隨著學院信息化技術的不斷發(fā)展，各種應用系統(tǒng)的不斷增加，校園網服務器數量越來越多，服務器管理日趨復雜。而且基本上每上一套信息化管理系統(tǒng)，均需要重新購置服務器，硬件成本大、資源利用率低，數據備份困難。如何更加合理地分配資源，提高服務器的利用率，節(jié)約硬件投入成本，滿足更多的應用需求，是建設新一代數據中心和數字化校園的關鍵。
一、學院服務器系統(tǒng)應用現狀
經過多年的發(fā)展，學院的網絡中心已有各類服務器10多臺，組成了龐大的服務器系統(tǒng)。隨著服務器設備的不斷增加，系統(tǒng)配置管理的時間增多，維護費用增加、靈活性和可靠性降低，系統(tǒng)資源閑置的問題日益明顯。服務器系統(tǒng)實際利用率平均在35%左右。經過研究和分析認為，造成服務器系統(tǒng)適應能力差、利用率低下的主要有以下四種原因：
1.硬件采購缺乏統(tǒng)一規(guī)劃
隨著學院信息化建設的不斷發(fā)展，很多教學系統(tǒng)、管理系統(tǒng)都需要增加服務器以支持其新的應用，結果導致服務器數量不斷上升。而各類新增信息化系統(tǒng)往往都采用單獨服務器單一部署，實際上每臺服務器所運行的服務占用系統(tǒng)資源容量比服務器計劃訂購的資源容量要小很多，這就造成了相當大的成本和資源浪費。
2.軟硬件資源配備復雜多樣
多種多樣的硬件平臺、操作系統(tǒng)和應用程序，衍生了紛雜的信息服務系統(tǒng)。一些傳統(tǒng)的應用程序使用老式的操作系統(tǒng)，通常這些應用在編寫的時候就已經確定了不能與其他應用共享一臺服務器。必然造成部分系統(tǒng)資源被閑置。
面臨系統(tǒng)架構越來越復雜的現狀，單純機械的堆積服務器是不能解決應用增加與服務系統(tǒng)部分資源閑置的問題的，最有效的辦法就是進行服務器虛擬化。服務器虛擬化技術是當今信息產業(yè)界最受關注的新技術之一，其價值已在許多環(huán)境中得到驗證，越來越多的高校開始考慮借助虛擬化技術提高服務系統(tǒng)的處理效率。
二、虛擬化技術簡介
1.虛擬化技術的概念
虛擬化是一種方法，本質上講是指從邏輯角度而不是物理角度來對資源進行配置，是從單一的邏輯角度來看待不同的物理資源的方法。比如說，當前只有一臺計算機，通過虛擬技術，在用戶看來，似乎卻是多臺，每臺都有其各自的CPU、內存、硬盤等物理資源。
對于用戶，虛擬化技術實現了軟件跟硬件分離，用戶不需要考慮后臺的具體硬件實現，而只需在虛擬層環(huán)境上運行自己的系統(tǒng)和軟件。而這些系統(tǒng)和軟件在運行時，也似乎跟后臺的物理平臺無關。
2.虛擬化技術的類型
虛擬化技術之所以會被廣泛的采用，都有其應用背景，當前虛擬化技術大致看來主要有以下幾種類型:拆分、整合、遷移。
（1）拆分。某臺計算機性能較高，而工作負荷小，資源沒有得到充分利用。這種情況適用于拆分虛擬技術，可以將這臺計算機拆分為邏輯上的多臺計算機，同時供多個用戶使用。這樣可以使此服務器的硬件資源得到充分的利用。
拆分形式的虛擬化示意圖如下
（2）整合。當前有大量性能一般的計算機，但在氣象預報、地質分析等領域，數據計算往往需要性能極高的計算機，此時可應用虛擬整合技術，將大量性能一般的計算機整合為一臺計算機，以滿足用戶對整體性能的要求。整合形式的虛擬化示意圖如下：
（3）遷移。將一臺邏輯服務器中的閑置的一部分資源動態(tài)的加入到另一臺邏輯服務器中，提高另一方的性能，實現資源共享、跨系統(tǒng)平臺應用等。
遷移形式的虛擬化示意圖如下：
3.服務器虛擬化技術的現實意義
