服務(wù)器虛擬化技術(shù)在高速公路機電系統(tǒng)的應(yīng)用

黃興

摘 要：為解決高速公路機電系統(tǒng)服務(wù)器資源利用率低，容錯能力低，空閑負(fù)荷整合不足等缺點，本文將通過服務(wù)器虛擬化技術(shù)，運用服務(wù)器虛擬化軟件，完成服務(wù)器虛擬化系統(tǒng)的應(yīng)用，實現(xiàn)潮惠高速公路機電系統(tǒng)的服務(wù)器虛擬化。服務(wù)器虛擬化在高速公路機電系統(tǒng)的應(yīng)用，很大地提高了系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性，提高了資源的利用率，降低了建設(shè)成本。

關(guān)鍵詞：虛擬化 資源整合 資源動態(tài)分配 建設(shè)成本

1.項目背景

高速公路各系統(tǒng)業(yè)務(wù)相對獨立，按以往的建設(shè)模式，路段數(shù)據(jù)中心一般設(shè)置了收費服務(wù)器、防病毒服務(wù)器、前置服務(wù)器、路側(cè)標(biāo)識服務(wù)器、高清卡口服務(wù)器、視頻管理服務(wù)器、監(jiān)控平臺應(yīng)用服務(wù)器，通信網(wǎng)管服務(wù)器等等，各系統(tǒng)分別管理各自的業(yè)務(wù)。由于應(yīng)用程序兼容性的問題，如后期有新的業(yè)務(wù)加入，就需要購買新的服務(wù)器，服務(wù)器和存儲購置成本高，因而需花費高額的購置費用，運行過程中還會帶來更多供電和冷卻的開支。目前，路段數(shù)據(jù)中心機房運行的大部分機器，由于只能有一個操作系統(tǒng)，受系統(tǒng)和軟件開發(fā)平臺限制，CPU、內(nèi)存、硬盤空間的資源利用率都非常低，導(dǎo)致大量系統(tǒng)資源閑置。針對上述問題，尋求解決方案已迫在眉睫。

2.服務(wù)器虛擬化技術(shù)在潮惠高速的應(yīng)用分析

潮惠高速建設(shè)者勇于創(chuàng)新，秉著高效、節(jié)簡、專業(yè)的理念，率先將服務(wù)器虛擬化技術(shù)應(yīng)用于潮惠高速公路機電系統(tǒng)。本節(jié)以潮惠高速服務(wù)器虛擬化技術(shù)應(yīng)用為例，對路段數(shù)據(jù)中心里的存儲設(shè)備的配置與使用情況進行了分析。

潮惠高速公路路段數(shù)據(jù)中心負(fù)責(zé)對全線的收費、通信、監(jiān)控日常管理，包括交通量采集和處理、視頻監(jiān)視、營運收費、通信網(wǎng)管、信息發(fā)布、數(shù)據(jù)查詢、事故事件響應(yīng)和處理等，各系統(tǒng)之間有很多數(shù)據(jù)交換和資源共享。例如路段高清卡口防逃費系統(tǒng)、標(biāo)識點系統(tǒng)、視頻管理、監(jiān)控平臺應(yīng)用，通信網(wǎng)管、軟交換網(wǎng)管等等，均需配置相關(guān)硬件設(shè)施，安裝應(yīng)用程序軟件后方可使用。服務(wù)器虛擬化技術(shù)的引入大大減少了需要維護和管理的設(shè)備，基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬化等新興IT技術(shù)手段，建設(shè)了一個高效可靠、安全可用、智能管理、靈活調(diào)整的虛擬化平臺。本項目采用全新的硬件設(shè)備和主流虛擬化管理軟件，為路段數(shù)據(jù)中心提供統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，并構(gòu)建較為完整的虛擬化平臺。建設(shè)內(nèi)容主要包括以下幾部分：

