隨著我校信息化建設(shè)的深入開展,各類應(yīng)用、數(shù)據(jù)系統(tǒng)不斷展開,使用傳統(tǒng)模式的IT架構(gòu)和技術(shù)手段已逐漸顯現(xiàn)較多的問題,服務(wù)器購買數(shù)量劇增,單個服務(wù)器利用率較低,可管理性較差等,導(dǎo)致服務(wù)器運維成本不斷攀升，配備的電力消耗和設(shè)備能耗也越來越高，需要越來越大的機房、越來越多的機柜, 也需要更多的人員去維護各種軟硬件設(shè)備, 這造成了資源的極大消耗, 也給經(jīng)費短缺的學校信息化建設(shè)帶來了更大的資金壓力和人員壓力。如何在有限的資金與硬件條件下，去提高服務(wù)器的使用效率、降低軟硬件故障對業(yè)務(wù)連續(xù)性的影響，減少機房環(huán)境設(shè)施的投入等問題正在日益突顯。解決此類問題的主要方法就是利用服務(wù)器虛擬化技術(shù)實現(xiàn)服務(wù)器資源整合,使資源利用率得以提高,資源管理得以簡化,有效降低運營管理成本,提升服務(wù)器管理的靈活性和系統(tǒng)的可用性。

1．傳統(tǒng)服務(wù)器在應(yīng)用中存在的問題

（1）為保證系統(tǒng)的安全性、可靠性、連續(xù)性，學校數(shù)據(jù)服務(wù)器基本情況是“一臺服務(wù)器、一個操作系統(tǒng)、一種應(yīng)用”。數(shù)字校園提供的數(shù)據(jù)服務(wù)種類多、數(shù)量大，有各種Web 服務(wù)、大量的特色數(shù)據(jù)庫、書目數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換服務(wù)、D N S服務(wù)、D H C P服務(wù)、O P A C檢索服務(wù)、FTP服務(wù)、E-mail服務(wù)、門禁服務(wù)、教務(wù)服務(wù)、監(jiān)控服務(wù)、圖書借閱服務(wù)等。從中可以看出, 這些數(shù)量巨大的服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)維護、硬件維護、操作系統(tǒng)維護、應(yīng)用軟件維護等需要很大的人力和財力, 加上配備的降溫空調(diào)的耗電量, 在這些方面投人過大, 勢必會影響信息化建設(shè)其他方面的發(fā)展。

（2）大多應(yīng)用服務(wù)器只能安裝1到2個應(yīng)用，系統(tǒng)壓力低，系統(tǒng)資源沒有得到充分利用。

（3）硬件故障維護、升級或擴容的時候需要停機操作，造成應(yīng)用系統(tǒng)中斷，影響正常業(yè)務(wù)的開展。

（4）新應(yīng)用服務(wù)器上線部署時間久、周期長。

（5）服務(wù)器數(shù)量眾多，不便于維護管理，同時維修成本高，耗電量大。

為解決以上問題，提高服務(wù)器資源的使用率，降低采購成本，提高業(yè)務(wù)的連續(xù)性以及為將來新應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)提供一個靈活的使用平臺，我中心對現(xiàn)有的服務(wù)器進行了虛擬化整合。

2．我?，F(xiàn)有服務(wù)器虛擬化平臺搭建情況

在我校服務(wù)器虛擬化架構(gòu)中，我們搭建了3個網(wǎng)絡(luò)：一個作為業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)（根據(jù)實際應(yīng)用可劃分多個VLAN），一個作為虛擬中心管理網(wǎng)絡(luò)和虛擬動態(tài)遷移VMotion網(wǎng)絡(luò)，另外一個作為數(shù)據(jù)存儲網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)到存儲的實時傳輸。

