虛擬化技術(shù)在服務(wù)器資源管理中的應(yīng)用

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摘要：隨著我國互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，企業(yè)信息化建設(shè)也在逐步完善，計(jì)算機(jī)已經(jīng)開始應(yīng)用到了企業(yè)管理工作中的各個(gè)方面，任何業(yè)務(wù)部門的正常運(yùn)轉(zhuǎn)都離不開計(jì)算機(jī)技術(shù)。而隨著業(yè)務(wù)的快速迭代，用戶數(shù)據(jù)量的日益增加，業(yè)務(wù)連續(xù)性高停機(jī)時(shí)間窗口越來越小，對于服務(wù)器的敏捷部署、業(yè)務(wù)不停機(jī)的數(shù)據(jù)遷移、IT服務(wù)的快速響應(yīng)級別要求越來越高，而怎樣有效的利用現(xiàn)有資源，構(gòu)建一個(gè)投入成本低、運(yùn)行高效、管理便捷的IT計(jì)算資源管理中心的建設(shè)，在IT相關(guān)方面研究中成為了一個(gè)重要的研究課題。該文主要從引入服務(wù)器虛擬化技術(shù)出發(fā)，利用虛擬化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對服務(wù)器資源整合，同時(shí)分析該技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢。虛擬化技術(shù)的引入使服務(wù)器硬件資源有效性方面得到了較大程度的提升，首先能夠提升服務(wù)器物理資源的利用效率，同時(shí)提供了更加高效的服務(wù)器高可用性保障措施以及業(yè)務(wù)連續(xù)性，降低停機(jī)窗口及時(shí)間，降低服務(wù)器的總體運(yùn)營成本，提高IT部門服務(wù)響應(yīng)時(shí)間。該文主要對虛擬化技術(shù)相關(guān)理論以及其在服務(wù)器資源管理過程中的應(yīng)用進(jìn)行分析研究。

關(guān)鍵詞：服務(wù)器；虛擬化技術(shù)；資源管理

服務(wù)器虛擬化技術(shù)的應(yīng)用為服務(wù)器資源管理中帶來了諸多優(yōu)勢，比如說提高業(yè)務(wù)連續(xù)性、提升資源利用效率等，也正是因?yàn)檫@些優(yōu)勢使得該技術(shù)開始得到IT領(lǐng)域研究人員的積極認(rèn)可，并逐步成為信息化領(lǐng)域服務(wù)器技術(shù)發(fā)展中的必然趨勢。通過在服務(wù)器資源管理應(yīng)用虛擬技術(shù)，首先能夠提升服務(wù)器物理資源的利用效率，同時(shí)提供了更加高效的保證業(yè)務(wù)連續(xù)性的方法，有效降低服務(wù)器的總體運(yùn)營成本。利用該項(xiàng)技術(shù)能夠把服務(wù)器資源包含硬件資源和軟件資源科學(xué)的分配到若干個(gè)虛擬機(jī)上，針對不同的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)底層計(jì)算資源的虛擬化支持，同時(shí)在另外一個(gè)方面虛擬技術(shù)使得同一企業(yè)級服務(wù)器同時(shí)獨(dú)立的運(yùn)行不同的操作系統(tǒng)成為了可能，利用服務(wù)器虛擬化技術(shù)有效解決了當(dāng)前物理服務(wù)器的CPU以及內(nèi)存資源利用較低的問題。

