一、引言

    隨著信息技術(shù)的發(fā)展．新疆電大在信息化建設(shè)方面已取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。如今數(shù)據(jù)中心已積累了一定規(guī)模的硬件設(shè)備，使得管理人員在設(shè)備運(yùn)行、監(jiān)控以及日常管理方面的工作日益復(fù)雜。然而虛擬化技術(shù)的出現(xiàn)，通過其獨(dú)有的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，解決了數(shù)據(jù)中心建設(shè)中存在的問題，有效地提高了數(shù)據(jù)中心的管理和應(yīng)用水平。

二、數(shù)據(jù)中心建設(shè)中存在的問題

    當(dāng)前我國(guó)高校數(shù)據(jù)中心建設(shè)存在著以下幾個(gè)方面的問題。

    1．服務(wù)器利用率低

    很多高校的數(shù)據(jù)中心都擁有大量的服務(wù)器，但實(shí)際上這些服務(wù)器上硬件資源的利用率都不是很高。多家第三方機(jī)構(gòu)的調(diào)研表明，企業(yè)數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器平均利用率一般低于15％，這主要是因?yàn)閱挝毁?gòu)置數(shù)據(jù)中心的硬件設(shè)備，往往都是根據(jù)服務(wù)平臺(tái)在用戶訪問最高峰時(shí)所占用的硬件資源數(shù)據(jù)來進(jìn)行設(shè)計(jì)，通常情況下服務(wù)器處于硬件占用率較高的時(shí)間很少，大多數(shù)時(shí)間里硬件資源空閑率相對(duì)較高，這不僅浪費(fèi)了服務(wù)器的硬件資源，還增加了對(duì)服務(wù)器的管理與維護(hù)成本。

    2．維護(hù)管理工作繁瑣

    各種服務(wù)平臺(tái)日益增多，數(shù)據(jù)中心填滿了不同時(shí)期的基礎(chǔ)設(shè)施。目前很多高校的數(shù)據(jù)中心都采用獨(dú)立服務(wù)器方式部署，使得故障點(diǎn)增多，一旦服務(wù)器出現(xiàn)問題將導(dǎo)致服務(wù)平臺(tái)徹底癱瘓。這給管理人員的維護(hù)工作帶來了很大的困難。

    3．安全性無法得到保障

    一部分高校為了充分利用硬件資源往往都將環(huán)境相同的服務(wù)平臺(tái)部署在一臺(tái)服務(wù)器上。這樣的部署不僅給管理造成了巨大的難度，而且一旦服務(wù)器的硬件或系統(tǒng)發(fā)生崩潰，將導(dǎo)致在這臺(tái)服務(wù)器上的所有服務(wù)平臺(tái)均會(huì)受到影響。

三、虛擬化技術(shù)概述

    1．虛擬化技術(shù)的舍義

    近年來，虛擬化技術(shù)已經(jīng)深入很多應(yīng)用領(lǐng)域，

    逐漸被大眾所接受。虛擬化技術(shù)是云計(jì)算、云存儲(chǔ)服務(wù)得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)之一。它將應(yīng)用程序以及數(shù)據(jù)，在不同的層次以不同的面貌加以展現(xiàn)，從而使得不同層次的使用者、開發(fā)及管理人員，能夠方便的使用開發(fā)及維護(hù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)、應(yīng)用于計(jì)算和管理的程序。

    2．虛擬化技術(shù)的分類

    虛擬化技術(shù)根據(jù)其實(shí)現(xiàn)方式的不同一般分為硬件虛擬化與軟件虛擬化。

    硬件虛擬化包括以下三層含義：(1)存儲(chǔ)虛擬化。針對(duì)服務(wù)器文件的復(fù)制存儲(chǔ)工作而展開的虛擬化技術(shù)。從理論上來說，我們可以通過相關(guān)的存儲(chǔ)虛擬化將宿主機(jī)和客戶機(jī)的相關(guān)資料進(jìn)行俠照以及復(fù)制等操作，這樣就可以確保相關(guān)機(jī)器的資料不容易丟失；(2)網(wǎng)絡(luò)虛擬化。通過應(yīng)用虛擬局域網(wǎng)、虛擬專用網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，可以有效地將校園的整體網(wǎng)絡(luò)分成幾個(gè)網(wǎng)段，這樣，各自承擔(dān)的區(qū)域減少，有利于網(wǎng)絡(luò)效率的提高，同時(shí)，能夠確保網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的安全；(3)服務(wù)器虛擬化。將服務(wù)器物理資源抽象成邏輯資源，讓一臺(tái)服務(wù)器變成幾臺(tái)甚至上百臺(tái)相互隔離的虛擬服務(wù)器，我們不再受限于物理上的界限，而是讓CPU、內(nèi)存、磁盤、I／O等硬件變成可以動(dòng)態(tài)管理的。資源池”，從而提高資源的利用率，簡(jiǎn)化系統(tǒng)管理，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器整合。

