0 引言
二十一世紀信息時代計算機網(wǎng)絡、通信、傳感技術飛速發(fā)展，數(shù)字化網(wǎng)絡資源運用如火如荼。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，我國服務器已有近182萬臺左右。若一臺服務器的平均功耗為400w，則一年這些服務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設備的l-2倍，僅以l倍來計算，相應的總耗電量達到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)絡已涉及到社會的方方面面，網(wǎng)絡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、應用范圍越來越廣，網(wǎng)絡基礎設施如有線、無線網(wǎng)絡、移動網(wǎng)絡、物聯(lián)網(wǎng)、智能終端、云計算等等使用的服務器數(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。整合軟硬件資源、利用虛擬化技術優(yōu)化和完善綠色數(shù)據(jù)中心的IT設備系統(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)絡設備、服務器以及存儲設備等，它是各項業(yè)務系統(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、日趨復雜化。以常州大學為例，數(shù)據(jù)中心中的應用系統(tǒng)就多達近30種。而各行各業(yè)在十二五規(guī)劃中對信息化建設提出了進一步要求，并對信息化服務要求亦越來越高，要求能預防故障、快速排障；這就需要有一支基礎理論知識扎實、專業(yè)業(yè)務水平高的專業(yè)系統(tǒng)管理人員隊伍。但往往是人員配備不到位。各部門管理的應用系統(tǒng)服務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)的服務器、財務系統(tǒng)的服務器、科研管理系統(tǒng)的服務器等等。管理條塊分割，缺乏高效統(tǒng)一的監(jiān)控管理體系。由于IT設備系統(tǒng)除了計算機硬件(服務器、網(wǎng)絡設備和存儲設備等)、計算機軟件應用，還有系統(tǒng)管理各個方面。它們分散在各個部門，不可能每個應用系統(tǒng)服務器都配備UPS供電設備，同時也不可能為這一臺或二臺IT設備系統(tǒng)配備溫控及濕度控制設備，有時電源電力不穩(wěn)定或溫度、濕度系過
高，影響IT網(wǎng)絡設備系統(tǒng)運作。
1.2統(tǒng)一部署服務器資源
將分散在各個部門的IT硬件設備集中，實現(xiàn)建立以數(shù)據(jù)中心IT設備系統(tǒng)為主，各個部門服務器托管的理念。通常部門服務器應用系統(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，即擔心服務器托管后數(shù)據(jù)中心管理員是否能登錄這臺服務器進行任何操作等等。數(shù)據(jù)的安全已成為具體IT設備基礎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，成立信息化建設與應用統(tǒng)一規(guī)劃與管理部門，具體負責整個單位的IT設備基礎設施建設規(guī)劃、統(tǒng)一分配調(diào)度硬件資源；第三采用相應技術手段保障托管服務器的數(shù)據(jù)安全，如根據(jù)部門業(yè)務的需要建立專用網(wǎng)絡，實施物理上的隔離；或劃分Vlan實現(xiàn)基于網(wǎng)絡交換機端口的管理；服務器登錄密碼則由各部門管理員專人保管等等。各部門的服務器實現(xiàn)托管后，數(shù)據(jù)中心復雜度也相應提升，管理數(shù)據(jù)中心IT設備基礎設施的難度也逐漸增大。為了實現(xiàn)服務器的統(tǒng)一監(jiān)控與管理，有必要將數(shù)據(jù)中心管理的服務器虛擬化、存儲虛擬化并采用云計算等技術優(yōu)化IT設備基礎設施及運行架構(gòu)，提高資源有效利用率。
2 構(gòu)建數(shù)據(jù)中心虛擬化服務器體系
利用VMware公司的虛擬化技術將同樣的設備進行合并，即服務器、存儲設備、網(wǎng)絡的虛擬化等等。針對服務器的虛擬化，是把大量的、使用效率較低的、低端服務器上運行的系統(tǒng)和應用程序，整合集成到性能較高的高端服務器上，從而使得服務器的利用效率大大提高，并且降低了能耗。例如常州大學數(shù)據(jù)中心服務器虛擬化，整合集成了網(wǎng)關認證計費系統(tǒng)、DNS服務、自助服務、網(wǎng)站發(fā)布等等應用系統(tǒng)，同時虛擬化相關存儲將存儲和數(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虛擬化服務器架構(gòu)
同樣架構(gòu)的服務器系統(tǒng)可整合到一臺性能較高架構(gòu)相同的服務器上，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)技術對不同架構(gòu)的服務器進行混合整合，在不影響應用持續(xù)進行的前提下，采取的分區(qū)技術允許服務器資源在不同分區(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_服務器時考慮服務器的硬件可按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器系統(tǒng)及資源移植到虛擬化的服務器集群、存儲上。虛擬化服務器前和虛擬化服務器后的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖l所示。
圖1 服務器虛擬化前和虛擬化后的結(jié)構(gòu)示意圖
2.2基于VMware技術的服務器虛擬化管理
所謂虛擬化是指一種從邏輯角度出發(fā)的資源配置技術，是物理實際的邏輯抽。若在一臺性能配置比較高的服務器上使用虛擬化技術，可以看做是多臺性能配置較高的服務器，而每臺服務器均有各自的CPU、高速緩存、內(nèi)外存儲設備例如內(nèi)存、硬盤等物理資源。運用虛擬化技術可實現(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)和應用軟件，以及這些系統(tǒng)和應用軟件在使用運行時也可看作與后臺的物理平臺無關。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)絡和一些L／O設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)建服務器虛擬化公共服務平臺。
3 優(yōu)化虛擬化服務器管理策略
充分利用虛擬化技術并根據(jù)不同的應用需求分配不同的服務器資源，實現(xiàn)動態(tài)分配物理服務器的虛擬分區(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器遠程網(wǎng)絡管理。通過虛擬化軟件平臺整合了服務器硬件軟件資源，改變了數(shù)據(jù)中心服務器設備基礎設施復雜的狀況，數(shù)據(jù)中心服務器管理員實行BDS級管理與監(jiān)控，在任何地方通過互聯(lián)網(wǎng)絡實施對主機及多臺虛擬服務器的遠程集中管理。而部門托管服務器虛擬化后，部門管理員得到相應的管理權(quán)限亦可通過互聯(lián)網(wǎng)絡實現(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、導人虛擬機等操作。虛擬化服務器可視化、靈活地集中管理模式，減少了管理員的重復操作工作量，極大地提高了工作效率。
數(shù)據(jù)中心服務器虛擬化后物理服務器數(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)務將虛擬機遷移到其他的物理服務器上，做到停物理硬件、而不停應用；當完成運行維護或升級工作需恢復時，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7 x24全天侯正常運行，提高了數(shù)據(jù)中心服務保障水平。
通過實施服務器虛擬化集成管理模式，將各自分散的、多應用系統(tǒng)使用的服務器整合到一臺性能較高的物理服務器上后大大降低了電力供應和溫度控制、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
信息化建設與應用發(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平臺。經(jīng)過實踐與應用數(shù)據(jù)中心服務器的統(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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