企業(yè)級應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器架構(gòu)方案的探索

張斌

（浪潮（北京）電子信息產(chǎn)業(yè)有限公司 北京 100085）

企業(yè)級應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器架構(gòu)方案的探索

張斌

（浪潮（北京）電子信息產(chǎn)業(yè)有限公司 北京 100085）

本文首先闡述了企業(yè)級應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器架構(gòu)的概述，然后介紹了企業(yè)級信息化建設(shè)中遇到的問題，最后介紹了企業(yè)級應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器的技術(shù)應(yīng)用。

企業(yè)級；應(yīng)用系統(tǒng)；服務(wù)器；架構(gòu)方案；探索

1 企業(yè)級應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器架構(gòu)的概述

1.1 硬件層和虛擬層對應(yīng)IaaS層（Infrastructure as a Service）

主要提供基本架構(gòu)的服務(wù)，比如提供基本的計算服務(wù)、存儲服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。計算機服務(wù)是提供用戶一個計算環(huán)境，用戶可以在上面開發(fā)和運行自己的應(yīng)用，此環(huán)境一般是包含約定CPU、內(nèi)存和基本存儲空間的虛擬機環(huán)境，也可以是一臺物理服務(wù)器，但是對用戶是透明的。

1.2 軟件平臺、能力層、應(yīng)用平臺組成（Platform as a Service）

軟件平臺層主要提供公共的平臺技術(shù)，比如統(tǒng)一支撐操作系統(tǒng)，包括使用到的運行平臺，對應(yīng)用屏蔽了運行環(huán)境差異，應(yīng)用只要關(guān)心邏輯即可；也包括統(tǒng)一計費、統(tǒng)一配置、統(tǒng)一報表等后臺支撐，各種應(yīng)用利用相應(yīng)的框架進行開發(fā)后，即可做到對外統(tǒng)一界面、統(tǒng)一運維管理、統(tǒng)一報表展示等；也包括分布式緩存、分布式文件系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)庫等通用技術(shù)，上層應(yīng)用可以根據(jù)自己的需要使用相應(yīng)的API就可以使用到這些通用技術(shù)。

能力層主要提供基本業(yè)務(wù)能力，比如傳統(tǒng)電信服務(wù)中的短信、彩信、wappush等，互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)中的圖片、地圖、天氣預(yù)報等，隨著IMS興起，也提供IMS中的彩鈴/彩像、IVR等能力。

1.3 軟件服務(wù)層對應(yīng)SaaS層（Software as a Service）

軟件服務(wù)層主要是對用戶提供具體的服務(wù)，比如SNS社區(qū)、移動U盤、企業(yè)移動IM等。

1.4 系統(tǒng)架構(gòu)

GFS將整個系統(tǒng)的節(jié)點分為三類角色：Client（客戶端）、Master（主服務(wù)器）和Chunk Server（數(shù)據(jù)塊服務(wù)器）。Client是GFS提供給應(yīng)用程序的訪問接口，它是一組專用接口，不遵守POSIX規(guī)范，以庫文件的形式提供。應(yīng)用程序直接調(diào)用這些庫函數(shù)，并與該庫鏈接在一起。Master是GFS的管理節(jié)點，在邏輯上只有一個，它保存系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)，負責(zé)整個文件系統(tǒng)的管理，是GFS文件系統(tǒng)中的“大腦”。Chunk Server負責(zé)具體的存儲工作。數(shù)據(jù)以文件的形式存儲在Chunk Server上，Chunk Server的個數(shù)可以有多個，它的數(shù)目直接決定了GFS的規(guī)模。GFS將文件按照固定大小進行分塊，默認是64MB，每一塊稱為一個Chunk（數(shù)據(jù)塊），每個Chunk都有一個對應(yīng)的索引號（Index）。

1.5 采用中心服務(wù)器模式

GFS采用中心服務(wù)器模式來管理整個文件系統(tǒng)，可以大大簡化設(shè)計，從而降低實現(xiàn)難度。Master管理了分布式文件系統(tǒng)中的所有元數(shù)據(jù)。文件劃分為Chunk進行存儲，對于Master來說，每個Chunk Server只是一個存儲空間。Client發(fā)起的所有操作都需要先通過Master才能執(zhí)行。這樣做有許多好處，增加新的Chunk Server是一件十分容易的事情，Chunk Server只需要注冊到Master上即可，Chunk Server之間無任何關(guān)系。如果采用完全對等的、無中心的模式，那么如何將Chunk Server的更新信息通知到每一個Chunk Server，會是設(shè)計的一個難點，而這也將在一定程度上影響系統(tǒng)的擴展性。

1.6 由于只有一個中心服務(wù)器，元數(shù)據(jù)的一致性問題自然解決

當(dāng)然，中心服務(wù)器模式也帶來一些固有的缺點，比如極易成為整個系統(tǒng)的瓶頸等。GFS采用多種機制來避免Master成為系統(tǒng)性能和可靠性上的瓶頸，如盡量控制元數(shù)據(jù)的規(guī)模、對Master進行遠程備份、控制信息和數(shù)據(jù)分流等。

2 企業(yè)級信息化建設(shè)中遇到的問題

2.1 企業(yè)級信息化建設(shè)中存在的問題

（1）基礎(chǔ)硬件資源利用率較低。在一臺服務(wù)器上只部署一個應(yīng)用程序，硬件資源（內(nèi)存和CPU）的使用率僅為最大工作量的1～15%。

（2）機房空間、電費等成本日益增加。因為每個應(yīng)用程序都需要一臺物理服務(wù)器，所以隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，信息中心會購置大量服務(wù)器，與此同時，將導(dǎo)致電費、空調(diào)制冷成本及其他一些設(shè)施成本增加。

