基于云計(jì)算和VMwarevSphere虛擬化技術(shù)的架構(gòu)分析

陳海燕

摘 要：現(xiàn)階段，VMwarevSphere虛擬化技術(shù)已經(jīng)成為構(gòu)建云計(jì)算環(huán)境的關(guān)鍵技術(shù)，信息化管理與建設(shè)也使用了云計(jì)算和虛擬化技術(shù)，使管理平臺(tái)獲得升級(jí)，提高了資源利用效率。文章以云計(jì)算和VMwarevSphere虛擬化技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)技術(shù)框架進(jìn)行解析，關(guān)注數(shù)據(jù)和云端層設(shè)計(jì)、優(yōu)化架構(gòu)底層設(shè)計(jì)，研究了應(yīng)用軟件服務(wù)系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算;VMwarevSphere;虛擬化技術(shù);架構(gòu)

0? ? 引言

VMwarevSphere在V13操作模塊基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的云計(jì)算操作系統(tǒng)，能夠?qū)?yīng)用程序與操作系統(tǒng)從底層軟件中分離出來(lái)，簡(jiǎn)化操作流程。具體應(yīng)用環(huán)節(jié)，vSphere以原生架構(gòu)ESX和ESXiServere為基礎(chǔ)，可滿(mǎn)足多個(gè)虛擬機(jī)同時(shí)并發(fā)條件。操作系統(tǒng)主要包括3個(gè)部分，一是虛擬化管理器，利用ESX Server調(diào)配內(nèi)存、CPU和存儲(chǔ);二是獨(dú)立完全運(yùn)行模式，滿(mǎn)足虛擬機(jī)與資源合理分配;三是客戶(hù)端管理軟件VMware Infrastructure Client。

1? ? 云計(jì)算與VMwarevSphere虛擬化技術(shù)分析

1.1? 云計(jì)算

云計(jì)算是分布式處理技術(shù)的一種，可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將數(shù)據(jù)計(jì)算分解成小程序，并將計(jì)算結(jié)果實(shí)時(shí)反饋給用戶(hù)。云計(jì)算的發(fā)展與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)存在密切關(guān)系，其生命力較強(qiáng)，是IT行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)?；谠朴?jì)算技術(shù)應(yīng)用，可在較短時(shí)間內(nèi)，完成對(duì)數(shù)以萬(wàn)計(jì)數(shù)據(jù)的處理，其網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力獲得提升[1]。如今云計(jì)算服務(wù)能夠進(jìn)行效用計(jì)算、并行計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)和虛擬化，其相關(guān)服務(wù)類(lèi)型包括IaaS，PaaS和SaaS等形式。隨著技術(shù)的成熟發(fā)展，目前云計(jì)算技術(shù)被廣泛應(yīng)用在金融和教育領(lǐng)域中，可突破時(shí)間和空間限制，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的充分利用。

1.2? 虛擬化

虛擬機(jī)能夠模擬計(jì)算環(huán)境，所有虛擬機(jī)均通過(guò)vmm管理，并對(duì)內(nèi)存、處理器進(jìn)行調(diào)配，確保運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定。利用vmm對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行調(diào)度時(shí)，能夠在主機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬機(jī)的有效控制。通常情況下，vmm的運(yùn)行機(jī)制較為復(fù)雜，運(yùn)行完成后系統(tǒng)管理權(quán)限被收回，虛擬機(jī)的優(yōu)勢(shì)也較為明顯，可將多個(gè)操作系統(tǒng)安裝在同一臺(tái)電腦上，并進(jìn)行統(tǒng)一學(xué)習(xí)，完成跨平臺(tái)合作。

虛擬化技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了對(duì)平臺(tái)的綜合利用，能夠在平臺(tái)遷移時(shí)提供可移植服務(wù)。使用虛擬機(jī)可以在一臺(tái)電腦上對(duì)多個(gè)客戶(hù)機(jī)進(jìn)行管理與操作，確保相關(guān)技術(shù)得到進(jìn)步，滿(mǎn)足技術(shù)發(fā)展要求。虛擬化技術(shù)主要表達(dá)邏輯資源，因此物理?xiàng)l件對(duì)其約束能力不大，需要關(guān)注技術(shù)升級(jí)，確保技術(shù)應(yīng)用可性。

