陳新國(guó)　歐陽駿　操文建

摘要：隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，服務(wù)器機(jī)柜不斷增加，機(jī)房空間不斷擴(kuò)大，UPS電源、機(jī)房空調(diào)等相關(guān)設(shè)施不斷增加投入，信息能耗快速增加，對(duì)服務(wù)器軟硬件管理提出了更高的要求，服務(wù)器虛擬化技術(shù)可以較好的解決這個(gè)問題，不僅能夠大幅度降低服務(wù)器的需求，有效節(jié)省成本，還有助于提高關(guān)鍵系統(tǒng)的穩(wěn)定性。該文將通過介紹VMware虛擬化平臺(tái)軟件，并結(jié)合在本單位中的實(shí)際應(yīng)用，分析虛擬化技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)劣。

關(guān)鍵詞：服務(wù)器虛擬化；Vmware；應(yīng)用遷移

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）27-6499-03

Abstract： With the rapid development of information technology， server cabinet increased， room space expanding， UPS power supply， air conditioning and other related facilities continue to increase investment， rapid increase in energy consumption information， put forward higher request to the server software and hardware management， server virtualization technology can solve this problem well， can not only greatly reduce server demand， effectively save the cost， but also help to improve the stability of critical system. This article will introduce the VMware virtualization platform software， and combining the practical application in the unit， analysis the advantages and disadvantages of application virtualization technology.

Key words： server virtualization； VMware； application migration

1 服務(wù)器應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著各類水文業(yè)務(wù)系統(tǒng)的不斷增加，我單位對(duì)服務(wù)器需求也在大量增加，在應(yīng)用VMware虛擬化平臺(tái)軟件前，我單位中心機(jī)房有服務(wù)器近二十余臺(tái)。由于受操作系統(tǒng)版本不同、軟件開發(fā)平臺(tái)不同、應(yīng)用不同、不同科室、不同服務(wù)、相互開發(fā)之間協(xié)調(diào)、兼容等因素制約，那些已經(jīng)部署和將來增加的應(yīng)用都需要單獨(dú)配置服務(wù)器，同時(shí)，隨著新業(yè)務(wù)的擴(kuò)展、新系統(tǒng)的開發(fā)，應(yīng)用服務(wù)將持續(xù)增多，從而產(chǎn)生越來越多的服務(wù)器和存儲(chǔ)容量的擴(kuò)展需求，如此一來，就會(huì)使得服務(wù)器數(shù)量呈直線增加，面臨的問題也變得頻繁，主要包含下面幾類：

1） 服務(wù)器的利用率低。由于一臺(tái)服務(wù)器只能有一個(gè)操作系統(tǒng)，受系統(tǒng)和軟件開發(fā)平臺(tái)的限制，CPU、內(nèi)存、硬盤空間的資源利用率不超過30%，大量的資源被閑置。

2） 兼容性差。系統(tǒng)和應(yīng)用遷移到其它服務(wù)器，需要和舊系統(tǒng)兼容。新的軟件包括操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件無法運(yùn)行在老的硬件平臺(tái)，而老的代碼有時(shí)候也很難移植到新的硬件平臺(tái)。例如：由于各種資源數(shù)據(jù)庫分別開發(fā)，需要運(yùn)行的軟硬平臺(tái)很多時(shí)候不能保證兼容。為節(jié)省時(shí)間、物力和保持系統(tǒng)部署的規(guī)劃，只能采取增加服務(wù)器方法來解決。

3） 服務(wù)器和存儲(chǔ)購(gòu)置成本高。維護(hù)成本遞增，也不得不考慮。隨著應(yīng)用的不斷增加，服務(wù)器數(shù)量也跟著增加，每年要支出高額購(gòu)置費(fèi)用不說，還有部分服務(wù)器已經(jīng)過保修期，部件進(jìn)入老化期，維護(hù)、維修預(yù)算費(fèi)用也逐年增加。

