分析數(shù)據(jù)中心虛擬化技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)

鄧小爭(zhēng) 歐汝鵬

（湛江中心人民醫(yī)院 廣東 524037）

0 引言

數(shù)據(jù)中心是數(shù)據(jù)集成的 IT應(yīng)用環(huán)境，數(shù)據(jù)中心為應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)平臺(tái)以及集成平臺(tái)等提供運(yùn)營(yíng)環(huán)境。此外，數(shù)據(jù)中心還可將服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)機(jī)房等應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施和基礎(chǔ)場(chǎng)所涵蓋其中。數(shù)據(jù)中心還是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的倉(cāng)庫(kù)，可保障數(shù)據(jù)的高效運(yùn)行。而隨著信息存儲(chǔ)量的加大，網(wǎng)絡(luò)空間較為密集和混亂，數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)受到挑戰(zhàn)，數(shù)據(jù)中心虛擬化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，為這一問(wèn)題的解決提供了可行性途徑。

1 數(shù)據(jù)中心面臨的挑戰(zhàn)

1.1 來(lái)自于能源消耗的挑戰(zhàn)

某公司曾開展過(guò)這樣一項(xiàng)調(diào)查：調(diào)查的主體是網(wǎng)絡(luò)信息主管，調(diào)查的內(nèi)容是數(shù)據(jù)中心面臨的困難和挑戰(zhàn)。調(diào)查結(jié)果顯示，70%以上的網(wǎng)絡(luò)信息主觀認(rèn)為數(shù)據(jù)中心面臨的最大的挑戰(zhàn)和困境就是能源消耗問(wèn)題，現(xiàn)階段能源消耗占 IT整體預(yù)算的 50%左右。相關(guān)調(diào)查研究顯示，80%的受訪者認(rèn)為信息主管要優(yōu)先考慮數(shù)據(jù)中心的能源消耗問(wèn)題。由此可見，能源消耗問(wèn)題是困擾網(wǎng)絡(luò)信息主管和大部分受訪者的主要問(wèn)題，也是數(shù)據(jù)中心面臨的重大困境。通過(guò)調(diào)查和分析我國(guó)現(xiàn)階段的數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)情況，發(fā)現(xiàn)電力消耗的費(fèi)用占據(jù)數(shù)據(jù)中心成本的七成以上，而這其中大部分消耗為空調(diào)消耗。這是因?yàn)楠?dú)立的服務(wù)器存在過(guò)多，而獨(dú)立的服務(wù)器數(shù)量增多必然會(huì)造成服務(wù)器的業(yè)務(wù)量增多，加大能耗量，從而增加了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的成本。

1.2 來(lái)自于業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)數(shù)量上的挑戰(zhàn)

隨著網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心和應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)越發(fā)廣泛，應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)的數(shù)量也成上升趨勢(shì)。與此同時(shí)，各部門對(duì)數(shù)據(jù)保存的期限還有一定的限制，大部分?jǐn)?shù)據(jù)的保存期限較長(zhǎng)，有些數(shù)據(jù)甚至要保存幾十年以上。這樣龐大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量，再加上不斷增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)量必定為數(shù)據(jù)中心的工作帶來(lái)了巨大的壓力和挑戰(zhàn)。

1.3 來(lái)自數(shù)據(jù)中心利用效率上的挑戰(zhàn)

數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)基本上都是以單獨(dú)的服務(wù)器形式運(yùn)行的，很多服務(wù)器在購(gòu)置后沒(méi)有得到充分的利用而一直被閑置起來(lái)，導(dǎo)致整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的利用效率低下。以高校的數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)為例，高校數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)使用頻率最高集中在新學(xué)期伊始和學(xué)期結(jié)束這兩個(gè)階段內(nèi)。新學(xué)期開始時(shí)需要使用校園的教務(wù)系統(tǒng)和財(cái)務(wù)系統(tǒng)辦理收取學(xué)費(fèi)及入學(xué)的各項(xiàng)事宜，在學(xué)期末需要對(duì)學(xué)生的成績(jī)及各方面進(jìn)行總結(jié)。但在其他的時(shí)間段內(nèi)，校園的官方網(wǎng)站或應(yīng)用系統(tǒng)卻是異常的冷清，訪問(wèn)量較低甚至是無(wú)人訪問(wèn)。相關(guān)研究資料顯示，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心應(yīng)用系統(tǒng)的使用頻率在兩成左右，而只有兩成的使用頻率導(dǎo)致服務(wù)器無(wú)法與其他應(yīng)用程序形成資源和信息的傳遞及共享。這樣不僅大大減小了資源的有效利用率，還增加了能源消耗的開支。

