探討虛擬化技術(shù)在廣電監(jiān)測臺中的應(yīng)用

唐蕾+劉偉山

【摘 要】隨著三網(wǎng)融合深入發(fā)展，音視頻數(shù)據(jù)以幾何級數(shù)增長。廣電監(jiān)測臺肩負(fù)著保障群眾安全、可靠地享受多元化的數(shù)字生活服務(wù)的重任，對于急劇增長的監(jiān)測業(yè)務(wù)，監(jiān)測臺現(xiàn)有的辦公環(huán)境和數(shù)據(jù)機(jī)房建設(shè)均面臨著重大的挑戰(zhàn)。虛擬技術(shù)作為云計算的核心，能夠?qū)?shù)據(jù)機(jī)房現(xiàn)有資源進(jìn)行整合并按系統(tǒng)需求動態(tài)分配，為監(jiān)測臺當(dāng)下面臨的業(yè)務(wù)系統(tǒng)急速增長但機(jī)房容量和運維力量有限提供了很好的解決途徑。本文對虛擬化技術(shù)進(jìn)行簡要分析，探討監(jiān)測臺利用VM公司已發(fā)展成熟的服務(wù)器虛擬化技術(shù)對機(jī)房設(shè)備進(jìn)行改造升級，從而提高機(jī)房硬件資源的利用和管理水平。

【關(guān)鍵詞】虛擬化技術(shù)；資源整合；機(jī)房建設(shè)

隨著三網(wǎng)融合的全面推進(jìn)，傳統(tǒng)廣播電視業(yè)務(wù)與新興媒體傳播業(yè)務(wù)的不斷融合與發(fā)展，努力打造智慧廣電、數(shù)字廣電對于廣電從業(yè)人員既是前所未有的發(fā)展機(jī)遇又是巨大的挑戰(zhàn)，對于我們廣電監(jiān)測、監(jiān)管行業(yè)的從業(yè)者來說亦是如此。全媒體時代的來臨，作為國家級監(jiān)測臺，監(jiān)測監(jiān)管業(yè)務(wù)不斷增加，技術(shù)監(jiān)測與內(nèi)容監(jiān)管并重的發(fā)展要求對監(jiān)測人員的業(yè)務(wù)專業(yè)素質(zhì)提出了更高的要求，同時監(jiān)測臺的技術(shù)業(yè)務(wù)保障和機(jī)房發(fā)展建設(shè)也面臨著嚴(yán)峻的考驗。

1 廣電監(jiān)測臺現(xiàn)狀

隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，監(jiān)測臺的機(jī)房建設(shè)面臨著巨大挑戰(zhàn)。一項監(jiān)測業(yè)務(wù)對應(yīng)一套監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測系統(tǒng)的運行又依賴于機(jī)房應(yīng)用服務(wù)器和存儲等硬件設(shè)備。最直觀的現(xiàn)象就是機(jī)房服務(wù)器數(shù)目的劇增，同時帶來運維的眾多問題，主要表現(xiàn)在：其一，服務(wù)器和其他硬件資源數(shù)量增多，不僅硬件成本高，而且占用的物理空間和能耗也日益增加；其二，資源分配不合理，雖然設(shè)備的性能與容量不斷增強(qiáng)，但是總體系統(tǒng)利用率低下，據(jù)統(tǒng)計當(dāng)前服務(wù)器平均利用率為10%-15%[1]，一遇到大規(guī)模并發(fā)訪問時服務(wù)器性能又無法滿足需求；其三，安全性無法得到保障，多數(shù)監(jiān)測業(yè)務(wù)的應(yīng)用系統(tǒng)采用單臺服務(wù)器部署方式，存在單點故障，一旦服務(wù)器出現(xiàn)故障會導(dǎo)致服務(wù)中斷。對于提供基礎(chǔ)支撐服務(wù)的機(jī)房來說，采用傳統(tǒng)的建設(shè)與管理模式已明顯無法滿足監(jiān)測臺業(yè)務(wù)可持續(xù)發(fā)展的需求。因此，如何改變數(shù)據(jù)機(jī)房存在的不足，已成為當(dāng)前監(jiān)測臺智能化建設(shè)的一項重要內(nèi)容。虛擬化技術(shù)和云計算的興起為業(yè)務(wù)急劇增長下監(jiān)測臺機(jī)房的建設(shè)提供了很好的思路。