    軟件虛擬化通常包括兩層含義：(1)應(yīng)用軟件虛擬化。就是將應(yīng)用軟件從操作系統(tǒng)中分離出來，通過自己壓縮后的可執(zhí)行文件夾來運(yùn)行，而不必需要任何設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序或者與用戶的文件系統(tǒng)相連，借助于這種技術(shù)，用戶可以減小應(yīng)用軟件的安全隱患和維護(hù)成本，以及進(jìn)行合理的數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)；(2)桌面虛擬化。將計(jì)算機(jī)的桌面進(jìn)行虛擬化，以達(dá)到桌面使用的安全性和靈活性，可以通過任何設(shè)備，在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間訪問在網(wǎng)絡(luò)上的屬于我們個(gè)人的桌面系統(tǒng)。

四、VMware vSphere

    VMware，Inc。(Virtual Machine ware)是一個(gè)“虛擬PC”軟件公司，提供虛擬化的解決方案。vSphere是VMware推出的基于云的新一代數(shù)據(jù)中心虛擬化套件，提供了虛擬化基礎(chǔ)架構(gòu)、高可用性、集中管理、監(jiān)控等一整套解決方案。采用VMware vSphere構(gòu)建的虛擬服務(wù)器在性能、功能和操作方式上都等同于一臺(tái)單獨(dú)的物理服務(wù)器，通過DRS、DPM(DistributedPower Management，分布式電源管理)和HA(HighAvailability，高可用性)等高級(jí)虛擬化管理技術(shù)的使用，根據(jù)服務(wù)平臺(tái)的資源需求，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)分配虛擬服務(wù)器的硬件資源，即提高了硬件利用率，也提升了整個(gè)系統(tǒng)的靈活性和快速響應(yīng)能力。

    VMware vSphere虛擬化管理工具由以下組件層構(gòu)成：(1)虛擬化層(或基礎(chǔ)架構(gòu)層)包含兩個(gè)服務(wù)，基礎(chǔ)架構(gòu)和應(yīng)用程序�；�礎(chǔ)架構(gòu)用于抽象、聚合和分配硬件或基礎(chǔ)架構(gòu)資源的服務(wù)集；應(yīng)用程序服務(wù)主要用于確保應(yīng)用程序的可用性、安全性和可擴(kuò)展性。相關(guān)示例包括但不限于VMware vSphereHigh Availability(HA)和VMware Fault Tolerance。(2)管理層，由vCenter Server組成，它是配置、調(diào)配和管理虛擬化IT環(huán)境的中心點(diǎn)。(3)界面層，由各種客戶端組成，用戶可通過這些客戶端訪問vSphere數(shù)據(jù)中心，如vSphere Client和vSphere Web Client。(如圖1所示)

圖1 VMware vSphere組件層

五、新疆電大數(shù)據(jù)中心虛擬化技術(shù)研究

    為了進(jìn)一步了解VMware vSphere虛擬化管理工具，筆者結(jié)合新疆電大當(dāng)前正在運(yùn)行的服務(wù)平臺(tái)以及服務(wù)器的使用情況，在dellMl000E刀片機(jī)柜上其中一臺(tái)刀片式服務(wù)器安裝了VMware vCenter，另外四臺(tái)刀片式服務(wù)器上配置VMware ESXI，最后通過VMwarevCenter建立虛擬集群測(cè)試環(huán)境。過程如下：

    1．VMware vSphere虛擬化管理工具實(shí)施

    (1)數(shù)據(jù)中心虛擬化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(見圖2，圖3)

圖2 設(shè)計(jì)前的數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)

圖3 通過VMware vSphere設(shè)計(jì)后的數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)

    (2)安裝VMware vCenter Server虛擬群集管理軟件，通過它來實(shí)現(xiàn)服務(wù)器虛擬化高級(jí)功能，如VMwareHA，vmwareDRS，Vmotion等。

