張國(guó)寶，李景奇

（河海大學(xué) 信息中心，江蘇 南京 210098）

基于VMware構(gòu)建高可用性校園信息系統(tǒng)

張國(guó)寶，李景奇

（河海大學(xué) 信息中心，江蘇 南京 210098）

本文通過VMware構(gòu)建高可用的信息系統(tǒng)，解決了原有信息系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量不能保證、擴(kuò)展性差和監(jiān)控統(tǒng)計(jì)缺失的問題，更好地滿足校園信息化建設(shè)和管理的需要；還對(duì)該高可用性系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)和測(cè)試。

VMware；高可用性；校園信息系統(tǒng)

一、背景介紹

高校擁有眾多的校園信息系統(tǒng)，包括校園業(yè)務(wù)系統(tǒng)、部門網(wǎng)站發(fā)布系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)由于建設(shè)時(shí)間和采用技術(shù)的不一致，軟硬件環(huán)境差別很大，性能存在較大差距，發(fā)展速度也不同，存在如下幾方面的問題：一是信息系統(tǒng)提供的服務(wù)質(zhì)量不能很好地保證，性能差甚至存在安全漏洞的系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)服務(wù)中斷的情況，服務(wù)恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)。二是當(dāng)系統(tǒng)有硬件升級(jí)需求時(shí)，服務(wù)必須中斷一段時(shí)間。三是系統(tǒng)的運(yùn)行情況不容易實(shí)時(shí)監(jiān)控和統(tǒng)計(jì)，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況以及性能容量的規(guī)劃和測(cè)量不太容易，沒有直觀的工具和方法?？梢?，校園信息系統(tǒng)需要架構(gòu)于更加穩(wěn)定可靠的平臺(tái)上，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、擴(kuò)展性和可用性。而VMware技術(shù)可以滿足上述需要。

二、VMware相關(guān)技術(shù)

VMware vSphere是VMware公司的旗艦產(chǎn)品，也是最新的基礎(chǔ)設(shè)施虛擬化平臺(tái)，是采用虛擬化技術(shù)的一組軟件。vSphere以前稱為VMware Infrastructure Suite。其中包括的重要虛擬化技術(shù)有：

VMware ESX Server：ESX是一個(gè)核心組件，直接運(yùn)行在系統(tǒng)硬件上的 VMware ESX服務(wù)器為部署、管理和遠(yuǎn)程控制多虛擬機(jī)提供了一個(gè)安全、唯一的平臺(tái)。

VMware VMFS：VMFS是一個(gè)集群文件系統(tǒng)，該文件系統(tǒng)就是同一塊硬盤資源可以被同時(shí)掛載給多個(gè)服務(wù)器像本地硬盤一樣使用，但在VMFS中沒有某臺(tái)服務(wù)器或某個(gè)軟件可以完全控制對(duì)文件系統(tǒng)的訪問權(quán)限。

VMware Virtual SMP：它是 VMware ESX Server 2的一個(gè)附加模塊，能將單虛擬機(jī)擴(kuò)展成為多處理器。VMware Virtual SMP允許多處理器在使用一個(gè)單獨(dú)的客戶操作系統(tǒng)鏡像時(shí)平行工作，能滿足幾乎所有的對(duì)資源配置要求較高的應(yīng)用程序的需求。只有VMware為基于Intel處理器的虛擬機(jī)提供均衡的多重處理功能。

VMware DRS：VMware Distributed Resource Scheduler(DRS)可持續(xù)監(jiān)控所有資源池的利用率，并根據(jù)業(yè)務(wù)需求在多個(gè)虛擬機(jī)之間智能分配可用資源。

VMware Virtual Center：為IT環(huán)境提供了集中化管理、快速資源調(diào)配、性能監(jiān)控、安全存取控制、操作自動(dòng)化、資源優(yōu)化等功能。而且它還公開了一組豐富的Web服務(wù)編程接口,以幫助實(shí)現(xiàn)與第三方系統(tǒng)管理產(chǎn)品的集成和定制開發(fā)。

VMware vSphere4還包括以下技術(shù)：

VMotion(虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移)：將處于運(yùn)行狀態(tài)中的虛擬機(jī)(VMS)，從一臺(tái)物理服務(wù)器遷移至另外一臺(tái)。

Storage VMotion(SVMotion，存儲(chǔ)動(dòng)態(tài)遷移)：在不關(guān)閉虛擬機(jī)的情況下，將虛擬機(jī)磁盤文件從一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)遷移至另一個(gè)。

VMware High Availability （VMware HA or VMHA，高可用）：當(dāng)一臺(tái)ESX物理主機(jī)宕機(jī)后，它上面的虛擬機(jī)將會(huì)在另外一臺(tái)ESX物理主機(jī)上啟動(dòng)。

