服務(wù)器虛擬化技術(shù)在系統(tǒng)集成中的應(yīng)用分析

楊穎出

聯(lián)通（浙江）產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有限公司 浙江 杭州 310000

引言

在信息化時(shí)代，信息系統(tǒng)的規(guī)模以及復(fù)雜程度均顯著增加，系統(tǒng)服務(wù)器數(shù)量也越來(lái)越多。在系統(tǒng)服務(wù)器管理方面，依然普遍應(yīng)用手工管理模式，導(dǎo)致故障節(jié)點(diǎn)數(shù)量偏多，并且維護(hù)管理難度比較大。在很多系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)中，均應(yīng)用單獨(dú)服務(wù)器部署方式，各個(gè)系統(tǒng)與服務(wù)器保持對(duì)應(yīng)關(guān)系，在硬件設(shè)備、系統(tǒng)軟件數(shù)據(jù)備份以及切換方面的實(shí)現(xiàn)難度比較大。在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，各類(lèi)服務(wù)器中所承載的應(yīng)用有一定的區(qū)別，并且所交換的數(shù)據(jù)量也有所不同，因此，各類(lèi)服務(wù)器的運(yùn)行負(fù)載并不保持均衡，如果服務(wù)器的負(fù)載比較重，則會(huì)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性構(gòu)成危害，而如果服務(wù)器的負(fù)載比較輕，并且長(zhǎng)時(shí)間處于閑置狀態(tài)，則無(wú)法應(yīng)用于各類(lèi)應(yīng)用中。對(duì)此，可應(yīng)用服務(wù)器虛擬化技術(shù)創(chuàng)建虛擬服務(wù)器，據(jù)此將服務(wù)器硬件設(shè)備與應(yīng)用系統(tǒng)相分離，在一臺(tái)服務(wù)器中，可同時(shí)支持多個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行，促進(jìn)服務(wù)器利用率的提升，同時(shí)還可簡(jiǎn)化系統(tǒng)運(yùn)維管理，一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，即可進(jìn)行自動(dòng)化診斷和恢復(fù)。

1 服務(wù)器虛擬化技術(shù)

通過(guò)將服務(wù)器虛擬化技術(shù)應(yīng)用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可將各類(lèi)軟件資源以及硬件資源進(jìn)行有效整合，并充分發(fā)揮其應(yīng)用效能。在物理硬件平臺(tái)中應(yīng)用服務(wù)器虛擬化技術(shù)，可保證多個(gè)虛擬機(jī)同時(shí)運(yùn)行。在各個(gè)虛擬機(jī)中，均擁有獨(dú)立的處理器、內(nèi)存、磁盤(pán)以及網(wǎng)絡(luò)接口，對(duì)于虛擬機(jī)中所運(yùn)行的操作系統(tǒng)，又被稱(chēng)為客戶(hù)操作系統(tǒng)。在功能實(shí)現(xiàn)方面，各個(gè)虛擬機(jī)均為自治，在一套硬件平臺(tái)中，可同時(shí)運(yùn)行多個(gè)服務(wù)器，并且對(duì)于服務(wù)器操作系統(tǒng)以及版本沒(méi)有具體要求。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，通常情況下，服務(wù)器的資源利用水平比較低，一般在15%至20%之間，而服務(wù)器虛擬化技術(shù)可充分利用剩余資源，顯著改善系統(tǒng)整體性能。服務(wù)器虛擬化技術(shù)的中心思想在于對(duì)各類(lèi)資源的優(yōu)先次序做出區(qū)分，將各類(lèi)服務(wù)器資源合理分配至工作負(fù)載中，進(jìn)而顯著提升管理效率，同時(shí)簡(jiǎn)化管理方式[1]。

在服務(wù)器虛擬化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，可通過(guò)兩個(gè)方向分配資源：第一，將服務(wù)器虛擬為多個(gè)邏輯服務(wù)器，而各個(gè)邏輯服務(wù)器之間相互獨(dú)立，用戶(hù)可在各個(gè)虛擬服務(wù)器中運(yùn)行多種操作系統(tǒng)，如分區(qū)；第二，對(duì)于多個(gè)分散的物理服務(wù)器，可虛擬為一個(gè)大型邏輯服務(wù)器，便于用戶(hù)便捷的支配各個(gè)獨(dú)立的服務(wù)器，提升資源利用率，如網(wǎng)格。