2 虛擬化技術(shù)應(yīng)用分析

虛擬化技術(shù)[2]是在一臺物理設(shè)備之上進(jìn)行虛擬化為多臺虛擬設(shè)備，每個虛擬設(shè)備都擁有自己獨立的虛擬硬件，如CPU、內(nèi)存和I/O設(shè)備，來提供一個獨立不受其他干擾的運行環(huán)境。而虛擬化的主要工作是由虛擬化層來完成的，這使得虛擬機(jī)中的操作系統(tǒng)認(rèn)為虛擬機(jī)本身是獨占一個物理設(shè)備在運行的。而且每個虛擬機(jī)之間是無關(guān)的，而且它們之間的運行環(huán)境也是無關(guān)的，互相之間沒有影響。這個虛擬化層稱之為虛擬機(jī)監(jiān)控器[3]（VirtualMachineMonitor，VMM）。

在虛擬化技術(shù)中，系統(tǒng)虛擬化是我們接觸最多的虛擬化類型，其核心思想是利用VMM在一臺物理機(jī)上虛擬出一臺或多臺虛擬機(jī)。這些虛擬機(jī)是一個完善的邏輯系統(tǒng)，用戶可以在這個虛擬的系統(tǒng)上安裝和使用各種操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，如同在使用一個獨立的真實計算機(jī)一般。系統(tǒng)虛擬化主要包括和桌面虛擬化兩個應(yīng)用部分，本文將對服務(wù)器虛擬化部分進(jìn)行解析，并以此提出利用虛擬化技術(shù)對監(jiān)測臺機(jī)房進(jìn)行改造的展望。

服務(wù)器虛擬化是將虛擬化技術(shù)應(yīng)用于服務(wù)器，通過將服務(wù)器的物理資源抽象成邏輯資源，將一臺物理服務(wù)器劃分為幾臺甚至上百臺相互隔離的虛擬機(jī)，實現(xiàn)了在單臺物理服務(wù)器上運行多臺虛擬服務(wù)器的技術(shù)。其核心思想是讓CPU、內(nèi)存、磁盤、I/O等硬件變成可以動態(tài)管理的“資源池”，硬件資源不再受限于物理機(jī)，通過區(qū)分資源的優(yōu)先次序并實時將服務(wù)器資源分配給最需要它們的工作負(fù)載。從而提高資源的利用率，實現(xiàn)服務(wù)器整合，讓系統(tǒng)資源具有滿足業(yè)務(wù)多變的能力[4]。

3 虛擬化技術(shù)在監(jiān)測臺的應(yīng)用展望

3.1 服務(wù)器虛擬化技術(shù)在監(jiān)測臺中的應(yīng)用展望

根據(jù)筆者所在監(jiān)測臺的實際業(yè)務(wù)情況，服務(wù)器虛擬化的規(guī)劃可以在現(xiàn)有硬件設(shè)備的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加新的設(shè)備，利用VMware vSpere將原先分散在各個物理服務(wù)器上的應(yīng)用整合到一批獨立運行的虛擬機(jī)上，不會對原有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)做本質(zhì)上的顛覆，在基礎(chǔ)設(shè)施方面，大大減少了需要運維的設(shè)備數(shù)量。服務(wù)器虛擬化應(yīng)用方案的架構(gòu)共分為三個層次，分別為虛擬存儲層（存儲池層）、服務(wù)器虛擬化集群層（CPU、內(nèi)存資源池層）和管理及系統(tǒng)應(yīng)用層。

整個虛擬存儲系統(tǒng)可看作是一個整體，在共享存儲系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建立服務(wù)器集群，這樣做的目的是為了實現(xiàn)高可用性，在使用更少的冗余部件的同時，可以自動檢測故障，一旦有故障發(fā)生，將立即隔離損壞的服務(wù)器，通過虛擬資源自動遷移來實現(xiàn)系統(tǒng)和應(yīng)用的高可用性[8]。

