虛擬化技術(shù)在高校數(shù)據(jù)中心機(jī)房的應(yīng)用

摘 要：高校信息化建設(shè)發(fā)展迅速，已成為高校教學(xué)、科研、管理和服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施。在其迅速發(fā)展過程中，逐漸遇到不少問題，此文就我校實(shí)施信息化建設(shè)過程中一些實(shí)際問題講解虛擬化技術(shù)如何在高校的數(shù)據(jù)中心機(jī)房發(fā)揮其作用。

關(guān)鍵詞：虛擬化技術(shù)；服務(wù)器虛擬化；桌面虛擬化；網(wǎng)絡(luò)虛擬化；數(shù)據(jù)中心

中圖分類號(hào)：TP308

1 目前高校信息化建設(shè)的主要問題

我國高校信息化建設(shè)近年來取得了巨大的成就，主管部門越來越重視其作用，投入規(guī)模也逐漸龐大，在十多年的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)后，高校信息化建設(shè)的問題慢慢浮現(xiàn)，提出了進(jìn)一步的要求。

1.1 硬件利用率低

隨著校園信息化的不斷深入，越來越多的高校認(rèn)知到數(shù)據(jù)集中、IT基礎(chǔ)設(shè)施集中、運(yùn)行服務(wù)集中的必要性，數(shù)據(jù)中心是數(shù)字校園的核心的理念也得到大部分高校的認(rèn)同，各高校普遍建立的校園級(jí)的數(shù)據(jù)中心[1]。而數(shù)據(jù)中心建設(shè)過程中，隨著應(yīng)用的展開，服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)中心內(nèi)的不斷增長(zhǎng)、集中，引起較多的問題。如數(shù)據(jù)中心有限空間內(nèi)物理設(shè)備數(shù)量不斷增長(zhǎng)，面臨巨大的布線、空間壓力，而持續(xù)增長(zhǎng)的高密IT設(shè)備功耗、通風(fēng)、制冷也不斷對(duì)能耗提出更高要求[2]。服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)等IT設(shè)備的性能與容量不斷增強(qiáng)，但是總體系統(tǒng)利用率低下，統(tǒng)計(jì)顯示當(dāng)前服務(wù)器平均利用率低（約為15%），存儲(chǔ)利用率還達(dá)不到50%。而高校信息化的投入仍在不斷增加[3]。

1.2 單機(jī)服務(wù)器可管理性差

隨著服務(wù)器越來越多，加上單機(jī)服務(wù)器的可管理性差，管理人員的工作越來繁重。高校應(yīng)用系統(tǒng)逐漸遞增，幾乎每個(gè)應(yīng)用服務(wù)器都是單機(jī)，如果那臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障，相對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)也將被中斷。其次，高校不斷投入新應(yīng)用的使用，而一個(gè)新應(yīng)用的上線，需要經(jīng)過一系列的流程，例如具體部署，設(shè)備購買、安裝、配置、測(cè)試等，這可能需要幾個(gè)部門一起合作才能完成[4]。

1.3 重要業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)維護(hù)難度大

系統(tǒng)的維護(hù)、升級(jí)、擴(kuò)容等等一些需要停機(jī)處理的操作，也將造成應(yīng)用中斷，其中包括學(xué)校的一些重要業(yè)務(wù)系統(tǒng)，一旦中斷服務(wù)影響會(huì)很大，雖然很多時(shí)候我們都會(huì)選擇在深夜進(jìn)行維護(hù)、升級(jí)，可是有些服務(wù)器因?yàn)槔吓f、長(zhǎng)久沒有重新啟動(dòng)，可能會(huì)有硬件啟動(dòng)不了的風(fēng)險(xiǎn)。系統(tǒng)的備份與災(zāi)難恢復(fù)，這是對(duì)任何一個(gè)單位都很重要同時(shí)也是較難做好的一個(gè)環(huán)節(jié)。有時(shí)候我們會(huì)利用購買硬件和災(zāi)難恢復(fù)設(shè)備來保證數(shù)據(jù)的安全，可是也無法達(dá)到最理想的效果。對(duì)數(shù)據(jù)中心的資源進(jìn)行整合、進(jìn)而虛擬化，以提高數(shù)據(jù)中心的能效、資源利用率、降低總體運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，顯得刻不容緩，也將成為當(dāng)前各高校最為令人關(guān)注的技術(shù)領(lǐng)域[5]。

2 虛擬化技術(shù)