通過(guò)對(duì)虛擬的對(duì)象以及層次進(jìn)行分析，可將服務(wù)器虛擬化技術(shù)劃分為兩種類(lèi)型：第一，部件虛擬化，其能夠?qū)Ω黝?lèi)IT資源的利用過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，包括服務(wù)器資源、存儲(chǔ)資源以及網(wǎng)絡(luò)資源；第二，集成虛擬化，將多個(gè)部件的虛擬化方式進(jìn)行有效結(jié)合，據(jù)此對(duì)資源進(jìn)行自動(dòng)化跳讀，確保能夠符合服務(wù)水平協(xié)議（SLO）。

2 服務(wù)器虛擬化的實(shí)現(xiàn)途徑

2.1 硬件虛擬化

硬件虛擬化具體指的是對(duì)硬件資源進(jìn)行虛擬化，將其轉(zhuǎn)變?yōu)椤疤摂M機(jī)”，進(jìn)而顯著提升硬件資源管理便捷性，在一臺(tái)服務(wù)器中，可運(yùn)行多種操作系統(tǒng)。在硬件虛擬化形式中，各個(gè)虛擬服務(wù)器均可模擬物理服務(wù)器硬件，使得各個(gè)虛擬機(jī)處于主機(jī)平臺(tái)的各個(gè)處理器中，與此同時(shí)，在各個(gè)虛擬服務(wù)器中，有獨(dú)立運(yùn)行的硬盤(pán)，其中包含相應(yīng)的操作系統(tǒng)以及各類(lèi)應(yīng)用。

2.2 并行虛擬化

并行虛擬化和硬件虛擬化之間有很多相同之處，在一臺(tái)物理服務(wù)器的基礎(chǔ)上，可運(yùn)行多種操作系統(tǒng)。但是，二者之間也有一定的區(qū)別，即并行虛擬化能夠?qū)Σ僮飨到y(tǒng)內(nèi)核進(jìn)行調(diào)整，避免在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中損耗過(guò)大，同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)多個(gè)操作系統(tǒng)同步運(yùn)行，促進(jìn)硬件虛擬化效率的提升[2]。

2.3 操作系統(tǒng)虛擬化

在操作系統(tǒng)虛擬化實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，需將共用操作系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，在主機(jī)操作系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)虛擬操作系統(tǒng)運(yùn)行，如果操作系統(tǒng)內(nèi)核處理I/O需求相同，則可直接通過(guò)。

通過(guò)應(yīng)用虛擬化技術(shù)，可促進(jìn)服務(wù)器利用效率的提升，同時(shí)還可顯著改善服務(wù)器運(yùn)行靈活性，但是需要注意，在一臺(tái)服務(wù)器中，需運(yùn)行多個(gè)虛擬服務(wù)器，而各個(gè)虛擬服務(wù)器之間相互獨(dú)立。以往在一臺(tái)服務(wù)器中，僅可實(shí)現(xiàn)一個(gè)應(yīng)用穩(wěn)定運(yùn)行，因此，在服務(wù)器的維護(hù)以及升級(jí)過(guò)程中，僅會(huì)對(duì)單個(gè)應(yīng)用產(chǎn)生直接影響。通過(guò)采用虛擬化技術(shù)，在服務(wù)器維護(hù)以及升級(jí)過(guò)程中，即可對(duì)服務(wù)器中運(yùn)行的所有虛擬機(jī)以及各類(lèi)應(yīng)用產(chǎn)生直接影響，因此，在大型系統(tǒng)中很難推廣應(yīng)用服務(wù)器虛擬化技術(shù)。為了解決以上問(wèn)題，要求滿(mǎn)足以下兩個(gè)要求：第一，確保在虛擬化后，在服務(wù)器物理硬件的維護(hù)管理以及技術(shù)升級(jí)過(guò)程中，不會(huì)對(duì)物理設(shè)備以上的虛擬服務(wù)器產(chǎn)生直接影響；第二，如果物理服務(wù)器發(fā)生故障，則必須保證虛擬機(jī)運(yùn)行安全性。對(duì)此，可采用動(dòng)態(tài)遷移（VMotion）技術(shù)妥善解決[3]。

