0 引言
二十一世紀(jì)信息時代計算機網(wǎng)絡(luò)、通信、傳感技術(shù)飛速發(fā)展,數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)資源運用如火如荼。IDC(Internet Data Center)即因特網(wǎng)數(shù)據(jù)中心,簡稱數(shù)據(jù)中心的發(fā)展規(guī)模、存儲需求、能耗控制、監(jiān)控管理的重要性亦顯而易見,僅從2006年統(tǒng)計數(shù)據(jù)可看出,我國服務(wù)器已有近182萬臺左右。若一臺服務(wù)器的平均功耗為400w,則一年這些服務(wù)器所使用的電量約為63.77億千瓦/小時。同時為了使這些服務(wù)器7×24小時正常運行,需要IDC數(shù)據(jù)中心機房的UPS供電系統(tǒng)、室內(nèi)照明系統(tǒng)、空調(diào)溫控系統(tǒng)等功耗約為IT設(shè)備的l-2倍,僅以l倍來計算,相應(yīng)的總耗電量達到127.54億千形小時,需支付的電費高達l億元/小時。而發(fā)展至今互連網(wǎng)絡(luò)已涉及到社會的方方面面,網(wǎng)絡(luò)作為人類的工具已成為“必須的”。再加上數(shù)字化資源層出不窮、應(yīng)用范圍越來越廣,網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施如有線、無線網(wǎng)絡(luò)、移動網(wǎng)絡(luò)、
物聯(lián)網(wǎng)、智能終端、
云計算等等使用的服務(wù)器數(shù)量逐年遞增,使用的電能耗及產(chǎn)生的這些電力能源所帶來的環(huán)境污染也十分令人擔(dān)憂。我國政府已將節(jié)能減排提到議事日程并將其作為發(fā)展經(jīng)濟的重要指標(biāo)。整合軟硬件資源、利用虛擬化技術(shù)優(yōu)化和完善綠色數(shù)據(jù)中心的IT設(shè)備系統(tǒng)的監(jiān)控與管理勢在必行。
1 整合數(shù)據(jù)中心軟硬件資源
數(shù)據(jù)中心機房通常聚集了大量的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器以及存儲設(shè)備等,它是各項業(yè)務(wù)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)資源進行集成、分析、交換、共享的場所,也是工具、流程、軟件等的有機組合。
1.1 數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備系統(tǒng)監(jiān)控管理現(xiàn)狀分析
數(shù)據(jù)中心的各種系統(tǒng)種類型號繁多、日趨復(fù)雜化。以常州大學(xué)為例,數(shù)據(jù)中心中的應(yīng)用系統(tǒng)就多達近30種。而各行各業(yè)在十二五規(guī)劃中對信息化建設(shè)提出了進一步要求,并對信息化服務(wù)要求亦越來越高,要求能預(yù)防故障、快速排障;這就需要有一支基礎(chǔ)理論知識扎實、專業(yè)業(yè)務(wù)水平高的專業(yè)系統(tǒng)管理人員隊伍。但往往是人員配備不到位。各部門管理的應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器分別在自己的部門,管理人員也是各個部門的工作人員,如高校圖書館系統(tǒng)的服務(wù)器、財務(wù)系統(tǒng)的服務(wù)器、科研管理系統(tǒng)的服務(wù)器等等。管理條塊分割,缺乏高效統(tǒng)一的監(jiān)控管理體系。由于IT設(shè)備系統(tǒng)除了計算機硬件(服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和存儲設(shè)備等)、計算機軟件應(yīng)用,還有系統(tǒng)管理各個方面。它們分散在各個部門,不可能每個應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器都配備UPS供電設(shè)備,同時也不可能為這一臺或二臺IT設(shè)備系統(tǒng)配備溫控及濕度控制設(shè)備,有時電源電力不穩(wěn)定或溫度、濕度系過
高,影響IT網(wǎng)絡(luò)設(shè)備系統(tǒng)運作。
1.2統(tǒng)一部署服務(wù)器資源
將分散在各個部門的IT硬件設(shè)備集中,實現(xiàn)建立以數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備系統(tǒng)為主,各個部門服務(wù)器托管的理念。通常部門服務(wù)器應(yīng)用系統(tǒng)涉及到一些數(shù)據(jù)的保密,人們認為自己部門的數(shù)據(jù)很重要不能泄漏,即擔(dān)心服務(wù)器托管后數(shù)據(jù)中心管理員是否能登錄這臺服務(wù)器進行任何操作等等。數(shù)據(jù)的安全已成為具體IT設(shè)備基礎(chǔ)實施管理集成首先要考慮并解決的問題。