2.1 服務(wù)器虛擬化在高校中心機(jī)房的應(yīng)用

通過虛擬化技術(shù)可以使得在數(shù)據(jù)中心機(jī)房中的服務(wù)器各種資源得到極大的利用，使得服務(wù)器中閑置的資源得到充分的利用，服務(wù)器中的各種計(jì)算資源、內(nèi)存資源、存儲(chǔ)資源通過虛擬化之后得到一個(gè)大的資源池，用戶可以根據(jù)實(shí)際和應(yīng)用發(fā)展的需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)配，具有更好的靈活性，提高資源利用的效率[6]。跟著高校信息化技術(shù)發(fā)展的大方向走，我院信息中心今年已引入虛擬化技術(shù)，為中心機(jī)房的部分服務(wù)器安裝服務(wù)器虛擬化軟件，現(xiàn)在已經(jīng)正常投入使用，虛擬化的服務(wù)器上各大重要業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行正常，例如OA辦公系統(tǒng)、CMS信息發(fā)布系統(tǒng)等等。同時(shí)，不止信息中心部門主管的服務(wù)器，其他部門托管的服務(wù)器也可以利用服務(wù)器虛擬化技術(shù)將其統(tǒng)一管理起來。由于高校中許多部門往往將所屬部門的服務(wù)器托管在信息中心，隨著應(yīng)用系統(tǒng)的增多，部門托管的服務(wù)器也就越來越多，導(dǎo)致我院中心機(jī)房的空間壓力越來越大，而設(shè)備的利用率卻無法和機(jī)器的增加成正比，信息中心負(fù)責(zé)人采取了服務(wù)器虛擬化的技術(shù)，很好的解決了以上的問題，通過在已安裝虛擬軟件的服務(wù)器上，為其他部門的應(yīng)用系統(tǒng)“量身定做”一臺(tái)虛擬機(jī)分配給所屬部門，這既把資源合理調(diào)用起來，又減少了托管部門的維護(hù)壓力。

此外，通過虛擬化技術(shù)方案可以充分的利用現(xiàn)有的設(shè)施，將目前的網(wǎng)絡(luò)資源和內(nèi)容進(jìn)行部署，對(duì)于原有的設(shè)備和資源可以通過虛擬化集群的方式聯(lián)接起來形成一個(gè)具有高效和可伸縮的虛擬化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，經(jīng)過整合之后，數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)不會(huì)發(fā)生根本的改變，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 虛擬化后網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

經(jīng)過部署后，可以建立起數(shù)據(jù)中心機(jī)房的服務(wù)器集群的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，在原來的基礎(chǔ)上實(shí)施虛擬化，使得設(shè)備和管理更加的集中，可以更好的對(duì)資源進(jìn)行調(diào)配并且不會(huì)對(duì)目前的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)造成影響，并且隨著業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，可以進(jìn)一步的擴(kuò)展虛擬化的規(guī)模和數(shù)量，建立更加高效和節(jié)能的虛擬化數(shù)據(jù)中心。

2.2 桌面虛擬化對(duì)辦公人員的作用

我校在廣州天河、黃埔，清遠(yuǎn)各有一個(gè)校區(qū)，不同的工作地點(diǎn)給學(xué)校辦公人員帶來了諸多不便。尤其是信息中心技術(shù)人員，維護(hù)網(wǎng)絡(luò)和軟硬件的技術(shù)性工作需要一個(gè)自己熟悉且穩(wěn)定的工作環(huán)境，而多校區(qū)的分布使得工作人員的工作有時(shí)無法順利完成，可能會(huì)因?yàn)椴煌^(qū)電腦的硬件配置、環(huán)境參數(shù)的不同不得不把問題延后解決。

此外，辦公人員的工作內(nèi)容往往會(huì)涉及到機(jī)密信息，需要進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)安全性防護(hù)，但眾多的終端PC卻很容易導(dǎo)致出現(xiàn)移動(dòng)磁盤拷貝、黑客盜取信息等數(shù)據(jù)泄密渠道，影響到機(jī)密數(shù)據(jù)的安全。我院信息中心已經(jīng)投入使用虛擬化桌面技術(shù)，通過桌面虛擬化方案，部門所有人員使用的桌面系統(tǒng)集中在數(shù)據(jù)中心運(yùn)行，所有工作實(shí)際保存、運(yùn)行在數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器，大大保證數(shù)據(jù)的安全；另外，管理員通過應(yīng)用內(nèi)置的安全策略，防止機(jī)密數(shù)據(jù)隨便被拷貝造成的泄露，從而有效實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全和信息安全。

2.3 存儲(chǔ)虛擬化在數(shù)據(jù)中心中的應(yīng)用

今天的數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)環(huán)境越來越復(fù)雜，數(shù)據(jù)增長(zhǎng)越來越快。許多存儲(chǔ)設(shè)備購買自不同的廠商，這種異構(gòu)環(huán)境隨著數(shù)據(jù)量的增長(zhǎng)，存儲(chǔ)設(shè)備的整體效率卻并未提高，同時(shí)不同的管理手段，也使得管理成本越來越高。

存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目前分散存儲(chǔ)資源的有效利用，將目前零散分布的容量進(jìn)行有效的整合，實(shí)現(xiàn)集中的管理，得到具有大容量池的虛擬化存儲(chǔ)空間，可以為用戶解決高昂的設(shè)備采購問題。此外，存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)虛擬化之后，可以比較好的進(jìn)行擴(kuò)展，并且硬件的升級(jí)也快捷和方便，因此，隨著技術(shù)的發(fā)展，在高校的數(shù)據(jù)中心機(jī)房中，廣泛的采取存儲(chǔ)虛擬化的方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)磁盤資源的分配和利用，按照業(yè)務(wù)的需求進(jìn)行資源的調(diào)配，提高資源的使用效率。

