淺談?dòng)?jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)在政府部門中的應(yīng)用

住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部信息中心 汪麗娟

1 背景

在當(dāng)前許多政府部門單位中，行業(yè)管理內(nèi)容明確、信息化建設(shè)的時(shí)間相對(duì)比較早的單位，數(shù)十個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)在通常情況下同期運(yùn)行，這些應(yīng)用系統(tǒng)往往是由在不同的軟件公司在不同的開發(fā)。所以，服務(wù)器的采購(gòu)大多也是隨項(xiàng)目購(gòu)買，由此造成服務(wù)器數(shù)量多，性能不一、品牌種類繁雜，通常是一臺(tái)服務(wù)器運(yùn)行單個(gè)應(yīng)用，但在多數(shù)情況下，這些服務(wù)器的負(fù)載通常只有10%左右。其中，一部分應(yīng)用系統(tǒng)為了保證業(yè)務(wù)服務(wù)的連續(xù)性，還采用了雙機(jī)熱備的方式，如此，形成了服務(wù)器資源雙倍閑置的情況。隨著服務(wù)器數(shù)量的增加，機(jī)房空間飽和、電力能源消耗過(guò)大的問(wèn)題比較明顯，因散熱問(wèn)題引發(fā)的系統(tǒng)故障也是頻發(fā)不斷。

數(shù)據(jù)方面，政府部門各單位由于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不一、開發(fā)公司不同、工作習(xí)慣不同，生產(chǎn)和歸檔的數(shù)據(jù)也各自不同，并且政府部門單位的數(shù)據(jù)多以業(yè)務(wù)流程和結(jié)果數(shù)據(jù)為主，同時(shí)具有時(shí)效性、階段性，不會(huì)像一些大型企業(yè)的交易數(shù)據(jù)，每天以上百G的速度任增加，并長(zhǎng)期存檔，所以大多數(shù)單位的數(shù)據(jù)還是使用操作系統(tǒng)自身的功能和服務(wù)器自帶的存儲(chǔ)空間，為網(wǎng)絡(luò)上各應(yīng)用系統(tǒng)提供如FTP、CIFS、NFS等多種文件共享服務(wù)。這種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)易受服務(wù)器空間、性能約束，并且受其自身操作系統(tǒng)的影響，數(shù)據(jù)的安全性也并不樂觀。

維護(hù)方面，一些政府部門由于各種原因，下屬單位也會(huì)建立小型、微型機(jī)房，同時(shí)為了節(jié)省開支，這些下屬單位通常不會(huì)為機(jī)房設(shè)立專管部門，配備專門維護(hù)人員，由此這些服務(wù)器的部署、維護(hù)管理成為死角，一些不恰當(dāng)?shù)牟僮鲿?huì)直接導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失，業(yè)務(wù)中斷的現(xiàn)象也是時(shí)有發(fā)生。

通過(guò)分析以上的問(wèn)題，可以看出，虛擬化技術(shù)在這種條件下應(yīng)用最為適合，利用虛擬化技術(shù)的自動(dòng)化智能管理、硬件資源整合、操作系統(tǒng)級(jí)別的高可用等特性，構(gòu)建功能強(qiáng)大的應(yīng)用中心，為應(yīng)用系統(tǒng)的管理、運(yùn)行和維護(hù)保駕護(hù)航。

2 解決方案

虛擬化模式主要有兩種，下面將分別對(duì)這兩種模式在實(shí)際中的使用進(jìn)行討論：

1）最為廣泛運(yùn)用的模式之一是將單一的硬件資源在邏輯上表達(dá)成多種形式，這種模式是指雖然它只包含一個(gè)物理資源，但對(duì)它的邏輯使用者，呈現(xiàn)的則是多個(gè)可用的資源，在與這些虛擬資源交互的同時(shí)，仿佛就如同和真正的物理資源交互一樣。服務(wù)器的虛擬化便是使用了這樣的模式，利用專門的虛擬化軟件，可以將一臺(tái)物理服務(wù)器虛擬成為多個(gè)邏輯服務(wù)器，這些邏輯服務(wù)器擁有特定的內(nèi)存、磁盤空間、CPU頻率及數(shù)量，同時(shí)擁有指定的操作系統(tǒng)，對(duì)于使用者來(lái)講，就如同一臺(tái)臺(tái)真實(shí)存在的服務(wù)器，而使用者永遠(yuǎn)不必關(guān)心他們之間是如何共享資源，分擔(dān)負(fù)載的。