Fault Tolerance（FT，容錯(cuò)）：如果運(yùn)行虛擬機(jī)的ESX服務(wù)器宕機(jī)了，那么此虛擬機(jī)將會(huì)被轉(zhuǎn)移到正在運(yùn)行它副本的另外一臺(tái)ESX服務(wù)器上。

Distributed Power Management(DPM，分布式電源管理)：當(dāng)虛擬化整個(gè)平臺(tái)的資源需求下降時(shí)，vSphere會(huì)將虛擬機(jī)(VM)遷移至少數(shù)幾臺(tái)物理機(jī)上，之后關(guān)閉其他物理機(jī)以節(jié)省能耗。

VMware Consolidated Backup (VCB，備份)： 利用VMware這個(gè)備份工具，可以達(dá)到備份運(yùn)行著的虛擬機(jī)的目的。

VMware的相關(guān)技術(shù)能夠滿足校園信息系統(tǒng)以上三個(gè)方面的要求，因此基于該軟件進(jìn)行系統(tǒng)的架構(gòu)。

三、高可用架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)架構(gòu)基于VMware vSphere4高級(jí)版和曙光服務(wù)器Dawning A840r之上。邏輯結(jié)構(gòu)如圖1所示。

VMware中ESXserver和 VCenter是兩個(gè)核心組件。VCenter可以提供集中式資源管理和監(jiān)控，可以方便增加或減少其管理的ESX主機(jī)。ESX Server主機(jī)是直接安裝在硬件設(shè)備上的主機(jī)平臺(tái)軟件，然后可以在其上創(chuàng)建不同的虛擬機(jī)，虛擬機(jī)可以安裝不同類型的操作系統(tǒng)。如圖1中Virtual Host/Win2008和Virtual Host/RedHat Linux5。利用VMware HA技術(shù)，可以創(chuàng)建ESX主機(jī)的集群，提高主機(jī)的可用性，如圖1中Dawning A和Dawning B。HA技術(shù)采用了VMotion技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。也可以在HA之上進(jìn)行DRS實(shí)現(xiàn)資源的負(fù)載均衡和優(yōu)化配置。當(dāng)然也可以在VCenter中加入非HA的主機(jī)。FC SAN是光纖存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，虛擬機(jī)都是以一組文件存放于存儲(chǔ)中。vSphere Client提供了管理整個(gè)虛擬機(jī)平臺(tái)的客戶端可視化工具。FC SAN通過異地備份機(jī)制保證存儲(chǔ)發(fā)生故障時(shí)可恢復(fù)。

四、運(yùn)行測(cè)試與分析

信息系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行很好地解決了現(xiàn)存問題。目前整個(gè)系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量已經(jīng)能夠得到提高和保證，系統(tǒng)的擴(kuò)展性也非常高，我們可以通過增加相應(yīng)的虛擬機(jī)來擴(kuò)展硬件性能，對(duì)于系統(tǒng)整體的性能有直觀的統(tǒng)計(jì)可作為容量規(guī)劃的參考。

1．熱遷移測(cè)試

虛擬機(jī)可以從一臺(tái)運(yùn)行主機(jī)遷移至另外一臺(tái)，虛擬機(jī)及其運(yùn)行應(yīng)用不需要關(guān)閉和啟動(dòng)。在遷移過程中，服務(wù)會(huì)短暫停止。

2．HA 實(shí)驗(yàn)測(cè)試

當(dāng)HA中的一臺(tái)主機(jī)發(fā)生故障或者斷電，那么其上的所有虛擬機(jī)會(huì)自動(dòng)遷移至另一臺(tái)主機(jī)運(yùn)行，而這個(gè)過程是對(duì)用戶透明的。在有10個(gè)虛擬機(jī)的主機(jī)的HA實(shí)驗(yàn)中，虛擬機(jī)及服務(wù)的切換大概耗費(fèi)6分鐘，當(dāng)然這還要考慮虛擬機(jī)具體的配置。

3．系統(tǒng)性能監(jiān)控

可以進(jìn)行虛擬機(jī)性能的監(jiān)控，也可以對(duì)某一臺(tái)虛擬機(jī)進(jìn)行監(jiān)控。圖2所示為某臺(tái)虛擬機(jī)的網(wǎng)絡(luò)流量。圖3所示為某臺(tái)主機(jī)上的虛擬機(jī)資源占用情況。

五、結(jié)論

實(shí)踐表明，基于VMware構(gòu)建的校園信息系統(tǒng)能夠提高系統(tǒng)的高可用性，降低硬件和維護(hù)成本。

[1]譚文輝.利用VMware實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器虛擬化[J].艦船電子工程,2008(6).

[2]河海大學(xué)網(wǎng)絡(luò)中心VMware驗(yàn)收?qǐng)?bào)告[R],2010.11.

[3]VMware vSphere產(chǎn)品及其功能特性[DB/OL].http://hi.baidu.com/canaan_hu/blog/.

[4]VMware[EB/OL].http://www.VMware.com/.

（編輯：金冉）

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A1673-8454(2011)13-0079-02