在動(dòng)態(tài)遷移技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，可將虛擬機(jī)器遷移至其他物理主機(jī)中，同時(shí)不會(huì)對(duì)終端用戶(hù)造成不良影響。在發(fā)生遷移前，虛擬機(jī)器可將其運(yùn)行狀態(tài)存儲(chǔ)至共用的存儲(chǔ)器中，在提出請(qǐng)求后，虛擬機(jī)器即可通過(guò)虛擬網(wǎng)絡(luò)連接展現(xiàn)出內(nèi)存狀態(tài)。負(fù)載平衡也是動(dòng)態(tài)遷移技術(shù)的一種應(yīng)用形式，當(dāng)對(duì)于某個(gè)特定的服務(wù)需求顯著增加時(shí)，對(duì)于高需求虛擬服務(wù)器，可轉(zhuǎn)移至CPU資源更加豐富的物理服務(wù)器中。

通過(guò)應(yīng)用VMotion技術(shù)，可在在線(xiàn)狀態(tài)下，使得虛擬機(jī)跨越硬件服務(wù)器進(jìn)行實(shí)時(shí)化遷移。在實(shí)施前遷移過(guò)程中，需將一個(gè)兼容作為重要基礎(chǔ)，具體而言，兩臺(tái)物理服務(wù)器必須能夠達(dá)到CPU指令級(jí)兼容，避免在內(nèi)存復(fù)制完成后，新CPU無(wú)法準(zhǔn)確識(shí)別出各類(lèi)指令，影響系統(tǒng)運(yùn)行效益。另外，在VMotion技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，還可對(duì)各類(lèi)CPU指令級(jí)進(jìn)行分析，判斷其兼容性。如果在離線(xiàn)狀態(tài)下遷移虛擬服務(wù)器，則無(wú)須考慮CPU型號(hào)的影響。

3 服務(wù)器虛擬化的系統(tǒng)集成應(yīng)用

3.1 系統(tǒng)集成現(xiàn)狀

在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，數(shù)據(jù)信息資源量逐漸增加，造成系統(tǒng)運(yùn)行管理難度越來(lái)越大。虛擬化服務(wù)器即為總系統(tǒng)服務(wù)器，在各類(lèi)服務(wù)器運(yùn)行中，操作要求也有一定的區(qū)別。隨著虛擬化服務(wù)器技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，應(yīng)當(dāng)將虛擬化技術(shù)與動(dòng)態(tài)遷移技術(shù)進(jìn)行有效結(jié)合，有效解決系統(tǒng)集成過(guò)程中所面臨的各類(lèi)難點(diǎn)。另外，在系統(tǒng)集成環(huán)節(jié)，對(duì)于總系統(tǒng)以及各個(gè)分系統(tǒng)，要求采用獨(dú)立化操作方式，各類(lèi)系統(tǒng)的版本無(wú)法保持統(tǒng)一，如總系統(tǒng)一般為Windows版本，而分系統(tǒng)一般為Unix版本，在系統(tǒng)集成過(guò)程中，如果技術(shù)人員沒(méi)有綜合考慮各類(lèi)系統(tǒng)的需求以及版本差異，則在集成系統(tǒng)后續(xù)運(yùn)行中，維護(hù)管理難度會(huì)顯著增加[4]。

