數(shù)據(jù)中心信息系統(tǒng)的虛擬化實(shí)現(xiàn)研究

宋莉

【摘要】? ? 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心中，大規(guī)模的計(jì)算資源部署已逐步顯露出系統(tǒng)運(yùn)行效率低，維護(hù)保障成本高、設(shè)備資源能耗大等問(wèn)題。本文應(yīng)用VMware vSphere虛擬化技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)中心的信息系統(tǒng)進(jìn)行改造，搭建統(tǒng)一的vCenter Server綜合管理平臺(tái)，通過(guò)控制終端進(jìn)行遠(yuǎn)程集中管理，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)維效率的提升和能耗的降低。

【關(guān)鍵詞】? ? VMware vSphere虛擬化技術(shù)? ? 數(shù)據(jù)中心

[Abstract]? Along with the traditional data center application， some problems of the large-scale computing resources deployment have appeared， including low system efficiency， high maintenance cost and energy consumption， etc. The article reforms the data center information system by VMware vSphere virtualization technology. Furthermore， a unified vCenter Server management platform is designed for improving operation and maintenance efficiency and reducing energy consumption.

[Key words]? ? ?VMware vSphere virtualization technology? ? data center

引言：

虛擬化技術(shù)已不是簡(jiǎn)單意義上虛擬硬件資源，從硬件到軟件，從存儲(chǔ)到服務(wù)，已涵蓋了更高更廣泛的應(yīng)用層面。數(shù)據(jù)中心在采用虛擬化技術(shù)之前，每當(dāng)部署新應(yīng)用程序或系統(tǒng)時(shí)，往往要購(gòu)買一套新服務(wù)器，安裝操作系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)程序并調(diào)試系統(tǒng)環(huán)境、封堵安全漏洞，從運(yùn)維的角度而言，無(wú)論是資源消耗還是后期維護(hù)，都會(huì)給管理人員帶來(lái)日益沉重的負(fù)擔(dān)。

一、虛擬化技術(shù)

虛擬化技術(shù)主要包括存儲(chǔ)虛擬化、計(jì)算虛擬化、服務(wù)虛擬化等內(nèi)容，通過(guò)該技術(shù)能帶來(lái)諸多新的用戶體驗(yàn)：

1.1降低能耗

數(shù)據(jù)中心通過(guò)整合現(xiàn)有硬件資源，包括服務(wù)器的計(jì)算和存儲(chǔ)資源，合理化分配各類應(yīng)用系統(tǒng)，減少實(shí)際運(yùn)行服務(wù)器的數(shù)量，可有效的降低資源消耗，精簡(jiǎn)機(jī)房設(shè)施和人力資源投入。

1.2提高效率

數(shù)據(jù)中心通過(guò)部署虛擬化環(huán)境，新增一項(xiàng)服務(wù)后不需要重新搭建硬件和軟件環(huán)境，管理人員可在虛擬環(huán)境中方便快捷地完成新計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源的分配和軟件應(yīng)用部署。

1.3提高可用性

在虛擬環(huán)境中，帶來(lái)應(yīng)用負(fù)載移動(dòng)性提高、正常運(yùn)行時(shí)間增加以及故障恢復(fù)簡(jiǎn)化等優(yōu)勢(shì)。新模式下，管理員可從容更換故障設(shè)備后重新部署上線使用，基于負(fù)載均衡特性的虛擬化存儲(chǔ)特性使得運(yùn)行在其上的應(yīng)用服務(wù)能夠長(zhǎng)時(shí)間不間斷保持運(yùn)行。

1.4提高安全性

過(guò)去，管理員需要關(guān)注數(shù)據(jù)中心每一臺(tái)在線運(yùn)行的服務(wù)器，假設(shè)一臺(tái)主機(jī)感染木馬，整個(gè)數(shù)據(jù)中心都面臨“中招”，木桶效應(yīng)明顯。

通過(guò)虛擬化技術(shù)，安全管控只需把握少數(shù)幾個(gè)關(guān)鍵，在出口利用虛擬化產(chǎn)品自帶的安全防護(hù)配置，能夠達(dá)到很好的防火墻效果，保護(hù)整個(gè)虛擬化環(huán)境。

二、虛擬化產(chǎn)品

VMware vSphere是VMware公司推出的一套服務(wù)器虛擬化解決方案，在國(guó)內(nèi)外各部門機(jī)構(gòu)中得到廣泛的部署和應(yīng)用。VMware vSphere實(shí)際上是一套包含多個(gè)產(chǎn)品與特性的集合，它主要包括：

1.用于提供基礎(chǔ)環(huán)境虛擬化的虛擬機(jī)管理程序ESXi;

2.用于提供中央控制、集中管理的vCenter Server;

3.用于管理員通過(guò)客戶端進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)的vSphere Client和通過(guò)Web頁(yè)面進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)的vSphere Web Client;