首先解決人們的意識認識問題;其次各單位要從組織上予以保障,成立信息化建設(shè)與應(yīng)用統(tǒng)一規(guī)劃與管理部門,具體負責(zé)整個單位的IT設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃、統(tǒng)一分配調(diào)度硬件資源;第三采用相應(yīng)技術(shù)手段保障托管服務(wù)器的數(shù)據(jù)安全,如根據(jù)部門業(yè)務(wù)的需要建立專用網(wǎng)絡(luò),實施物理上的隔離;或劃分Vlan實現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)交換機端口的管理;服務(wù)器登錄密碼則由各部門管理員專人保管等等。各部門的服務(wù)器實現(xiàn)托管后,數(shù)據(jù)中心復(fù)雜度也相應(yīng)提升,管理數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)施的難度也逐漸增大。為了實現(xiàn)服務(wù)器的統(tǒng)一監(jiān)控與管理,有必要將數(shù)據(jù)中心管理的服務(wù)器虛擬化、存儲虛擬化并采用云計算等技術(shù)優(yōu)化IT設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)施及運行架構(gòu),提高資源有效利用率。
2 構(gòu)建數(shù)據(jù)中心虛擬化服務(wù)器體系
利用VMware公司的虛擬化技術(shù)將同樣的設(shè)備進行合并,即服務(wù)器、存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)的虛擬化等等。針對服務(wù)器的虛擬化,是把大量的、使用效率較低的、低端服務(wù)器上運行的系統(tǒng)和應(yīng)用程序,整合集成到性能較高的高端服務(wù)器上,從而使得服務(wù)器的利用效率大大提高,并且降低了能耗。例如常州大學(xué)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器虛擬化,整合集成了網(wǎng)關(guān)認證計費系統(tǒng)、DNS服務(wù)、自助服務(wù)、網(wǎng)站發(fā)布等等應(yīng)用系統(tǒng),同時虛擬化相關(guān)存儲將存儲和數(shù)據(jù)劃分開,用戶并不需要了解自己數(shù)據(jù)存放的具體地點位置,他們只需要了解掌握內(nèi)容的變化,以及如何進行數(shù)據(jù)的管理,最終實現(xiàn)的目的是數(shù)據(jù)存儲的動態(tài)配置和負載均。
2.1虛擬化服務(wù)器架構(gòu)
同樣架構(gòu)的服務(wù)器系統(tǒng)可整合到一臺性能較高架構(gòu)相同的服務(wù)器上,但各個系統(tǒng)高峰負載總和必須小于70%。采用不同的分區(qū)技術(shù)對不同架構(gòu)的服務(wù)器進行混合整合,在不影響應(yīng)用持續(xù)進行的前提下,采取的分區(qū)技術(shù)允許服務(wù)器資源在不同分區(qū)問動態(tài)分配,同時采用錯峰策略來考慮系統(tǒng)的性能;旌姓隙嗯_服務(wù)器時考慮服務(wù)器的硬件可按CPU、內(nèi)存、存儲器等性能從高到低排序。整合使用VMware軟件來實現(xiàn)系統(tǒng)移植即將原有的服務(wù)器系統(tǒng)及資源移植到虛擬化的服務(wù)器集群、存儲上。虛擬化服務(wù)器前和虛擬化服務(wù)器后的結(jié)構(gòu)示意圖,如圖l所示。
圖1 服務(wù)器虛擬化前和虛擬化后的結(jié)構(gòu)示意圖
2.2基于VMware技術(shù)的服務(wù)器虛擬化管理
所謂虛擬化是指一種從邏輯角度出發(fā)的資源配置技術(shù),是物理實際的邏輯抽。若在一臺性能配置比較高的服務(wù)器上使用虛擬化技術(shù),可以看做是多臺性能配置較高的服務(wù)器,而每臺服務(wù)器均有各自的CPU、高速緩存、內(nèi)外存儲設(shè)備例如內(nèi)存、硬盤等物理資源。運用虛擬化技術(shù)可實現(xiàn)軟件和硬件的分離,使得資源的分配使用方式更具實效。用戶不必考慮后臺的具體硬件是如何實現(xiàn)及運行的、只需要考慮在虛擬層環(huán)境上是如何安裝并運行自己的系統(tǒng)和應(yīng)用軟件,以及這些系統(tǒng)和應(yīng)用軟件在使用運行時也可看作與后臺的物理平臺無關(guān)。