基于VMware vSphere技術(shù)的集群化管理系統(tǒng)搭建構(gòu)想分析

摘 要：為了創(chuàng)建更加完善的集群化管理系統(tǒng)，文章結(jié)合VMware vSphere技術(shù)，分析搭建集群管理系統(tǒng)需要用到的技術(shù)與功能，從搭建VMware vSphere集群化管理系統(tǒng)搭建要點(diǎn)、VMware vSphere技術(shù)的運(yùn)用兩個(gè)方面展開論述，發(fā)揮VMware vSphere技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以期能夠?qū)崿F(xiàn)集群化管理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：VMware vSphere技術(shù);集群化管理系統(tǒng);安全組件;零宕機(jī)

現(xiàn)如今，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的普及為社會(huì)發(fā)展提供了極大的動(dòng)力，互聯(lián)網(wǎng)逐漸深入到人們的生活、工作與學(xué)習(xí)當(dāng)中，產(chǎn)生了大量數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)、人工智能的興起，使需要處理的圖像與視頻等數(shù)據(jù)量急劇增加，計(jì)算機(jī)需要存儲(chǔ)、計(jì)算、分析、處理的數(shù)據(jù)變得更多。為了提高數(shù)據(jù)處理效率，應(yīng)用VMware vSphere技術(shù)非常必要。與其他相同類型產(chǎn)品相比，該技術(shù)更具可靠性，同時(shí)，作為虛擬化平臺(tái)也使操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序脫離底層硬件，將IT操作流程簡(jiǎn)化。運(yùn)用該技術(shù)搭建集群化管理系統(tǒng)，所有服務(wù)器均被視為資源池，操作人員在得到管理員同意之后就能夠獲取其中的資源，節(jié)省時(shí)間的同時(shí)也加強(qiáng)了資源可利用率。為此，本文重點(diǎn)針對(duì)VMware vSphere技術(shù)在搭建集群化管理系統(tǒng)中的應(yīng)用展開分析。

1 VMware vSphere技術(shù)介紹

VMware vSphere為虛擬化應(yīng)用產(chǎn)品，可支持8路虛擬化對(duì)稱處理器運(yùn)行，對(duì)于相同備份服務(wù)可以有效實(shí)現(xiàn)分布式服務(wù)[1]。VMware vSphere技術(shù)的一項(xiàng)顯著優(yōu)勢(shì)是可以支持獨(dú)立安裝與運(yùn)行，適用于PC系統(tǒng)，所以也和VMware系統(tǒng)的其余產(chǎn)品、軟件存在差別，VMware vSphere技術(shù)不依托于操作系統(tǒng)。當(dāng)安裝服務(wù)后，便可以利用vSPhere Client進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，期間可以根據(jù)需求創(chuàng)建不同數(shù)量的虛擬機(jī)（Virtual Machine，VM）。完成虛擬機(jī)的安裝之后，便可以享受各項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)，創(chuàng)建虛擬服務(wù)器。虛擬服務(wù)器搭建結(jié)束之后，VMware vSphere的創(chuàng)建也同時(shí)完成，通過形成的集群系統(tǒng)管理不同服務(wù)器與存儲(chǔ)陣列等，合理分配資源。

2 集群管理系統(tǒng)搭建內(nèi)容

2.1 集群系統(tǒng)分類

集群即分布式系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)構(gòu)成的集合。計(jì)算機(jī)集合在網(wǎng)絡(luò)下相互連接，彼此之間共享資源，實(shí)現(xiàn)協(xié)同運(yùn)行。從用戶視角分析，集群屬于完整性較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，但是集群內(nèi)部的所有組成分別散布在各個(gè)地理位置，組織結(jié)構(gòu)各異，所應(yīng)用的安全策略也存在差異。因此，程序運(yùn)行的機(jī)器也存在不同。

集群內(nèi)的機(jī)器負(fù)責(zé)資源管理、調(diào)度，期間必須要有完善的策略連接所有機(jī)器，方便各個(gè)機(jī)器之間的協(xié)同運(yùn)行，這一策略也是由集群管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)提供。不同的集群結(jié)構(gòu)以及功能主要分為負(fù)載均衡集群、可用性高集群、性能高集群、網(wǎng)格計(jì)算集群等幾種，具體分析如下：

第一，負(fù)載均衡集群。主要是提高集群節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)成正比負(fù)載性能，適合在訪問量較大的Web服務(wù)中應(yīng)用，比較常用的負(fù)載均衡集群包括Turbolinux Cluster Server與Linux Virtual Server。

第二，可用性高集群。即在集群內(nèi)的其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)遵循對(duì)應(yīng)的規(guī)則轉(zhuǎn)移失效節(jié)點(diǎn)任務(wù)，以免節(jié)點(diǎn)失效對(duì)集群系統(tǒng)運(yùn)行帶來影響?？捎眯愿叩募合到y(tǒng)最多支持節(jié)點(diǎn)失效的個(gè)數(shù)，主要是受集群存儲(chǔ)方案、任務(wù)調(diào)度對(duì)策、故障處理方法的影響[2]。