我們已將中心機房現(xiàn)有的六臺服務(wù)器進行了虛擬化整合，用三臺服務(wù)器組建云服務(wù)器集群，用一臺服務(wù)器作為VMware vsphere統(tǒng)一管理平臺；用一臺服務(wù)器做AD域控以及身份策略和備份；將數(shù)據(jù)服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器部署在三臺服務(wù)器組建的云服務(wù)器集群上，利用VMware VMotion功能，使得數(shù)據(jù)服務(wù)器在單臺服務(wù)器硬件環(huán)境出現(xiàn)問題的情況下，能夠自動遷移到集群中的另一臺服務(wù)器上運行，不會因硬件環(huán)境出現(xiàn)的問題而導(dǎo)致應(yīng)用服務(wù)停止運行，保證了業(yè)務(wù)的連續(xù)性；在利用VMware VDP技術(shù)，定時針對應(yīng)用系統(tǒng)做備份。當應(yīng)用系統(tǒng)出現(xiàn)損壞的情況下，可以在最短的時間內(nèi)，恢復(fù)到健康的應(yīng)用系統(tǒng)環(huán)境。

云服務(wù)器集群提供HA（高可用性）、VMotion（動態(tài)遷移）、DRS（分布式資源調(diào)度器）的系統(tǒng)資源高可用與自動資源調(diào)節(jié)能力，可平衡應(yīng)用間對CPU、內(nèi)存的資源分配，保證應(yīng)用系統(tǒng)維持在最佳運行狀態(tài)。

3．我校服務(wù)器虛擬化技術(shù)實現(xiàn)

3.1 vSphere虛擬化架構(gòu)

 

VMware vSphere是業(yè)界第一款云操作系統(tǒng)，它將數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)變成極為簡化的云計算基礎(chǔ)架構(gòu)。通過這一轉(zhuǎn)變，使我們既可通過內(nèi)部云，也可通過外部云來提供靈活、可靠的下一代IT服務(wù)。融合VMware 虛擬化技術(shù)和經(jīng)驗，在降低物理服務(wù)器投入成本和應(yīng)用交付時間的同時，還保留了在任何類型的操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和硬件、使用內(nèi)部托管或外部資源之間選擇的靈活性。

（1）    vSphere關(guān)鍵組件

基礎(chǔ)構(gòu)架服務(wù)---組件，它能全面虛擬化服務(wù)器、存儲設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)資源，聚合這些資源，并基于業(yè)務(wù)優(yōu)先級將它們準確地按需分配給應(yīng)用程序。

應(yīng)用程序服務(wù)---組件，無論應(yīng)用程序類型或操作系統(tǒng)是什么，都將為運行于VMware vSphere上的所有應(yīng)用程序提供內(nèi)置的服務(wù)級別控制。

（2）    基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)：虛擬化和聚合硬件資源

VMware vSphere基礎(chǔ)構(gòu)架將離散的硬件資源轉(zhuǎn)換為共享計算機平臺，該平臺具有恢復(fù)能力，并且能夠以接近本機的性能運行要求最為苛刻的應(yīng)用程序。VMware vSphere提供下列類型的基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)：

VMware vCompute基礎(chǔ)構(gòu)架服務(wù)，可高效地虛擬化服務(wù)器資源并將其聚合到邏輯池中，這些邏輯池可準確地分配給應(yīng)用程序。

VMware ESX and VMware ESXi提供強健高性能虛擬化層，該虛擬化層抽象硬件資源，并能夠讓多個虛擬機共享這些資源，VMware ESX和ESXi獨特的內(nèi)存管理和高級調(diào)度功能可以實現(xiàn)最高的整合率和最佳的應(yīng)用程序性能，在許多情況下甚至優(yōu)于物理服務(wù)器。

VMware Distributed Resource Scheduler (DRS)跨多個群聚合計算資源，并基于業(yè)務(wù)優(yōu)先級將資源動態(tài)分配給虛擬機，從而通過自動化降低管理復(fù)雜性。VMware DRS附帶的VMware Distributed Power Management(DPM)持續(xù)地優(yōu)化每個群集中的服務(wù)器電源消耗，從而自動管理VMware DRS群集中的能效。

VMware vStorage基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)，它對存儲源隱藏了底層硬件系統(tǒng)的復(fù)雜性，以支持在虛擬化環(huán)境中最高效的利用存儲容量。