4.用于提供集中存儲(chǔ)的Storage DRS。

三、虛擬化部署

以數(shù)據(jù)中心一套視頻會(huì)議系統(tǒng)項(xiàng)目（以下簡(jiǎn)稱X）為例，按照建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)共部署服務(wù)器16臺(tái)，加上基于冗余鏈路設(shè)計(jì)的路由交換和邊界防護(hù)設(shè)備，無(wú)疑會(huì)產(chǎn)生大量空間被占用以及相關(guān)噪音和能耗問(wèn)題，假設(shè)服務(wù)器群沒(méi)有采取有效的容災(zāi)措施，單點(diǎn)故障導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法正常提供服務(wù)的可能性也很高。據(jù)此，重點(diǎn)討論利用VMware vSphere虛擬化技術(shù)對(duì)項(xiàng)目X進(jìn)行虛擬化改造，以期改善目前存在的系統(tǒng)開(kāi)設(shè)效率低、維護(hù)保障難度大、容災(zāi)備份手段弱等問(wèn)題。

3.1 部署前的準(zhǔn)備

具體操作前，需要對(duì)現(xiàn)有項(xiàng)目X網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中設(shè)備進(jìn)行一次全面性能統(tǒng)計(jì)，如表1所示。

可見(jiàn)，大部分服務(wù)器由于內(nèi)存配置較低，僅有3臺(tái)內(nèi)存使用率保持在10%以內(nèi)，考慮到資源整合效益，計(jì)劃將16臺(tái)服務(wù)器中13臺(tái)性能較弱的Lenovo服務(wù)器所承載的業(yè)務(wù)通過(guò)虛擬化技術(shù)遷移均衡到其中3臺(tái)性能較好的服務(wù)器，資源總量完全滿足現(xiàn)有資源占用，并根據(jù)原有應(yīng)用資源消耗及業(yè)務(wù)區(qū)分情況，對(duì)3臺(tái)服務(wù)器所承載的應(yīng)用進(jìn)行遷移，具體情況見(jiàn)表2。

3.2 構(gòu)建虛擬化環(huán)境

接下來(lái)簡(jiǎn)要討論通過(guò)VMware vSphere虛擬化技術(shù)部署項(xiàng)目X。分別對(duì)3臺(tái)服務(wù)器數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)和數(shù)據(jù)備份，對(duì)其硬盤進(jìn)行重新分區(qū)（保持原有陣列RAID5模式），劃分一個(gè)50GB的卷作為主分區(qū)，用于安裝VMware ESXi系統(tǒng)，其余空間劃分成一個(gè)整體卷，用于部署虛擬機(jī)的存儲(chǔ)空間。

在編號(hào)為ESXi #1的服務(wù)器中安裝虛擬環(huán)境管理平臺(tái)vCenter Server（VCS），以及分別用于核心、會(huì)議目錄、文件傳遞3臺(tái)虛擬機(jī)，同時(shí)考慮到視頻加密模塊的加載，將USB加密機(jī)獨(dú)占掛接到虛擬化后的會(huì)議目錄服務(wù)器中。同理，在ESXi #2中部署錄像存儲(chǔ)、在線調(diào)度、會(huì)議管理庫(kù)、人員庫(kù)和附件庫(kù)共5臺(tái)虛擬機(jī)，在ESXi #3中部署各類視頻應(yīng)用虛擬服務(wù)器共7臺(tái)。

各虛擬機(jī)安裝Windows 2008 Server操作系統(tǒng)和Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)，虛擬網(wǎng)卡設(shè)置為“網(wǎng)橋”模式，手動(dòng)分配IP地址。在管理終端中安裝用于遠(yuǎn)程管理的vSphere Client客戶端，實(shí)現(xiàn)通過(guò)交換機(jī)在局域網(wǎng)中對(duì)VCS進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，最終達(dá)到綜合管理各虛擬服務(wù)器的目的。

經(jīng)測(cè)試，各臺(tái)虛擬服務(wù)器運(yùn)行正常，3臺(tái)物理服務(wù)器資源利用率均在合理控制范圍之內(nèi)，虛擬化改造滿足實(shí)際需求，達(dá)到了預(yù)期目的。

四、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)虛擬化改造，僅從耗電量（以每臺(tái)400W，工業(yè)用電1.1元/度計(jì)算）方面計(jì)算，關(guān)停的13臺(tái)服務(wù)器每年可節(jié)省電費(fèi)4.6萬(wàn)元。能耗的降低僅僅是虛擬化帶來(lái)的一方面優(yōu)點(diǎn)，精簡(jiǎn)的系統(tǒng)部署給管理人員帶來(lái)便捷高效的維護(hù)效率更是虛擬化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)所在，舉例來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)備份通過(guò)快照的方式將時(shí)間縮短到秒級(jí)（過(guò)去超過(guò)1個(gè)小時(shí)），數(shù)據(jù)和系統(tǒng)遷移也變得非常簡(jiǎn)單，極大的提升了系統(tǒng)穩(wěn)定性和管理便捷性。