利用VMware實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心服務器虛擬化的研究

◆徐棕波

利用VMware實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心服務器虛擬化的研究

◆徐棕波

（中國港灣工程有限責任公司 北京 100027）

本文分析了幾種典型的服務器虛擬化技術類型。從系統(tǒng)需求、方案設計、方案實現(xiàn)等方面，利用VMware實現(xiàn)服務器虛擬化,并對該方案最終的應用效果加以闡述，力求通過系統(tǒng)優(yōu)化，使服務器性能得到顯著提升。

VMware；數(shù)據(jù)中心；虛擬化

0 引言

在網(wǎng)絡時代背景下，服務器虛擬技術的市場競爭日益激烈，越來越多的相關產(chǎn)品進入市場，并取得可喜的銷售成果。服務器虛擬化按順序劃分資源，減少工作負載負擔，提高效率，并減少為單個工作負載高峰保留的資源。根據(jù)目前的趨勢，虛擬化技術在未來將會更加成熟。

1 服務器虛擬化的關鍵技術

在劃分的基礎上，典型的服務器虛擬技術主要包括以下內(nèi)容。

1.1 硬件分區(qū)技術

該技術主要是將硬件資源分為若干分區(qū)，每個分區(qū)具有對應的內(nèi)存、CPU和操作系統(tǒng)，此種分區(qū)的主要優(yōu)勢在于不同分區(qū)間間隔度較大，且在運行中各自為政，當一個分區(qū)失敗時，不會對其他分區(qū)產(chǎn)生連鎖反應，因此系統(tǒng)具有很強的可用性。但缺點是較為呆滯，難以實現(xiàn)資源的有效配置，典型產(chǎn)品采用HP、BM等主機邏輯分區(qū)技術。

1.2 準虛擬機技術

該技術的主要特點在于對操作系統(tǒng)的內(nèi)核進行修改，并將Xen Hypervisor層加入其中，并安裝在相同設備中，使多個系統(tǒng)可以同時打開，發(fā)揮Xen的作用，合理配置資源。在虛擬環(huán)境中，需要安裝客戶操作系統(tǒng)作為輔助，修改操作系統(tǒng)的內(nèi)核。如果將其設置在CPU機器上，則不需要修改虛擬機中的操作系統(tǒng)內(nèi)核，而是使用CPU指令集來實現(xiàn)操作。比較典型的產(chǎn)品是Xen。

1.3 虛擬機技術

該技術不需要劃分底層資源，而是需要建立統(tǒng)一的主機系統(tǒng)，將虛擬層安裝到系統(tǒng)中，針對各個虛擬機設置硬件設備，不但其自身可發(fā)揮客戶系統(tǒng)的作用，在現(xiàn)實應用中得以高效運行，還為用戶程序的應用提供更大便利。此種虛擬機的特點在于，相同節(jié)點能夠同時安裝多種類型的操作系統(tǒng)，并且任意系統(tǒng)無須更改便可在系統(tǒng)中使用；缺陷在于：虛擬設備對資源的消耗量較大，且對硬件配置有較為嚴格的要求，還有若干代碼需要翻譯，導致性能損耗增加，較為典型的產(chǎn)品為微軟旗下的Virtual、Server系列產(chǎn)品等等[1]。

2 VMware應用下服務器虛擬化的實施方法

2.1 系統(tǒng)需求

當服務器同時部署多個應用程序時，會出現(xiàn)系統(tǒng)不兼容等問題，其中也會出現(xiàn)一定的系統(tǒng)故障連鎖反應，使整個系統(tǒng)癱瘓，應用程序的其余部分也會被中斷。為了解決上述問題，減少不同系統(tǒng)在運行過程中的干擾，應用程序與服務器通常是相適應的。如若這樣，作為大中型企業(yè)則需要購買百余臺此類服務器，極大增加了設備資金的投入力度，也使得管理難度顯著提升，不利于企業(yè)的健康高效發(fā)展，除此以往，還需要面臨以下挑戰(zhàn)。

一是投入成本較高。服務器購買時在硬件方面要花費較大的成本，同時系統(tǒng)升級、維護等方面成本同樣較高，包括數(shù)據(jù)中心、網(wǎng)絡設備、人力成本、耗電量、機柜等多個方面；

二是可管理性較差。由于服務器的數(shù)量眾多，在無形中增加了管理工作量與難度，新服務器在運行和部署的過程較長，效率較低；

三是可用性較低。假設服務器為單機形式，在工作中一旦需要系統(tǒng)維護、升級，均要保障在設備非運行的情況下進行，導致應用終端停止，如若均采用雙機模式，則成本更會隨之提升。

2.2 方案設計

為了使上述問題得到有效解決，使服務器得到科學合理的部署和規(guī)劃，通過對上述幾種虛擬化技術進行對比可以看出，虛擬機技術的優(yōu)勢更為突出，能夠與異構環(huán)境系統(tǒng)運行需求充分符合，因此可在該技術的基礎上，利用VMwareVB虛擬架構軟件制定解決方案。該方案的主要特點是:將兩種虛擬化技術融合起來通過發(fā)揮技術之間的合力使技術水平與工作效率得到顯著提高，通過精簡服務器機群管理，可以提高系統(tǒng)的整體可用性。同時，可以降低投資成本。在本方案制定過程中，所配置的軟件產(chǎn)品為兩套VMware Infrastructure 3 Enterprise for 2 Processors以及一套VMware Virtual Center Management Server，在使用的硬件設備方面，包括DL580服務器與SAN集中存儲系統(tǒng)。在VMware Infrastructure 3 中主要包括以下組件與功能：