（1）先進的硬件設(shè)備：服務(wù)器、交換機、IPSAN。本項目服務(wù)器選用國際知名品牌 IBM，型號為IBM_ X3950X6，共2臺，采用雙機熱備模式，存儲選用國際知名存宏杉儲品牌.具有自有知識產(chǎn)權(quán)和開發(fā)能力產(chǎn)品，品牌型號為宏杉科技_MS3100，服務(wù)器與存儲子網(wǎng)匯聚交換機采用模塊化設(shè)計，可堆疊，雙電源，雙引擎，品牌型號為H3C_H3C S7506E-S。

（2）成熟的軟件平臺：虛擬化軟件、虛擬化管理平臺。本項目選用基于云技術(shù)、先進成熟的 VMware vsphere 6.0 建設(shè)新一代高速公路基礎(chǔ)架構(gòu)平臺。VMware vCenter Server是一款服務(wù)器和虛擬化管理軟件，提供一個用于管理 VMware vSphere環(huán)境的集中式平臺。利用 vCenter Server，機電維護管理員可以自動實施和交付虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)，并對備份作業(yè)執(zhí)行有效的集中式管理。所提供的服務(wù)如圖1所示。

虛擬化平臺 vCenter Server 為數(shù)據(jù)中心提供便捷的單點控制，它可提供基本的數(shù)據(jù)中心服務(wù)，例如：訪問控制、性能監(jiān)控以及配置功能。它將各臺計算服務(wù)器的資源整合起來，使這些資源在整個數(shù)據(jù)中心中的虛擬機之間共享。實現(xiàn)方法為：根據(jù)系統(tǒng)管理員設(shè)置的策略，管理分配給計算服務(wù)器的虛擬機，以及分配給指定計算服務(wù)器內(nèi)虛擬機的資源。

在 vCenter Server 無法訪問（例如，網(wǎng)絡(luò)斷開）的情況下，計算服務(wù)器也能繼續(xù)工作?？蓡为毠芾碛嬎惴?wù)器，并根據(jù)上一次設(shè)置的資源分配策略，繼續(xù)運行分配給它們的虛擬機。當(dāng)vCenter Server 的連接恢復(fù)后，它就能重新管理整個數(shù)據(jù)中心。

虛擬化平臺 vCenter Server 為數(shù)據(jù)中心管理和虛擬機訪問提供了多種界面。用戶可以根據(jù)情況選擇最符合自身需求的界面，如 vSphere Client 、vSphere Web Client、或終端服務(wù)。如圖2所示。

（3）存儲資源管理。潮惠高速通過在路段數(shù)據(jù)中心部署的 vCenter Server 管理平臺，對存儲資源進行整體規(guī)劃，可以超額分配存儲容量，以提高存儲利用率，簡化存儲容量管理，主要體現(xiàn)以下幾點：

允許存儲管理員為虛擬機動態(tài)分配存儲容量，減少物理存儲需求節(jié)省資源和空間。

存儲管理員無需像以前那樣為了維護而使應(yīng)用頻繁脫機，減少需要開展的耗時的跨團隊協(xié)調(diào)工作。

通過設(shè)置警報和提醒，可以放心地以精簡配置方式為虛擬機分配存儲。

（4）構(gòu)建模塊化網(wǎng)絡(luò)。潮惠路段數(shù)據(jù)中心根據(jù)設(shè)備的實際需求，設(shè)計出一套能降低成本、改善性能、提高可用性、提供安全性，以及增強功能的虛擬網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)，為用戶提供穩(wěn)定、高速的數(shù)據(jù)傳輸通道。其優(yōu)點體現(xiàn)如下：

可隨時擴展網(wǎng)絡(luò)模塊，以滿足新配置的需求，用戶無需替換現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)，進而降低成本，可操作性強。

按VLAN規(guī)劃好網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實施網(wǎng)絡(luò)組件和路徑冗余，以減少所需端口的數(shù)量，同時保持冗余。

采用萬兆以太網(wǎng)光模塊進行數(shù)據(jù)交換，避免網(wǎng)絡(luò)瓶頸，為整個數(shù)據(jù)中心提供高帶寬和可靠的網(wǎng)絡(luò)連接。