2? ? 基于云計(jì)算VMwarevSphere虛擬化技術(shù)架構(gòu)解析

2.1? 數(shù)據(jù)和云端層

vSphere云端層主要存儲(chǔ)云端數(shù)據(jù)，具體指平臺(tái)和架構(gòu)部分的云端設(shè)計(jì)，可分為內(nèi)部云端和外部云端。內(nèi)部云端主要包括各類(lèi)硬件。例如，在IaaS和PaaS中，相關(guān)的資源類(lèi)型為OS和硬件設(shè)備。外部云端主要是第三方服務(wù)，提供資源庫(kù)并結(jié)合具體IT架構(gòu)。VMwarevSphere主要通過(guò)虛擬化技術(shù)將數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)變?yōu)樵朴?jì)算架構(gòu)，通過(guò)虛擬化功能完成數(shù)據(jù)分析，并提供相應(yīng)服務(wù)。由于將IT基礎(chǔ)框架作為服務(wù)使用，因此可將VMwarevSphere看作為整體框架，而非單個(gè)產(chǎn)品框架，在架構(gòu)設(shè)計(jì)中，重點(diǎn)關(guān)注數(shù)據(jù)分布和云端層優(yōu)化。

2.2? 架構(gòu)底層設(shè)計(jì)

架構(gòu)服務(wù)設(shè)計(jì)中，需要構(gòu)建資源集成系統(tǒng)，使得硬件資源和軟件資源的效用最大化。通過(guò)ESX和ESXi服務(wù)器可實(shí)現(xiàn)硬件資源虛擬化。系統(tǒng)主要包括運(yùn)算部分、存儲(chǔ)部分和網(wǎng)絡(luò)部分。

2.2.1? 運(yùn)算部分（vCompute）

ESX和ESXi能夠?qū)崿F(xiàn)服務(wù)器整合，并提供高質(zhì)量服務(wù)，使得相關(guān)測(cè)試和運(yùn)算成為可能。在底層架構(gòu)設(shè)計(jì)中，通過(guò)DRS可實(shí)現(xiàn)資源有效調(diào)配，能夠根據(jù)實(shí)際需求選擇是否優(yōu)先和滯后相關(guān)操作，滿(mǎn)足動(dòng)態(tài)反應(yīng)下負(fù)載結(jié)構(gòu)平衡。

2.2.2 存儲(chǔ)部分架構(gòu)（vStoreage）

相關(guān)結(jié)構(gòu)包含了VMFS以及動(dòng)態(tài)分配Thin Provisioning，能夠提供多種存儲(chǔ)連接模式，使用相關(guān)存儲(chǔ)方式能夠減少或避免計(jì)劃內(nèi)停機(jī)問(wèn)題，對(duì)維護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與安全性，產(chǎn)生顯著的應(yīng)用價(jià)值。技術(shù)應(yīng)用中，通過(guò)vStoreage API簡(jiǎn)化管理流程，提升軟件系統(tǒng)運(yùn)行服務(wù)效率。VMFS是專(zhuān)門(mén)采集和設(shè)計(jì)高性能集群文件的系統(tǒng)，可在VMware虛擬機(jī)中，虛擬數(shù)據(jù)中心環(huán)境，達(dá)到訪問(wèn)共享存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的目的[2]。

2.2.3? 網(wǎng)絡(luò)部分架構(gòu)（vNetwork）

相關(guān)網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)主要通過(guò)VMware實(shí)現(xiàn)，布置在數(shù)據(jù)中心物理主機(jī)上的虛擬機(jī)可以在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下運(yùn)行，并進(jìn)行數(shù)據(jù)互聯(lián)互通。目前應(yīng)用比較成熟的交換機(jī)為vSwitch，通過(guò)虛擬網(wǎng)絡(luò)接口卡Vmic，能夠提供完整的網(wǎng)絡(luò)框架，并提出相對(duì)可靠的數(shù)據(jù)層，為相關(guān)決策提供支持。實(shí)踐應(yīng)用中，vSphere提供了Distribute Network架構(gòu)，具體包括了Bridged架構(gòu)、NAT模式和Host only架構(gòu)，使得相關(guān)層面達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)應(yīng)用中，通過(guò)與Cisio合作為用戶(hù)提供了多樣化選擇，并選擇專(zhuān)門(mén)運(yùn)行在本協(xié)議框架內(nèi)的分布式網(wǎng)絡(luò)，提升了技術(shù)應(yīng)用合理性與要求可靠性。

