服務(wù)器虛擬化在校園的構(gòu)建與應(yīng)用

蔣遠(yuǎn)輝，許小華

（延安職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西延安716000）

服務(wù)器虛擬化可以解決校園信息化過程中硬件設(shè)施重復(fù)投入、信息系統(tǒng)各自孤立、多系統(tǒng)多平臺管理困難、硬件資源的利用率、IT資源不斷膨脹等問題。虛擬服務(wù)器通過云平臺進(jìn)行統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度，能有效提高校園服務(wù)器的管理水平。

一、虛擬化技術(shù)的發(fā)展和分類

虛擬技術(shù)開始于上世紀(jì)60年代，虛擬化對象是各種各樣的資源。1959年,計算機(jī)科學(xué)家Christopher Strachey發(fā)表了一篇名為《Time Sharing in Large Fast Computers》的學(xué)術(shù)報告，提到了虛擬化的概念，這也是虛擬化的萌芽階段。上世紀(jì)60至70年代，IBM開發(fā)出操作系統(tǒng)的虛擬化技術(shù)，并在大型機(jī)上商用。20世紀(jì)90年代末，全球范圍IT行業(yè)得到了迅猛發(fā)展，IT平臺的規(guī)模和復(fù)雜度呈現(xiàn)大幅度提升，很多企業(yè)的IT機(jī)構(gòu)因為這種提升面臨一種困境，就是高昂的硬件和管理運(yùn)營成本，緩慢的業(yè)務(wù)部署以及缺乏統(tǒng)一管理的基礎(chǔ)架構(gòu)。在這樣的情況下第二代虛擬化技術(shù)出現(xiàn)并應(yīng)用于小型機(jī)。21世紀(jì)以來，各種虛擬化技術(shù)涌現(xiàn)，并且虛擬化的思路被用到服務(wù)器以外的領(lǐng)域，形成各種各樣的虛擬化技術(shù)。服務(wù)器虛擬化技術(shù)以其對硬件資源的高效整合、管理模式的簡化、運(yùn)維成本的降低等諸多優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用到數(shù)據(jù)中心建設(shè)中[1]。80年代至今服務(wù)器虛擬化發(fā)展的基本狀況如圖1所示。

由虛擬化技術(shù)的發(fā)展歷史可以看到其目標(biāo)就是實現(xiàn)對IT資源的充分利用。

虛擬化是指從邏輯角度對資源進(jìn)行配置，是物理實際的邏輯抽象。通常所說的虛擬化是指服務(wù)器虛擬化技術(shù)，除此之外，還有網(wǎng)絡(luò)虛擬化和存儲虛擬化技術(shù)。隨著云計算和虛擬化技術(shù)的發(fā)展，虛擬化成為校園信息化建設(shè)或改造的重要內(nèi)容，校園傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心逐漸向虛擬化數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)化。另外，服務(wù)器虛擬化并不適用于所有的人，如果存在非常高端的應(yīng)用，而這些應(yīng)用是非常消耗資源且需要頻繁訪問內(nèi)存和硬盤，那么就不應(yīng)該把這些服務(wù)器應(yīng)用放置于虛擬環(huán)境之下[2]。

圖1 80 年代至今服務(wù)器虛擬化發(fā)展

二、虛擬環(huán)境下的虛擬機(jī)的遷移、配置管理、自助申請、虛擬機(jī)備份

（一）虛擬機(jī)（Virtual Mchine）的遷移

虛擬化工具有VMware，Xen，HyperV，KVM等，這些工具都帶有遷移組件。

圖2 服務(wù)器虛擬化的實施步驟

服務(wù)器遷移后能簡化服務(wù)器的維護(hù)和管理，提高系統(tǒng)負(fù)載均衡，增強(qiáng)系統(tǒng)錯誤容忍度和優(yōu)化系統(tǒng)電源管理。利用VMware技術(shù)按照系統(tǒng)規(guī)劃對應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行實時遷移。虛擬機(jī)遷移總體步驟如圖2所示。

(二)虛擬化環(huán)境中虛擬機(jī)的創(chuàng)建和配置管理

VCenterServer管理服務(wù)器作為虛擬化的集中管理平臺，通過它創(chuàng)建、管理所有的虛擬主機(jī)。通過創(chuàng)建虛擬機(jī)來封裝操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，虛擬機(jī)創(chuàng)建流程如圖3所示。管理程序平臺具有管理程序服務(wù)器的模板，管理員可以在控制臺內(nèi)配置安全構(gòu)建，還可實現(xiàn)內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)控制以及本地安全設(shè)置等功能。定義了安全構(gòu)建，就可掃描其他系統(tǒng)，并與這個“標(biāo)準(zhǔn)”進(jìn)行比較，從而生成對審核者有幫助的報告。管理程序平臺還可實現(xiàn)管理程序配置匹配標(biāo)準(zhǔn)的自動化。