VMware Vstorage Virtual Machine File System(VMFS)是一種高性能的群集文件系統(tǒng)，支持高效共享，并控制虛擬化服務(wù)器對存儲的并發(fā)訪問。

VMware Vstorage Thin Provisioning 精簡部署提供動態(tài)存儲容量分配，允許將購買產(chǎn)品的時間推遲到真正需要更多存儲的時候，從而最多可將存儲開支消減近達50%。

（3）    應(yīng)用程序服務(wù)：內(nèi)置的應(yīng)用程序服務(wù)級別控制

VMware vSphere應(yīng)用程序提供對應(yīng)用程序服務(wù)級別的內(nèi)置

控制，例如可用性、安全性和可擴展性，并可以統(tǒng)一地針對運行于VMware 虛擬環(huán)境中的任何應(yīng)用程序輕松啟用。

可用性服務(wù)可以根據(jù)優(yōu)先級和需要為應(yīng)用程序提供不同級別的高可用性，而無需復(fù)雜的冗余硬件或群集軟件。

VMware VMotion 支持在不中斷用戶使用和不丟失服務(wù)的情況下栽服務(wù)器間實時遷移虛擬機，從而無需為計劃內(nèi)的服務(wù)器維護安排應(yīng)用程序停機。

VMware Storage VMotion則支持在不中斷用戶使用和不丟失服務(wù)的情況下實時遷移虛擬機磁盤，從而無需為計劃內(nèi)的服務(wù)器維護安排應(yīng)用程序停機。

VMware HighAvailabi（HA）在硬件或操作系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下，HA可以在幾分鐘內(nèi)經(jīng)濟高效地自動重新啟動所有應(yīng)用程序。

VMware Fault Tolerance 在硬件發(fā)生故障的情況下，VMware Fault Tolerance為所有應(yīng)用程序提供持續(xù)的可用性，不會發(fā)生任何數(shù)據(jù)丟失或停機。

可擴展性可以根據(jù)需要無中斷地為每個應(yīng)用程序提供適量的資源。

VMware Distributed Resource Scheduler (DRS)動態(tài)地實現(xiàn)服務(wù)器資源平衡，以根據(jù)業(yè)務(wù)優(yōu)先級向正確的應(yīng)用程序提供正確的資源，從而讓應(yīng)用程序可以根據(jù)需要壓縮或增長。

在無中斷或不停機的情況下，熱添加功能可以視需要向虛擬機添加CPU和內(nèi)存。

熱插拔功能支持在無中斷或不停機的情況下，添加或撤出虛擬機的虛擬資源、虛擬存儲和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

虛擬磁盤熱擴展支持在無中斷或不停機的情況下向正在運行的虛擬機添加虛擬存儲、增加虛擬磁盤空間。

3.2 vSphere云計算

 

VMware vSphere 為應(yīng)用程序和信息隱藏了底層基礎(chǔ)構(gòu)架的復(fù)雜性，并創(chuàng)建內(nèi)部云計算基礎(chǔ)架構(gòu)以便能夠集中精力從事支持和實現(xiàn)業(yè)務(wù)價值。

（1）降低成本和最限度提高虛擬服務(wù)器工作效率：VMware vSphere消除了不必要的投資并降低服務(wù)器基礎(chǔ)架構(gòu)的管理及維護成本和復(fù)雜性，從而幫助組織更高效的提供業(yè)務(wù)、應(yīng)用、數(shù)據(jù)服務(wù)，顯著降低我校服務(wù)器投入成本和維護成本。VMware vSphere的組織可輕松實現(xiàn)15：1以上的整合率，并實現(xiàn)自動化管理以及跨內(nèi)部和我外部云計算基礎(chǔ)架構(gòu)的動態(tài)應(yīng)用程序資源分配，達到最高效的業(yè)務(wù)服務(wù)交付。