存儲(chǔ)虛擬化還有一個(gè)十分重要的作用，那就是解決容災(zāi)的問題。在各大高校中，數(shù)據(jù)中心已經(jīng)逐漸成熟起來，面對(duì)全校的應(yīng)用、數(shù)據(jù)，主管部門肩上的擔(dān)子越來越重。在高校信息化建設(shè)的時(shí)代，保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性和數(shù)據(jù)的完整性無疑是部門重中之重的責(zé)任。傳統(tǒng)的容災(zāi)方案大致可以分為硬件投入和管理投入兩個(gè)方面。硬件投入主要是通過直接連接兩個(gè)磁盤組或者從中介技術(shù)從主機(jī)發(fā)出兩次寫指令來實(shí)現(xiàn)，可是這一方案的構(gòu)建非常昂貴。而管理投入是指根據(jù)數(shù)據(jù)中心與容災(zāi)中心之間建立專用寬帶連接通道，降低兩地之間的延時(shí)以保證鏡像操作中兩組數(shù)據(jù)的同步性來實(shí)現(xiàn)的，而這一方案也是有較重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)能夠解決傳統(tǒng)容災(zāi)問題是基于通過將數(shù)據(jù)復(fù)制功能從磁盤組轉(zhuǎn)移到基于網(wǎng)絡(luò)的，通用中央存儲(chǔ)服務(wù)程序上，使得數(shù)據(jù)復(fù)制不再依賴于兩組昂貴的、相同磁盤組來實(shí)現(xiàn)的。這種通用服務(wù)程序?yàn)閯?chuàng)建統(tǒng)一管理的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)提供了基礎(chǔ)，并且，允許用戶選擇最好的磁盤陣列存儲(chǔ)使用數(shù)據(jù)，選擇便宜的JBOD或其它低投入的硬件存儲(chǔ)復(fù)制數(shù)據(jù)[6]。

3 虛擬化技術(shù)在教育事業(yè)未來的發(fā)展前景

目前，利用虛擬化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)中心機(jī)房的管理是非常新穎的方式，并且隨著業(yè)務(wù)和應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大，重要性越來越大，也是未來發(fā)展的趨勢(shì)，在數(shù)據(jù)中心機(jī)房的虛擬化中，完成服務(wù)器整合工程后，還可以進(jìn)一步將整合后騰出來的服務(wù)器也進(jìn)行虛擬化改造，進(jìn)而將整個(gè)IT環(huán)境下的X86平臺(tái)都逐步建立在虛擬架構(gòu)中，如下圖2所示：

圖2 未來通過虛擬化實(shí)現(xiàn)高校云計(jì)算示意圖

從上述的示意圖中可以看到，在未來的發(fā)展趨勢(shì)中，通過虛擬化的方式將數(shù)據(jù)中心的所有的資源進(jìn)行有效的整合，得到可以統(tǒng)一、集中管理和調(diào)配的資源，按照用戶的需求進(jìn)行合理的分配，這樣就可以打造屬于高校自身的云計(jì)算環(huán)境，可以進(jìn)一步的提高靈活性，降低運(yùn)維成本，提高資源利用率。

4 結(jié)束語

隨著虛擬化技術(shù)不斷普及，虛擬化應(yīng)用也從最初的以服務(wù)器整合為目的，發(fā)展到透過實(shí)施虛擬化，全面提高高校信息管理水平，從最初節(jié)省成本，向注重管理來轉(zhuǎn)變。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉圣慶.提高數(shù)據(jù)中心機(jī)房安全可靠探討[C].通信電源新技術(shù)論壇——2008通信電源學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集，2008.

[2]王玨.虛擬化技術(shù)在校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的應(yīng)用探討[J].黑龍江科技信息，2010（05）：96-99.

[3]李燕.服務(wù)器虛擬化技術(shù)在校園云建設(shè)中的應(yīng)用[J].軟件導(dǎo)刊，2014（02）：79-83.

[4]鄧少華.桌面虛擬化技術(shù)在多媒體教室管理中的應(yīng)用[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用，2013（12）：108-112.

[5]張小龍.存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)在存儲(chǔ)整合中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2013（11）：205-208.

[6]楊照巖，滕紅麗，谷小青.服務(wù)器虛擬化技術(shù)在高校數(shù)據(jù)中心建設(shè)中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息，2013（12）：49-52.

作者簡(jiǎn)介：夏建兵（1970.01-），男，廣東揭陽人，信息中心主任，雙學(xué)士，助理研究員，研究方向：高等學(xué)校網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及應(yīng)用；廖大強(qiáng)（1984-），男，廣東梅州人，碩士，工程師，研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、高性能計(jì)算；林蘋（1990.03-），女，廣東汕頭人，學(xué)士學(xué)位。

作者單位：南華工商學(xué)院 信息中心，廣州 510400

基金項(xiàng)目：廣東省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2013年度教育信息技術(shù)研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：13JXN044）。