淺談虛擬化技術(shù)在數(shù)據(jù)中心建設(shè)中的應(yīng)用

趙剛++秦朋++孫洪濤

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)正在無(wú)時(shí)無(wú)刻改變著我們的生活方式，科技給我們的生活帶來(lái)了很大的便利。同樣隨著高等學(xué)校信息化建設(shè)水平的提高，數(shù)據(jù)中心的發(fā)展越來(lái)越受到重視，同樣也遇到了各方面的問(wèn)題，比如：服務(wù)器過(guò)多帶來(lái)的機(jī)房空間、用電成本、管理成本壓力的增加、傳統(tǒng)IT架構(gòu)導(dǎo)致服務(wù)器硬件資源利用率低、設(shè)備CPU利用率過(guò)低、服務(wù)器操作系統(tǒng)（比如Windows、Linux）的兼容性問(wèn)題等等。虛擬化技術(shù)正是解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵。虛擬化技術(shù)作為云計(jì)算的核心技術(shù)，已經(jīng)在云計(jì)算中發(fā)揮了重要的作用，虛擬化技術(shù)還在綠色I(xiàn)T、綠色數(shù)據(jù)中心等諸多方面占有一席之地。

關(guān)鍵詞：虛擬化；數(shù)據(jù)中心

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）06-0218-02

1數(shù)據(jù)中心建設(shè)

當(dāng)今社會(huì)，數(shù)據(jù)中心（Data Center，DC）建設(shè)是高校信息化建設(shè)的重點(diǎn)，數(shù)據(jù)中心建設(shè)水平的高低直接關(guān)系到一個(gè)高校的信息化水平。數(shù)據(jù)中心也是當(dāng)前運(yùn)營(yíng)商和各行業(yè)的建設(shè)重點(diǎn)。

1.1數(shù)據(jù)中心簡(jiǎn)介

數(shù)據(jù)中心在維基百科中的定義是：數(shù)據(jù)中心是一整套復(fù)雜的設(shè)施。它不僅僅包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和其他與之配套的設(shè)備（例如通信和存儲(chǔ)系統(tǒng)），還包含冗余的數(shù)據(jù)通信連接、環(huán)境控制設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備以及各種安全裝置。筆者認(rèn)為：數(shù)據(jù)中心是為各個(gè)部門(mén)、機(jī)構(gòu)、高校等的業(yè)務(wù)提供相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，是數(shù)據(jù)計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)傳輸、存儲(chǔ)的中心，是信息資源的集合體。

數(shù)據(jù)中心如此的重要，但是在實(shí)際建設(shè)中遇到了各種問(wèn)題，主要體現(xiàn)在：數(shù)據(jù)中心的可靠性和可用性不足、可持續(xù)發(fā)展能力滯后、專業(yè)化運(yùn)維管理水平不高、能耗成本居高不下、績(jī)效評(píng)估困難等。虛擬化可以很好地解決這些問(wèn)題。

2虛擬化技術(shù)

2.1概念特點(diǎn)

虛擬化技術(shù)是動(dòng)態(tài)基礎(chǔ)架構(gòu)的關(guān)鍵構(gòu)件塊，我們利用虛擬化可以在一臺(tái)物理機(jī)上運(yùn)行多個(gè)虛擬機(jī)。我們可以利用這個(gè)性質(zhì)在多個(gè)環(huán)境間共享一臺(tái)計(jì)算機(jī)的資源。虛擬化是指計(jì)算元件在虛擬的基礎(chǔ)上而不是在真實(shí)的基礎(chǔ)上運(yùn)行，是一個(gè)為了簡(jiǎn)化管理，優(yōu)化資源的解決方案。

2.2虛擬化的關(guān)鍵特征

1）兼容性：由于虛擬化是在物理主機(jī)之上軟件層實(shí)現(xiàn)的技術(shù)，所以虛擬機(jī)能夠很好地兼容以前設(shè)備（硬件）和新增的設(shè)備的操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序等。

2）隔離：實(shí)現(xiàn)虛擬化后，每一個(gè)虛擬機(jī)都是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，都有自己的軟硬件系統(tǒng)（硬盤(pán)、內(nèi)存、操作系統(tǒng)等），虛擬機(jī)和虛擬機(jī)之間處于隔離獨(dú)立狀態(tài)，兩者互不干擾。這樣既可以增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性，又增加了設(shè)備的數(shù)量。

