計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)的分析與應(yīng)用

摘 要：隨著信息化建設(shè)的飛速發(fā)展，通過(guò)采用虛擬化技術(shù)，對(duì)現(xiàn)有服務(wù)器進(jìn)行虛擬化整合，可以大幅提高服務(wù)器資源的利用率，有效降低設(shè)備及服務(wù)的采購(gòu)成本，提高業(yè)務(wù)的連續(xù)性。服務(wù)器虛擬化技術(shù)在我單位數(shù)據(jù)中心已經(jīng)實(shí)現(xiàn)部署應(yīng)用，它很好地解決硬件資源利用率低、維護(hù)困難、遷移備份繁瑣費(fèi)時(shí)等問(wèn)題，提高了管理效率并降低了建設(shè)成本。本文主要闡述了計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)的分析與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；虛擬化；技術(shù)；分析與應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TP303

隨著后信息化時(shí)代的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣。我國(guó)在計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展上相對(duì)于其他發(fā)達(dá)國(guó)家還有著很大的差距，為了更好地實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，我們對(duì)計(jì)算虛擬化技術(shù)進(jìn)行了有效地探索。計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)能夠提高服務(wù)器的有效運(yùn)行速度，保持高可靠性和靈活性，從而提升業(yè)務(wù)應(yīng)變能力，下面我針對(duì)計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)的分析與應(yīng)用進(jìn)行深入地研究和探討。

1 當(dāng)今計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)需要解決的問(wèn)題

隨著信息化建設(shè)步伐的加快，無(wú)論是學(xué)校，還是企事業(yè)單位、科研機(jī)構(gòu)都會(huì)面臨這樣的問(wèn)題。

1.1 為了滿(mǎn)足持續(xù)增長(zhǎng)的服務(wù)與應(yīng)用需求，就需要不斷增加新的服務(wù)器，導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器數(shù)量越來(lái)越多。

1.2 這些服務(wù)器基本上都是分散的，不同品牌、不同配置甚至不同的架構(gòu)。這就導(dǎo)致了硬件成本的上升、設(shè)備功耗和制冷需求的增加、管理人員的管理成本和復(fù)雜性的增加，同時(shí)靈活性、可靠性卻在降低。

1.3 還有一個(gè)最重要的問(wèn)題，那就是各個(gè)服務(wù)器的資料利用率普遍很低，大多數(shù)只有15%～20%。

因此如何提高服務(wù)器的利用率，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)靈活性和可靠性，減少服務(wù)器數(shù)量的增加，并簡(jiǎn)化服務(wù)器管理就成為一個(gè)突出的問(wèn)題。虛擬化技術(shù)就可以很好的解決這一問(wèn)題，在整合了應(yīng)用的同時(shí)可以提高資源利用率。

2 虛擬化技術(shù)分類(lèi)

虛擬化技術(shù)可以理解為將不同的獨(dú)立資源和邏輯單元?jiǎng)冸x，由原來(lái)的緊耦合關(guān)系整合形成松耦合關(guān)系的技術(shù)集合。對(duì)于虛擬化技術(shù)的應(yīng)用種類(lèi)繁多，在數(shù)據(jù)中心主要實(shí)現(xiàn)以下三個(gè)任務(wù)：

2.1 服務(wù)器虛擬化

通過(guò)使用虛擬化層，提供了硬件級(jí)的虛擬，為運(yùn)行于其上的操作系統(tǒng)映像提供了一整套虛擬的兼容硬件。這套虛擬硬件模擬了物理服務(wù)器所擁有的所有設(shè)備，在單一服務(wù)器上部署多套虛擬機(jī)，既提高了系統(tǒng)資源的利用率，同時(shí)也方便各個(gè)邏輯系統(tǒng)文件式的備份和恢復(fù)，降低新業(yè)務(wù)系統(tǒng)安裝部署的時(shí)間，加快新業(yè)務(wù)系統(tǒng)的調(diào)試過(guò)程，為數(shù)據(jù)中心在低成本基礎(chǔ)上擴(kuò)展做了有力支撐。