虛擬化軟件平臺的實現(xiàn)一般使用成熟的虛擬化方案,即使用VMware公司的VMware Infrastuchure3,這套軟件由VMware Esx Server和Virtual Center及VMware Infrastuchure Client 3個部分組成。直接構(gòu)建于硬件層之上的VMware Esx senrer是將處理器CPU、內(nèi)存、硬盤存儲器、網(wǎng)絡(luò)和一些L/O設(shè)備資源抽象到多臺虛擬機中。而這些虛擬機之間從邏輯上來看是相對獨立的,各自擁有處理器CPU、內(nèi)存、硬盤存儲器、網(wǎng)卡等資源,在虛擬機這些抽象的資源上由用戶安裝各自的操作系統(tǒng)和運行各自的應(yīng)用軟件。虛擬化軟件平臺支持Linux、wiIldows、Solairs、Netware、Unix等32位或64位的操作系統(tǒng)。通過實踐可將VMware Esx Server軟件使用在數(shù)字化校園數(shù)據(jù)中心來構(gòu)建服務(wù)器虛擬化公共服務(wù)平臺。
3 優(yōu)化虛擬化服務(wù)器管理策略
充分利用虛擬化技術(shù)并根據(jù)不同的應(yīng)用需求分配不同的服務(wù)器資源,實現(xiàn)動態(tài)分配物理服務(wù)器的虛擬分區(qū)來得到最佳的虛擬環(huán)境并充分發(fā)揮每臺服務(wù)器的最大潛能。使用VMware Vmotion還可以使得集群內(nèi)的虛擬機與宿主機之間的映射進行自動的和不間斷地優(yōu)化,最大限度提高服務(wù)器硬件資源的靈活性、不間斷性及利用率。
基于口地址的虛擬機服務(wù)器遠程網(wǎng)絡(luò)管理。通過虛擬化軟件平臺整合了服務(wù)器硬件軟件資源,改變了數(shù)據(jù)中心服務(wù)器設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)施復(fù)雜的狀況,數(shù)據(jù)中心服務(wù)器管理員實行BDS級管理與監(jiān)控,在任何地方通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)實施對主機及多臺虛擬服務(wù)器的遠程集中管理。而部門托管服務(wù)器虛擬化后,部門管理員得到相應(yīng)的管理權(quán)限亦可通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠程管理。如:通過友好地人機交互界面即瀏覽器管理頁面,管理員可實現(xiàn)遠程開關(guān)或重新啟動虛擬機,監(jiān)測宿主機與每個虛擬機的運行狀態(tài)、運行時間、服務(wù)器硬件如內(nèi)存、CPU處理器等的資源使用情況;改變分配虛擬機的配置,如虛擬機的BIOS參數(shù)等;還可完成新建、導(dǎo)人虛擬機等操作。虛擬化服務(wù)器可視化、靈活地集中管理模式,減少了管理員的重復(fù)操作工作量,極大地提高了工作效率。
數(shù)據(jù)中心服務(wù)器虛擬化后物理服務(wù)器數(shù)量呈明顯下降,同時使得單點故障率亦呈明顯下降趨勢。在服務(wù)器維護升級時實時動態(tài)的虛擬機遷移,即做到不停機、不中斷業(yè)務(wù)將虛擬機遷移到其他的物理服務(wù)器上,做到停物理硬件、而不停應(yīng)用;當(dāng)完成運行維護或升級工作需恢復(fù)時,在虛擬機系統(tǒng)中又可將部分虛擬機遷移回來,使用虛擬機的移植功能實現(xiàn)了負載均衡,確保IT服務(wù)7 x24全天侯正常運行,提高了數(shù)據(jù)中心服務(wù)保障水平。
通過實施服務(wù)器虛擬化集成管理模式,將各自分散的、多應(yīng)用系統(tǒng)使用的服務(wù)器整合到一臺性能較高的物理服務(wù)器上后大大降低了電力供應(yīng)和溫度控制、濕度控制能源消耗,節(jié)約了用電經(jīng)費開支,實現(xiàn)了節(jié)能減排。
4 結(jié)束語
信息化建設(shè)與應(yīng)用發(fā)展到一定程度,必須要考慮解決信息孤島、共享數(shù)據(jù)資源等問題,而綠色數(shù)據(jù)化大會論文集。中心就是整合資源、收集和處理、存儲各類共享信息數(shù),實現(xiàn)統(tǒng)一分配調(diào)度軟硬件資源,構(gòu)建信息化共享研究公共服務(wù)平臺。經(jīng)過實踐與應(yīng)用數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的統(tǒng)一部署、優(yōu)化配置、實施監(jiān)測、安全保障及基于虛擬化管理是建設(shè)綠色數(shù)據(jù)中心的一項重要環(huán)節(jié)還需不斷地加以創(chuàng)新與完善。,
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本文標(biāo)題:綠色數(shù)據(jù)中心資源整合研究與實踐
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