4） 機(jī)房環(huán)境日益惡劣。隨著服務(wù)器的增加，機(jī)房空間越擠越窄，現(xiàn)有的網(wǎng)線接口和電源插座越來越不夠用，原來規(guī)劃的ip地址也不能滿足新增設(shè)備的需求。電源負(fù)荷的增加給散熱提出了新的要求，晝夜運(yùn)轉(zhuǎn)的中央空調(diào)不僅不能降低過高的溫度，還使得電費(fèi)成本劇增。散熱不良總是引起服務(wù)器不同的故障頻頻發(fā)生。

要解決好以上四個(gè)方面的問題，既要充分利用現(xiàn)有的服務(wù)器等資源，又要考慮到系統(tǒng)整合后的可擴(kuò)展性，并適合未來技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，較適合采用虛擬化技術(shù)來進(jìn)行服務(wù)器資源的整合。（下圖為整合前后的對(duì)比圖）

2 虛擬化技術(shù)簡(jiǎn)述

虛擬化技術(shù)的初衷更多的目標(biāo)在于幫助降低成本，合并IT資源，提高設(shè)備利用率，虛擬化實(shí)施以后，可以有效將將物理硬件與操作系統(tǒng)分開，從而提供更高的IT資源利用率和靈活性，并允許在一個(gè)物理服務(wù)器上獨(dú)立并行運(yùn)行具有不同操作系統(tǒng)的虛擬機(jī)，而每個(gè)虛擬機(jī)都獨(dú)立擁有一套虛擬硬件（如RAM、CPU、網(wǎng)卡等）。此外，因?yàn)樘摂M機(jī)是封裝在文件中，因此可以快速對(duì)其進(jìn)行保存、復(fù)制和部署?？稍趲酌腌妰?nèi)將整個(gè)系統(tǒng)（完全配置的應(yīng)用程序、操作系統(tǒng)、BIOS和虛擬硬件）從一臺(tái)物理服務(wù)器移至另一臺(tái)物理服務(wù)器，以實(shí)現(xiàn)零停機(jī)維護(hù)和連續(xù)的工作負(fù)載整合。下面將對(duì)Vmware虛擬化軟件中幾樣關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行介紹：

2.1 Vmware Vmotion

Vmware Vmotion是一種用戶創(chuàng)建動(dòng)態(tài)、自動(dòng)化、自我優(yōu)化的數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵促成技術(shù)，可以不間斷地自動(dòng)分配資源池中的虛擬機(jī)，使運(yùn)行中的虛擬機(jī)從一臺(tái)物理服務(wù)器實(shí)時(shí)遷移到另一臺(tái)物理服務(wù)器，它實(shí)現(xiàn)了零停機(jī)時(shí)間和連續(xù)可用的服務(wù)，并能全面保證事務(wù)的完整性。

2.2 VMware HA（High Availability）

VMware HA 能持續(xù)監(jiān)控資源池中的所有物理服務(wù)器，使用服務(wù)器上的“心跳信號(hào)”來自動(dòng)檢測(cè)服務(wù)器故障，并重啟受服務(wù)器故障影響的虛擬機(jī)。

此外，VMware HA時(shí)刻監(jiān)控群集中是否有足夠的資源可用，以便在主機(jī)發(fā)生故障時(shí)能夠在其他物理主機(jī)上重啟虛擬機(jī)。當(dāng)主機(jī)故障的數(shù)目超過配置的備用容量時(shí)，將首先對(duì)具有最高優(yōu)先級(jí)的虛擬機(jī)進(jìn)行故障切換，為虛擬化的 IT 環(huán)境提供普遍適用且經(jīng)濟(jì)高效的故障切換保護(hù)。

2.3 VMware DRS（Distributed Rescource Scheduler）

Vmware DRS將全異的硬件資源聚合到統(tǒng)一的邏輯資源池中，并可跨資源池不間斷地監(jiān)控利用率，并根據(jù)反映業(yè)務(wù)需要和不斷變化的優(yōu)先級(jí)的預(yù)定義規(guī)則，在多臺(tái)虛擬機(jī)之間智能地分配可用資源。當(dāng)虛擬機(jī)負(fù)載增大時(shí)，VMWare DRS 會(huì)通過在資源池中的物理服務(wù)器之間重新分發(fā)虛擬機(jī)來自動(dòng)分配額外的資源，使資源優(yōu)先用于最重要的應(yīng)用程序。

