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应用虚拟化技术构建高效率的服务器系统

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应用虚拟化技术构建高效率的服务器系统

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编辑:友旭 时间:2013/3/21

一、引言

随着计算机技术的快速发展,有效地推动了数字化校园的建设和发展,特别是数字化学习港的建设,为学校的人才培养、学科建设和学科研究服务提供了坚实的技术支持。随着各种应用系统的不断增加,校园网服务器数量越来越多,这就带来了校园网服务器管理复杂、资源利用率低和数据备份困难等问题。如何更加合理地分配资源,提高服务器的利用率,是数字化校园建设中必须认真解决的一个突出问题。


二、服务器系统应用现状

经过多年的发展,我校的网络中心已有各类服务器30多台,组成了庞大的服务器系统。随着服务器设备的不断增加,系统配置管理的时间增多,维护费用增加、灵活性和可靠性降低,系统资源闲置的问题日益明显。服务器系统实际利用率平均在35%左右。经过研究和分析认为,造成服务器系统适应能力差、利用率低下的主要有以下四种原因:

1)缺乏统一规划。随着学校教学工作的不断深入,很多教学系统、管理系统都需要增加服务器以支持其新的应用,结果导致服务器数量不断上升。各新增系统往往都采用单独的服务器部署,而实际应用服务所占用的系统资源容量比服务器计划订购的资源容量小很多。

2)软硬件资源配备复杂多样。多种多样的硬件平台、操作系统和应用程序,衍生了纷杂的信息服务系统。一些传统的应用程序使用老式的操作系统,通常这些应用在编写的时候就已经确定了不能与其他应用共享一台服务器。必然造成部分系统资源被闲置。

3) 学校的快速发展与服务系统的升级脱节。随着远程开放教育的不断发展,学员数量不断增加,同时网上考试的科目越来越多,给现有的服务器资源带来了巨大的压力,另一方面,利用率低的独立服务器造成资源闲置,但又无法投入使用。 面临系统架构越来越复杂的现状,单纯机械的堆积服务器是不能解决应用增加与服务系统部分资源闲置的问题的,最有效的办法就是进行服务器虚拟化。服务器虚拟化技术是当今信息产业界最受关注的新技术之一,其价值已在许多环境中得到验证,越来越多的高校开始考虑借助虚拟化技术提高服务系统的处理效率。


三、服务器虚拟化技术简介 

1、服务器虚拟化的概念 服务器虚拟化(Server Virtualization)是指多个操作系统在同一时间运行在同一台主机上。通过这种技术,在一台机器上可以支持Linux,Windows,UNIX等操作系统同时运行,而不需要重启机器就能切换操作系统。简单地讲,就是将物理机器、操作系统及其应用程序“打包”成为一个文件,称之为虚拟机。 服务器虚拟化技术的实质是一种方法,通过区分资源的优先次序并随时随地将服务器资源分配给最需要它们工作的负载,来简化管理和提高效率,从而减少为单个工作负载峰值而储备资源的方法。它从两方向入手,帮助服务器更加合理地实现资源的分配。一种方向是将服务器物理资源抽象成逻辑资源,让一台服务器变成几台甚至上百台相互隔离的虚拟服务器,用户可以在这些看似独立的虚拟服务器上运行不同的操作系统和应用程序;另一个方向就是把若干分散的物理服务器虚拟成一台大的逻辑服务器,使用户可以像使用同一台服务器的资源一样来支配这些物理上独立的服务器,从而达到最大化利用资源的目的。 目前,服务器虚拟化技术分为硬件层次的完全虚拟化技术和操作系统层次的虚拟化。完全虚拟化是以VMware为代表,这种虚拟化使用一个虚拟机,在客户操作系统和原始硬件之间进行协调,完成虚拟化所需要的工作,完全虚拟化的最大优点是操作系统无需任何修改就可以直接运行,但缺点是操作系统必须要支持底层硬件。操作系统虚拟化位于操作系统的顶部,在操作系统之上实现服务器的虚拟化,主操作系统负责多个虚拟服务器的资源分配,并让这些服务器相互独立。  

2、服务器虚拟化技术的现实意义

1) 减少服务器的数量,虚拟化技术可以支持实现物理资源和资源池的动态共享,可通过动态资源配置提高服务系统对应用的灵活适应力,满足不断变化的应用需求,将极大的提高每台服务器的利用率,从而降低整个服务器基础架构的总体拥有成本。

