淺析VMware服務(wù)器虛擬化技術(shù)在流量管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

郭明浩

摘 要：隨著民航空中交通管制業(yè)務(wù)的信息化程度不斷提高，空管信息系統(tǒng)整體架構(gòu)復(fù)雜程度及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)成本也隨之提升。虛擬化技術(shù)可有效降低信息系統(tǒng)總擁有成本，提高服務(wù)器硬件資源利用率，提升硬件資源調(diào)配的靈活性。本文以華北地區(qū)流量管理系統(tǒng)為例，對VMware服務(wù)器虛擬化技術(shù)在流量管理系統(tǒng)中的應(yīng)用進行介紹。

關(guān)鍵詞：虛擬化;VMware;流量管理系統(tǒng)

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）07-0043-02

0 引言

隨著經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，空中交通管制部門需要保障的航班量與日俱增。為應(yīng)對持續(xù)增加的航班數(shù)量，需要建設(shè)適應(yīng)管制業(yè)務(wù)需要的流量管理系統(tǒng)。傳統(tǒng)服務(wù)器搭建模式存在很多運維難題和發(fā)展瓶頸，主要問題如下：（1）可擴展性低：面對業(yè)務(wù)不斷提升的硬件需求無法及時滿足，只能從硬件層級更換服務(wù)器。（2）服務(wù)器硬件資源利用率不高：依據(jù)空管系統(tǒng)對運行業(yè)務(wù)系統(tǒng)的保障要求，不同業(yè)務(wù)需運行在不同服務(wù)器，核心業(yè)務(wù)需使用主備服務(wù)器模式。（3）維護難度大：眾多品牌的服務(wù)器對運維人員帶來了較大的日常維護壓力。

針對上述問題，服務(wù)器虛擬化技術(shù)提供可以很好的解決方案。

1 虛擬化

虛擬化，是指通過虛擬化技術(shù)將一臺物理服務(wù)器虛擬為多臺邏輯服務(wù)器。在一臺物理服務(wù)器上同時運行多臺邏輯服務(wù)器，每邏輯服務(wù)器可以獨立運行自身的操作系統(tǒng)和業(yè)務(wù)應(yīng)用[1]。如圖1所示。

虛擬化允許多臺虛擬服務(wù)器共享同一臺物理服務(wù)器的硬件資源。目前物理服務(wù)器的硬件處理能力一直高于其運行業(yè)務(wù)應(yīng)用的硬件處理能力，因此虛擬化允許用戶在同一物理服務(wù)器上同時運行多個業(yè)務(wù)應(yīng)用，該技術(shù)有如下優(yōu)勢：

（1）提高服務(wù)器硬件資源利用率和降低總擁有成本。虛擬化可以支持硬件資源的共享。物理服務(wù)器的整合還可以節(jié)約資源，降低對電力和散熱的要求。（2）硬件資源分配的靈活性和擴展性強。通過虛擬化可以實現(xiàn)硬件資源的調(diào)整，滿足業(yè)務(wù)應(yīng)用不斷提升的硬件需求。（3）更高的安全性和系統(tǒng)健壯性。目前商用的虛擬化軟件大部分具有高可用技術(shù)、動態(tài)遷移技術(shù)，VMware提供了一系列保護虛擬機可用性的功能：HA、FT以及vMotion[2]。

2 VMware服務(wù)器虛擬化

VMware vSphere 是業(yè)界領(lǐng)先且可靠的虛擬化平臺，vSphere將業(yè)務(wù)應(yīng)用和操作系統(tǒng)從硬件層面分離出來，將物理服務(wù)器的硬件資源作為資源池進行統(tǒng)一管理，其兩個核心組件為ESXi和VCenter Server。

ESXi是安裝在物理服務(wù)器上的虛擬化底層系統(tǒng)，它不再依存于宿主操作系統(tǒng)之上。ESXi可從內(nèi)核級支持硬件虛擬化，運行于其中的虛擬服務(wù)器在性能與穩(wěn)定性上不亞于常規(guī)的物理服務(wù)器，通過vSphere Client更易于管理維護。

vCenter提供一個用于管理VMware vSphere環(huán)境的集中式平臺?？蓮膯我豢刂婆_輕松管理虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)?？赏ㄟ^vCenter實現(xiàn)虛擬服務(wù)器的創(chuàng)建、克隆、快照等操作。vCenter可通過WEB方式進行訪問，使得運維人員的日常運行維護更加方便。

3 華北地區(qū)流量管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

華北地區(qū)流量管理系統(tǒng)使用VMware服務(wù)器虛擬化軟件，核心計算區(qū)采用基于磁盤陣列的共享存儲的虛擬化平臺，信息引接服務(wù)區(qū)采用基于vSAN的分布式存儲的虛擬化平臺。虛擬化平臺通過vCenter管理所有的系統(tǒng)，對于不同區(qū)域的虛擬服務(wù)器設(shè)計不同的集群。核心區(qū)主機設(shè)計一個集群。信息引接服務(wù)區(qū)設(shè)計一個集群。不同區(qū)域的虛擬服務(wù)器使用不同存儲資源，設(shè)計了不同的網(wǎng)段，獨立運行，互不影響。