（1）ESX Server，直接在服務器中安裝，并在硬件和操作系統(tǒng)之間的接口中添加一個虛擬化層。ESX服務器可以將物理服務器分割為一個可移植的虛擬機，并在同一臺服務器上運行。對于任意一個虛擬機來說，均屬于一個完整的系統(tǒng)，具有網(wǎng)絡、處理器、存儲器以及內(nèi)存。因此，可用Windows系統(tǒng)構建模擬環(huán)境，促使系統(tǒng)運行，且不需要對其進行調(diào)整。由于多個虛擬機同時啟用，使服務器資源的利用率得到顯著提升，而服務器結構還可在ESX Server的調(diào)節(jié)下，將資源合理分配給多個服務器，拉近本機虛擬性能與企業(yè)的可擴展性；

（2）VMware Virtual SMP。通過發(fā)揮單個虛擬機的作用，可在相同時間內(nèi)對多個物理處理器進行分析，使虛擬機的性能由此得以提升，為密集資源企業(yè)的應用提供諸多便利；

（3）VMware VMFS。該系統(tǒng)被稱為是虛擬機文件系統(tǒng)，具有較強的性能，可使多個ESX Sever在相同時間內(nèi)對同一個虛擬存儲系統(tǒng)進行瀏覽，包括NAS等，支持虛擬化分布式基礎結構服務[2]；

（4）VMware DRS，是資源調(diào)度程序的簡稱，能夠?qū)①Y源與業(yè)務進行協(xié)調(diào)，按照先后順序?qū)Y源與勞動力進行靈活配置，使操作效率與水平得到顯著提升。

2.3 方案實施

在本方案實施過程中，兩臺服務器中每臺都配置了VMware套間，其中，VMware3被應用到單個物理服務器中，形成多個虛擬服務器，在每個服務器上安裝一個不同的Windows操作系統(tǒng)，然后設置其他軟件，以便將每個物理服務器轉(zhuǎn)換為VMware3中的虛擬機。而不管任何服務器的功能如何。”在運作模式或表現(xiàn)等方面，與以往服務器相比均有所提升，從而使資源的利用率也隨之增加，成本得以降低，整體系統(tǒng)也變得更加靈活，能夠快速響應相關請求。

要想便于數(shù)據(jù)收集和提高備份工作效率，在線遷移允許使用VMware虛擬體系結構的虛擬機和一臺服務器遷移到另一臺服務器。所以對其可以集中和利用，再將封裝文件存儲到SAN存儲陣中。通過共享SAN架構，促進虛擬機的運行，同時對各項資源進行管理，利用快照技術對Lan Free進行整合，提高系統(tǒng)應用性能，使容載量得到顯著提升。

服務器虛擬化方案的應用效果

將本文所研究的虛擬化方案應用于某單位信息數(shù)據(jù)中心中，取得了十分理想的應用效果，具體如下：

（1）IT部門整體成本降低。優(yōu)化與虛擬化模式服務器的整合，在兩臺服務器中設置20臺虛擬機，并且彼此獨立，有效地減少了服務器上的應用程序數(shù)量。顯著提高單個服務器和CPU資源的使用效率。使硬件的運行與維護成本得到顯著降低。

（2）提高系統(tǒng)運行效率。將新應用加入其中，只需采用ESX Server便形成一臺新的虛擬機，然后對各項應用系統(tǒng)進行設置，使服務器的應用效率得到顯著提升，有效縮短了服務器應用加載時間，使其運行效率得到顯著提升。

（3）結合服務器和存儲系統(tǒng)的虛擬化優(yōu)勢，系統(tǒng)的可用性得到了顯著提高，虛擬存檔文件放在VMFS系統(tǒng)中，可以在不同的服務器上訪問。使以往的單點故障得到有效克服，系統(tǒng)變得更加穩(wěn)定可靠[3]。

3 結論

綜上所述，在網(wǎng)絡時代背景下，虛擬技術得到飛速發(fā)展，虛擬化技術的應用將整個網(wǎng)絡串聯(lián)起來，用戶無須關心使用的是哪臺機器，只需關心應用系統(tǒng)是否完善、計算能力是否達標即可，從而使“虛”的特點被充分體現(xiàn)出來，為企業(yè)節(jié)省更多資本，為用戶提供更多便利。

[1]施慶.基于VMware vSphere的高校數(shù)據(jù)中心虛擬化建設研究[D].復旦大學, 2017.

[2]章俊, 王從明, 倪薇.基于Vmware的服務器虛擬化技術在水保局數(shù)據(jù)中心建設中的應用[J].治淮, 2016(12):77-78.

[3]宋發(fā)平.VMware服務器虛擬化在建設新一代企業(yè)數(shù)據(jù)中心中的運用研究[J].電子制作, 2015(9z):86-87.