1服務(wù)器虛擬化技術(shù)概述

伴隨著全球信息化改造節(jié)奏的不斷加快，VirtualizationTechnolegy（虛擬化技術(shù)）開始得到了互聯(lián)網(wǎng)研究人士的關(guān)注，它已經(jīng)開始在IT信息化建設(shè)中的許多方面得到了廣泛的應(yīng)用。隨著這些年的發(fā)展，Virtualization技術(shù)已經(jīng)十分成熟，從最初時(shí)期的純軟件虛擬化，之后又經(jīng)歷了純硬件的時(shí)期，到現(xiàn)在已經(jīng)已經(jīng)形成了軟件與硬件相互結(jié)合的虛擬化技術(shù)。而如果采用當(dāng)前的虛擬化技術(shù)，在一臺具備虛擬技術(shù)的服務(wù)器上完全能夠?qū)崿F(xiàn)幾十臺甚至更多的虛擬機(jī)的運(yùn)行，這樣能夠在很大程度上提升服務(wù)器硬件資源的利用率，鑒于虛擬機(jī)技術(shù)這一方面的優(yōu)勢，該技術(shù)已經(jīng)成為了互聯(lián)網(wǎng)研究人員的寵兒。服務(wù)器虛擬化技術(shù)，較為簡單的說也就是在一個(gè)電腦上或者說一個(gè)主機(jī)上面，通過安裝虛擬機(jī)管理軟件來運(yùn)行多臺主機(jī)，而在主機(jī)操作系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)行的操作系統(tǒng)可以具備不同的操作系統(tǒng)，而使用同一個(gè)主機(jī)的硬件資源。在應(yīng)用過程中虛擬軟件為每臺虛擬機(jī)虛擬出它運(yùn)行所需的硬件資源，而不是直接運(yùn)行在真實(shí)的物理資源上，比如虛擬機(jī)所需的CPU、內(nèi)存、硬盤等資源，都是通過服務(wù)器虛擬化層以虛擬硬件的方式呈現(xiàn)給虛擬機(jī)使用，在進(jìn)行通信過程中可以采用特定的工具來完成硬件數(shù)據(jù)的訪問，這一工具可以是虛擬化監(jiān)控器(VirtualMachineMon⁃itor,VMM)，在進(jìn)行虛擬機(jī)的運(yùn)行過程中，對于操作體驗(yàn)方面同實(shí)際的物理機(jī)是一樣的，實(shí)際運(yùn)行過程中跟虛擬化前的物理機(jī)是完全一致的，上層操作系統(tǒng)是無法感知到運(yùn)行在虛擬硬件還是物理硬件上。虛擬化技術(shù)最初的出現(xiàn)在上一世紀(jì)的六十年代中由國外的學(xué)者克里斯托弗提出，之后該概念被更多的人采用，IBM是對于虛擬技術(shù)進(jìn)行最早的研究，并進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用的廠家，最開始進(jìn)行生成過程中主要采用MIT來完成開發(fā)的CTSS虛擬化產(chǎn)品。但是在最初時(shí)期，人們進(jìn)行虛擬化技術(shù)研究主要注重于對于硬件資源的高效利用，主要原因在于在計(jì)算機(jī)研發(fā)的最初時(shí)期，硬件的成本較高，而對于硬件資源的高效利用在一定程度上能夠?yàn)槠髽I(yè)節(jié)省資金投入。而虛擬化的研究過程最終隨著硬件資源價(jià)格的不斷降低而一度終止，直到上一世紀(jì)的八十年代中，虛擬化技術(shù)的應(yīng)用點(diǎn)開始有所改變，人們開始把虛擬化技術(shù)應(yīng)用于高端服務(wù)之中，在進(jìn)入新世紀(jì)之后，計(jì)算機(jī)應(yīng)用開始有了快速的發(fā)展，而服務(wù)器的性能要求也在不斷提升，同時(shí)數(shù)據(jù)信息量以及業(yè)務(wù)的不斷擴(kuò)展，研究人員發(fā)現(xiàn)利用虛擬化技術(shù)提升硬件資源利用在很大程度上能夠降低服務(wù)器的需求。在這一時(shí)期虛擬化技術(shù)有了快速的發(fā)展。就目前而言虛擬化技術(shù)被應(yīng)用在許多領(lǐng)域，同時(shí)該技術(shù)也在不斷的趨于成熟。

