1、基于虚拟化技术的信息化系统服务器部署针对“一合服务器，一个应用程序”的传统服务器部署模式，比较主流虚拟化软件的特点，根据实际需求分析，提出基于 VMware vSphere 虚拟架构软件的信息化系统服务器虚拟化部署方案。此方案提高了满足多种应用服务的服务器利用率，有效减少了在线服务器的数量，从而实现信息化系统的高可用性，以及显著降低其部署成本。随着信息化建设的不断推进，信息化系统中的硬件数量不断增加，应用软件的使用范围不断扩大，使得各级信息化机房节点在管理和维护上的人力成本面临更大压力。近年来，平台虚拟化技术成为了国内外计算机领域的研究热点。在平台基础架构方面，利用虚拟化技术实现最高的服务器整
2、合率，通过在每个物理处理器安装多个台虚拟机，从而降低硬件要求、提高硬件利用率并提高能效。1虚拟化技术简介虚拟化技术越来越受到学术界和 IT 业界的重视，在各方面的应用都十分广泛。目前，虚拟技术主要应用在以下几个方面 1：服务器合并、服务器负荷调节、入侵检测、沙箱、错误隔离 fFau1t Isolation)、测试质量保证、辅助系统软件的开发和调试、高精度计算(HigPerformance Computing)、可信计算(Trusted Computing)。其中，服务器合并，即服务器虚拟化，对于各级信息化机房节点具有很多现实意义，它可以减少数量庞大的物理机，减少机房节点的占用面积、机架空间，以
3、及减少电源、制冷、电缆、存储和网络等相关设备，有效降低日常运行的电力成本。11服务器虚拟化介绍服务器虚拟化就是将将操作系统和应用程序打包成虚拟机，从而让操作系统和应用具有很好的移动性。服务器虚拟化具有四个重要特性 分区功能通过虚拟化可以切分服务器资源，创建虚拟机运行的独立环境。 隔离能力运行在同一物理服务器上的多个虚拟机之间可以相互隔离，任何虚拟机的故障，包括病毒感染、黑客攻击等，都不会影响其他的虚拟机。 封装性服务器虚拟化的过程就是应用封装的过程，虚拟化封装了操作系统和应用成虚拟机。实际上，封装是虚拟机具有自由迁移能力的前提。 硬件独立性服务器虚拟化带来了虚拟机和硬件相互依赖性的剥离，为虚拟
4、机的自由移动提供了良好的平台。12虚拟机虚拟机是运行操作系统和应用程序的软件计算机，与物理机相似。虚拟机包含一组规范和配置文件，由主机的物理资源支持 引。每个虚拟机都有可提供与物理硬件相同的功能的虚拟设备，而且在可移植能力、可管理性和安全性方面更出色。2服务器虚拟化部署方案21需求分析在实际应用中，出于对安全的考虑，需要将不同的应用服务分开，从而保证一个应用服务崩溃或被攻击而不影响到另一个应用服务。同时，由于操作系统也不能保证自身的安全，所以在实际应用中，不同的服务需要运行在不同的操作系统之上。这样，一个或几个操作系统的瘫痪不会影响到所有的服务。因此，出于上述考虑，信息化系统采用资源隔离的技术
5、手段，将不同应用服务分别部署在不同的服务器上，属于典型的“一台服务器，一个应用程序”的部署模式，利用操作系统的访问控制技术实现了资源的逻辑隔离，确保服务对象对资源的安全使用和共享。在整个信息化系统中，以处于最下层的终端网络节点为例，其提供的服务量比较少，基础架构利用率很低，典型的 X86服务器部署的平均利用率仅为10至15。在终端网络节点中，新应用的服务系统增加了多台 PC 服务器和1台 SUN 小型机，再加上原有的服务系统中的多台服务器，对机房的电力供应和制冷都提出了更高的要求。通过对服务对象的调查分析，发现这些服务器在大多数情况下，提供很少的服务量，即使在闲置不提供服务的情况下，它们也会消
6、耗70-80的额定功耗。服务器的主要硬件性能指标如表1所示，服务器的软件配置如表2所示。由表1和2可以看出，8台服务器的实际工作负载都不重，其中服务器 G、H 已经非常老旧，但是电力消耗还很高，建议淘汰，运行在其之上的服务软件迁移到新购入的服务器上；服务器 A、B、c、E 都使用 Oracle lOg 作为后台数据库系统，鉴于 Oracle 10g 强大的服务能力，完全有能力将这四台服务器上的数据库整合在一台功能较为强大、运行稳定的服务器上。点击图片查看大图表1服务器性能指标点击图片查看大图表2服务器软件配置22虚拟化产品选择目前，服务器虚拟化市场的主要提供商是 VMware、微软和 Citr
7、ix 。这三家提供商的产品开发方向都是使 IT 资源更加集中到数据中心内。在决定服务器虚拟化部署方案之前，首先需要确定选择何种虚拟化产品软件。表3为上述三家提供商产品的性能比较。点击图片查看大图点击图片查看大图表3 VMware、微软和 Citrix 虚拟化产品性能比较表 根据表3中的各项指标的比较来看，VMware 公司的 VMware vSphere 虚拟化套件较之其它公司的虚拟化产品功能更强大，支持客户端系统更丰富，技术更加成熟。因此，在实际应用中，确定 VMware 公司的 VMware vSphere 虚拟化套件作为服务器虚拟化的基础软件。根据 VMware 公司官方资料显示，VMw