1.4 來(lái)自服務(wù)器故障上的挑戰(zhàn)

數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器以獨(dú)立的形式存在，導(dǎo)致硬件、操作系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)等經(jīng)常出現(xiàn)故障。一旦出現(xiàn)故障就要在第一時(shí)間進(jìn)行維修，以免影響用戶的正常使用。這就對(duì)運(yùn)行維護(hù)的工作人員提出了要求，要求運(yùn)行維護(hù)工作人員必須定期對(duì)服務(wù)器進(jìn)行檢修，并對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)、應(yīng)用平臺(tái)以及計(jì)算機(jī)的硬件進(jìn)行病毒查殺。運(yùn)行維護(hù)人員還要在第一時(shí)間對(duì)故障進(jìn)行維修，但需要注意的是，就算維護(hù)人員努力搶修了故障，系統(tǒng)的恢復(fù)仍需要一段時(shí)間。

2 虛擬化技術(shù)簡(jiǎn)述

虛擬化技術(shù)能夠?qū)⑽锪Y源的復(fù)雜性進(jìn)行屏蔽的技術(shù)，在進(jìn)行屏蔽時(shí)要利用映射或抽象的方式。虛擬化技術(shù)將網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的管理變得更加簡(jiǎn)單化，與此同時(shí)，虛擬化技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)具有一致性的發(fā)展步伐，超出了數(shù)據(jù)中心技術(shù)的物理局限性，對(duì)異構(gòu)平臺(tái)管理困難、數(shù)據(jù)中心資源利用率低下等問(wèn)題有一定的解決效力。虛擬化技術(shù)將各服務(wù)器的硬件資源重新整合在一起，形成一個(gè)資源集合系統(tǒng)，為不同的虛擬機(jī)做調(diào)動(dòng)使用。通過(guò)利用虛擬技術(shù)，一臺(tái)服務(wù)器可以虛擬出多臺(tái)計(jì)算機(jī)。從多臺(tái)計(jì)算機(jī)中調(diào)取各自需要的資源和數(shù)據(jù)更加便捷，將調(diào)取的資源進(jìn)行整合可提高硬件資源的利用效率，從而控制了設(shè)備的整體投入成本，節(jié)約了設(shè)備開支。

從現(xiàn)階段服務(wù)器虛擬化技術(shù)市場(chǎng)上的呈現(xiàn)的主流產(chǎn)品形式上來(lái)看，主要有以下三種主流產(chǎn)品在服務(wù)器虛擬化技術(shù)市場(chǎng)上占據(jù)主體地位，即：VMware（威睿）、Citrix（思杰）與Microsoft（微軟）。而實(shí)際應(yīng)用中選擇哪種虛擬產(chǎn)品還需用戶結(jié)合自身的需求和應(yīng)用現(xiàn)狀。從虛擬產(chǎn)品的成本上來(lái)看，思杰是以 Xen為基礎(chǔ)的免費(fèi)的、全面的、易管理的虛擬化系統(tǒng)管理平臺(tái)。思杰也被業(yè)內(nèi)認(rèn)為是速度最快、安全性最高的虛擬化軟件技術(shù)，可對(duì)Windows系統(tǒng)進(jìn)行高效的管理。VMware這一虛擬化管理平臺(tái)中的管理服務(wù)器和控制臺(tái)都需要用戶進(jìn)行購(gòu)買，在成本上花費(fèi)相對(duì)較大。從虛擬化技術(shù)在存儲(chǔ)集成方面，VMware的存儲(chǔ)方式通常是有專門的虛擬機(jī)文件，思杰對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)的要求沒(méi)有過(guò)于苛刻，而是可以直接使用該虛擬技術(shù)的存儲(chǔ)系統(tǒng)，利用其原始能力進(jìn)行文件共享、資源共享等活動(dòng)。思杰從某種使用意義上來(lái)說(shuō)更適用于校園網(wǎng)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行虛擬化應(yīng)用管理。