2服務(wù)器虛擬化基本概念

在服務(wù)器管理中，服務(wù)器虛擬化是一種在現(xiàn)有硬件平臺上，采用虛擬技術(shù)構(gòu)建虛擬計(jì)算資源，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)物理服務(wù)器計(jì)算功能的技術(shù)。實(shí)際上，計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)在服務(wù)器管理中的應(yīng)用就是虛擬服務(wù)器技術(shù)。在服務(wù)器管理中，虛擬化技術(shù)的作用包括:1)整合資源：可以通過整合若干臺硬件設(shè)備，得到一臺足以高性能的邏輯設(shè)備，用以滿足特殊客戶端的性能要求;2)拆分資源：通過拆分資源利用率低，閑置的硬件設(shè)備，得到若干個(gè)邏輯設(shè)備，并將其轉(zhuǎn)讓給客戶端使用，起到優(yōu)化配置硬件資源的作用；3)遷移資源：在不影響邏輯設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的情況下，可以實(shí)現(xiàn)閑置資源在邏輯設(shè)備之間的動態(tài)遷移，甚至還能將其遷移至遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)中。所以，以虛擬化技術(shù)為跳板，虛擬服務(wù)器在服務(wù)器管理中具有如下優(yōu)勢:第一，充分發(fā)揮軟、硬件資源的效用。在虛擬服務(wù)器的支撐下，無論有應(yīng)用系統(tǒng)有多少個(gè)，都可以在同一臺服務(wù)器上運(yùn)行。另外，通過整合、拆分、遷移硬件資源之后，能夠大大增強(qiáng)原硬件設(shè)備的性能，因?yàn)榭捎觅Y源已經(jīng)被科學(xué)地分配到了每一個(gè)虛擬機(jī)上。第二，控制成本，簡化管理。虛擬服務(wù)器縮短了部署、安裝、維護(hù)工作的流程，節(jié)省了一些不必要的開銷，有效控制了擴(kuò)建機(jī)房、購置新服務(wù)器、散熱處理方面的成本。第三，降低了系統(tǒng)維護(hù)的難度。虛擬服務(wù)器在進(jìn)行升級和更新的狀態(tài)下也能提供應(yīng)用服務(wù)，如此高效的運(yùn)作狀態(tài)一方面提供了理想的軟件調(diào)試環(huán)境，另一方面有效地控制了測試成本。第四，保證了系統(tǒng)的安全。在虛擬服務(wù)器中，各子系統(tǒng)之間互不干擾彼此的運(yùn)作，并且能在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，及時(shí)恢復(fù)已丟失和損壞的數(shù)據(jù)。

3服務(wù)器虛擬化應(yīng)用的必要性

隨著企業(yè)信息化服務(wù)開展速度的不斷加快，許多不同的信息管理系統(tǒng)，而對于企業(yè)管理而言，對于各種不同結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，采用之前數(shù)據(jù)管理技術(shù)開始不能夠滿足應(yīng)用需求，在系統(tǒng)的服務(wù)器方面開始需要解決更多的問題。1)系統(tǒng)管理軟件平臺數(shù)量不斷證件，服務(wù)器需求不斷增加。2)服務(wù)器硬件資源利用利率較低。由于資源利用率較低，同時(shí)相關(guān)應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)需求的提升相關(guān)直接形成了巨大的矛盾，對于提升硬件服務(wù)器資源利用服務(wù)器數(shù)量隨著應(yīng)用系統(tǒng)的增加而大量增加，而且相當(dāng)一部分應(yīng)用服務(wù)器的利用率很低。3)在進(jìn)行服務(wù)器管理過程中沒有完成雙機(jī)系統(tǒng)，使得災(zāi)難恢復(fù)難以實(shí)現(xiàn)。信息軟件平臺會由于硬件故障或者病毒破壞或者由于人為誤操作等原因，會使得應(yīng)用軟件平臺服務(wù)器產(chǎn)生數(shù)據(jù)丟失的問題。數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)首先應(yīng)當(dāng)保證的就是數(shù)據(jù)的基本安全，但是為了能夠滿足系統(tǒng)具備應(yīng)用的連續(xù)性的需求，就要系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)雙機(jī)系統(tǒng)支撐。然而就當(dāng)前而言，雙機(jī)系統(tǒng)在應(yīng)用過程中主要集中于核心應(yīng)用，在其他方面還有待進(jìn)一步的改善。4)對于以往的服務(wù)器系統(tǒng)，在進(jìn)行調(diào)整或者升級過程較為復(fù)雜，由于沒有雙機(jī)運(yùn)行機(jī)制，難以完成自動升級過程。而在必須系統(tǒng)升級過程中，就會在一定程度上，影響用戶的使用。針對上面所提出的對于當(dāng)期服務(wù)器系統(tǒng)的各方面的管理問題，都可以通過對虛擬服務(wù)器技術(shù)的采用，從而在服務(wù)器管理系統(tǒng)的硬件平臺上安裝虛擬CPU、內(nèi)存、硬盤等來完成基本的操作系統(tǒng)硬件操作需求，完成一個(gè)類似于雙機(jī)運(yùn)行的操作環(huán)境，這樣就能夠在一定程度上實(shí)現(xiàn)服務(wù)器的優(yōu)化管理、保證業(yè)務(wù)運(yùn)行的不間斷性。

