P2V技術在校園信息化平臺中的應用

李 劍

江蘇廣播電視大學/江蘇城市職業(yè)學院 江蘇南京 210036

P2V技術在校園信息化平臺中的應用

李 劍

江蘇廣播電視大學/江蘇城市職業(yè)學院 江蘇南京 210036

在研究虛擬化并對當前所在的網絡中心信息化現狀分析的基礎上，基于P2V技術并用VMware軟件將多個應用系統(tǒng)無縫遷移到構建的虛擬機群中，大大提高了資源利用率，同時提高了系統(tǒng)的可用性和可靠性，實現了降低維護成本等目的。

虛擬化；P2V；校園信息化平臺；VMWare

近年來，隨著校園信息化建設不斷深入，各種應用系統(tǒng)快速增加，網絡中心承擔的系統(tǒng)維護和管理的工作越來越多。但是由于硬件系統(tǒng)分散，維護工作困難且資源的使用效率不高，使得整個校園信息化的發(fā)展遇到瓶頸。

虛擬化技術是實施云計算最關鍵、最核心的技術原動力，其發(fā)展為上述問題提供了新的可行解決方案。本文核心工作是在研究虛擬化并對校園信息化平臺現狀分析的基礎上，采用P2V(Physical to Virtual)技術將校園信息化平臺無縫遷移到虛擬機群中，使得平臺可以充分利用資源，并且遷移后整個平臺的軟件系統(tǒng)能正常運行。

1 虛擬化相關技術

1.1 虛擬化的相關概念

所謂虛擬化，現在還是個廣泛而變化的概念，IBM將虛擬化定義為“虛擬化是資源的邏輯表示，它不受物理限制的約束”。虛擬化的核心思想是使用虛擬化軟件在一臺物理機上虛擬出一臺或多臺虛擬機，其中虛擬機是指使用虛擬化軟件模擬的且具有完整硬件功能的、運行在一個隔離環(huán)境中的邏輯計算機系統(tǒng)。虛擬化以透明的、通用的方式向用戶提供抽象的各類資源，且對用戶隱藏了不必要的細節(jié)而享受與物理機相同的用戶體驗。

服務器虛擬化是將系統(tǒng)虛擬化技術應用于服務器，將一臺物理服務器虛擬成若干個服務器使用，它通過虛擬化軟件向上提供對硬件設備的抽象和對虛擬服務器的管理。服務器虛擬化能夠通過區(qū)分資源的優(yōu)先次序并隨時隨地將服務器資源分配給最需要它們的工作負載來簡化管理并提高效率，從而減少為單個工作負載峰值而儲備的資源。

1.2 P2V技術

系統(tǒng)遷移是指把源主機上的操作系統(tǒng)和應用程序移動到目標主機，并且能夠在目標主機上正常運行。通常，物理機之間的遷移依靠的是系統(tǒng)備份和恢復技術，即在源主機上實時備份操作系統(tǒng)和應用程序的狀態(tài)，然后把存儲介質連接到目標主機上，最后在目標主機上恢復系統(tǒng)。目前，系統(tǒng)遷移主要分為3類：P2V，V2V(Virtual-to-Virtual)，V2P(Virtual-to-Physical)。

所謂P2V，即從物理機到虛擬機的遷移，它能遷移物理服務器上的操作系統(tǒng)及其上的應用軟件和數據到VMM(Virtual Machine Monitor)管理的虛擬服務器中(如圖1所示)。

圖1 P2V的原理圖

其主要涉及3種角色(見表1)。

表1 遷移的角色

在遷移過程中，由控制機獲取源物理機的資源信息，在目標機開辟相應的虛擬機?？刂茩C讀取源物理機的硬盤及配置信息，將硬盤數據進行轉換，形成相應的虛擬機磁盤數據，并在目標機上部署。

1.3 VMware

當前，虛擬化業(yè)界的主要公司VMware，Xen，Microsoft都推出了各自的服務器虛擬化軟件。VMware提供了一整套基于虛擬機構架的虛擬硬件，包括主板芯片集、CPU、內存、磁盤、端口以及顯示設備等。每個虛擬機在這些抽象的資源上運行各自不同的操作系統(tǒng)和應用程序，支持多種操作系統(tǒng)。VMware與同類產品比較，可以更好地利用硬件和軟件資源，具有全面的可用性和災難恢復產品。其配套的VMware vCenter Converter提供了快速而高效的P2V服務，并能提供熱遷移等多種服務方式。

2 P2V的實施

2.1 現狀分析

當前，校園信息化平臺現狀的發(fā)展遇到瓶頸，具體如下：

(1)校園信息化平臺承載的子系統(tǒng)多且分散部署在多臺服務器上，對于系統(tǒng)管理員而言，維護多臺機器工作量很大。網絡中心信息化平臺的現狀如圖2所示。