    (3)在四臺(tái)刀片式服務(wù)器上安裝VMware ESXI。并設(shè)置好賬號(hào)及網(wǎng)絡(luò)配置(注意在安全前開啟BIOS中，CPU硬件虛擬化的相關(guān)設(shè)置)。

    (4)在VMware vSphere Client中設(shè)置數(shù)據(jù)中心。建立虛擬集群，加入4臺(tái)刀片式服務(wù)器，合并了所有服務(wù)器的CPU以及內(nèi)存資源，并按不同需求建立了相應(yīng)的資源池(如圖4所示)，對(duì)所有虛擬服務(wù)器進(jìn)行統(tǒng)一配置與管理。

圖4 vLenter虛擬機(jī)列表

    (5)利用VMware vCenter Converter軟件，對(duì)一些占用資源小卻獨(dú)占一臺(tái)服務(wù)器的服務(wù)平臺(tái)進(jìn)行整體遷移工作，并將他們部署在md3000i存儲(chǔ)上。

    2．ViwmvSphere虛擬化管理工具的研究與分析

    從數(shù)據(jù)中心維護(hù)管理的難點(diǎn)問題出發(fā)。從以下幾個(gè)方面對(duì)VMware vSphere虛擬化管理工具進(jìn)行實(shí)際操作與分析。

    (1)系統(tǒng)遷移。VMware vSphere提供給我們兩種遷移技術(shù)。VMware HA(Hi曲Availability)，當(dāng)數(shù)據(jù)虛擬集群中的一臺(tái)物理服務(wù)器出現(xiàn)宕機(jī)，在此上面的虛擬服務(wù)器可以動(dòng)態(tài)遷移到虛擬集群上其他的物理服務(wù)器上，以保證遠(yuǎn)程服務(wù)的持續(xù)性以及可用性；Vmofion，采用手動(dòng)方式對(duì)虛擬服務(wù)器在物理服務(wù)器以及存儲(chǔ)間進(jìn)行遷移工作。

    (2)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。WMware為我們提供了VMwarcvCenter Conveaer軟件，根據(jù)具體操作，如：進(jìn)行物理服務(wù)器到虛擬服務(wù)器、虛擬服務(wù)器到虛擬服務(wù)器的轉(zhuǎn)換工作，筆者發(fā)現(xiàn)在服務(wù)器的轉(zhuǎn)換過程中，均能保持被轉(zhuǎn)換的物理或虛擬服務(wù)器上服務(wù)平臺(tái)的不間斷運(yùn)行。

    (3)系統(tǒng)調(diào)試。系統(tǒng)管理員在對(duì)服務(wù)器進(jìn)行軟件安裝調(diào)試，系統(tǒng)升級(jí)時(shí)，偶爾會(huì)遇到一些系統(tǒng)宕機(jī)問題。使用VMware的快照技術(shù)，有效的解決了類似這樣的問題。通過快照技術(shù)對(duì)虛擬服務(wù)器的當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行保存，在接下來的操作過程中如果遇到問題可以通過快照及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速恢復(fù)，根據(jù)測(cè)試，快照的容量小，速度快，這為虛擬服務(wù)器的數(shù)據(jù)變更過程提供了有效、便利的保護(hù)措施。

    (4)虛擬機(jī)備份與還原。利用VMware DataRecvery備份還原虛擬服務(wù)器，通過測(cè)試VMwareData Recvery可以在不中斷虛擬服務(wù)器的正常運(yùn)行以及在其上搭建的服務(wù)平臺(tái)正常使用的情況下，按照不同的需求備份虛擬服務(wù)器數(shù)據(jù)，并具有管理備份數(shù)據(jù)和按要求還原數(shù)據(jù)的功能。