 （2）通過自動管理服務(wù)級別加強虛擬服務(wù)器控制：隨著學校各業(yè)務(wù)日益依賴于IT服務(wù)，有效地應(yīng)用程序交付將決定業(yè)務(wù)的可用性。VMware vSphere自動交付服務(wù)級別協(xié)議（SLA）。其中涵蓋可用性、安全性和可擴展性，從而將數(shù)據(jù)中心管理模式從基礎(chǔ)架構(gòu)管理轉(zhuǎn)變?yōu)榉?wù)交付管理。需要推出新業(yè)務(wù)服務(wù)的應(yīng)用程序避開服務(wù)器、存儲和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)的復(fù)雜性，轉(zhuǎn)而集中精力從事業(yè)務(wù)的交付。由此造就了一個自動化的受控環(huán)境，該環(huán)境故障恢復(fù)能力強，對不斷變化的需求響應(yīng)靈敏，而且沒有復(fù)雜問題和運營開銷。

（3）為管理部門提供靈活的選擇：根據(jù)不斷變化的業(yè)務(wù)需求，自由選擇恰當?shù)男袠I(yè)標準硬件、應(yīng)用程序、操作系統(tǒng)、內(nèi)部或外部基礎(chǔ)構(gòu)架，無需依賴特定的硬件、操作系統(tǒng)。

3.3服務(wù)器整合優(yōu)勢

VMware vSphere在更少的服務(wù)器上的虛擬機中運行應(yīng)用程序，更高效地利用存儲設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)資源，從而消除了服務(wù)器數(shù)量劇增現(xiàn)象。VMware vSphere實現(xiàn)服務(wù)器、存儲設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)硬件的全面虛擬化，從而降低硬件管理的復(fù)雜性。

網(wǎng)管中心搭建好平臺投入校園網(wǎng)運行之后, 從工作人員的運維、服務(wù)器硬件的利用、存儲的利用、耗電量、模擬服務(wù)器宕機恢復(fù)時間、各種服務(wù)的訪問反應(yīng)速度等方面做了前后比較, 得出的總體效果是:管理十分方便,特別是硬件的維護工作量減少很多;服務(wù)器的利用率得到提升,特別是C P U的利用率; 耗電量下降, 表現(xiàn)在UPS電池組的負荷下降;對于各個服務(wù)的請求，服務(wù)器均表現(xiàn)出快速的響應(yīng),一些利用率較低的應(yīng)用如老的教務(wù)系統(tǒng)、精品資源課程網(wǎng)站等比原先單獨的PC服務(wù)器響應(yīng)更快; ISCSI存儲的利用率顯著增多,真正發(fā)揮存儲的優(yōu)勢等。

最顯著的變化是維護人員的工作變得十分輕松方便。工作人員可以在任何一臺安裝了VMware Client的計算機上面查看服務(wù)器的運行狀態(tài)、各個應(yīng)用的服務(wù)狀態(tài), 利用VMware vCenter,提供的資源利用率統(tǒng)計工具動態(tài)杳看CPU、內(nèi)存、存儲等硬件的使用狀況。能夠無縫地遷移服務(wù)或者部署新的服務(wù)或者恢復(fù)出故障的服務(wù)器,在服務(wù)切換過程,vSphere vMotion保證了虛擬服務(wù)器的高可用性,服務(wù)終端用戶幾乎感覺不到變化。

另一個顯著變化是ISCSI存儲的利用顯著增強。將各個虛擬服務(wù)器的文件存儲在ISCSI上,利用備份軟件能夠有效地備份這些重要數(shù)據(jù), 也發(fā)揮了存儲的服務(wù)優(yōu)勢。

云技術(shù)是分布式計算、并行計算、效用計算、網(wǎng)絡(luò)存儲、虛擬化、負載均衡等傳統(tǒng)計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物, 云技術(shù)是IT發(fā)展史上一次巨大的革命，我校從“云服務(wù)器虛擬化技術(shù)”應(yīng)用入手，優(yōu)化服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，擴展服務(wù)器應(yīng)用的性能，標志著我校“私有云”、“大數(shù)據(jù)”的時代即將離我們越來越近。