（1）減少服務器的數量，節(jié)約硬件成本。虛擬化技術可以支持實現物理資源和資源池的動態(tài)共享，可通過動態(tài)資源配置提高服務系統(tǒng)對應用的靈活適應力，滿足不斷變化的應用需求，將極大的提高每臺服務器的利用率，從而降低整個服務器基礎架構的總體擁有成本。
（2）降低管理復雜度，通過服務器虛擬化減少了物理服務器的數量，也就減少了相應的物理資源管理；隱藏物理資源的部分復雜性；簡化了服務器部署、管理和維護工作，降低了管理費用。通過實現自動化、獲得更好的信息和實現中央管理來簡化公共管理任務；實現負載管理自動化。
（3）提高數據備份的可靠性，支持快速轉移和復制虛擬服務器，提供一種簡單便捷的災難恢復解決方案，虛擬化技術可以實現較簡單的共享機制無法實現的隔離和劃分，可實現對數據和服務進行可控和安全的訪問，帶來具有透明負載均衡、動態(tài)遷移、故障自動隔離、系統(tǒng)自動重構的高可靠服務器應用環(huán)境。
三、學院新一代數據中心服務器虛擬化實踐
在新一代數據中心建設的設計過程中，有兩種選擇，一是購買兩臺高性能的服務器和存儲，采用虛擬化技術實現各類新增應用的平臺和系統(tǒng)支持；二是按常規(guī)購買6~7臺普通的服務器單獨架設。從成本上來看，兩種方案基本差不多，但從技術優(yōu)勢和管理上看，服務器虛擬化的優(yōu)點的顯而易見的，所以我們也毫不猶豫地選擇了第一種方案。
1.服務器虛擬化的軟件選擇
在服務器虛擬化的軟件選擇上，我們綜合軟件功能、市場占有率、易使用程度和使用熟悉度等方面，最終選擇了VMwarevSphere作為新一代數據中心的服務器虛擬化軟件。
VMware vSphere是業(yè)界業(yè)界首款云計算操作系統(tǒng)，它利用虛擬化的強大能力將數據中心轉換為顯著簡化的云計算基礎架構，使IT組織能夠利用內部和外部資源，安全和低風險地提供新一代靈活可靠的IT服務。其軟件架構如下圖所示：
其主要功能及優(yōu)勢如下：
（1）整合和持續(xù)地優(yōu)化服務器、存儲和網絡硬件。 VMwarevSphere 在更少的服務器上的虛擬機中運行應用程序，更高效地利用存儲設備和網絡資源，從而消除了服務器數量劇增現象。憑借獨特的動態(tài)優(yōu)化和內存管理功能，可以實現最高的每服務器整合率。VMware vSphere實現服務器、存儲設備和網絡硬件的全面虛擬化，從而降低硬件管理的復雜性。調查表明，VMwarevSphere可以將每個應用程序的資金成本平均大幅削減 50%，運營（人力）成本削減 60% 以上。
（2）通過簡單、經濟高效的高可用性和災難恢復改進業(yè)務連續(xù)性。VMware vSphere能夠建立安全、牢不可破的基礎架構，即使發(fā)生硬件故障甚至整個數據中心宕機，也可以保持業(yè)務正常運行。VMware vSphere 不僅消除了由于計劃內的服務器、存儲設備或網絡維護活動導致的應用程序宕機，而且還針對服務器故障等計劃外宕機提供簡單、經濟高效的高可用性。Vmware vSphere還可以簡化數據中心完全宕機的恢復，而無需昂貴的冗余硬件。
（3）簡化 IT 操作。VMware vSphere平臺簡化了跨多個位置、遠程和分支機構并包括各種類型應用程序和操作系統(tǒng)的測試、開發(fā)和生產環(huán)境的操作管理。VMware vSphere支持輕松共享和替換硬件資源，并通過公共的策略集、操作流程和跨不同應用程序及業(yè)務用戶組的自動管理來簡化管理。
