信息化加速 服务器虚拟化技术及构建实例探析 |
| 2013-05-19 20:28 作者：尹 勇 来源：《硅谷》杂志 HV： 编辑： 【搜索试试】
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硅谷网文 据《硅谷》杂志2012年第23期刊文称，服务器虚拟化作为一门实用性很强的技术由概念到实现再到今天遍地开花，发展速度十分之快，它的优势非常显著，结合具体的实例来对此进行相关介绍。
“忽如一夜春风来，千树万树梨花开。”如诗人的古诗一般，在信息化建设领域，我们偶一回首，发现曾经还是挂在嘴边概念化的服务器虚拟化技术已经走入了千万家企业，成为企业信息化建设的中坚力量，实实在在的运用在了管理、生产、服务等领域了。
虚拟化一词在很多行业都被使用，在IT服务器领域里虚拟化主要指把一台物理实体服务器虚拟成若干个独立的逻辑服务器，这些虚拟服务器之间相互隔离，用户可以把其视为一台台真实存在的独立服务器，在这些虚拟服务器上运行不同的操作系统和应用程序。服务器物理平台上直接运行的是虚拟化操作系统软件，通过虚拟化操作系统软件作为底层架构支持，建立多个虚拟机，调度分配CPU、内存、网络等，使其共同协调使用。在虚拟机上可以安装Windows、Linux等操作系统，并且多个操作系统都在相互独立的磁盘空间内运行而不会互相影响，每套系统都可以看做完全独立真实的系统，可以显著的提高服务器的工作效率和安全性。最初虚拟化被用于大型机，在大型机上，一个用户不会使用大型机的全部资源，机器资源闲置浪费，虚拟化工具可以帮助大型机提高利用效率，到上世纪九十年代末，可以运行Unix和Windows服务器的新型虚拟化软件被开发出来，虚拟化应用范围得到了极大扩展，这些软件可以建立虚拟硬件，划分虚拟分区，使多个虚拟操作系统在一台物理机器上运行，但从逻辑上又是完全独立的，每一台都具备完整的硬件部件。
在服务器领域虚拟化的推广过程中，作为一种新生事物，虚拟化技术的推广还是比较顺利的，因为虚拟化技术确实解决了企业面临的一些实际工作问题。具体来说有以下几个方面：
1）硬件投入：传统的方法里，需要投资多台服务器，硬件资金成本大，利用效率低，硬件损坏几率比较高，需要维护人员多，结果造成了硬件的投入及维护都有很大的障碍，花费了很多成本，资源浪费了，却没有起到好的效果。
2）应用软件：新增服务器非常繁琐，从操作系统基础安装到补丁更新到安全软件部署等都要重复一次，一个小型应用系统占用一台硬件主机过于浪费，几个系统共用一台硬件主机又有冲突的情况发生，非常的令人头痛。
3）配套设施：服务器过多带来很多一系列的配套设施问题，如机房空间要求大，电源能耗增加，空调制冷增加，UPS负载功率过大。浪费了大量的电力、机房空间和配套设施的投入。
4）其他方面：系统备份、主机故障切换等，还需要其他大量软件支持。
对这些问题，服务器虚拟化提供了很好的解决办法。硬件上来说，不再需要多台服务器，一台物理服务器可以变身为多台虚拟服务器，硬件的损坏几率和维护强度自然降低，软件上来说，可利用模板快速部署起来一台装好系统及补丁软件的服务器，并可为每一套应用都分配一台独立的服务器，彻底解决软件冲突问题。随着服务器硬件的消减，配套设施压力自然就降低，满足现在建立节能绿色的数据中心的要求，同时现在虚拟化软件提供了系统备份，主机故障切换等功能，可以满足日常管理方面的需求。
目前在服务器领域虚拟化软件主要有三款，首先思杰的XenServer是一款基于Xenhypervisor的开源虚拟化产品，它提供了一个开放性架构，与Linux保持了高度的集成性，当使用Linux服务器的时候，XenServer是很合适的。其次，微软的服务器虚拟化软件：Hyper-V，它是微软提出的一种系统管理程序虚拟化技术，采用了Hyperisor内核架构并充分利用Windows驱动模型。最后在业内使用最多最广泛的就VMware公司的服务器虚拟化软件vSphere，它是在通用环境下分区和整合系统的虚拟主机软件，同时也是一个具有高级资源管理功能高效，灵活的虚拟主机平台。在这里我们以实例的办法来重点介绍一下vSphere平台实施及效果：
