1 服務(wù)器虛擬化技術(shù)

    服務(wù)器虛擬化(ServerVirtualization)是將服務(wù)器的CPU、內(nèi)存、磁盤(pán)、I/O和電源等物理硬件抽象成邏輯資源，并能在這些虛擬的硬件資源上安裝操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。通過(guò)這種技術(shù)可以在一臺(tái)物理服務(wù)器同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，并同時(shí)支持像Windows,Linux和Unix等多種操作系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行。通過(guò)服務(wù)器虛擬化，可以提高服務(wù)器的利用效率，整合物理服務(wù)器數(shù)量，優(yōu)化管理。圖1為服務(wù)器虛擬化結(jié)構(gòu)圖。

圖1 服務(wù)器盛擬化結(jié)構(gòu)圖

    1.1 虛擬化軟件

    目前市場(chǎng)上有多種服務(wù)器虛擬化軟件，最主要的廠商包括VmwareESX、徽軟的Hyper-V,Xenserver和紅帽KVM虛擬機(jī)。VMwareESX是最早的虛擬化產(chǎn)品，對(duì)虛擬化也有著自己獨(dú)特的思考，優(yōu)勢(shì)就是對(duì)多種操作系統(tǒng)的支持比較好，目前其市場(chǎng)占用率比較高。

    微軟Hyper-V的優(yōu)勢(shì)則在于免費(fèi)的Hyper-V。因?yàn)镠yper-V是與WindowsServer集成的，如果以微軟產(chǎn)品作為系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分，使用Hyper-V更合適一些。如果用戶主要使用的是Linux服務(wù)器的話，建議使用KVM虛擬機(jī)。從易用性和大規(guī)模部署方面，KVM不如VMware和Hyper-V,CentOSKVM是完全開(kāi)源免費(fèi)的，它是來(lái)自于RedHatEntERPriseLinux依照開(kāi)放源代碼規(guī)定釋出的源代碼所編譯而成。由于出自同樣的源代碼，因此有些要求高度穩(wěn)定性的服務(wù)器以CentOS替代商業(yè)版的RedHatEntERPriseLinux使用，目前深圳大學(xué)就是用CentOSKVM作服務(wù)器虛擬化。中國(guó)人民大學(xué)則采用VMware作為服務(wù)器虛擬平臺(tái)。

    1.2服務(wù)器虛擬化的優(yōu)勢(shì)

    整合服務(wù)器資源。通過(guò)將物理服務(wù)器轉(zhuǎn)化成虛擬服務(wù)器，在一臺(tái)服務(wù)器上運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，避免了“一個(gè)物理機(jī)一個(gè)操作系統(tǒng)一種應(yīng)用”的模式，提高服務(wù)器利用效率，減少物理服務(wù)器的數(shù)量，避免部署過(guò)多的備用服務(wù)器，節(jié)約了大量機(jī)房物理空間、節(jié)省能耗。

    提高應(yīng)用系統(tǒng)可靠性。服務(wù)器虛擬化的一大功能是支持將運(yùn)行中的虛擬機(jī)從一個(gè)物理主機(jī)遷移到另一個(gè)物理主機(jī)，整個(gè)過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)宕機(jī)事件，實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡。

    基于鏡像的備份和還原。利用虛擬化，可以不依賴(lài)于特定物理服務(wù)器硬件快速實(shí)現(xiàn)服務(wù)器的備份和還原，目前虛擬化備份和還原技術(shù)有快照和克隆等技術(shù)，可以根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)差異化備份，當(dāng)發(fā)生宕機(jī)事件的時(shí)候，可以快速恢復(fù)和轉(zhuǎn)移故障。另外虛擬化技術(shù)提供模板功能，可以快速靈活部署虛擬服務(wù)器，這也為快速恢復(fù)系統(tǒng)提供了支持。

    整合多代產(chǎn)品。利用服務(wù)器虛擬化，可以實(shí)現(xiàn)在各代產(chǎn)品之間遷移應(yīng)用，將多代產(chǎn)品整合到同一個(gè)虛擬服務(wù)器池中，以進(jìn)一步提高故障切換、負(fù)載平衡和災(zāi)難恢復(fù)能力。如現(xiàn)在新的服務(wù)器不支持舊版本的Windows和linux操作系統(tǒng)，播要升級(jí)購(gòu)買(mǎi)更高版本的操作系統(tǒng)，這導(dǎo)致部分原來(lái)在低版本上運(yùn)行的應(yīng)用軟件無(wú)法在高版本的操作系統(tǒng)上使用，必須購(gòu)買(mǎi)或者升級(jí)新的應(yīng)用軟件，增加了新投入。

2 存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)

    目前資源中心存儲(chǔ)存在的普遍問(wèn)題是有兩種以上的不同類(lèi)型的磁盤(pán)陣列，而由于缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同存儲(chǔ)設(shè)備廠商的SAN之間缺乏互操作性，對(duì)重要數(shù)據(jù)不能實(shí)現(xiàn)即時(shí)互備，同時(shí)不同的存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)之間也無(wú)法實(shí)現(xiàn)信息及數(shù)據(jù)的充分交流，不能按需分配空間，存在空間浪費(fèi)等問(wèn)題。存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)的提出，為解決這些問(wèn)題提供了一種良好的解決方案。

