云計(jì)算中服務(wù)器虛擬化技術(shù)的研究

(云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司臨滄供電局，云南 臨滄 677000)

0 引言

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)和供電局業(yè)務(wù)需求的增加，對(duì)信息管理系統(tǒng)的運(yùn)行效率提出了更高的要求。如果同一時(shí)間段內(nèi)服務(wù)器的訪問量較多，就會(huì)占用過多的資源，導(dǎo)致服務(wù)器過載運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)癱瘓。虛擬化技術(shù)的成熟發(fā)展和推廣應(yīng)用，有效地解決了此類問題。它能夠?qū)⑺械奶摂M數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到資源池中，利用虛擬主機(jī)代替物理主機(jī)，既可以降低硬件成本，又能夠提高軟件運(yùn)行效率，很好地滿足了現(xiàn)階段供電局信息管理工作的開展。

1 云計(jì)算中服務(wù)器虛擬化技術(shù)方案

1.1 傳統(tǒng)IT云計(jì)算模式

早期的服務(wù)器虛擬化技術(shù)，是以虛擬化平臺(tái)為載體，雖然實(shí)現(xiàn)了主機(jī)及其操作系統(tǒng)的虛擬化，但是外部的網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)等硬件設(shè)備沒有完成虛擬化。利用虛擬服務(wù)器對(duì)外部網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，以提高虛擬操作系統(tǒng)和現(xiàn)實(shí)硬件設(shè)備的兼容性。在傳統(tǒng)的IT云計(jì)算模式下，虛擬服務(wù)器運(yùn)行中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)或運(yùn)行所需的程序，被單獨(dú)存儲(chǔ)在一個(gè)區(qū)域；而網(wǎng)絡(luò)交互參數(shù)則存儲(chǔ)在另一個(gè)區(qū)域。這樣就需要兩套軟、硬件設(shè)備，運(yùn)行成本較高。近年來分布式云計(jì)算模式逐漸推廣，逐漸取代了這一模式。

1.2 分布式云計(jì)算架構(gòu)模式

分布式云計(jì)算架構(gòu)模式在硬件上由一系列物理服務(wù)器組成，軟件系統(tǒng)方面有Hadoop模型、開源虛擬化XEN平臺(tái)。為了解決不同物理服務(wù)器之間可能存在的兼容性差的問題，要求在每?jī)膳_(tái)相互連接的服務(wù)器節(jié)點(diǎn)上，使用完全相同的軟件平臺(tái)，在虛擬化環(huán)境下不會(huì)對(duì)軟件的協(xié)同運(yùn)行和數(shù)據(jù)交互產(chǎn)生負(fù)面影響。另外，軟件平臺(tái)前期購(gòu)買后，后期的運(yùn)行維護(hù)與版本升級(jí)都是免費(fèi)的，因此在運(yùn)用成本上也有很明顯的優(yōu)勢(shì)。分布式云計(jì)算模式還具有較強(qiáng)的可擴(kuò)展性，后期根據(jù)供電局業(yè)務(wù)的增加，可以繼續(xù)串聯(lián)服務(wù)器，以提高業(yè)務(wù)處理效率。

2 服務(wù)器虛擬化架構(gòu)

2.1 計(jì)算虛擬化

計(jì)算虛擬化利用虛擬化技術(shù)構(gòu)建中間層，將硬件和軟件分離、在操作系統(tǒng)和硬件之間構(gòu)建一個(gè)虛擬化軟件層，將服務(wù)器物理資源通過一定手段變成邏輯資源，并向上層操作系統(tǒng)及應(yīng)用環(huán)境提供硬件資源，上層環(huán)境中的虛擬機(jī)相互隔離，可以實(shí)現(xiàn)資源遷移，提供更高的硬件、軟件資源利用率。

2.2 網(wǎng)絡(luò)虛擬化

軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)是在云計(jì)算大數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中的新型網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)框架，SDN的關(guān)鍵思想是改變?cè)趥鹘y(tǒng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)據(jù)流的控制以及運(yùn)行機(jī)制，核心技術(shù)是將網(wǎng)絡(luò)的控制面和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)面進(jìn)行分離，實(shí)現(xiàn)可編程化控制，使得SDN具備控制和轉(zhuǎn)發(fā)分離、設(shè)備資源虛擬化和通用硬件及軟件可編程特性。

2.3 存儲(chǔ)虛擬化

以往系統(tǒng)運(yùn)行所需的程序指令和產(chǎn)生的數(shù)據(jù)都會(huì)直接存儲(chǔ)于物理服務(wù)器上，由于存儲(chǔ)空間有限，往往需要定期進(jìn)行數(shù)據(jù)清理或轉(zhuǎn)移。而選擇存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)，既可以擴(kuò)充存儲(chǔ)容量，又能夠提升虛擬存儲(chǔ)器的利用率。隨著云技術(shù)的發(fā)展，目前較為流行的云盤、云服務(wù)器等，都是一種高度集成的虛擬存儲(chǔ)模式。