3.2 應(yīng)用模式分析

在服務(wù)器虛擬化技術(shù)的具體應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)應(yīng)用OS虛擬機(jī)，即可模擬出具體的工作環(huán)境。在系統(tǒng)集成環(huán)節(jié)，可形成多種服務(wù)器集群，將服務(wù)器與主機(jī)進(jìn)行有效結(jié)合，同時(shí)采用直連的形式詳細(xì)記錄主機(jī)內(nèi)容。SAN協(xié)議的作用是促進(jìn)存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)規(guī)模拓展，因此，通過(guò)創(chuàng)建SAN盤(pán)陣，即可實(shí)現(xiàn)各類(lèi)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)資源共享。為了避免集成系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，要求動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)OS，當(dāng)OS的各類(lèi)基礎(chǔ)參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，要求及時(shí)發(fā)揮安全防護(hù)功能，調(diào)出數(shù)據(jù)，并做好數(shù)據(jù)備份，盡快恢復(fù)各類(lèi)信息資源，避免經(jīng)濟(jì)損失過(guò)大。網(wǎng)絡(luò)連接方式比較多，在網(wǎng)絡(luò)連接方法選用方面，可應(yīng)用自動(dòng)化交替形式，以充分發(fā)揮服務(wù)器集群效應(yīng)，同時(shí)，可保證虛擬服務(wù)器能夠自動(dòng)化啟動(dòng)，進(jìn)而顯著改善系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性以及可靠性。當(dāng)處于虛擬環(huán)境中時(shí)，對(duì)于OS機(jī)以及虛擬化服務(wù)器的各類(lèi)硬件資源、軟件資源，均應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合，在資源分配過(guò)程中繪制電子圖表，將工作強(qiáng)度作為資源分配的重要依據(jù)。

在服務(wù)器虛擬化技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，在資源管理方面，可采用分布式管理方式。虛擬化服務(wù)器的類(lèi)型比較多，各自的特性也有所不同，對(duì)此，要求對(duì)服務(wù)器的各類(lèi)基本參數(shù)以及性能做出對(duì)比分析，據(jù)此確定虛擬化服務(wù)器硬件和軟件方面的差異，結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)際需要制定具體的應(yīng)用方案。在分布式資源管理模式的實(shí)際應(yīng)用中，各個(gè)子系統(tǒng)可將資源發(fā)送至主系統(tǒng)中。在虛擬機(jī)數(shù)據(jù)資源共享方面，可充分利用Vmotion技術(shù)的重要作用，在各個(gè)子系統(tǒng)之間，如果需進(jìn)行信息交互，則可應(yīng)用Vmotion技術(shù)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能，對(duì)虛擬化服務(wù)器的所有資源進(jìn)行平均分配。資源調(diào)度系統(tǒng)的作用是對(duì)服務(wù)器設(shè)置各類(lèi)控制參數(shù)，因此主系統(tǒng)可對(duì)資源調(diào)度系統(tǒng)直接發(fā)出指令。服務(wù)器虛擬化技術(shù)的基礎(chǔ)為自動(dòng)化技術(shù)，為了促進(jìn)系統(tǒng)集成化水平，要求對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行分析，據(jù)此采用手動(dòng)調(diào)節(jié)控制方式。在虛擬化服務(wù)器運(yùn)行過(guò)程中，資源調(diào)度系統(tǒng)能夠?qū)Ω黝?lèi)動(dòng)態(tài)資源進(jìn)行科學(xué)合理的分配，進(jìn)而促進(jìn)主機(jī)軟件運(yùn)行效率的提升，同時(shí)其還能夠?qū)⒍鄠€(gè)服務(wù)器相結(jié)合，據(jù)此提升資源利用率。在Vmotion技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，需要注意以下幾點(diǎn)：第一，提升CPU兼容水平，如果CPU的兼容能力比較差，則可聯(lián)合應(yīng)用相同的CPU，并直接復(fù)制粘貼相關(guān)指令；第二，對(duì)CPU指令層級(jí)作出判斷，如果CPU的指令層級(jí)比較低，則應(yīng)當(dāng)遷移至虛擬服務(wù)器中，反之，需在跨越ESX兼容硬件的基礎(chǔ)上進(jìn)行遷移。虛擬化服務(wù)器的運(yùn)行功能比較多，要求對(duì)各類(lèi)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行科學(xué)合理的分配，同時(shí)重組硬件資源。在系統(tǒng)集成過(guò)程中，首先需確定系統(tǒng)集成需求，然后對(duì)各類(lèi)子系統(tǒng)的重要程度進(jìn)行分析，據(jù)此開(kāi)展資源配置。在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，要求將系統(tǒng)資源作為重要基礎(chǔ)，對(duì)此，要求對(duì)各類(lèi)資源的應(yīng)用情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)高度負(fù)載，則要求對(duì)閑置資源進(jìn)行重新配置，促進(jìn)物理服務(wù)器運(yùn)行效率的提升[5]。