3）封裝：像Java編程語(yǔ)言一樣，虛擬化也有封裝的特性，每個(gè)虛擬機(jī)像一個(gè)個(gè)獨(dú)立的個(gè)體被封裝在自己的空間。

4）硬件獨(dú)立：虛擬化后，虛擬機(jī)運(yùn)行在物理機(jī)之上的軟件上，所以它和真實(shí)的物理硬件沒(méi)有關(guān)系，脫離了與硬件的依賴性，并且可以在其他服務(wù)器上修改和運(yùn)行虛擬機(jī)（如圖2）。

2.3虛擬化技術(shù)的應(yīng)用

1）用于服務(wù)器資源之間的整合

我們可以把多個(gè)不同的業(yè)務(wù)部署到多個(gè)虛擬機(jī)上，然后再把多個(gè)虛擬機(jī)都部署到一臺(tái)物理服務(wù)器上，最后我們就可以在這一臺(tái)物理服務(wù)器上操作虛擬機(jī)上多個(gè)業(yè)務(wù)。這樣做我們就可以充分利用物理服務(wù)器的資源，有效地減少物理服務(wù)器的部署數(shù)量。

2）可以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)災(zāi)難恢復(fù)

我們?cè)趹?yīng)用虛擬化技術(shù)后，虛擬機(jī)和物理硬件是相隔分離的，我們相關(guān)的應(yīng)用程序在虛擬機(jī)上運(yùn)行后，將生成一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的虛擬機(jī)文件，以后在任何一個(gè)虛擬環(huán)境下，都可以利用該虛擬機(jī)文件完成業(yè)務(wù)系統(tǒng)的恢復(fù)，達(dá)到系統(tǒng)災(zāi)難恢復(fù)的功能，數(shù)據(jù)對(duì)于一個(gè)企業(yè)來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的，數(shù)據(jù)丟失對(duì)一個(gè)企業(yè)的損失是不可估量的。

3）可以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用的上線測(cè)試

很多業(yè)務(wù)的應(yīng)用系統(tǒng)由于自身原因是運(yùn)行在不同的環(huán)境上的，這樣我們就需要在上線測(cè)試前找到相應(yīng)的測(cè)試環(huán)境，很多情況我們是通過(guò)購(gòu)買(mǎi)相應(yīng)的硬件設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣會(huì)增加我們的實(shí)驗(yàn)開(kāi)支，還有就是購(gòu)買(mǎi)設(shè)備會(huì)浪費(fèi)我們寶貴的試驗(yàn)時(shí)間。在我們應(yīng)用虛擬化技術(shù)后，就可以利用相關(guān)的虛擬化軟件虛擬我們需要的物理硬件，模擬出我們需要的測(cè)試環(huán)境。然后我們就可以進(jìn)行相關(guān)的測(cè)試實(shí)驗(yàn)。我們就不用反復(fù)卸載和重新安裝軟件環(huán)境，大大縮短了系統(tǒng)測(cè)試的時(shí)間提高了工作效率。

4）應(yīng)用虛擬化

應(yīng)用虛擬化就是把客戶端的應(yīng)用進(jìn)行統(tǒng)一管理和部署，將所有用戶的數(shù)據(jù)和需求在同一平臺(tái)上進(jìn)行運(yùn)行和管理，用戶可以透明地訪問(wèn)所有的應(yīng)用，其最后的結(jié)果是用戶的使用體驗(yàn)和在本地是一樣的。簡(jiǎn)單地說(shuō)，應(yīng)用虛擬化就是把客戶所需求的所用軟件和應(yīng)用都安裝在服務(wù)器上，客戶的客戶端什么都不需要安裝就可以使用服務(wù)器上的，由于服務(wù)器的性能遠(yuǎn)高于用戶的機(jī)器性能，所以利用這種方式可以給用戶帶來(lái)更高的安全性等方面的體驗(yàn)。

5）網(wǎng)絡(luò)虛擬化

網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)通常可以分為兩方式，一種是縱向分割，另一種是橫向整合。我們把所有的應(yīng)用功能放在一個(gè)統(tǒng)一的物理網(wǎng)絡(luò)中，利用縱向分割功能可以把用戶相互隔離實(shí)現(xiàn)把物理網(wǎng)絡(luò)分割的效果（雖然是邏輯上分割，但是效果和物理分割是一樣的）；另外一種情形正好相反，我們可以把多個(gè)用戶的設(shè)備邏輯上整合成統(tǒng)一的一個(gè)設(shè)備。

6）存儲(chǔ)虛擬化

存儲(chǔ)虛擬化就是通過(guò)一定的技術(shù)把用戶的多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備整合到一起以此來(lái)構(gòu)成統(tǒng)一的存儲(chǔ)池。我們可以對(duì)這個(gè)存儲(chǔ)池進(jìn)行統(tǒng)一的訪問(wèn)和統(tǒng)一的管理。