第三，性能高集群。性能高的計(jì)算機(jī)集群按照算法思想范疇內(nèi)的分治策略延伸而來，將大量計(jì)算任務(wù)分解之后，將獲得的精簡(jiǎn)任務(wù)體現(xiàn)在集群的各個(gè)節(jié)點(diǎn)實(shí)施計(jì)算，最后得到的計(jì)算結(jié)果整合作為集群機(jī)器并行計(jì)算的依據(jù)，有效節(jié)省執(zhí)行任務(wù)的時(shí)間。

第四，網(wǎng)格計(jì)算集群。網(wǎng)格計(jì)算即為網(wǎng)格集群，與集群計(jì)算技術(shù)聯(lián)系非常密切。網(wǎng)格集群和傳統(tǒng)集群之間存在本質(zhì)上的差別，網(wǎng)格集群與計(jì)算機(jī)連接，兩者之間雖然相互關(guān)聯(lián)，但并非是互相信任的關(guān)系。集群內(nèi)部的單一計(jì)算機(jī)運(yùn)行場(chǎng)景與計(jì)算公共設(shè)施相似，此外，網(wǎng)格計(jì)算優(yōu)化獨(dú)立運(yùn)行的任務(wù)，計(jì)算機(jī)處于計(jì)算狀態(tài)下，各個(gè)作業(yè)無須數(shù)據(jù)共享，所以可以在獨(dú)立執(zhí)行計(jì)算機(jī)的作業(yè)分配中應(yīng)用[3]。

2.2 系統(tǒng)功能

集群系統(tǒng)包括以Docker為基礎(chǔ)的資源調(diào)度、容器集群管理，其中有諸多模塊，具體如下：（1）container管理模塊，主要負(fù)責(zé)開啟、停止、重啟、更新資源，實(shí)現(xiàn)資源的重新分配。（2）Nodeset管理模塊，負(fù)責(zé)添加、刪除節(jié)點(diǎn)。（3）資源監(jiān)控模塊，包括節(jié)點(diǎn)資源監(jiān)控與容器資源監(jiān)控兩個(gè)子模塊，作用是實(shí)施監(jiān)督節(jié)點(diǎn)、容器中的資源。（4）資源調(diào)度模塊，包含CPU和Memory兩個(gè)子模塊，如果系統(tǒng)提出請(qǐng)求可以準(zhǔn)確計(jì)算這兩種資源，并且實(shí)施計(jì)算管理。（5）用戶管理模塊，負(fù)責(zé)系統(tǒng)所有注冊(cè)用戶的管理。（6）應(yīng)用管理模塊，功能是進(jìn)行相關(guān)應(yīng)用的升級(jí)、回滾與刪除。（7）服務(wù)管理模塊，包括服務(wù)擴(kuò)展與服務(wù)刪除兩個(gè)子模塊，具體負(fù)責(zé)服務(wù)的管理。

3 VMware vSphere技術(shù)在集群化管理系統(tǒng)搭建中的應(yīng)用

3.1 搭建VMware vSphere集群化管理系統(tǒng)搭建要點(diǎn)

第一，如果監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)出現(xiàn)單點(diǎn)故障，并且不能短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)，便會(huì)降低數(shù)據(jù)儲(chǔ)存的安全性。第二，服務(wù)器數(shù)量越來越多，服務(wù)器安裝空間、配套設(shè)備也要隨之增加，但極有可能會(huì)受到機(jī)房空間、采購(gòu)成本的影響。第三，磁盤空間擴(kuò)展要具備靈活性，統(tǒng)一所有服務(wù)器資源的利用率，解決個(gè)別服務(wù)器的利用率不高、但卻有服務(wù)器資源利用率接近飽和的現(xiàn)象。第四，一些分散狀態(tài)的服務(wù)器集中管理、維護(hù)工作要深入落實(shí)。第五，提高設(shè)備升級(jí)的兼容性，規(guī)避軟硬件老化問題。

3.2 VMware vSphere技術(shù)的運(yùn)用

3.2.1 零宕機(jī)

VMware vSphere技術(shù)的應(yīng)用可以使零宕機(jī)時(shí)間應(yīng)用程序適用性、可靠性提升，可以在小型環(huán)境下的全面數(shù)據(jù)保護(hù)中應(yīng)用，并且符合不同系統(tǒng)提出的核心要求。借助零宕機(jī)功能，即便監(jiān)管系統(tǒng)內(nèi)部的子系統(tǒng)運(yùn)行崩潰，也可以通過VMware vSphere技術(shù)的備份功能快速恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行，且無須技術(shù)人員復(fù)雜的操作，簡(jiǎn)單輸入幾個(gè)指令之后系統(tǒng)便可以恢復(fù)運(yùn)行。