某企业信息化建设积累了大量的IT基础设施，包括80多台x86服务器以及多种存储设备，运行着SQL、ORACLE及邮件等多种应用，随着业务扩展，IT应用不断增加，企业不得不增加服务器和存储设备的数量。服务器的蔓延使得企业数据中心不堪重负，不仅使数据中心的空间紧张，难以继续容纳新系统，让UPS、空调制冷等设备面临着巨大的压力，提高了运营维护成本，同时对服务器的监控变得更困难，80多台服务器没有办法做实时、完整的状态监控，CPU状态内存占用情况等无法实时了解，设备管理日益复杂化。更重要的是应用系统的快速备份和恢复无法解决，系统一旦宕机，将会严重影响到企业生产系统的应用。对于需要上马的新应用，也无法实现快速部署，整个系统的可用性和可靠性成为令人头疼的问题。经过考察比较，企业倾向于使用VMwarevSphere搭建虚拟化平台来作为问题的解决方案，在解决方案出来之前，我们了解了数据中心的服务器使用状况，这里服务器使用率都不高，CPU、内存使用率都只是在20%~30%，说明单台服务器利用效率不足，在服务器虚拟化方面有很大的提高空间，虚拟化投资可以获得高收益。
根据建设思路，结合企业实际业务情况，并考虑业务发展对处理能力的要求，保证能够满足未来三至五年业务的发展需要，本着“经济、使用、先进、开放”的选型原则，在以保有原服务器，提高自有资产利用率的原则下，我们选用了以前的10台配置较高的服务器作为ESXI物理主机使用，应用VMwareVsphere软件系统，进行虚拟化部署，配合使用VMware的P2V工具、VMotion功能和HA高可用性，实施服务器虚拟化应用，通过最大限度提高应用程序吞吐量来降低资金和运营成本。在安全性方面，优先考虑网络隔离，即提供足够的物理网卡进行应用分离，根据应用类型采用不同网卡实现负载均衡，采用一个单独网卡进行控制管理。在存储方面，选用一套EMC的磁盘柜做为整体存储，将10台物理主机服务器通过光纤交换机连接后端共享存储，为保证系统可用性，通过虚拟化的DRS（动态资源分配）技术实现应用自动负载迁移。即当其中某台物理服务器上的资源不够时，运行在上面的部分虚拟机可以平滑迁移到另一台物理服务器，实现应用级别的负载均衡。设置集群HA，当任一台物理服务器发生故障，所有的虚拟机可以实时在另一台物理服务器上重新启用。安装VCenter软件，对物理服务器及其上的虚拟服务器进行统一管理监控，实现自动化资源调配。
实施完成后，在这10台物理服务器上面运行着原来的80台以上服务器，我们可以看到，通过实施VMware服务器虚拟化解决方案，降低了服务器闲置率，减少了能耗需求，同时节省了资金，提高了服务器的利用率。通过在服务器上创建多个虚拟服务器的方式，完成了传统方式下需要几十台服务器才能完成的工作，在降低物理服务器数量的同时，还大大降低了对机房环境的需求，降低能耗需求，支持环保，同时具有更灵活稳定的管理特性。进行虚拟化后，计划内宕机损失为零，计划外宕机接近与零。整合后的系统管理大大简化，运维成本也大幅下降，简化了IT管理。VCenter为IT环境提供了集中化管理、操作自动化、资源优化和高可用性。基于虚拟化的分布式服务为数据中心提供了前所未有的响应能力、可维护性、效率和可靠性级别。通过使用vRangerPro或VMwareConsolidatedBackup软件，为虚拟服务器提供易于使用、集中化的备份工具，实现集中化的备份管理，并可与其他商业备份软件完美协调工作。通过部署VMware服务器虚拟化解决方案，帮助该企业实现服务器的整合，将服务器数量降低到最小程度，简化服务器的管理，提升系统的可用性，为该企业IT系统的业务连续性做出贡献。
我们可以看到，虚拟化做为一种成熟的实用软件技术，正迅速改变着IT的面貌，并从根本上改变着IT方式。未来虚拟化的应用前景将会越来越广阔。
作者简介：
尹勇（1980-），男，大学本科，计算机科学与技术专业，工程师，从事软件开发及维护工作。 |
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