核心處理服務(wù)區(qū)虛擬化平臺主要負責業(yè)務(wù)系統(tǒng)計算和數(shù)據(jù)存儲。根據(jù)業(yè)務(wù)需要做相關(guān)設(shè)計。核心處理服務(wù)區(qū)采用基于共享存儲的虛擬化平臺。核心區(qū)共享存儲使用磁盤陣列。磁盤陣列安全可靠，存儲空間大。核心處理服務(wù)區(qū)的虛擬化平臺采用磁盤陣列集中存儲方式。核心區(qū)部署有2套磁盤陣列。核心區(qū)虛擬化平臺在部署虛擬服務(wù)器時，將同一類型的主備應(yīng)用服務(wù)器分配到不同的磁盤陣列上，以提高系統(tǒng)冗余性。

核心區(qū)物理服務(wù)器根據(jù)CPU內(nèi)核數(shù)和內(nèi)存大小來總體設(shè)計虛擬化資源池。部署時要保證能夠支持所有虛機的運行。核心區(qū)使用共15臺的物理服務(wù)器，5臺華為RH5885服務(wù)器和10臺華為RH2288物理服務(wù)器。RH5885服務(wù)器具體配置如下：（1）CPU為E7-4830 V4，主頻為2.0GHz，核數(shù)服務(wù)器14，數(shù)量為4顆;（2）8根32G DDR4內(nèi)存;（3）磁盤4塊600G硬盤。RH2288服務(wù)器具體配置如下：（1）CPU為E5-2650 V4，主頻為2.2GHz，核數(shù)為12，數(shù)量為2顆;（2）8根32G DDR4內(nèi)存;（3）磁盤2塊600G硬盤。

基于不同業(yè)務(wù)需要設(shè)計不同類型虛擬服務(wù)器模板，虛擬服務(wù)器設(shè)計主要包括：內(nèi)存、CPU核數(shù)、虛擬磁盤大小。虛機模板設(shè)計時，根據(jù)虛擬化資源池容量進行設(shè)計。

根據(jù)業(yè)務(wù)需求設(shè)計4類虛擬服務(wù)器模板：計算型Ⅰ類模板、計算型Ⅱ類模板、存儲型Ⅰ類模板和存儲類Ⅱ類模板。（1）計算型I類模板：CPU 12核，內(nèi)存32G，存儲500G;（2）計算型II類模板：CPU 6核，內(nèi)存16G，存儲500G;（3）存儲類I類模板：CPU 6核，內(nèi)存16G，存儲1T;（4）存儲類II類模板：CPU 6核，內(nèi)存16G，存儲2T。

核心區(qū)基于模板共部署28臺虛擬服務(wù)器。如表1所示。

信息引接服務(wù)區(qū)虛擬化平臺主要負責業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)展示、與外部數(shù)據(jù)交互。根據(jù)業(yè)務(wù)需要做相關(guān)設(shè)計。

信息引接服務(wù)區(qū)采用VMware的vSAN分布式存儲方式。信息引接服務(wù)區(qū)設(shè)計6臺物理服務(wù)器，每臺主機7塊SAS盤和1塊SSD盤。SSD盤設(shè)計做高速讀寫緩存，7塊SAS盤，1塊安裝ESXi虛擬化軟件，6塊設(shè)計成vSAN存儲。vSAN設(shè)計為雙副本模式，存儲單副本故障，可以使用正常副本上繼續(xù)運行。

物理服務(wù)器根據(jù)CPU內(nèi)核數(shù)和內(nèi)存大小來設(shè)計虛擬化資源池。部署時要保證能夠支持所有虛擬服務(wù)器的運行。信息引接服務(wù)區(qū)設(shè)計成一個虛擬化集群。信息引接服務(wù)區(qū)使用華為RH5885服務(wù)器。服務(wù)器具體配置如下：（1）CPU為E7-4830 V4，主頻為2.0GHz，核數(shù)為14，數(shù)量為4顆;（2）8根32G DDR4內(nèi)存;（3）磁盤6塊600G硬盤。

基于不同業(yè)務(wù)需要設(shè)計不同類型虛擬服務(wù)器模板，虛擬服務(wù)器設(shè)計主要包括：內(nèi)存、CPU核數(shù)、虛擬磁盤大小。信息引接區(qū)整體虛擬服務(wù)器模板設(shè)計和核心區(qū)一致?；谀０骞膊渴?臺虛擬服務(wù)器，如表2所示。

4 結(jié)語

傳統(tǒng)服務(wù)器搭建模式中大多數(shù)服務(wù)器的硬件利用率不高，這導(dǎo)致相對于虛擬化架構(gòu)服務(wù)器數(shù)量劇增，同時使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系的復(fù)雜性變得更加復(fù)雜。使用服務(wù)器虛擬化相對傳統(tǒng)服務(wù)器部署模式具有明顯的優(yōu)勢：（1）降低總體部署成本，減少設(shè)備數(shù)量。（2）可通過VMware vSphere服務(wù)器虛擬化的相關(guān)安全技術(shù)降低運維人員維護壓力。（3）系統(tǒng)整體擴展性高。華北地區(qū)流量管理系統(tǒng)對于服務(wù)器虛擬化技術(shù)的應(yīng)用與實踐，為民航空管系統(tǒng)使用服務(wù)器虛擬化技術(shù)提供了寶貴的實踐經(jīng)驗。服務(wù)器虛擬化技術(shù)的在民航空管信息系統(tǒng)中的不斷應(yīng)用，有助于民航空管信息化建設(shè)的進一步推進。

參考文獻

[1] 王中剛，薛志紅，項帥求，等.服務(wù)器虛擬化技術(shù)與應(yīng)用[M].人民郵電出版社，2018.

[2] 王春海.VMware虛擬化與云計算應(yīng)用案例詳解[M].中國鐵道出版社，2013.