    2.1存儲(chǔ)應(yīng)擬化技術(shù)

    存儲(chǔ)虛擬化(StorageVirtualization)是對(duì)不同存儲(chǔ)硬件資源進(jìn)行抽象化表現(xiàn)，屏蔽系統(tǒng)的復(fù)雜性，對(duì)不同類(lèi)型的存儲(chǔ)提供統(tǒng)一的管理接口。通俗講通過(guò)存儲(chǔ)虛擬化能將存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)上的各種不同類(lèi)型的存儲(chǔ)子系統(tǒng)整合成一個(gè)或多個(gè)可以集中管理的存儲(chǔ)池(存儲(chǔ)池可跨多個(gè)存儲(chǔ)子系統(tǒng))，并在存儲(chǔ)池中按需要建立一個(gè)或多個(gè)不同大小的虛擬卷，并將這些虛擬卷按一定的讀寫(xiě)授權(quán)分配給存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)上的各種應(yīng)用服務(wù)器。對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)看到虛擬化邏輯卷，不用關(guān)心使用哪個(gè)硬件資源。這樣就達(dá)到了充分利用存儲(chǔ)容量、集中管理存儲(chǔ)、降低存儲(chǔ)成本的目的，簡(jiǎn)化備份恢復(fù)、數(shù)據(jù)歸檔和存儲(chǔ)資源分配等。

    存儲(chǔ)虛擬化實(shí)現(xiàn)技術(shù)方法有3種，交換架構(gòu)虛擬化、磁盤(pán)陣列虛擬化、以及整合到應(yīng)用設(shè)備內(nèi)的虛擬化。IBM于2008年推出SVC(IBMSANVolumeController)，能夠?qū)⒍鄠�(gè)磁盤(pán)系統(tǒng)的容量整合為一個(gè)單一的“容量池”。SVC可幫助節(jié)省空間和能源，并能通過(guò)合并來(lái)簡(jiǎn)化存儲(chǔ)資產(chǎn)的管理，這將極大地提高現(xiàn)有存儲(chǔ)器的利用率，并減少額外的存儲(chǔ)需求。在這一領(lǐng)域獨(dú)占鰲頭。2009年，HDS(日立數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限公司)緊隨其后發(fā)布了TagmaStore通用存儲(chǔ)平臺(tái)(USP),這是基于磁盤(pán)陣列的解決方案。2010年EMC公司新發(fā)布的Invista網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)虛擬解決方案則是基于存儲(chǔ)交換的解決方案。3種存儲(chǔ)虛擬化方案各具優(yōu)勢(shì)。

圖2 虛擬存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

    2.2IBMSVC技術(shù)

    傳統(tǒng)san環(huán)境是不同設(shè)備廠商提供的不同API接口，復(fù)制目的地和源必須為同構(gòu)平臺(tái)，不同產(chǎn)品使用不同的多路徑驅(qū)動(dòng)程序。低端磁盤(pán)設(shè)備沒(méi)有復(fù)制功能或者僅提供初級(jí)復(fù)制功能。引人SVC后，整個(gè)SAN環(huán)境中使用統(tǒng)一復(fù)制API，不會(huì)隨著存儲(chǔ)設(shè)備的改變而改變。所有存儲(chǔ)管理陣列使用公共的多路徑程序，復(fù)制目的地可以使用低價(jià)的磁盤(pán)設(shè)備，從而減少了遠(yuǎn)程災(zāi)備所需成本。采用SVC技術(shù)后，用戶可以在一個(gè)登錄點(diǎn)同時(shí)管理所有存儲(chǔ)，可根據(jù)需求動(dòng)態(tài)把存儲(chǔ)卷分配給服務(wù)器，增加或者減小服務(wù)器所需磁盤(pán)空間大小，能對(duì)不同存儲(chǔ)數(shù)據(jù)在不同城市或者全球進(jìn)行相互安全備份，對(duì)服務(wù)器的運(yùn)行不會(huì)造成任何影響，對(duì)數(shù)字資源的可靠性提供了重要的保障。

3 災(zāi)備方案設(shè)計(jì)

    災(zāi)備方案主要分兩大部分，①服務(wù)器及應(yīng)用系統(tǒng)的災(zāi)備方案，主要采用服務(wù)器虛擬化技術(shù)，虛擬化軟件采用VmwareESX,②數(shù)字存儲(chǔ)資源的災(zāi)備方案，主要采用IBMSVC的存儲(chǔ)虛擬化技術(shù).為了提高服務(wù)器和存儲(chǔ)的可靠性及可用性，最好要求所有的服務(wù)器和存儲(chǔ)器都是雙控制器。整個(gè)災(zāi)備方案設(shè)計(jì)如圖3。服務(wù)器虛擬化技術(shù)對(duì)眾多物理服務(wù)器虛擬化，原來(lái)的物理服務(wù)機(jī)可以與虛擬機(jī)作為互備。SVC對(duì)EMC，同時(shí)對(duì)IBM存儲(chǔ)進(jìn)行整合統(tǒng)一管理，并可實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的互備工作。