3 虛擬化應(yīng)用實(shí)例

3.1 虛擬化應(yīng)用方案介紹

虛擬服務(wù)器消除了在單臺(tái)物理服務(wù)器上運(yùn)行單個(gè)應(yīng)用的需求，帶來了許多益處。本方案主要通過虛擬化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)我單位中心機(jī)房現(xiàn)有服務(wù)器資源的整合，提高服務(wù)器硬件資源利用率并簡(jiǎn)化管理和減低總體維護(hù)成本。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，采用VMware服務(wù)器虛擬化技術(shù)，將大部分應(yīng)用服務(wù)器整合遷移到4臺(tái)的物理機(jī)上，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器的虛擬化。在四路服務(wù)器都安裝配置Vmware企業(yè)軟件，用于在單個(gè)物理服務(wù)器實(shí)體上，利用服務(wù)器強(qiáng)大的處理能力，生成多個(gè)虛擬服務(wù)器，而每一個(gè)虛擬服務(wù)器，從功能、性能和操作方式上，等同于傳統(tǒng)的單臺(tái)物理服務(wù)器，在每個(gè)虛擬服務(wù)器上，再安裝windows或Lunix操作系統(tǒng)，進(jìn)而再安裝應(yīng)用軟件，這樣以前的每個(gè)物理服務(wù)器就變身為Vmware服務(wù)器上的虛擬機(jī)，從而大大提高資源利用率，降低成本，增強(qiáng)了系統(tǒng)和應(yīng)用的可用性，提高系統(tǒng)的靈活性和快速響應(yīng)，完美地實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器虛擬架構(gòu)的整合。

3.2 虛擬化軟硬件配置

1） VMware vSphere 4.1企業(yè)增強(qiáng)版。

2） VMware vCenter Server。

3） HP DL580服務(wù)器四臺(tái)：共有CPU核心數(shù)量80個(gè)，內(nèi)存256GB。

4） 光纖存儲(chǔ)陣列一臺(tái)：NetAPP FAS2020，雙主控，12x450GB，Raid6鏡像。

5） 光纖交換機(jī)兩臺(tái)，其中一臺(tái)為冗余備份用。

6） 千兆以太網(wǎng)交換機(jī)兩臺(tái)，其中一臺(tái)為冗余備份用。

7） VMware管理及備份服務(wù)器1臺(tái)。

3.3 虛擬化應(yīng)用實(shí)施

3.3.1 VMware vSphere軟件安裝

VMware vSphere是VMware虛擬架構(gòu)套件的基礎(chǔ)組成部分，是動(dòng)態(tài)、自我優(yōu)化的IT基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。VMware vSphere4是一個(gè)強(qiáng)健、經(jīng)過生產(chǎn)驗(yàn)證的虛擬層，它直接安裝在物理服務(wù)器的裸機(jī)上，將物理服務(wù)器上的處理器、內(nèi)存、存儲(chǔ)器和網(wǎng)絡(luò)資源抽象到多個(gè)虛擬機(jī)中。

在具體實(shí)施中，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中存儲(chǔ)、集中備份以及充分利用VMware虛擬架構(gòu)中虛擬機(jī)可動(dòng)態(tài)在線遷移、動(dòng)態(tài)資源分配等特性，我們?cè)谒呐_(tái)物理機(jī)上同時(shí)安裝了VMware vSphere軟件，并配置一套光纖存儲(chǔ)陣列產(chǎn)品，同時(shí)配置冗余的光纖交換機(jī)，組成標(biāo)準(zhǔn)的SAN集中存儲(chǔ)架構(gòu)。由VMware虛擬架構(gòu)套件生產(chǎn)出來的虛擬機(jī)的封裝文件都存放在SAN存儲(chǔ)陣列上，通過共享的SAN存儲(chǔ)架構(gòu)，可以最大化的發(fā)揮虛擬架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，為以后的容災(zāi)、系統(tǒng)擴(kuò)展性等打下基礎(chǔ)。