（3）服務(wù)器故障和災(zāi)難風(fēng)險大。當(dāng)服務(wù)器的一些硬件損壞，或操作系統(tǒng)的一系列問題等造成一些關(guān)鍵業(yè)務(wù)停止，會嚴重影響用戶的使用和企業(yè)正常運營，增大運維人員的管理壓力。

2.2 信息虛擬化的優(yōu)勢

作為云計算的主要支撐技術(shù)的虛擬化技術(shù)越來越多地被運用到企業(yè)信息中心，通過虛擬化技術(shù)，將物理服務(wù)器上的硬件資源分配給每一臺正在運行的虛擬機，每一臺虛擬機都會認為自己是一臺獨立的服務(wù)器，并不影響其他虛擬機運行，操作系統(tǒng)或程序上的錯誤不會造成其他操作系統(tǒng)損壞。在一臺物理服務(wù)器上運行多個虛擬機，不僅能降低物理服務(wù)器的數(shù)量和管理維護成本，還能提高服務(wù)器的利用率。當(dāng)業(yè)務(wù)發(fā)展時，可通過快速部署新的虛擬機，根據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用分配資源大小。

3 企業(yè)級應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器的技術(shù)應(yīng)用

3.1 技術(shù)要點

采用虛擬服務(wù)器技術(shù)來提高服務(wù)器的管理與使用效率的過程中，主要的技術(shù)要點包括以下這幾個方面。第一個方面是利用VMware Converter將物理服務(wù)器轉(zhuǎn)換成虛擬機，這樣就能夠?qū)⑵渖w到VMware VI3虛擬架構(gòu)中，同時還需要利用VMware Virtual Center Management Server對這些相應(yīng)的虛擬機進行整合管理。

3.2 資源利用方面

可以進行分布式資源調(diào)配，具體過程就是將可用的資源以及優(yōu)先事務(wù)協(xié)調(diào)起來，同時對勞動力密集型與資源密集型操作進行優(yōu)化，最終也就能夠保證應(yīng)用需要的資源[3]。最后就是要建立VI3 Enterprise版本，這樣就能夠利用VMotion技術(shù)將運行中的虛擬機從一臺物理機上轉(zhuǎn)移到另外一臺物理機上，這樣就能夠保證服務(wù)不會發(fā)生中斷。通過這樣一種方式就能夠有計劃的對服務(wù)器進行維護與升級，并且還能夠?qū)?yīng)用失效的硬件提前遷移走，最終將資源的利用率最大化。

3.3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

（1）系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu)設(shè)計是整個系統(tǒng)架構(gòu)中最重要的一步，也是主要的工作內(nèi)容。具體可以將物理服務(wù)器、處理器、內(nèi)存以及磁盤等連接在一起，可以將操作系統(tǒng)以及相關(guān)的應(yīng)用程序全部都隔離到安全且能夠隨時移植的虛擬機中。再通過基礎(chǔ)架構(gòu)的虛擬機將系統(tǒng)中的資源按照實際情況分配下去，這樣就能夠達到主機級容量的利用率以及服務(wù)器資源的控制。

（2）虛擬機具備了在資源池中的任何一個物理服務(wù)器上運行的功能，因此也就能夠隨時在物理服務(wù)器之間進行轉(zhuǎn)移，通過這個系統(tǒng)將硬件資源都聚合到了資源池中，還能夠優(yōu)化IT環(huán)境，讓硬件資源能夠更靈活的應(yīng)用。

3.4 技術(shù)特點

在虛擬服務(wù)器技術(shù)應(yīng)用于服務(wù)器管理的過程中，ESX Server是直接安裝在虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)各個主機服務(wù)器的硬件中。同時ESX Server還為整個系統(tǒng)提供了一個非常穩(wěn)定的虛擬化層，這樣就能夠讓每個服務(wù)器都能夠容納多個虛擬機，而虛擬機也能夠在一個物理服務(wù)器上并行運行。服務(wù)器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)使得ESX Server能夠全面控制各個虛擬機的服務(wù)器資源，同時也能夠達到接近本機水平的虛擬機的性能及可拓展性。

通常情況下，單個的ESX Server能夠容納128個運行中的虛擬機，如果是處于典型的工作負載下，每一個主機處理器都能夠讓3～10個虛擬機同時運行，通過在多個虛擬機之間共享物理服務(wù)器資源，就能夠大大提高硬件的利用率，并能夠進一步降低資金的成本。同時ESX Server還能夠?qū)Ω鞣N資源進行非常精細的管理，它通過虛擬機運行中共享的物理服務(wù)器資源，能夠讓服務(wù)器的利用率達到最大化，也能夠?qū)⑻摂M機隔離開來。

4 結(jié)語

企業(yè)級應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器是虛擬服務(wù)器技術(shù)的應(yīng)用，對于管理人員一定要掌握好服務(wù)器的使用方法和技能，定期的參加技術(shù)培訓(xùn)。只有熟練的運用服務(wù)器，才能更好的參與到企業(yè)的管理中來。

[1]（美）BillBlunden.楊濤，譯.虛擬機的設(shè)計與實現(xiàn)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010（11）.

[2]陳少龍.基于虛擬化技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)訪問控制系統(tǒng)模型研究[D].北京郵電大學(xué)，2012（03）.

[3]劉武，吳建平，段海新.用VMware構(gòu)建高效的網(wǎng)絡(luò)安全試驗床[J].計算機應(yīng)用研究，2009（05）.

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2016-2-20