3 數(shù)據(jù)中心虛擬化技術(shù)的研究和實(shí)現(xiàn)價(jià)值

3.1 虛擬化技術(shù)降低了能源消耗

現(xiàn)階段，數(shù)據(jù)中心普遍存在這樣一個(gè)尷尬的局面：買得起設(shè)備，耗不起電。而虛擬技術(shù)可以將物理機(jī)轉(zhuǎn)化成功能設(shè)備完備的虛擬機(jī)，這樣一來(lái)，一臺(tái)單獨(dú)的虛擬機(jī)可以在同一硬件上同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)操作系統(tǒng)進(jìn)行操作和應(yīng)用。這樣集中的管理方式可減少服務(wù)器的數(shù)量，服務(wù)器數(shù)量減少了，相應(yīng)的能源消耗狀況就得到了緩解。從而可以降低電力資源消耗的成本，減少了能源消耗所產(chǎn)生的費(fèi)用。此外，利用虛擬化技術(shù)還可有效的降低軟硬件的成本。將多種資源和應(yīng)用系統(tǒng)整合在一起，每臺(tái)服務(wù)器安裝的虛擬化技術(shù)均有所差異，在操作系統(tǒng)及應(yīng)用夫婦等方面都是獨(dú)立存在的個(gè)體，這樣的管理就像是在使用一臺(tái)真正的服務(wù)器進(jìn)行現(xiàn)實(shí)的管理，更加真實(shí)可靠。

3.2 虛擬化技術(shù)可有效的提高服務(wù)器的工作水平

數(shù)據(jù)中心虛擬化技術(shù)可對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行布控，在數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中，運(yùn)行維護(hù)人員可集中多方資源、服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備，進(jìn)行統(tǒng)一的管理。在安裝虛擬機(jī)后，可對(duì)計(jì)算機(jī)的內(nèi)存等硬件進(jìn)行觀察和調(diào)整。集中式的管理方式代替了傳統(tǒng)的單項(xiàng)管理，可避免單項(xiàng)管理重復(fù)操作的弊端，在一定程度上降低了管理工作的任務(wù)量和工作量，從而提高了服務(wù)的質(zhì)量和水平，完善了管理效果。

3.3 虛擬化技術(shù)可提高應(yīng)用系統(tǒng)的利用效率

數(shù)據(jù)中心虛擬技術(shù)將一臺(tái)物理機(jī)器上一個(gè)操作系統(tǒng)變?yōu)橐慌_(tái)物理機(jī)器上多個(gè)操作系統(tǒng)，這樣一來(lái)，閑置的管理系統(tǒng)被充分地利用起來(lái)，如果有應(yīng)用系統(tǒng)是閑置的，就會(huì)自動(dòng)切斷電路，停止電力的供應(yīng)。如此一來(lái)，虛擬化技術(shù)將不常用的、利用頻率較低的應(yīng)用系統(tǒng)的利用率提高了，自然就節(jié)省了資源，節(jié)約了成本。

3.4 虛擬技術(shù)可降低維護(hù)成本

由于虛擬化技術(shù)具有整合作用，管理員通過(guò)集成管理實(shí)現(xiàn)資源的聚合、存儲(chǔ)及共享。這樣一來(lái)，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心和應(yīng)用系統(tǒng)上存在故障就可以通過(guò)集中精力解決一臺(tái)機(jī)器上的故障，繼而解決整個(gè)系統(tǒng)的故障，縮短了故障的解決時(shí)間，提高了維護(hù)效率，降低了維護(hù)成本。

4 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)據(jù)中心為數(shù)據(jù)資源的集成、共享和傳遞提供了便捷，即使數(shù)據(jù)中心仍受到來(lái)自能源消耗、業(yè)務(wù)數(shù)量、利用效率以及服務(wù)器故障等方面的挑戰(zhàn)，但虛擬化技術(shù)的研究和發(fā)現(xiàn)就為數(shù)據(jù)中心提供減少能耗、提高服務(wù)器應(yīng)用水平、提高利用效率以及降低維護(hù)成本提供了途徑，使數(shù)據(jù)中心的發(fā)展朝著更加高效、節(jié)能、環(huán)保的方向邁進(jìn)，為數(shù)據(jù)中心建設(shè)提供了更加寬闊的發(fā)展市場(chǎng)。

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