用。

  新购置6台IBM X3650M4服务器,对其进行虚拟化设计,可以虚拟出40台服务器。在原有服务器中选用一台IBM X3650M3服务器安装vCenter Server,用于管理多台ESX Server,对整个虚拟数据中心作统一调控和管理。再另外选用一台IBM X3650M3安装VMware ConsolidationBackup(VCB)作为专用的备份服务器,及时对虚拟机进行备份。新购置的IBM DS5020作为存储。其中:

  IBM X3650M4的配置为:中央处理器INTEL六核至强E5-2620 CPU,CPU主频2GHz,2个CPU,内存为128GB(16x8GB),硬盘为2块300GB SAS 2.5寸,支持热插拔,磁盘阵列为RAID 1,自带2个双端口千兆网卡,1个HBA卡,双电源。

  服务器虚拟化的系统拓扑图如图1所示。

 

  图1 服务器虚拟化的系统拓扑图

  3.2 服务器虚拟化实施步骤

  (1)在服务器硬件层面上导入虚拟层,即在IBMX3650M4服务器上安装配置VMware ESX Server,在IBMX3650M3服务器上安装配置VMware vCenter Server,通过在办公台式机上安装VMware vSphere Client来对服务器进行访问和综合调配,并在VMware ESX Server上创建虚拟机。根据之前的规划评估,需要在6台IBM X3650M4服务器上安装VMware ESX Server ,服务器名称为VPServer1-6,IP地址为10.1.18.201-206.在1台IBMX3650M3上安装VMware vCenter,服务器操作系统为Windows Server 2008.需要注意这台vCenter Server必须和ESX Server设置为同一网段。vCenter Server的IP地址10.1.18.200,服务器名称VPServer0.

  在办公台式机上安装VMware vSphere Client,输入安装vCenter Server的Windows Server 2008服务器的IP 地址10.1.18.200即可访问。

  (2)在部署的vSphere虚拟化平台中,激活虚拟化群集的HA功能,在物理服务器宕机时其上所运行的虚拟机可以在其他物理机上自动的启动,第一时间恢复所有虚拟机的状态,达到在物理硬件发生故障等问题时服务可以自动恢复的目的。可以利用vMoiton完成动态迁移,并对资源和性能进行统一调配,管理服务器。

  (3)安装VMware Consolidation Backup作为专用的备份服务器,对虚拟机进行备份。

  目前学校的信息门户、办公系统、学工系统、数据交换平台、精品课程、网站群系统都已经运行在VMware虚拟化平台上。

  3.3 服务器虚拟化实施经验

  (1)服务器虚拟化的应用为学校数据中心带来一种全新的资源管理模式,将系统中的有效资源合成一个资源池进行统一规范管理和分配。

  (2)各业务虚拟机相互隔离,就像实体物理机一样,逻辑更加清晰,维护更加方便,系统更加安全。

  (3)简化数据中心管理,更加适应动态业务需求,提升运作效率和管理便捷度。

  (4)模板的功能使系统安装简便,部署方便快速,减少硬件维护工作量,提高管理效率,节约管理成本。

  (5)改进了服务器的管理灵活性,简化统一了资源调配,减轻了人员工作量,加快了应用程序开发和部署的生命周期。

  (6)虚拟化也存在一定的局限性,对于运行过程中需要长时间消耗大量的磁盘I/O和内存资源的应用、大量需要备份的成果数据服务、大型数据库服务器等目前还不适合服务器虚拟化。

  4.结束语

  在虚拟化实施中,需要分析现有平台和应用系统,明确虚拟化范围。大规模的虚拟化应用是目前基础设施云计算的基础,在时机成熟时,学校将于2015年平稳的向云计算中心转型。同时,服务器虚拟化的安全问题也值得进一步研究,服务器虚拟化的安全问题是相对的,它在备份、恢复、迁移的功能外存在着一定的风险。据资料显示,60%虚拟机的安全性低于物理服务器。为加强服务器虚拟化安全问题,学校会进一步完善相关方案。

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本文由华昊数据整理发布,修订2014-6-20

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