3.3.2 VMware vCenter Server軟件安裝

VMware vCenter Server 提供了用于管理虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)的集中式可擴(kuò)展平臺(tái)，用于管理 VMware vSphere 環(huán)境，允許 IT 管理員簡(jiǎn)化和自動(dòng)化對(duì)虛擬環(huán)境的控制，提供對(duì)虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)每個(gè)級(jí)別的集中控制和可見性。本方案為VMware vCenter Server單獨(dú)建立了一個(gè)虛擬機(jī)，安裝Virtual Center軟件，對(duì)四臺(tái)物理服務(wù)器及其上的虛擬服務(wù)器進(jìn)行統(tǒng)一的管理。

3.3.3 原有應(yīng)用系統(tǒng)遷移

在虛擬化軟硬件環(huán)境都安裝部署好后，需要對(duì)原有的應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行遷移整合。根據(jù)不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)的實(shí)際情況，分下面兩種方式進(jìn)行：

1） 在線式遷移

對(duì)于原有應(yīng)用系統(tǒng)較為復(fù)雜，重新安裝配置工作量大，并且現(xiàn)有服務(wù)器運(yùn)行正常，可在該服務(wù)器上安裝VMware Converter軟件，進(jìn)行在線式系統(tǒng)遷移，此方法可完全保留原有應(yīng)用系統(tǒng)的全部功能。但是該方法遇到原有系統(tǒng)數(shù)據(jù)量較大時(shí)遷移速度很慢，對(duì)不能長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)（如數(shù)據(jù)庫服務(wù)器）不適合，且遷移過程有一定的失敗率。

2） 重新部署應(yīng)用系統(tǒng)

對(duì)于部分不能長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)，且數(shù)據(jù)量較大的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，可采用直接建立全新的虛擬機(jī)，安裝相應(yīng)的操作系統(tǒng)，并將原有應(yīng)用系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)或者移動(dòng)存儲(chǔ)等復(fù)制到該虛擬機(jī)，對(duì)該應(yīng)用進(jìn)行重新安裝部署。待確認(rèn)該應(yīng)用在虛擬機(jī)中運(yùn)行正常后，即可將原有應(yīng)用服務(wù)器關(guān)閉，切換至虛擬機(jī)中的新系統(tǒng)。下圖為我單位對(duì)現(xiàn)有業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行整合后的虛擬網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。

3.3.4 虛擬架構(gòu)環(huán)境的備份

在安裝部署完虛擬機(jī)應(yīng)用環(huán)境之后，還有必要對(duì)各個(gè)虛擬機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行定期備份。通過使用VMware Conlidated Backup（VCB）軟件，可以為虛擬服務(wù)器提供易于使用、集中化的備份工具，該工具可以與許多領(lǐng)先的備份工具一起使用。利用此工具，第三方備份工具就可以通過集中式備份服務(wù)器（而不是直接從ESX）來保護(hù)虛擬機(jī)及其內(nèi)容。

此外，充分利用系統(tǒng)自帶的模板和快照功能，也可使系統(tǒng)更加安全可靠的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。

3.4 虛擬化應(yīng)用后的優(yōu)勢(shì)

1） 通過服務(wù)器整合，控制和減少了物理服務(wù)器的數(shù)量，提高了每個(gè)物理服務(wù)器及其CPU、內(nèi)存的資源利用率，從而降低了硬件成本，并降低數(shù)據(jù)中心空間、機(jī)柜、網(wǎng)線、耗電量、冷氣空調(diào)和人力成本等運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本。

2） 充分利用網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)的優(yōu)勢(shì)，可以進(jìn)行集中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和備份，并且為這些服務(wù)器和應(yīng)用的以后的容災(zāi)打下基礎(chǔ)。

3） 提高運(yùn)營(yíng)效率，大大降低服務(wù)器重建和應(yīng)用加載時(shí)間。對(duì)新的系統(tǒng)應(yīng)用需求響應(yīng)快捷，不需要象以前那樣，需要長(zhǎng)時(shí)間的采購(gòu)流程，然后進(jìn)行嘗試。