2.3? 應(yīng)用軟件服務(wù)

應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)需要以VM設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)多個(gè)服務(wù)器的排列與組合，達(dá)到理想的干預(yù)效果。虛擬機(jī)的遷移是指將原有操作系統(tǒng)移動(dòng)到目標(biāo)主機(jī)。目前，在云計(jì)算中使用虛擬機(jī)遷移思想，并對(duì)操作解決方案進(jìn)行研究，實(shí)現(xiàn)了對(duì)應(yīng)用軟件服務(wù)能力不足的改善。Vmotion的特點(diǎn)是及時(shí)性與科學(xué)性，相關(guān)數(shù)據(jù)資源獲取更加真實(shí)可靠，并且具有廣泛性。通過(guò)對(duì)移動(dòng)軟件的有效利用，當(dāng)系統(tǒng)中1臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，不會(huì)對(duì)整體服務(wù)器造成影響。應(yīng)用程序服務(wù)和基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)設(shè)計(jì)，如圖1所示。

Vmotion實(shí)時(shí)解決方案的主要特點(diǎn)是生成數(shù)據(jù)處理中心，此外也支持NFS服務(wù)，可將整個(gè)虛擬機(jī)封裝在文件系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)共享與部分存儲(chǔ)功能。共享裝置設(shè)計(jì)為SAN和NAS，通過(guò)數(shù)據(jù)遷移完成內(nèi)存和運(yùn)行的智能化管理。當(dāng)管理系統(tǒng)中一臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障后，系統(tǒng)可在其他服務(wù)器上重新啟動(dòng)虛擬機(jī)，因此無(wú)須增加新的服務(wù)器，能夠接觸系統(tǒng)獨(dú)占，具有便利性。同時(shí)，相關(guān)步驟無(wú)須人工干預(yù)，可通過(guò)后臺(tái)系統(tǒng)主動(dòng)完成[3]。

值得注意的是，在不同主機(jī)系統(tǒng)上同步運(yùn)行相同虛擬機(jī)時(shí)，應(yīng)特別重視數(shù)據(jù)資源安全，確保數(shù)據(jù)信息零損失，相關(guān)操作不需要復(fù)雜的集群和專(zhuān)業(yè)化硬件，可通過(guò)單一機(jī)制和管理方法對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行調(diào)取和應(yīng)用?；赩Mware Date Recovery的應(yīng)用，能夠提供數(shù)據(jù)資源備份服務(wù)，相關(guān)方法屬于磁盤(pán)備份的一部分，實(shí)現(xiàn)VDR和VCB插件的良好應(yīng)用，并且對(duì)備份數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。管理過(guò)程中，無(wú)論是VM管理、運(yùn)行、數(shù)據(jù)創(chuàng)建、維護(hù)等流程均需要VMware管理平臺(tái)。VMware vCenter Client具有動(dòng)態(tài)遷移和資源優(yōu)化特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)容錯(cuò)、備份和應(yīng)用部署等操作，使得管理系統(tǒng)軟件應(yīng)用性能獲得本質(zhì)的提升。

3? ? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文研究了虛擬化和云計(jì)算技術(shù)概念和主要構(gòu)成，并且對(duì)云計(jì)算技術(shù)下VMwarevSphere虛擬化技術(shù)平臺(tái)進(jìn)行了詳細(xì)分析，分別在數(shù)據(jù)云端層、底層框架和應(yīng)用軟件服務(wù)領(lǐng)域?qū)μ摂M化技術(shù)進(jìn)行了全面解讀，為簡(jiǎn)化IT操作，提高軟件系統(tǒng)服務(wù)水平奠定良好基礎(chǔ)。未來(lái)IT行業(yè)發(fā)展中，將單純服務(wù)器與基礎(chǔ)框架進(jìn)行合并十分重要，是行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，相關(guān)設(shè)計(jì)理念將重塑IT設(shè)計(jì)理念。

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（編輯 王雪芬）