4VMware服務(wù)器分析

1)VMware虛擬化基本技術(shù)介紹首先對于當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的VMware的特性主要分為以下幾個(gè)方面：一個(gè)物理主機(jī)上能夠利用虛擬技術(shù)按照多個(gè)虛擬服務(wù)器，而在實(shí)際的應(yīng)用過程中，各個(gè)邏輯服務(wù)器能夠同時(shí)運(yùn)行，同時(shí)在操作過程中表現(xiàn)方面完全跟物理服務(wù)器一致；在進(jìn)行虛擬機(jī)設(shè)置按照過程中，相關(guān)直接的虛擬機(jī)是相互隔離的，同時(shí)虛擬機(jī)在硬件主機(jī)中主要以文件夾的形式存在于硬盤中，而其這類文件夾能夠被直接拷貝，存儲到其他位置；在系統(tǒng)內(nèi)部的虛擬機(jī)對于主機(jī)而言是獨(dú)立存在的，能夠在配置不同的服務(wù)器上運(yùn)行；是一個(gè)應(yīng)用十分廣泛的虛擬機(jī)管理軟件，該軟件資源管理的具體內(nèi)容包含有如下幾個(gè)部分。2)VMware服務(wù)器虛擬化方案介紹在現(xiàn)在服務(wù)器管理技術(shù)中，要完成服務(wù)器資源的更好的整合，VMware所采用的具體辦法是利用一部分是服務(wù)器當(dāng)成虛擬服務(wù)器管理平臺主機(jī)，同時(shí)在該主機(jī)服務(wù)器上配置好VSpheres核心組件ESix50軟件的裸機(jī)，最終完成更多了虛擬機(jī)(VM)的安裝，同時(shí)在能夠提升物理服務(wù)器的業(yè)務(wù)處理能力，另外一方面也要保證安裝好的每一個(gè)虛擬服務(wù)器能夠在性能和結(jié)構(gòu)上與之前單機(jī)服務(wù)器運(yùn)行時(shí)差異不大，這樣能夠保證系統(tǒng)的使用與操作的延展性能。對于安裝的虛擬機(jī)對于操作系統(tǒng)的選擇可以有多種選擇，比如說windows或者Linux操作系統(tǒng)；同時(shí)安裝所需要的應(yīng)用軟件，便能夠在本機(jī)物理服務(wù)器中完成各種不同業(yè)務(wù)辦理整合任務(wù).通過虛擬化集群建設(shè)的搭建，可以實(shí)現(xiàn)物理服務(wù)器中所包含的每一個(gè)虛擬機(jī)完成統(tǒng)一管理任務(wù)同時(shí)完成系統(tǒng)內(nèi)資源的動態(tài)監(jiān)控。vCenter進(jìn)行虛擬化集群建設(shè)的主要應(yīng)用軟件，它的存在能夠保證當(dāng)前虛擬機(jī)的運(yùn)行環(huán)境穩(wěn)定性以及應(yīng)用可靠性，在進(jìn)行該軟件配置過程中需要以虛擬機(jī)(VMwarevCenterAP⁃Pliance)的形式來完成vCenter的具體配置，與此同時(shí)還需要一臺物理服務(wù)器單獨(dú)當(dāng)成vSphere開發(fā)套件中的vCenter服務(wù)器。該物理服務(wù)器能夠?yàn)镮T環(huán)境完成一種集中管理形式，進(jìn)而提升虛擬機(jī)服務(wù)器系統(tǒng)的易用性，同時(shí)提升資源利用率，另外一方面采用了分布式的業(yè)務(wù)管理形式也能夠保證各個(gè)方面數(shù)據(jù)的安全可靠性。與此同時(shí)對于虛擬機(jī)的不斷使用，能夠擴(kuò)大虛擬化集群的應(yīng)用規(guī)模，從而能夠更多的提供軟件應(yīng)用。服務(wù)器虛擬化方案這里主要是把安裝VMwarevsphere5的多路物理服務(wù)器作為核心機(jī)構(gòu)，圖3中采用了2臺服務(wù)器，在這里對其具體的連接方法進(jìn)行說明。VMwareTools保證虛擬機(jī)正常穩(wěn)定運(yùn)行的重要組件，而根據(jù)安裝的虛擬機(jī)的操作系統(tǒng)的不同，要具有不同的VMwareTools，一方面能夠提升虛擬機(jī)系統(tǒng)的具體顯示效果，改善鼠標(biāo)與鍵盤的具體操作效果，能夠?yàn)樘摂M機(jī)提供更好性能的虛擬網(wǎng)卡，也可以直接完成ESX服務(wù)器的關(guān)機(jī)、重啟等基本操作指令；在進(jìn)行虛擬配置過程中，對于VMwareTools的主要工具的安裝也具有很大的必要性，3)成本優(yōu)勢據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在完成了虛擬架構(gòu)整合之后，使得服務(wù)器的硬件資源的利用率從以往的最高的百分之二十提升了三到四倍，采用了虛擬化技術(shù)之后，在很大程度上降低了對傳統(tǒng)服務(wù)器的規(guī)模需求，主要原因在于當(dāng)前應(yīng)用的一臺物理服務(wù)器能夠直接通過虛擬技術(shù)虛擬出20臺滿足不同應(yīng)用需求的具有不同配置的虛擬機(jī)，充分提升了系統(tǒng)的應(yīng)用資源服務(wù)器，節(jié)省了整體系統(tǒng)運(yùn)行資金成本。