2.2 網(wǎng)絡(luò)虛擬化

在虛擬系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建立整個(gè)信息服務(wù)建構(gòu)，這些虛擬系統(tǒng)應(yīng)該通過(guò)一個(gè)高效靈活的虛擬網(wǎng)絡(luò)通信。在傳統(tǒng)的路由、三層交換的基礎(chǔ)上，部署虛擬交換機(jī)對(duì)虛擬化的服務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，可以提供更好的網(wǎng)絡(luò)策略和更細(xì)分化的網(wǎng)絡(luò)控制。

2.3 存儲(chǔ)虛擬化

使用虛擬化存儲(chǔ)，將信息化基礎(chǔ)設(shè)施中的所有存儲(chǔ)資源整合為一個(gè)大的存儲(chǔ)系統(tǒng)，通過(guò)統(tǒng)一管理對(duì)外以透明的方式提供存儲(chǔ)服務(wù)，應(yīng)用系統(tǒng)存儲(chǔ)空間分布在存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)上。根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)存儲(chǔ)速率和訪問(wèn)要求的不同，提供不同的存取方式。通過(guò)對(duì)存儲(chǔ)資源的統(tǒng)一整合，將數(shù)據(jù)從邏輯上整合起來(lái)，分布式的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，使服務(wù)器具備強(qiáng)大的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展能力，當(dāng)業(yè)務(wù)需求增加時(shí)，可通過(guò)動(dòng)態(tài)增加存儲(chǔ)單元設(shè)備，以滿(mǎn)足業(yè)務(wù)需求。

3 計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)的應(yīng)用

我們以軟件虛擬化拆分類(lèi)型的虛擬服務(wù)器技術(shù)為例來(lái)說(shuō)明。在一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)上以操作系統(tǒng)為支撐，通過(guò)虛擬化軟件（如VMware）使多個(gè)操作系統(tǒng)在同一時(shí)間運(yùn)行在一臺(tái)主機(jī)上。也就是在一臺(tái)機(jī)器上可以支持Linux，Windows，UNIX等操作系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行，而不需要重啟機(jī)器就能切換操作系統(tǒng)。簡(jiǎn)單地講，就是將物理機(jī)器、操作系統(tǒng)及其應(yīng)用程序“打包”成為一個(gè)文件。

虛擬化技術(shù)提高了資源的利用率，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)管理，實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器整合，可以給數(shù)據(jù)中心帶來(lái)以下優(yōu)勢(shì)：（1）減少服務(wù)器的數(shù)量，虛擬化技術(shù)可以支持實(shí)現(xiàn)物理資源和資源池的動(dòng)態(tài)共享，可通過(guò)動(dòng)態(tài)資源配置提高對(duì)業(yè)務(wù)的靈活適應(yīng)力，滿(mǎn)足不斷變化的業(yè)務(wù)需求，同時(shí)也減少硬件采購(gòu)成本；（2）降低管理復(fù)雜度，通過(guò)服務(wù)器虛擬化減少物理資源管理；隱藏物理資源的部分復(fù)雜性；簡(jiǎn)化了服務(wù)器部署、管理和維護(hù)工作。數(shù)據(jù)中心可以更多關(guān)注系統(tǒng)平臺(tái)的管理，業(yè)務(wù)管理更多歸于業(yè)務(wù)部門(mén)；（3）提高兼容能力，一些應(yīng)用之間的版本、數(shù)據(jù)庫(kù)、操作系統(tǒng)等之間可能產(chǎn)生的沖突，應(yīng)用虛擬化技術(shù)可以避免類(lèi)似問(wèn)題；（4）提高數(shù)據(jù)備份的可靠性，支持快速轉(zhuǎn)移和復(fù)制虛擬服務(wù)器，提供一種簡(jiǎn)單便捷的災(zāi)難恢復(fù)解決方案，虛擬化更可以支持透明負(fù)載均衡、動(dòng)態(tài)遷移、故障自動(dòng)隔離、系統(tǒng)自動(dòng)重構(gòu)等高可靠服務(wù)器應(yīng)用環(huán)境。