4） 虛擬機(jī)有較強(qiáng)的容錯(cuò)容災(zāi)能力，容錯(cuò)可以通過硬件冗余、錯(cuò)誤檢查和熱交換，再加上特殊的軟件來實(shí)現(xiàn)；虛擬化容災(zāi)方式是一種網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)型遠(yuǎn)程容災(zāi)架構(gòu)，是在前端應(yīng)用服務(wù)器與后端存儲(chǔ)系統(tǒng)之間的存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN），加入一層存儲(chǔ)網(wǎng)關(guān)，通過系統(tǒng)冗余、災(zāi)難檢測(cè)和系統(tǒng)遷移等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)設(shè)備故障不能通過容錯(cuò)機(jī)制解決而導(dǎo)致系統(tǒng)宕機(jī)時(shí)可以通過容災(zāi)解決。

3.5 虛擬化后存在的問題及注意事項(xiàng)

1） 應(yīng)用虛擬化技術(shù)雖然減少了服務(wù)器的數(shù)量，減少了服務(wù)器的購(gòu)買成本，但是相應(yīng)增加了光纖磁盤陣列、光纖交換機(jī)等硬件投資，并且VMware虛擬化軟件也價(jià)值不菲。

2） 利用虛擬化技術(shù)，把軟件從硬件當(dāng)中抽取出來，創(chuàng)建靈活、動(dòng)態(tài)的環(huán)境，減少了要管理的物理資源的數(shù)量，但也加大了整個(gè)環(huán)境的復(fù)雜性，還帶來了讓某些IT管理人員為之頭痛的管理問題。譬如，易于部署可能會(huì)帶來虛擬機(jī)數(shù)量過多，或者虛擬服務(wù)器散亂現(xiàn)象，這可能會(huì)導(dǎo)致管理難度大大提高。

3） 光纖存儲(chǔ)等硬件雖有冗余，但并不能保證萬無一失，一旦出現(xiàn)問題，所有應(yīng)用將全部中斷，數(shù)據(jù)丟失。

4） 虛擬化技術(shù)服務(wù)器的安全仍然要加以重視。虛擬服務(wù)器在應(yīng)用角度和物理服務(wù)器并無差別，仍然需要對(duì)其中的操作系統(tǒng)打補(bǔ)丁和升級(jí)以保證其安全可靠。我們尤其要當(dāng)心的是那些不經(jīng)常運(yùn)行的虛擬服務(wù)器，一定要定期啟動(dòng)他們對(duì)其進(jìn)行升級(jí)。另一方面我們也要當(dāng)心虛擬服務(wù)器的數(shù)據(jù)安全，一定要保護(hù)好虛擬機(jī)文件，這些文件一旦失竊，其效果將等同于物理服務(wù)器的失竊，但其更有隱蔽性，對(duì)企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)安全會(huì)造成更大的威脅。所以我們要保護(hù)好諸如虛擬機(jī)備份文件這樣的數(shù)據(jù)，防止其被惡意使用。

5） 虛擬化也存在一定風(fēng)險(xiǎn)，把多個(gè)應(yīng)用放到一臺(tái)服務(wù)器上類似于多個(gè)雞蛋放在一只籃子，一旦出現(xiàn)重大硬件故障可能會(huì)影響到所有的應(yīng)用，這種威脅很難消除，除非你在服務(wù)器出現(xiàn)故障前，有能力迅速將虛擬服務(wù)器轉(zhuǎn)移到另外一臺(tái)新的物理服務(wù)器上。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉慶剛，李建飛. 基于WMWARE的企業(yè)服務(wù)器虛擬化實(shí)施淺析[J].科學(xué)之友，2013（12）.

[2] 唐琳，李偉. 虛擬化技術(shù)在服務(wù)器資源優(yōu)化整合中的應(yīng)用[J].電力信息化，2011（12）.

[3] 羅愛玲，徐宇亮. VMware服務(wù)器虛擬化在企業(yè)管理中的應(yīng)用[J] 科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（2）.

[4] 李懷龍.利用虛擬化技術(shù)對(duì)服務(wù)器進(jìn)行應(yīng)用整合[J].安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011 （S1）.

[5] 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 （06）.