4)安全性分析VMware主要通過VMotion、vSphereHA、vSphereFaultTol⁃erance(FT容錯(cuò))以及VMwareDistributedResourceScheduler(DRS)來確認(rèn)虛擬系統(tǒng)能夠穩(wěn)定安全運(yùn)行；首先要確認(rèn)系統(tǒng)能夠保證虛擬機(jī)可以在不停機(jī)的情況下從一臺物理機(jī)轉(zhuǎn)移出來并轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)物理主機(jī)上面，進(jìn)而能夠盡可能的減少由于設(shè)備服務(wù)器停機(jī)給網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)造成的應(yīng)用影響，vSphereHA基于VMotion技術(shù)原來的功能性虛擬應(yīng)用軟件工具，它可以完成集群中所有的ESXServer，在對ESX物理服務(wù)器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測過程中，倘若監(jiān)測到系統(tǒng)故障后，能夠自動重啟在該虛擬機(jī)集群中故障影響的虛擬機(jī)，來保障系統(tǒng)的基本運(yùn)行。vSphereFaultTolerance(FT容錯(cuò))的實(shí)現(xiàn)主要過程是首先選取同一個(gè)虛擬機(jī)集群中的兩天物理服務(wù)器，把同一個(gè)虛擬器應(yīng)用服務(wù)運(yùn)行在兩臺物理機(jī)中，當(dāng)其中一個(gè)出現(xiàn)故障時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)切換，最終保證系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)零宕機(jī)；同時(shí)也能夠避免數(shù)據(jù)損失情況的發(fā)生，確保系統(tǒng)業(yè)務(wù)服務(wù)的安全性與穩(wěn)定性。VMwareDistributedResourceScheduler(DRS)持續(xù)性監(jiān)控服務(wù)器資源的使用情況，對業(yè)務(wù)的級別進(jìn)行優(yōu)先級評估，按照優(yōu)先級為應(yīng)用程序進(jìn)行動態(tài)資源分配，實(shí)現(xiàn)負(fù)載平衡。

5結(jié)束語

在服務(wù)器管理中，每一個(gè)虛擬機(jī)都在同一物理服務(wù)器內(nèi)運(yùn)行，它與獨(dú)立的服務(wù)器并無任何區(qū)別，無論有多少應(yīng)用，都可以通過直接創(chuàng)建新的虛擬服務(wù)器來滿足應(yīng)用需求，而且服務(wù)器管理人員可在不影響服務(wù)器運(yùn)行狀態(tài)的情況下，將虛擬機(jī)從一個(gè)服務(wù)器移至另一個(gè)服務(wù)器。在服務(wù)器管理中應(yīng)用虛擬服務(wù)器技術(shù)，可以有效地控制機(jī)房服務(wù)器的數(shù)量，提升服務(wù)器資源的利用率。隨著虛擬化技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展和應(yīng)用成熟，相信會有更多的價(jià)值被發(fā)現(xiàn)一一因?yàn)樘摂M化不單是指某一種具體的技術(shù)，而是一種新的理念——如何最大化地利用資源、提高效率和降低成本。

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作者:屈明強(qiáng) 單位:北京低碳清潔能源研究所