    3．實(shí)施結(jié)果分析

    通過對(duì)VMware vSphere虛擬化管理工具的部署與分析，并對(duì)實(shí)施前后的性能進(jìn)行分析后，筆者對(duì)虛擬化技術(shù)有了以下幾點(diǎn)看法與認(rèn)識(shí)：(1)通過虛擬化技術(shù)建設(shè)數(shù)據(jù)中心機(jī)房可以有效的減少設(shè)備的占用空間，同時(shí)也降低了數(shù)據(jù)中心機(jī)房設(shè)備的能耗；(2)提高服務(wù)器資源的使用效率。搭建后的虛擬服務(wù)器。通過虛擬化技術(shù)。使各個(gè)服務(wù)器的硬件資源轉(zhuǎn)化為可以集中動(dòng)態(tài)管理的資源池，有效的提高了服務(wù)器的使用效率，也提升了安全性和穩(wěn)定性；(3)提高數(shù)據(jù)中心管理人員工作效率。虛擬化技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)中心的硬件資源進(jìn)行統(tǒng)一管理，通過管理平臺(tái)對(duì)各個(gè)虛擬服務(wù)器進(jìn)行資源詞度與使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有服務(wù)器集中控制欲管理。有效降低了服務(wù)器維護(hù)量，統(tǒng)一規(guī)劃，提高改進(jìn)了數(shù)據(jù)中心的管理水平；(4)有助新服務(wù)平臺(tái)的開發(fā)、測(cè)試。在虛擬服務(wù)器的環(huán)境下，服務(wù)平臺(tái)開發(fā)人員可以集中在虛擬數(shù)據(jù)中心設(shè)定的硬件環(huán)境下進(jìn)行開發(fā)調(diào)試，大大減輕開發(fā)過程中對(duì)硬件資源的占用與調(diào)整，有力實(shí)現(xiàn)對(duì)開發(fā)資源、過程統(tǒng)一管理；(5)長(zhǎng)遠(yuǎn)看可有效降低數(shù)據(jù)中心的投資成本。通過虛擬化環(huán)境的搭建，可以有效利用現(xiàn)有服務(wù)器硬件資源，減緩服務(wù)器數(shù)量的增速，能夠在顯著節(jié)約成本的同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的高效運(yùn)作。

    4．實(shí)施中遇到的問題

    VMwarevSphere虛擬化管理工具雖然功能強(qiáng)大，但是在實(shí)施的過程中，發(fā)現(xiàn)一旦存儲(chǔ)設(shè)備物理?yè)p壞，導(dǎo)致的后果無法想象。所以必須要充分保證存儲(chǔ)的安全和穩(wěn)定才能確保虛擬化數(shù)據(jù)中心的正常運(yùn)行。由于配置過程復(fù)雜，建立集群框架、管理主機(jī)間的連通性、配置共享存儲(chǔ)都不是簡(jiǎn)單的任務(wù)，隨著復(fù)雜度的增加�？赡軙�(huì)因?yàn)檫z撼某些設(shè)置從而影響到系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性。

    5．對(duì)新疆電大信息化建設(shè)的思考

    新疆電大今后的信息化建設(shè)方向因從基礎(chǔ)架構(gòu)虛擬化開始逐步實(shí)現(xiàn)云計(jì)算。首先，應(yīng)考慮將閑置、利用率不高的設(shè)備進(jìn)行整合，添置于兆交換機(jī)及存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行虛擬化系統(tǒng)的備份架構(gòu)的搭建。其次，增加全冗余SAN環(huán)境設(shè)計(jì)，徹底消除單點(diǎn)故障，進(jìn)一步提高新疆電大數(shù)據(jù)中心建設(shè)中服務(wù)器硬件資源利用率、管理效率、信息安全性，利用其高效的運(yùn)算處理能力和無限的存儲(chǔ)能力進(jìn)一步提升新疆電大遠(yuǎn)程教育信息化建設(shè)的整體水平。

六、結(jié)語

    虛擬化技術(shù)的發(fā)展在很大程度上推動(dòng)了我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。當(dāng)前我國(guó)高校已逐步邁向云計(jì)算時(shí)代，隨著各種云計(jì)算技術(shù)的成熟，以及高校自身的發(fā)展、需求特點(diǎn)和實(shí)際狀況，有著相應(yīng)的云計(jì)算發(fā)展?fàn)顩r和路線。作為云計(jì)算的基礎(chǔ)——虛擬化技術(shù)，其熱點(diǎn)主要在于基礎(chǔ)規(guī)劃、硬件選購(gòu)、成本估算。采用虛擬化技術(shù)在建設(shè)新疆電大的數(shù)據(jù)中心中有著重要的意義，并對(duì)提高服務(wù)器整合效率，簡(jiǎn)化服務(wù)器群管理的復(fù)雜性，提高整體系統(tǒng)的可用性起著極其重要的作用�，F(xiàn)在，越來越多的高校把目光投向了虛擬化技術(shù)，希望能夠利用虛擬化技術(shù)來減少高校的信息化支出，降低維護(hù)成本以及提高信息安全水平，相信虛擬化技術(shù)在未來的應(yīng)用前景將會(huì)更加的廣泛。

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本文標(biāo)題：新疆電大數(shù)據(jù)中心虛擬化建設(shè)初探

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