基于虛擬化云計算的校園網數據中心系統(tǒng)設計

黃琨

摘要：云計算是當前最為流行的IT技術之一，云計算通過使計算分布在大量的分布式計算機上，使得企業(yè)數據中心的運行與互聯網更相似。云平臺的高擴展性、超大規(guī)模、虛擬化、高可用性、低成本的優(yōu)勢，使得越來越多的校園開始使使用云計算平臺來構建校園網。本文主要闡述利用虛擬化云計算對校園網數據中心系統(tǒng)進行設計。

關鍵詞：云計算；虛擬化；數據中心

引言

云計算技術是通過虛擬化技術將資源進行整合，形成資源池---“云”。將“云”資源進行合理分配，然后透過網絡將龐大的計算處理程序自動分拆成無數個較小的子程序，再交由多部服務器所組成的龐大系統(tǒng)計算分析之后將處理結果以按需方式為用戶提供計算、存儲、網絡等相關IT服務。某高校校園網數據中心采用集中架構模式，但對于現在校園中龐大的數據和海量服務時，數據中心開始在資源利用率、能耗、可靠性各方面都暴露出其缺點，利用虛擬化技術和云計算技術對某高校校園網集中式數據中心系統(tǒng)設計改造，將極大提升其綜合性能和工作效率。

1.云計算的概念

云計算（cloud computing）是由分布式計算（Distributed Computing）、并行處理（Parallel Computing）、網格計算（Grid Computing）發(fā)展來的，是一種新興的商業(yè)計算模型。通俗的理解是，云計算的“云“就是存在于互聯網上的服務器集群上的資源，它包括硬件資源（服務器、存儲器、CPU等）和軟件資源（如應用軟件、集成開發(fā)環(huán)境等），本地計算機只需要通過互聯網發(fā)送一個需求信息，遠端就會有成千上萬的計算機為你提供需要的資源并將結果返回到本地計算機。

2.虛擬化技術

虛擬化技術從本質上去講，是指將一臺計算機虛擬為多臺邏輯計算機。在一臺計算機上同時運行多個邏輯計算機，每個邏輯計算機可運行不同的操作系統(tǒng)，并且應用程序都可以在相互獨立的空間內運行而互不影響，從而顯著提高計算機的工作效率。虛擬化技術相對于傳統(tǒng)資源管理技術能擴大硬件容量，簡化軟件重配置的過程，是目前云計算技術實現的最佳選擇。目前虛擬化技術分為網絡虛擬化、存儲虛擬化和服務器虛擬化、桌面虛擬化、表示層虛擬化和應用虛擬化六大類。

3.某校園網數據中心系統(tǒng)設計

3.1 基于共享的數據中心系統(tǒng)

傳統(tǒng)數據中心系統(tǒng)，大多數采用服務器與存儲的整合。引入公用存儲，形成存儲池，所有服務器共同使用共有的存儲池。如圖1所示，基于共享存儲的數據中心系統(tǒng)。

基于共享存儲的數據中心系統(tǒng)，并未實現服務器、存儲、網絡等資源的完全整合。雖然在一定程度上實現了存儲集中管理、動態(tài)分配，提升了數據可靠性。但服務器之間還相對獨立，無法實現計算資源的整合，如若個別物理服務器的宕機，就會造成依托于該服務器的所有業(yè)務中斷，系統(tǒng)可靠性無法保證。因此，基于共享存儲的數據中心系統(tǒng)，還很難實現高可靠性的容錯、服務器自動故障遷移、服務器動態(tài)負載均衡、資源動態(tài)調配等問題。

3.2 基于虛擬化云計算數據中心系統(tǒng)實現

將云計算技術和虛擬化技術相結合應用于數據中心系統(tǒng)的模式，是當前的主流技術。云計算技術打破基于共享存儲只單一實現存儲共享的方式，將服務器、存儲形成云資源池統(tǒng)一進行調配，并采用虛擬化技術進行整合。數據中心系統(tǒng)管理員按照需求，在云資源池里調用相關資源部署所需的網絡服務。

基于云計算數據中心系統(tǒng)服務器的虛擬化，同時采用兩種方式。一是“多虛一”技術，將若干臺物理服務器，通過虛擬化技術虛擬為一臺超級服務器，即服務器資源池。二是“一虛多”技術，將服務器池里的超級服務器虛擬為多臺虛擬機，在虛擬機上部署相關應用服務。

除了采用服務器虛擬化技術，還需要結合共享存儲虛擬化技術，才能實現基于云計算的數據中心系統(tǒng)。如果不采用共享存儲虛擬化，虛擬機的文件必須存儲在具體的物理服務器上，這樣既無法實現物理服務器之間的負載均衡，而且當其中某臺物理服務器宕機，該物理機上運行的虛擬機都將受到影響。無法實現故障的無縫遷移、負載均衡、動態(tài)資源調配。

將服務器虛擬化，再采用共享存儲虛擬化技術，形成服務器資源池和存儲資源池，所有虛擬機文件都存儲在共享存儲內，物理服務器并不存儲具體的虛擬機文件，只是擁有一個邏輯“指向”，這樣就很好的實現了負載均衡和動態(tài)資源的合理調配。如圖2所示，具備共享存儲虛擬化的數據中心系統(tǒng)。

3基于虛擬化云計算數據中心系統(tǒng)的優(yōu)勢

和傳統(tǒng)數據中心系統(tǒng)相比，基于虛擬化云計算的數據中心系統(tǒng)，主要具備以下優(yōu)勢。

（1）成本降低

通過對服務器整合，控制和減少物理服務器的數量，明顯提高每個物理服務器及其CPU的資源利用率，從而降低硬件、運營和維護成本。

（2）提高整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性

當任意一臺物理服務器宕機，云計算平臺能自動將指向”該臺服務器的虛擬機遷移到其他服務器開始工作，保證整個系統(tǒng)業(yè)務不間斷。

（3）提高運營效率

通過虛擬化后，將數據中心系統(tǒng)基礎實施資源進行整合，形成資源池，網絡管理員可以統(tǒng)一調配資源部署網絡應用服務。

（4）提高設備利用率

通過虛擬化技術，可以提高原有設備的整合度，提高設備利用率。特別是一些頻臨淘汰或已經淘汰下架的設備可被充分利用。

結束語：

基于虛擬化云計算數據中心系統(tǒng)與傳統(tǒng)數據中心系統(tǒng)相比擁有明顯優(yōu)勢。其具有規(guī)模大、可靠性高、通用性強等優(yōu)點，通過虛擬化和云計算技術，實現了服務器、存儲等資源的集中統(tǒng)一管理，為各部門業(yè)務的穩(wěn)定運行提供了有力的保障。

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