3.2 技術(shù)優(yōu)勢

虛擬化技術(shù)作為當(dāng)今熱門技術(shù)之一，具備傳統(tǒng)IT資源分配所不具備的優(yōu)勢，如果能在監(jiān)測臺實施虛擬化技術(shù)，必將帶來以下幾個方面的優(yōu)勢：

3.2.1 提高硬件資源利用率

虛擬化技術(shù)打破了“一臺服務(wù)器一個應(yīng)用程序”的傳統(tǒng)管理體制，將分布在不同物理機(jī)上的應(yīng)用系統(tǒng)整合起來，分別部署到通過虛擬化技術(shù)劃分出的多個相互獨立的虛擬機(jī)上。通過虛擬機(jī)監(jiān)視器動態(tài)調(diào)用空閑資源，減小服務(wù)器數(shù)量，大大提高了硬件資源的有效利用率。

3.2.2 降低運維壓力，提升運維效率

實施服務(wù)器虛擬化技術(shù)后，監(jiān)測臺服務(wù)器數(shù)量不再隨著業(yè)務(wù)量的增加而不斷增大，使臺內(nèi)技術(shù)維護(hù)人員擺脫了維護(hù)大量物理服務(wù)器和根據(jù)不同業(yè)務(wù)逐臺搭建不同操作系統(tǒng)和軟件環(huán)境的處境。所有的虛擬機(jī)可以通過統(tǒng)一管理工具集中監(jiān)控、管理、維護(hù)，并通過極大地提高了工作效率和管理成本。

3.2.3 集中管理、統(tǒng)一配置，提高服務(wù)可用性和可靠性

通過運用虛擬化中的動態(tài)遷移、分布式資源調(diào)度、高可用性等技術(shù)，確保了集群中的虛擬機(jī)能夠動態(tài)分配到所需資源，當(dāng)一臺物理服務(wù)器出現(xiàn)異常情況時能夠?qū)崟r地將部署在其上虛擬機(jī)自動遷移到其他物理機(jī)上，確保了服務(wù)的正常運行，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性及安全性，有效保障了業(yè)務(wù)連續(xù)性。

3.2.4 降低能源消耗和運營成本

服務(wù)器數(shù)量減少帶來數(shù)據(jù)中心電力負(fù)載的消耗，同時降低了機(jī)房通風(fēng)散熱的難度，實現(xiàn)了節(jié)能減排的目標(biāo)，為建設(shè)新一代綠色數(shù)據(jù)中心奠定基礎(chǔ)。同時數(shù)據(jù)中心空間占用、機(jī)柜數(shù)量、網(wǎng)絡(luò)布線也會減少，節(jié)約運營成本。

4 小結(jié)

大規(guī)模的虛擬化應(yīng)用是目前云計算技術(shù)的基礎(chǔ)，代表了信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展的方向。監(jiān)測臺的數(shù)據(jù)機(jī)房作為廣播電視監(jiān)測業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)支撐設(shè)施，利用發(fā)展成熟的虛擬化技術(shù)建設(shè)自己的監(jiān)測業(yè)務(wù)私有云平臺成為了監(jiān)測臺業(yè)務(wù)開展和技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。在各臺紛紛建立各自私有云平臺的基礎(chǔ)上，積極響應(yīng)總局提出的監(jiān)測平臺互聯(lián)互通的要求，利用虛擬化技術(shù)打造廣電監(jiān)測領(lǐng)域的私有云監(jiān)測平臺更是指日可待。

【參考文獻(xiàn)】

[1]林守林，邵宗有，劉新春，等.一種基于CPU利用率的功率控制策略的研究與實現(xiàn)[J].計算機(jī)工程與科學(xué)，2009，31（A1）：282-285.

[2]英特爾開源軟件技術(shù)中心，復(fù)旦大學(xué)并行處理研究所.系統(tǒng)虛擬化—原理與實現(xiàn)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009：1-20.

[3]Jiang W， Niphadkar S， Stavrou A， et al.AVirtualizationArchitectureforIn-Depth Kernel Isolation[J].System Seiences，2010，43：1-10.

[4]汪文斌.高校數(shù)據(jù)中心服務(wù)器虛擬化研究及應(yīng)用[D].浙江：浙江工業(yè)大學(xué)，2013：10-12.

[責(zé)任編輯：湯靜]