（4）VMware vSphere 簡化了業(yè)務服務調配，無論物理基礎架構如何或服務的實際位置在何處，都可以始終如一地保證服務級別。這不僅降低了運營開銷，而且還可以跨內部或外部云計算基礎架構實現應用程序移動性，而不會降低服務級別或需要自定義。
2.服務器虛擬化的架構設計
在架構設計上，我們針對各類信息化系統(tǒng)、系統(tǒng)數據庫、支持操作系統(tǒng)平臺等特點，詳細規(guī)劃了新一代數據中心服務器虛擬化的實施步驟，具體包括以下幾個方面：
（1）建立虛擬化數據中心。采用Vmware Vsphere虛擬化技術將兩臺物理服務器直接虛擬化，并在一臺老服務器上安裝VcenterServer管理端，在管理機器上安裝Vsphere Client客戶端，初步建立虛擬化數據中心。
（2）建立虛擬服務器，滿足新的應用系統(tǒng)。在Vsphere虛擬化數據中心上，根據各類信息化系統(tǒng)的應用負載、存儲空間、并發(fā)用戶數和用戶滿足度等各項參數，配置相應的虛擬服務器，包括分配CPU、內存、硬盤大小及虛擬網絡類型等，建立冗余的虛擬應用環(huán)境，既滿足數據的快速拷貝，又能滿足數據系統(tǒng)的災難恢復的需要。
（3）遷移部分舊應用系統(tǒng)至虛擬化平臺。利用虛擬工具中的遷移助手將多個不同物理服務器中的系統(tǒng)遷移到虛擬服務器上，建立獨立的虛擬機，提高了服務器的實際使用率，提升了應用平臺的整體性能和降低了管理復雜度。
（4）整合部分常用應用。根據信息資源種類不同，將功能相同或相近的應用進行整合，建立虛擬服務器機群，如We b服務、FTP服務等遷移到相同的虛擬機上，使用虛擬IP地址，提高系統(tǒng)安全性能。
3.服務器虛擬化方案
本方案拓撲架構示意圖如下：
硬件采用兩臺IBM System x3850 X5服務器和一臺IBM StorageDS5020存儲陣列，每臺服務器均配置雙HBA卡，通過光纖連接到存儲陣列的雙控制器上，保證了整個硬件平臺的冗余。軟件選用VMware vSphere4.1 EntERPrise版本，提供了諸如HA、DRS、Vmotion的高級功能特性，方便用戶快速調整虛擬機的分布、資源的利用及當故障出現時的快速恢復能力，配合其提供的DataRecovery或者VCB備份接口功能則可對虛擬機文件進行快速的備份及恢復，另外虛擬化所具備的克隆技術則可以大大縮短新的業(yè)務平臺或測試平臺建設時間。獨立的虛擬機管理服務器則提供了對整個虛擬化平臺的集中化管理能力，通過集中化管理來大大提升整個平臺的管理效率。通過虛擬化技術的使用也解決了新一代數據中心存在的硬件設備資源利用低及大量硬件設備所造成的數據中心供電、散熱等問題。
4.服務器虛擬化平臺的最終實現
經過技術攻關和不懈努力，我們最終實現了學院新一代數據中心的服務器虛擬化方案，新一代數據中心平臺示意圖如下：
從滿足的應用來看， 新一代數據中心可以滿足基于Window、Linux等操作系統(tǒng)、Sql Server、Oracle、Mysql等數據庫的各類應用的快速部署，并實現了Web服務器、Ftp服務器等資源的整合和共享，而且實踐和管理簡單快捷。
四、結束語
在我們建設新一代數據中心的過程中，雖然遇到了很多技術問題，但最終都得以解決。過去的數據中心建設重在IT基礎架構建設，現在和未來必將側重于建設領先的虛擬化云計算環(huán)境。而在云計算大行其道的時代里，服務器虛擬化技術則是重中之重。我們相信，在虛擬化技術的支持下，新一代數據中心會給學院的信息化進程提供一個良好的平臺基礎，學院的信息化建設的明天會越來越美好。
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