在每一臺(tái)物理服務(wù)器上運(yùn)行的虛擬化軟件又能夠相互關(guān)聯(lián)、協(xié)調(diào)，在負(fù)載過(guò)高的情況下，自動(dòng)將物理資源，分配給更需要它的虛擬服務(wù)器。在遇到物理服務(wù)器故障時(shí)，將其上運(yùn)行的虛擬服務(wù)器自動(dòng)遷移并分擔(dān)至其他運(yùn)行良好的物理服務(wù)器中。如此一來(lái)，少量的服務(wù)器便可以完成先前數(shù)臺(tái)服務(wù)器才可能完成的工作，這些服務(wù)器的性能也從此能夠得到充分發(fā)揮，同時(shí)大大降低的維護(hù)的難度，提高了應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，機(jī)房的電力能源消耗、空間飽和等問(wèn)題也能夠得到明顯的緩解

目前流行的服務(wù)器虛擬化軟件主要有，VMware VSphere、Microsoft Hyper-V、Citrix Xen，其中、部分虛擬化軟件中還加入了快照的功能，能夠?qū)?yīng)用系統(tǒng)的一個(gè)運(yùn)行時(shí)刻保存下來(lái)，在任何一個(gè)時(shí)刻恢復(fù)，對(duì)于一些頻繁更新，持續(xù)改進(jìn)的應(yīng)用系統(tǒng)，可以在其遇到災(zāi)難性癱瘓的時(shí)刻，瞬間恢復(fù)到最后一次保存的運(yùn)行狀態(tài)而無(wú)需額外的工作，極大的保證應(yīng)用系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行。

2）將多種硬件資源在邏輯上表達(dá)成一種形式的模式多用于封裝不同或相同的物理資源，以統(tǒng)一的邏輯服務(wù)方式對(duì)外的表現(xiàn)。存儲(chǔ)虛擬化就是一個(gè)典型的范例，存儲(chǔ)虛擬化可以將分散的存儲(chǔ)設(shè)備整合一起，對(duì)外呈現(xiàn)為一個(gè)大型的存儲(chǔ)系統(tǒng)，使用者并不需要關(guān)心自己的數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在哪個(gè)設(shè)備上、也無(wú)需關(guān)心該設(shè)備容量是否夠用，所有的操作仿佛就像在操作一臺(tái)存儲(chǔ)設(shè)備一樣。

對(duì)于有條件的，使用存儲(chǔ)設(shè)備品牌、類型一致的數(shù)據(jù)中心，虛擬化通常是使用該品牌提供的基于設(shè)備的虛擬化解決方案，通過(guò)增加必要的控制模塊，實(shí)現(xiàn)SAN(Storage Area Network存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng))整合或NAS(Network Attached Storage網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ))整合，這種整合后性能最好，帶來(lái)的可擴(kuò)展性也更強(qiáng)。而對(duì)于使用存儲(chǔ)品牌不一致、設(shè)備種類也不一致的數(shù)據(jù)中心，虛擬化通常采用基于主機(jī)的存儲(chǔ)虛擬化，即通過(guò)在一個(gè)或多個(gè)主機(jī)上安裝代理或管理軟件，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)虛擬化的控制和管理，由于該方案受主機(jī)性能和安全性的影響，這種方式僅作為存儲(chǔ)環(huán)境改造過(guò)渡時(shí)期使用。

通過(guò)存儲(chǔ)設(shè)備的虛擬化，將不同時(shí)期購(gòu)買的不同性能和不同型號(hào)的存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行整合，充分利用設(shè)備的性能，減少額外購(gòu)買存儲(chǔ)設(shè)備的投入和淘汰設(shè)備帶來(lái)重復(fù)投資。同時(shí)與服務(wù)器虛擬化軟件的結(jié)合，將虛擬服務(wù)器的資源運(yùn)行在存儲(chǔ)設(shè)備上，通過(guò)存儲(chǔ)設(shè)備自身的磁盤管理機(jī)制，提高數(shù)據(jù)的安全性，并利用存儲(chǔ)設(shè)備性能上的優(yōu)勢(shì)，提升服務(wù)器應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行性能。此外通過(guò)創(chuàng)建集群（如：oracle數(shù)據(jù)庫(kù)集群）模式的應(yīng)用，利用存儲(chǔ)性能優(yōu)勢(shì)結(jié)合集群優(yōu)勢(shì)提供應(yīng)用服務(wù)的高擴(kuò)展、高性能、高穩(wěn)定性。

3 結(jié)語(yǔ)

由政府部門信息化發(fā)展的各種特點(diǎn)，可以看出通過(guò)運(yùn)用目前已經(jīng)成熟的虛擬化技術(shù)，可以極大的降低政府機(jī)關(guān)部門里的硬件設(shè)備和軟件應(yīng)用的耦合性，使硬件設(shè)備的購(gòu)買，運(yùn)維、管理，更具規(guī)劃性、經(jīng)濟(jì)性，也使應(yīng)用系統(tǒng)的維護(hù)和管理更具效率。同時(shí)也為將來(lái)數(shù)據(jù)中心的發(fā)展提供了極強(qiáng)的擴(kuò)展空間，更為創(chuàng)建政府各部門的私有云平臺(tái)，提供了良好的基礎(chǔ)。