3.服務(wù)器虛擬化技術(shù)在高速公路機電工程應(yīng)用優(yōu)勢總結(jié)

隨著我國智能交通系統(tǒng)的日益發(fā)展，我省高速公路信息化建設(shè)也穩(wěn)步順勢推進。IT、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的高速發(fā)展，多元化了交通信息資源開發(fā)和利用，拓展了交通數(shù)據(jù)存儲方式，為高速公路信息化提供了具有更強大計算能力、更大容量存儲能力、更低建設(shè)成本的基礎(chǔ)設(shè)施平臺。在這種環(huán)境下，服務(wù)器虛擬化技術(shù)就體現(xiàn)了整合的優(yōu)勢，具體如下。

（1）降低設(shè)備成本與節(jié)能。服務(wù)器虛擬化提高設(shè)備的利用率，整合常規(guī)應(yīng)用部署，減少設(shè)備數(shù)量規(guī)模。在減少機房應(yīng)用服務(wù)器數(shù)量的同時，也可以節(jié)省機柜空間和大幅減少能源消耗。

（2）提高資源管理效率。服務(wù)器虛擬化使跨系統(tǒng)的物理資源實現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)配、集中運維。對機電管理員來說，只需通過一個管理界面就可以完成對路段數(shù)據(jù)中心內(nèi)所有服務(wù)器的安裝配置、性能監(jiān)控等管理任務(wù)。由于標(biāo)準(zhǔn)化，使得整個維護過程變得更專業(yè)化，流程化。

（3）靈活擴展。服務(wù)器虛擬化提供的資源是彈性可擴展的，操作便捷，可實現(xiàn)動態(tài)部署、動態(tài)分配、動態(tài)回收，以高效的方式滿足業(yè)務(wù)發(fā)展的資源需求。

（4）提供彈性的計算能力。傳統(tǒng)計算平臺的的計算能力是固定且受限的，并且可擴展性低。而在虛擬化環(huán)境中，當(dāng)某臺虛擬服務(wù)器能力不足時，計算節(jié)點可以動態(tài)添加到計算資源池中參與相關(guān)的計算任務(wù)，來彌補計算資源的不足，從而提高虛擬服務(wù)器性能。

（5）維護方式簡便。服務(wù)器虛擬化技術(shù)可以極大地簡化用戶的運維管理，實現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)快速部署、靈活變更。通常情況下，之前機電維護人員需要到現(xiàn)場去解決各種技術(shù)問題，通過虛擬化技術(shù)，幾乎所有技術(shù)問題都可以進行遠(yuǎn)程分析、解決。

（6）業(yè)務(wù)系統(tǒng)快速部署。通過成熟的虛擬化技術(shù)來構(gòu)建計算機架構(gòu)平臺，而虛擬化技術(shù)可以很方便地實現(xiàn)應(yīng)用服務(wù)器的快速部署，從而加快了應(yīng)用、業(yè)務(wù)系統(tǒng)的上線進度。極大的提高了路段數(shù)據(jù)中心應(yīng)對各類新業(yè)務(wù)的應(yīng)用需求的能力，并且節(jié)約了工作時間，提高了工作效率。

根據(jù)咨詢公司IDC分析，在傳統(tǒng)的IT模式中，45%是能耗成本、20%是人力資源成本，而創(chuàng)新投資僅占了35%。而通過服務(wù)器虛擬化、標(biāo)準(zhǔn)化和自動化的技術(shù)可以幫助高速公路機電系統(tǒng)降低成本，把更多的資源用到其他創(chuàng)新上去，同時，它還可以顯著降低高速公路建設(shè)者的建設(shè)成本。

4.結(jié)束語

目前高速公路機電系統(tǒng)正向低成本、高效率、智能化轉(zhuǎn)變，隨著虛擬化技術(shù)日益完善，必將為高速公路機電系統(tǒng)帶來更多的發(fā)展和創(chuàng)新。不遠(yuǎn)的將來虛擬化技術(shù)將會成為高速公路機電系統(tǒng)的重要組成部分。

參考文獻(xiàn)：

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