圖2 校園信息化平臺的各組成系統(tǒng)的拓撲圖

(2)資源利用率低。每個信息系統(tǒng)獨占服務器，而信息系統(tǒng)本身對于服務器的利用率往往較低，服務器的CPU使用率經常在5%～20%。大量的計算資源被浪費，同時需要空調等制冷，進而造成了電力資源浪費。

(3)單一系統(tǒng)的負載能力不能滿足不斷增加的服務訪問請求。

(4)系統(tǒng)硬件已經有一定年限，隨著時間推移，承載應用系統(tǒng)的多臺PC機或服務器硬件的可靠性和可用性下降。雖然配備了新的高性能機器，但直接在上面克隆出各項校園信息化平臺是困難的。

因此，使用P2V技術對解決校園信息化平臺的發(fā)展瓶頸是非常必要的。簡單來說，就是使用P2V對現有的信息系統(tǒng)進行系統(tǒng)遷移并整合，從以往單臺服務器運行單信息系統(tǒng)，遷移到虛擬機群里，統(tǒng)一使用資源。

2.2 系統(tǒng)規(guī)劃

系統(tǒng)遷移前，需要對校園信息化平臺的所有子系統(tǒng)進行分析，以保障順利運行。對于每個子系統(tǒng)，必須對其在虛擬機中的部署情況進行規(guī)劃，需要考慮以下方面：

(1)系統(tǒng)部署環(huán)境，即考慮該信息系統(tǒng)需要的環(huán)境，包括其操作系統(tǒng)、網絡環(huán)境等，以便在服務器內劃分相應的資源提供給該系統(tǒng)部署使用。

(2)獨占性，即系統(tǒng)是否可與其他系統(tǒng)整合，共同部署在一臺虛擬機中，或是需要獨占虛擬機。

(3)安全性，即系統(tǒng)是否需要與其他虛擬機進行隔離屏蔽。

2.3 遷移實施

2.3.1 系統(tǒng)數據收集評估

收集系統(tǒng)數據，用以評估系統(tǒng)虛擬化的必要性。一般來說，可以使用Windows的性能工具收集整理各個服務器上信息系統(tǒng)的運行狀況，如CPU、存儲器和網絡狀況等指標。

2.3.2 系統(tǒng)整理

在遷移前，先對相應系統(tǒng)和服務器進行清理，避免因為文件過多導致遷移時間和系統(tǒng)停機時間過長，影響系統(tǒng)的日常使用。另外過多無用的文件遷移也會產生無謂的消耗，占用大量資源。

2.3.3 P2V遷移

在遷移過程中使用的VMware ESX Server作為目標機，其功能是將處理器、存儲器和網絡資源抽象為多個虛擬機；使用VMware Converter Standalone作為控制機，用于將虛擬機和物理機轉換為VMware虛擬機。其中，在VMware Converter Standalone中包含有多個組件，其各個組件在遷移過程中的角色(見表2)。

表2 Vmware Converter組件

2.3.4 測試交付

在完成物理機向虛擬機的遷移過程后，需要將虛擬機部署到網絡中進行試用。經過7×24h的穩(wěn)定試用，并經受相應的壓力和功能測試后，即可交付試用。

3 結果分析

在完成物理機向虛擬機的遷移后，經過各項測試，各信息系統(tǒng)可以發(fā)揮原有的功能。經壓力測試，虛擬機表現出的各項性能指標與原系統(tǒng)相近。同時，整個系統(tǒng)平臺的各項性能指標都得到明顯提升。其前后對比見表3：

表3 遷移前后的數據對比

4 結束語

如何在現有平臺上構建提供更有質量的平臺服務，以及如何在平臺上開發(fā)更為有效的應用以提供軟件服務將是未來的工作重點。同時，由于系統(tǒng)的整合，使得現有的服務器更加集中。這一變化帶來了管理高效便捷的同時，也隱藏了巨大的安全隱患。因此，基礎設施的安全性也將是未來研究的重要方向。

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Application in campus information platform with P2V technology

Li Jian
Jiangsu radio and TV university, The city college of Jiangsu, Nanjing, 210036, China

This paper majors in the study of visualization technology and the analysis of the requirement in the network center with the P2V technology and VMware, these systems have been migrated to the virtual machine cluster. This makes full use of the software and hardware resources and improves the quality of system especially in reliability and usability aspect.

virtualization; P2V; campus information platform; VMware

2011-10-24 稿件編號：1110094

李劍，碩士，工程師。