3.2.2 安全組件

作為VMware vSphere平臺(tái)的重要組件，VMware高可用性（High Availability，HA）使虛擬機(jī)具備了自動(dòng)重啟、故障切換兩種功能，搭建集群化管理系統(tǒng)的過程中不會(huì)增加物理基礎(chǔ)架構(gòu)成本。除此之外，如果業(yè)務(wù)系統(tǒng)服務(wù)器在運(yùn)行中出現(xiàn)故障，也可以憑借VMware High的Availability，將其他服務(wù)器中的虛擬機(jī)自動(dòng)重啟。vSphere Client界面能夠直接進(jìn)行VMware HA的配置，為故障切換提供安全保障，操作過程簡(jiǎn)單，無須復(fù)雜的資源便可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行[4]。

3.2.3 安全機(jī)制

VMware虛擬系統(tǒng)備份/恢復(fù)方案（Data Recovery）屬于全新的磁盤備份、恢復(fù)解決方案，目的在于提高虛擬機(jī)數(shù)據(jù)保護(hù)效率與完整性。在處理數(shù)據(jù)歸檔、物理系統(tǒng)備份/恢復(fù)時(shí)，VMware Data Recovery可以提供有效的補(bǔ)充。同時(shí)，目前應(yīng)用的監(jiān)管數(shù)據(jù)備份與存儲(chǔ)更多的是通過磁盤陣列、光盤等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)備份，盡管該方式對(duì)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期歸檔十分有利，但若想快速恢復(fù)數(shù)據(jù)卻存在難度。當(dāng)應(yīng)用VMware Data Recovery之后，數(shù)據(jù)以最快速度備份至磁盤中，同時(shí)也支持快速、完整恢復(fù)，適合大量監(jiān)管數(shù)據(jù)的高效恢復(fù)與分析[5]。

3.2.4 管理模式

若集群化管理系統(tǒng)中的監(jiān)管業(yè)務(wù)不需要大量資源，可以利用VMware vSphere分布式電源管理（Distributed Power Management，DPM）進(jìn)行工作負(fù)載的整合處理，將其轉(zhuǎn)移到新的服務(wù)器中，多余的服務(wù)器則轉(zhuǎn)換為待機(jī)模式，等到監(jiān)管業(yè)務(wù)量較大時(shí)再恢復(fù)在線運(yùn)行，以此來減少能源浪費(fèi)，降低電力負(fù)載[6]。

4 結(jié)語

綜上所述，利用VMware vSphere技術(shù)創(chuàng)建集群化管理系統(tǒng)，能夠有效解決主流系統(tǒng)硬件問題，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)。同時(shí)，應(yīng)用該技術(shù)也有利于資源的節(jié)約與高效分配，對(duì)于集群化管理工作的順利實(shí)施有重要作用，可以規(guī)避系統(tǒng)運(yùn)行存在的風(fēng)險(xiǎn)。

作者簡(jiǎn)介：劉勇（1983— ），男，江西南昌人，講師，碩士;研究方向：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]馬俊.圖書館集群管理系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展研究—以上海圖書館“一卡通”系統(tǒng)為例[J].圖書館學(xué)刊，2019（5）：113-116，127.

[2]陳麗萍.基于集群的教務(wù)管理系統(tǒng)性能優(yōu)化研究及部署[J].教育現(xiàn)代化，2019（20）：116-117.

[3]麥璐惠子.圖書館集群管理系統(tǒng)Interlib分館流通業(yè)務(wù)參數(shù)設(shè)置及常見問題[J].貴圖學(xué)苑，2018（4）：53-55.

[4]華振.盾構(gòu)集群化監(jiān)控與異地決策管理系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[J].工程技術(shù)研究，2018（15）：97-98.

[5]羅剛，陳繼紅，孫孝萍，等.大規(guī)模異構(gòu)集群地震作業(yè)調(diào)度與資源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].石油地球物理勘探，2017（S2）：10，200-205.

[6]季云.高校二級(jí)網(wǎng)站中常見問題及集群管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].電子世界，2016（11）：20.

Analysis on the construction of cluster management?system based on VMware vSphere technology

Liu Yong

（Jiangxi Vocational and Technical College of Communications， Nanchang 330013， China）

Abstract：In order to create a more perfect cluster management system， this paper introduces the technology of VMware vSphere， analyzes the technology and functions needed to build a cluster management system， and finally discusses the key points of building a VMware vSphere cluster management system and the application of VMware vSphere technology， so as to give full play to the technical advantages of VMware vSphere， so as to realize the cluster management system stable operation of.

Keywords：VMware vSphere technology; clustered management system; security components; zero downtime