2)降低管理复杂度,通过服务器虚拟化减少了物理服务器的数量,也就减少了相应的物理资源管理;隐藏物理资源的部分复杂性;简化了服务器部署、管理和维护工作,降低了管理费用。通过实现自动化、获得更好的信息和实现中央管理来简化公共管理任务;实现负载管理自动化。

3)提高数据备份的可靠性,支持快速转移和复制虚拟服务器,提供一种简单便捷的灾难恢复解决方案,虚拟化技术可以实现较简单的共享机制无法实现的隔离和划分,可实现对数据和服务进行可控和安全的访问,带来具有透明负载均衡、动态迁移、故障自动隔离、系统自动重构的高可靠服务器应用环境。

 

四、构建高效数字化校园服务器虚拟化系统

校园信息化建设经过十多年的持续发展,已经进入了服务器的更新期。目前有两种选择,一是购买一两台高性能的服务器;二是按常规购买6~7台普通的服务器。前者采用虚拟化技术就能达到后者所能提供的性能和存储要求,并能实现简化管理、降低运行和维护成本、提高效率的目的。服务器虚拟化的优点的显而易见的,从主机到主流,服务器虚拟化已经是大势所趋,是数字化校园建设和发展面临的新挑战和机遇。

1、服务器虚拟化的架构设计 针对各种数字化信息资源数据库种类和信息服务方式等特点,规划数字化校园网服务器虚拟化实施步骤,具体包括以下几个方面:

1)按照不同的操作系统的应用服务进行物理服务器分类,建立Windows、UNIX、Linux等物理服务器,在此基础上建立各自的虚拟服务器。

2)的物理服务器上根据各个数据库应用负载、存储空间、并发用户数和用户满足度等各项参数,配置相应的小你服务器,包括分配CPU、内存、硬盘大小及虚拟网络类型等,建立冗余的虚拟应用环境,既满足数据的快速拷贝,又能满足数据系统的灾难恢复的需要。

3)将需要用到的Oracle、SQL Server等数据库电子资源数据库进行整合,利用虚拟工具中的迁移助手将多个不同物理服务器中的系统迁移到虚拟服务器上,建立独立的数据库集群虚拟机,这样既可以保证了数据库后台的高可用性,同事也极大地提高了服务器的实际使用率,提升了应用平台的整体性能和降低了过来复杂度。

4)根据休息资源种类不同,将功能相同或相近的应用进行整合,建立虚拟服务器机群,如Web服务、FTP服务、APP服务、E-Mail服务等转移到相同的虚拟机上,使用虚拟IP地址,提高系统安全性能。

5)根据传统应用使老式操作系统机这些应用在编写时就必须独占服务器的特点,利用虚拟化技术合并传统应用,使服务器能够快速频繁地重新分配。

2、 服务器虚拟化方案 本方案拓扑架构如图2所示:

硬件采用联想万全R630 G7服务器,每台服务器均配置双HBA卡,通过两台光纤交换机分别连接到Lenovo-HDS AMS2100存储阵列的双控制器上,保证了整个硬件平台的冗余。软件选用VMware vSphere4.0 Enterprise版本,提供了诸如HA、DRS、Vmotion的高级功能特性,方便用户快速调整虚拟机的分布、资源的利用及当故障出现时的快速恢复能力,配合其提供的Data Recovery或者VCB备份接口功能则可对虚拟机文件进行快速的备份及恢复,另外虚拟化所具备的克隆技术则可以大大缩短新的业务平台或测试平台建设时间。独立的虚拟机管理服务器则提供了对整个虚拟化平台的集中化管理能力,通过集中化管理来大大提升整个平台的管理效率。通过虚拟化技术的使用也解决了很多数据中心存在的硬件设备资源利用低及大量硬件设备所造成的数据中心供电、散热等问题,保护用户投资。  5结束语 服务器虚拟化技术虽然不算是新技术,但是对于很多人来说,还是要有一个了解和接受的过程。在过去的数字化校园建设重在IT基础架构建设,现在和未来必将侧重于建设领先的虚拟化IT环境。服务器虚拟化技术在飞速发展的同时,虚拟化的基础架构也受到了很大的挑战,突出的问题是一个篮子里放了太多的鸡蛋是否安全?如果运行着10台虚拟服务器的主机出了故障,造成的损失能否补救?其实,这个问题已经有了很多的解决办法,不久的将来还会有新的解决方案供用户选择。相信在虚拟化厂商和用户的不懈努力下,虚拟化过程遇到的困难和问题鄢会一一被解决,虚拟化的明天必将更美好。

 

 


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