3 云計(jì)算中服務(wù)器虛擬化技術(shù)

3.1 分區(qū)虛擬技術(shù)

在一些規(guī)模較大、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的計(jì)算機(jī)中，為了提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度、避免因?yàn)槿哂嘣斐韶?fù)面干擾，通常會(huì)使用到分區(qū)技術(shù)。在服務(wù)器虛擬化背景下，分區(qū)虛擬也成為一種必然選擇。除了對(duì)軟件安裝位置和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)位置進(jìn)行分區(qū)虛擬外，硬件設(shè)備也需要進(jìn)行分區(qū)虛擬。這樣既可以實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序的完全隔離，減輕了CPU運(yùn)行負(fù)荷。同時(shí)，底層的應(yīng)用軟件也會(huì)減少資源占用，這對(duì)于整個(gè)虛擬服務(wù)器內(nèi)部資源的合理分配也有積極作用。

3.2 底層硬件虛擬技術(shù)

底層硬件是指整個(gè)信息系統(tǒng)中，位于前端、負(fù)責(zé)執(zhí)行上級(jí)控制指令的各類電氣設(shè)備。利用虛擬機(jī)監(jiān)視器可以對(duì)這些底層硬件進(jìn)行全面監(jiān)控，將獲得的硬件設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，在虛擬機(jī)中重新進(jìn)行建模和仿真運(yùn)行。操作系統(tǒng)本身來看，不管是在虛擬環(huán)境下運(yùn)行還是在物理服務(wù)器上運(yùn)行其本質(zhì)上是沒有區(qū)分的。服務(wù)器的虛擬機(jī)監(jiān)視器虛擬化可以分為裸金屬構(gòu)架以及寄居構(gòu)架兩種類型。

3.3 服務(wù)器虛擬化的優(yōu)缺點(diǎn)

從現(xiàn)階段服務(wù)器虛擬化技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用效果來看，其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)顯著，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：①隨著操作系統(tǒng)的更新迭代，新舊操作系統(tǒng)之間無法做到完美兼容。一些新開發(fā)的應(yīng)用軟件也只能搭載最新的操作平臺(tái)，適用性受到了局限。通過服務(wù)器虛擬化技術(shù)，則可以將原操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)全部遷移至新的操作系統(tǒng)，解決了不兼容的問題，保證了供電局業(yè)務(wù)的連貫性。②服務(wù)器虛擬化提高了服務(wù)器的運(yùn)行效率，僅使用1臺(tái)虛擬服務(wù)器就可以對(duì)整個(gè)單位的業(yè)務(wù)進(jìn)行處理，降低了運(yùn)行成本。但是受到當(dāng)前技術(shù)發(fā)展的限制，服務(wù)器虛擬化技術(shù)在運(yùn)用中也仍然存在一些缺點(diǎn)，例如虛擬服務(wù)器相比于物理服務(wù)器，在穩(wěn)定程度上還有所欠缺。由于虛擬環(huán)境下多臺(tái)服務(wù)器采用串聯(lián)方式連接，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)上出現(xiàn)問題，都會(huì)對(duì)后續(xù)的服務(wù)器運(yùn)行造成干擾影響。

3.4 服務(wù)器虛擬化的未來發(fā)展趨勢(shì)

大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)的發(fā)展，讓服務(wù)器虛擬化技術(shù)的推廣與應(yīng)用成為了一種必然趨勢(shì)?，F(xiàn)階段虛擬化技術(shù)運(yùn)用中仍然存在的問題，就成為了下一步技術(shù)發(fā)展和優(yōu)化的重點(diǎn)內(nèi)容。下一步，服務(wù)器虛擬化技術(shù)將會(huì)在組織架構(gòu)上做出調(diào)整，可以采用先將單臺(tái)物理服務(wù)器虛擬化，然后再將所有虛擬服務(wù)器進(jìn)行并聯(lián)的方式，構(gòu)建一個(gè)集成化的“服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)”，這樣既可以提高數(shù)據(jù)共享效率，又可以保證一臺(tái)虛擬服務(wù)器發(fā)生故障后，不會(huì)對(duì)其他服務(wù)器產(chǎn)生影響，從而提高了整體運(yùn)行的穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

云時(shí)代的到來、服務(wù)器虛擬化技術(shù)的應(yīng)用，可以滿足對(duì)海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、篩選、分析與利用等工作，從而提高了數(shù)據(jù)價(jià)值，為管理決策提供了輔助參考。供電局要基于自身業(yè)務(wù)需求，搭建虛擬化服務(wù)器，將本單位所有的物理服務(wù)器連接起來，形成一個(gè)資源池，既可以提高整個(gè)信息系統(tǒng)的兼容性和響應(yīng)速度，又能夠提高數(shù)據(jù)共享能力，對(duì)提升整體的業(yè)務(wù)效率和本單位的經(jīng)營(yíng)效益也有積極幫助。隨著云技術(shù)的不斷成熟，服務(wù)器虛擬化技術(shù)的應(yīng)用也會(huì)更加廣泛。