目前我單位數(shù)據(jù)中心主要是部署x86架構(gòu)的服務(wù)器，由于用戶(hù)數(shù)量和服務(wù)種類(lèi)的不斷增加，服務(wù)器的臺(tái)數(shù)也不斷增加，管理和規(guī)劃方面的難度越來(lái)越大；同時(shí)已有的服務(wù)器資源卻不能被充分利用，當(dāng)有新的系統(tǒng)需要部署就需要購(gòu)置新的服務(wù)器，也使大量的服務(wù)器的配置檢測(cè)和升級(jí)成了一項(xiàng)耗費(fèi)時(shí)間和精力的工作。

對(duì)于數(shù)據(jù)中心的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，VMware能夠提供完整的服務(wù)器虛擬解決方案。通過(guò)在物理主機(jī)上安裝部署ESXI，并把服務(wù)器加入到VCenter進(jìn)行虛擬化整合，然后根據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的需求，可在這個(gè)虛擬化平臺(tái)上安裝部署獨(dú)立系統(tǒng)，運(yùn)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用，獨(dú)立地向外提供服務(wù)統(tǒng)一規(guī)劃之后的服務(wù)器群，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的資源調(diào)度和共享。此外，可以與存儲(chǔ)虛擬化相結(jié)合，將應(yīng)用所需的存儲(chǔ)放在不依賴(lài)于物理服務(wù)器的獨(dú)立存儲(chǔ)資源上，建立在虛擬網(wǎng)絡(luò)上的系統(tǒng)更可以實(shí)現(xiàn)在不同的物理主機(jī)之間的資源調(diào)度。虛擬化技術(shù)一方面提高了系統(tǒng)的資源利用率，另一方面也可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)冗余和負(fù)載平衡，另外還可以配合虛擬交換技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在物理網(wǎng)絡(luò)上的對(duì)虛擬網(wǎng)絡(luò)的精準(zhǔn)控制。

4 虛擬化技術(shù)在公安刑事偵查領(lǐng)域的應(yīng)用案例分析

目前我單位現(xiàn)有視頻偵查和電信偵查兩套核心應(yīng)用系統(tǒng)，作為我市公安系統(tǒng)技術(shù)含量最高的應(yīng)用平臺(tái)，承擔(dān)了全市最為重要和復(fù)雜的刑事案件數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，因此必須保證系統(tǒng)可以對(duì)數(shù)據(jù)高速安全地集中讀取、運(yùn)行和存儲(chǔ)備份。通過(guò)VMware系統(tǒng)的部署，為數(shù)據(jù)保存、數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)備份提供了充分的技術(shù)保障，提供的數(shù)據(jù)庫(kù)集群，可以幫助用戶(hù)實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，并滿(mǎn)足高可用性的需求。虛擬化技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的高性能集群系統(tǒng)，集成了并行處理、負(fù)載均衡和高可用性的集群平臺(tái)。結(jié)合Oracle9iRAC并行數(shù)據(jù)庫(kù)，在Windows和Linux平臺(tái)上為大型數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用提供高處理能力、高可用、高性?xún)r(jià)比的數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)。由此可見(jiàn)，虛擬化技術(shù)的綜合應(yīng)用，為我市公安刑事偵查的信息化建設(shè)提供了實(shí)際可行的應(yīng)用方案和硬件支持，迅速提高其工作效率和準(zhǔn)確度。

5 結(jié)束語(yǔ)

采用計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)不僅能充分發(fā)揮服務(wù)器性能，提高資源利用率，提升服務(wù)可用性，降低IT運(yùn)營(yíng)成本，包括硬件、許可服務(wù)及運(yùn)行維護(hù)成本，同時(shí)能減少能源消耗，實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保。

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作者單位：天津市公安刑事偵查局，天津 300191