7）計(jì)算虛擬化

早在上世紀(jì)60年代Unix誕生開(kāi)始，為了提高計(jì)算機(jī)的性能，最大范圍的利用計(jì)算機(jī)的硬件資源，計(jì)算虛擬化技術(shù)就開(kāi)始了發(fā)展，并且經(jīng)歷了從“操作系統(tǒng)分時(shí)多道處理”到“硬件分區(qū)”到“虛擬機(jī)”的發(fā)展歷程。發(fā)展到現(xiàn)在，人們對(duì)計(jì)算機(jī)虛擬化的研究有了兩個(gè)方向，一種是在操作系統(tǒng)和硬件之間增加一個(gè)虛擬層；另一種是直接由操作系統(tǒng)提供虛擬操作系統(tǒng)的功能。隨著時(shí)間的推移，計(jì)算虛擬化技術(shù)會(huì)越來(lái)越成熟。

2.4虛擬化技術(shù)帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)

1）提高資源效率，減低成本

隨著數(shù)據(jù)中心功能的不斷完善，出現(xiàn)了大量新增的業(yè)務(wù)，大量的硬件資源急劇增多，導(dǎo)致服務(wù)器所占的空間越來(lái)越多。另外還有各種設(shè)備的耗電、散熱成本不斷提高、數(shù)據(jù)中心整體的運(yùn)營(yíng)成本越來(lái)越大。虛擬化技術(shù)可以很好地解決這些問(wèn)題。

2）虛擬化可以帶來(lái)管理上的優(yōu)勢(shì)

硬件數(shù)量的大量增加也帶來(lái)了管理難度的增加，虛擬化提供了一種服務(wù)器整合的方法，減少了硬件的采購(gòu)成本，可以有效地降低能源成本，可以將管理人員合并，減輕管理的難度。

3）可以有效地把服務(wù)隔離

虛擬化提供的另一功能是可以將服務(wù)隔離?，F(xiàn)代企業(yè)的經(jīng)營(yíng)理念發(fā)生了很大的變化，他們?cè)诎踩⒎€(wěn)定、高可用性和便捷管理等方面非常看重。“服務(wù)隔離”是其中一個(gè)重要的原則。譬如，他們不會(huì)把Web服務(wù)器和SQL安裝在同一個(gè)操作系統(tǒng)中，因?yàn)閮蓚€(gè)服務(wù)之間的資源競(jìng)爭(zhēng)將會(huì)使系統(tǒng)效率變慢。應(yīng)用了虛擬化技術(shù)后，就可以把很多服務(wù)很好的隔離。

3 總結(jié)

數(shù)據(jù)中心作為高校信息化建設(shè)的重點(diǎn)，已經(jīng)是整個(gè)信息系統(tǒng)運(yùn)行、測(cè)試、災(zāi)備的中心，數(shù)據(jù)中心的建設(shè)越來(lái)越受到人們的重視。虛擬化技術(shù)的本質(zhì)就是利用特殊的技術(shù)屏蔽底層物理資源的復(fù)雜性，就是通過(guò)某種方式隱藏底層物理硬件的過(guò)程。虛擬化技術(shù)在解決企業(yè)信息安全、提高資源利用率、簡(jiǎn)化企業(yè)信息管理、建設(shè)節(jié)約型社會(huì)等方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)虛擬化技術(shù)，可以簡(jiǎn)化基礎(chǔ)設(shè)施和資源的管理，跟上商業(yè)和技術(shù)的前進(jìn)的腳步，提高IT資源的利用率，集中共享資源，能夠最大限度地利用系統(tǒng)硬件資源。同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了嚴(yán)格的訪問(wèn)控制，確保了數(shù)據(jù)中心的訪問(wèn)安全。

雖然虛擬化的發(fā)展歷史很長(zhǎng)，本身的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)也很明顯，但是現(xiàn)在大多數(shù)人對(duì)虛擬化還不是很了解，應(yīng)用的場(chǎng)合也不多，只有為數(shù)不多的企事業(yè)單位在虛擬化應(yīng)用上做了些研究和應(yīng)用。目前金融行業(yè)、政府部門(mén)、科研單位、計(jì)算中心和高校等單位在他們的信息業(yè)務(wù)上有了虛擬化技術(shù)的應(yīng)用。我想隨著人們對(duì)虛擬化認(rèn)識(shí)的不斷加深，虛擬化一定會(huì)更好的服務(wù)我們的生活。

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