圖3 虛擬機(jī)的創(chuàng)建流程

（三）虛擬機(jī)的配置管理和自助申請

一般虛擬機(jī)的補(bǔ)丁程序升級和配置需要大量的時間。幸運(yùn)的是，主流虛擬化平臺都提供了某種形式的虛擬機(jī)模板創(chuàng)建和部署能力，用一個非引導(dǎo)主鏡像模板來配置新虛擬機(jī)。創(chuàng)建模板方法有“轉(zhuǎn)換現(xiàn)有虛擬機(jī)”，既是把現(xiàn)有的一個現(xiàn)有虛擬機(jī)轉(zhuǎn)換為非引導(dǎo)主鏡像的操作。還可以用“克隆虛擬機(jī)至模板”的方法，其涉及一個現(xiàn)有的虛擬機(jī)，已使用的虛擬機(jī)副本作為非引導(dǎo)主鏡像。也可“克隆現(xiàn)有模板”，復(fù)制現(xiàn)有的模板鏡像。有了創(chuàng)建的模板，可以對該模板進(jìn)行副本制作和補(bǔ)丁更新，這些操作可以進(jìn)行日志記錄，所以查看創(chuàng)建或克隆的模板日志時，安全和審，核團(tuán)隊可以進(jìn)行跟蹤。配置好虛擬機(jī)用戶就可以自助申請?zhí)摂M機(jī)，用戶通過相關(guān)協(xié)議訪問自己專屬的虛擬機(jī)，在虛擬機(jī)上即可配置所需服務(wù)。

（四）虛擬機(jī)備份

虛擬機(jī)不僅是一個存儲在主操作系統(tǒng)內(nèi)的一個開放文件，還是一個訪問虛擬硬件的完整操作系統(tǒng)。備份軟件只有知道如何處理這些文件才可以執(zhí)行備份任務(wù)，備份與保護(hù)虛擬機(jī)是保證虛擬機(jī)正常使用以及可靠的故障恢復(fù)能力的問題。就備份VMware虛擬機(jī)而言，有不同機(jī)制來對虛擬機(jī)進(jìn)行備份，一般操作就是對虛擬機(jī)下電，備份虛擬機(jī)文件，如果虛擬機(jī)在線，可以對其進(jìn)行快照，之后對VMDK文件做備份操作。

三、服務(wù)器虛擬化后的IT架構(gòu)以及解決的問題

服務(wù)器虛擬化解決用戶充分利用資源的問題。服務(wù)器虛擬化整合后的IT架構(gòu)對傳統(tǒng)的架構(gòu)帶來了挑戰(zhàn)，在具體應(yīng)用中會遇見如集中管理、排錯、策略難統(tǒng)一和安全方面等問題。虛擬化技術(shù)對傳統(tǒng)校園的IT架構(gòu)帶來了前所未有的改變。虛擬化后對提高資源的利用率、系統(tǒng)的可用性、業(yè)務(wù)的延續(xù)性和災(zāi)難恢復(fù)等方面取得了較大成果。傳統(tǒng)架構(gòu)操作系統(tǒng)和硬件的耦合度高，而虛擬化后解除了操作系統(tǒng)和硬件的依賴性。傳統(tǒng)架構(gòu)運(yùn)行一套操作系統(tǒng)，而虛擬化后建立了多套操作系統(tǒng)同時運(yùn)行。傳統(tǒng)的架構(gòu)下同一主機(jī)運(yùn)行不同的應(yīng)用可能會沖突，而虛擬化后多個應(yīng)用系統(tǒng)隔離，避免了沖突，還能靈活遷移虛擬機(jī)。傳統(tǒng)的硬件成本高昂，資源利用率低下，而虛擬化后大大提高了資源的利用率。

四、VMware虛擬化在校園的構(gòu)建與應(yīng)用

VMware公司的VMware vSphere服務(wù)器虛擬化軟件安裝在高性能的服務(wù)器上實現(xiàn)服務(wù)器虛擬化，部署高性能服務(wù)器實現(xiàn)集群的雙機(jī)熱備。VMware vSphere是基于Linux內(nèi)核的帶有虛擬化層的操作系統(tǒng)，VMware提供封裝技術(shù)和抽象技術(shù)。服務(wù)器虛擬化IT關(guān)系如圖4所示。

校園虛擬化建設(shè)包括辦公系統(tǒng)、WEB網(wǎng)站管理系統(tǒng)、教務(wù)系統(tǒng)、電子郵件服管理系統(tǒng)、流量審計系統(tǒng)、計費(fèi)認(rèn)證系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、各類實訓(xùn)教學(xué)應(yīng)用等等的統(tǒng)一規(guī)劃整合。依據(jù)不同操作系統(tǒng)的業(yè)務(wù)和具體的應(yīng)用業(yè)務(wù)可以在管理平臺中進(jìn)行系統(tǒng)和業(yè)務(wù)分類，依據(jù)負(fù)載、并發(fā)數(shù)等指標(biāo)規(guī)劃相應(yīng)的虛擬服務(wù)器，依據(jù)實際情況合理分配主機(jī)CPU、內(nèi)存、硬盤、網(wǎng)絡(luò)等資源。

圖4 服務(wù)器虛擬化IT 關(guān)系圖

五、總結(jié)

服務(wù)器虛擬化技術(shù)的應(yīng)用將校園眾多的服務(wù)器和應(yīng)用集成到少數(shù)物理硬件上，加快了應(yīng)用和業(yè)務(wù)的部署，降低了硬件投入成本，同時保證不同應(yīng)用間的邏輯分離，提高了信息安全水平，提高了服務(wù)器CPU資源、內(nèi)存、磁盤、網(wǎng)絡(luò)等的利用率，簡化并靈活化了資源管理模式，也使得服務(wù)故障恢復(fù)和數(shù)據(jù)備份更加快捷。

[1] 盧凱.服務(wù)器虛擬化技術(shù)在數(shù)字校園建設(shè)中的應(yīng)用[J].軟件導(dǎo)刊,2012,11(6):120-121.

[2] 周波.服 務(wù)器虛擬化的優(yōu)缺點(diǎn)分析及趨勢[J].微型電腦應(yīng)用，2012，28(9):56-58.