在系統(tǒng)集成過(guò)程中應(yīng)用服務(wù)器虛擬化技術(shù)，即可對(duì)系統(tǒng)資源進(jìn)行集中化管理，在這一技術(shù)的具體應(yīng)用中，要求形成多種操作系統(tǒng)平臺(tái)，確保能夠滿(mǎn)足各類(lèi)層次用戶(hù)的多元化要求。在部分虛擬化服務(wù)器中，硬件資源以及軟件資源均比較多，為了促進(jìn)服務(wù)器應(yīng)用效率的提升，要求對(duì)各類(lèi)資源進(jìn)行分類(lèi)，據(jù)此配置信息資源。通過(guò)采用集中化資源管理模式，即可重組虛擬化服務(wù)器，同時(shí)，對(duì)于多個(gè)服務(wù)器，可進(jìn)行統(tǒng)一高效的管理，如果對(duì)硬件進(jìn)行升級(jí)處理，則對(duì)于服務(wù)器管理權(quán)限，可直接遷移至其他虛擬化服務(wù)器中，子系統(tǒng)在空間部署方面更加集中，要求適當(dāng)拓展虛擬化技術(shù)的應(yīng)用范圍，合理分配服務(wù)器的各類(lèi)功能，避免出現(xiàn)職能交叉問(wèn)題。

3.3 應(yīng)用效果分析

在系統(tǒng)集成過(guò)程中應(yīng)用服務(wù)器虛擬化技術(shù)，可展現(xiàn)出以下優(yōu)勢(shì)：第一，促進(jìn)集成系統(tǒng)運(yùn)行效率的提升，將多個(gè)虛擬化服務(wù)器工作內(nèi)容進(jìn)行有效結(jié)合，提升系統(tǒng)各類(lèi)資源的配置水平。第二，促進(jìn)系統(tǒng)業(yè)務(wù)處理效率的提升，保證各類(lèi)工作的連續(xù)性。第三，保證系統(tǒng)中信息數(shù)據(jù)的安全性，系統(tǒng)中的信息資源類(lèi)型比較多，如果信息被竊取，則通過(guò)應(yīng)用服務(wù)器虛擬化技術(shù)即可及時(shí)備份，避免信息數(shù)據(jù)丟失。第四，促進(jìn)系統(tǒng)服務(wù)水平的提升，如果用戶(hù)提出新的要求，則服務(wù)器虛擬化技術(shù)可根據(jù)用戶(hù)需求模擬出新型服務(wù)器，確保能夠滿(mǎn)足各類(lèi)用戶(hù)的實(shí)際需要[6]。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文主要對(duì)系統(tǒng)集成過(guò)程中服務(wù)器虛擬化技術(shù)的應(yīng)用方式進(jìn)行了詳細(xì)探究。在服務(wù)器虛擬化過(guò)程中，可將分散在多臺(tái)計(jì)算機(jī)中的各類(lèi)應(yīng)用以及用戶(hù)存放至一臺(tái)計(jì)算機(jī)中，從物理運(yùn)行環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)樘摂M運(yùn)行環(huán)境，從分散狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榧袪顟B(tài)。通過(guò)對(duì)虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行高效管理，即可將各類(lèi)資源和業(yè)務(wù)進(jìn)行有效結(jié)合，并進(jìn)行統(tǒng)一化管理，顯著降低系統(tǒng)運(yùn)行和維護(hù)管理中的成本投入量，同時(shí)還可顯著改善系統(tǒng)配置形式。為了充分發(fā)揮服務(wù)器虛擬化技術(shù)的重要作用，必須加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新，促進(jìn)服務(wù)器集成的穩(wěn)定發(fā)展。