    3.1 服務(wù)器及應(yīng)用系統(tǒng)的災(zāi)各實(shí)現(xiàn)

圖3 災(zāi)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

    服務(wù)器虛擬化首先需要挑選恰當(dāng)?shù)腃PU,要求CPU支持虛擬化，然后就是對(duì)內(nèi)存的要求，一般作為虛擬化的物理服務(wù)器要求大內(nèi)存。CPU對(duì)于服務(wù)器虛擬化的成敗起到關(guān)鍵性的作用。如戴爾的服務(wù)器PowerEdgeR710做虛擬機(jī)服務(wù)器，標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)存為18GB，最大內(nèi)存可增加到64GB，在該種物理服務(wù)器上可以同時(shí)運(yùn)行30個(gè)左右的虛擬服務(wù)器。為了保證虛擬機(jī)的高可用還藉要為每臺(tái)服務(wù)器配}HBA卡，連接相同的存儲(chǔ)設(shè)備。采用多臺(tái)刀片服務(wù)器做虛擬化，在各臺(tái)刀片服務(wù)器上安裝ESX，每臺(tái)刀片通過(guò)SAN光纖交換機(jī)連接相同的存儲(chǔ)設(shè)備。多臺(tái)服務(wù)器通過(guò)VmwareCenter進(jìn)行群集管理，這樣當(dāng)一個(gè)物理主機(jī)ESX負(fù)載較大或者宕機(jī)后，運(yùn)行在該主機(jī)上的虛擬服務(wù)器就可以在不停機(jī)的前提下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)遷移至其他ESX主機(jī)，負(fù)載均衡和高可用。

    Vmware提供多種部署虛擬方案，最常用的一種方法是把現(xiàn)有的物理服務(wù)器盛擬化，這種方法可以在不關(guān)閉物理服務(wù)器的情況下，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)物理服務(wù)器遷移至ESX服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理服務(wù)器的虛擬化。另一種是通過(guò)模板部署虛擬機(jī)，通過(guò)模板部署虛擬機(jī)快速方便，是最常用的一種虛擬服務(wù)器的創(chuàng)建方法。使用模板前只需要事先安裝好一臺(tái)虛擬服務(wù)器模板即可。對(duì)虛擬機(jī)可以采用克隆和快照等功能對(duì)虛擬服務(wù)器系統(tǒng)進(jìn)行備份和快速部署新的服務(wù)器。

    3.2數(shù)字存儲(chǔ)資派的災(zāi)備實(shí)現(xiàn)

    采用SVC虛擬化EMC,IBM和同有3種不同類(lèi)型的存儲(chǔ)，通過(guò)一個(gè)登錄點(diǎn)(CIE瀏覽器)對(duì)3臺(tái)存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理。為提供存儲(chǔ)虛擬化的高可用性，SVC節(jié)點(diǎn)配t為雙節(jié)點(diǎn)，在cluster中的每一個(gè)node連接到獨(dú)立的UPS單元。在進(jìn)行SVC配里前，要求所有ESX服務(wù)器和存儲(chǔ)都使用雙控制器與SAN交換機(jī)連接。并搜集所有服務(wù)器和存儲(chǔ)器的硬件連接與磁盤(pán)分配使用信息。然后通過(guò)連接線纜、規(guī)劃Zone,SVC存儲(chǔ)池和受管磁盤(pán)規(guī)劃,SVC卷和主機(jī)映射等。

    引入SVC虛擬化存儲(chǔ)后，最主要的功能一是充分利用了存儲(chǔ)空間，將原來(lái)空間不夠用的動(dòng)態(tài)調(diào)大，對(duì)原來(lái)的多余空間進(jìn)行了縮減，消除了存儲(chǔ)孤島。二是提供對(duì)重要數(shù)據(jù)在不同類(lèi)型存儲(chǔ)上的同步鏡像，保證數(shù)據(jù)的安全。SVC還支持同城異地和全球遠(yuǎn)程災(zāi)備。三是分級(jí)存儲(chǔ)，將非活動(dòng)或活動(dòng)程度較低的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到成本較低的同有存儲(chǔ)上，可以將更高價(jià)值存儲(chǔ)上的磁盤(pán)空間空出來(lái)，供更重要的活動(dòng)數(shù)據(jù)使用。

4 結(jié)束語(yǔ)

    服務(wù)器虛擬化和存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)是高校災(zāi)備系統(tǒng)的一種重要手段之一。目前我校購(gòu)買(mǎi)了DELL的刀片服務(wù)器作為服務(wù)器虛擬化和IBM的SVC作為存儲(chǔ)虛擬化的硬件平臺(tái)。引入VmwareESX作為虛擬化服務(wù)器軟件平臺(tái)，為我校服務(wù)器系統(tǒng)快速部署災(zāi)備、以及數(shù)字資源災(zāi)備創(chuàng)造了有利的條件。通過(guò)采用服務(wù)器虛擬和存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)為我校的數(shù)字資源應(yīng)用系統(tǒng)提高連續(xù)、高效和安全的服務(wù)。

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