8、are vSphere 可以按需要随时将资源、应用程序甚至服务器分配到相应的位置。VMware 客户通过使用 VMware vSphere 整合其资源池和实现计算机的高可用性，通常可以节省50 到70的 IT 总成本。VMware vSphere 的主要优势如下： 可以在单个计算机上运行多个操作系统，包括 Windows、Linux 等等。 将多个虚拟机能够整合到一个物理设备中，可显著减少要管理的物理机数量，大幅提高处理资源和存储资源的利用率，并在降低能源成本的同时减少占用的数据中心空间。 虚拟机没有和底层硬件绑定，能够在不干扰用户的情况下移动虚拟机，显著提高环境的可靠性。 利用高级工具实现工
9、作负载平衡、容量规划、虚拟机实时迁移和自动化部署，大幅简化 IT 管理工作，从而提高管理效率。 支持快速转移和复制虚拟服务器，提供简单便捷的灾难恢复解决方案，实现硬件维护系统无停机，提高业务连续性。VMware vSphere 主要由基础构架服务、应用程序服务、 VMware vCenter Server 和客户端组成 (如图1)。VMware vSphere 是一套利用虚拟化功能将数据中心转换为简化的云计算基础架构的云操作系统，可作为无缝和动态操作环境管理大型基础架构，同时还能管理复杂的数据中心。对于 http:/ VMware vSphere 虚拟化套件中的所有软件，所以根据实际情况只需要
10、应VMware vSphere 的几个核心组件：VMware ESX/ESX i一个在物理服务器上运行的虚拟化层，它将处理器、内存、存储器和资源虚拟化为多个虚拟机。VMware vCenter C1 i ent一个允许用户从任何 Windows Pc 远程连接到 vCenter Server 或 ESX/ESXi 的界面。Vnetwork 分布式交换机(vDS)一种包括分布式虚拟交换机(vDS)的功能，此交换机跨多个 Esx/ESxi 主机，使当前网络维护活动显著减少并提高网络容量。这使得虚拟机可在跨多个主机进行迁移时确保其网络配置保持一致。点击图片查看大图图1 VMware vSphere
11、组件层23解决方案服务器 G 和 H 工作时间已经非常长，设备出现老化，计算处理能力较之新购入的服务器 A、B、c 和 D 相差悬殊，同时耗电非常高，将其淘汰势在必行，因此在服务器 G 和 H 上的旧服务系统需要进行迁移到虚拟机上。服务器 F 电源消耗有700W，将其系统迁移到虚拟机上，可以带来较客观的节电效益。由于 VMware vSphere 虚拟化的核心组件 vMware ESX/ESXi 专门针对于 X86服务器进行虚拟化，所以需要在联想万全 R350 G7服务器上安装 VMware ESX/ESXi 操作系统；同时，Sun Fire V445是一款功能相当强劲、可以长时间稳定运行的小
12、型机服务器，可以将运行在服务器 A、B 和 C 上的0rac1e 10g 数据整合到服务器 E 上的 Oracle 10g 数据库系统中，实现集中化管理，便于人员维护。联想万全 R350 G7服务器是联想09年推出的面向企业和行业用户开发的、具备超强系统性能表现的服务器，是一款技术领先，具备高可靠性、可管理性以及高扩展能力的服务器产品，其搭载的新一代 Intel 四核 Xeon 处理器系统处理能力大幅提升。根据软件和硬件系统要求，使用2台联想万全 R350 G7服务器和1台 Sun Fire V445服务器替代原有的8台服务器。具体的虚拟机资源分配如表4所示：点击图片查看大图表4虚拟机资源分配
13、表采用虚拟化的服务器分布拓扑图如图2所示：点击图片查看大图图2服务器虚拟化拓扑图通过 VMware vCenter C1ient 软件，维护人员可以使用一台 Windows PC 远程集中控制每个服务器上的虚拟机，显示结果和在原有服务器上的软件工作界面一致；同时，借助VMware vCenter C1lent 可以实时对各个虚拟机的资源使用情况进行分析和监控。安装过VMware ESX/ESXi 虚拟化操作系统的 用户可以发现，VMware ESX/ESXi 实际上是一款集成了 VMware 虚拟化软件的 Linux 系统，这样，有 Linux 使用经验的人员可以使用如 SecureCRT
14、之类的 SSH 远程终端仿真工具远程控制服务器 A 和 B，以及安装 Solaris系统的 SUN 服务器。借助 VMware vCenter C1 ient 和远程终端仿真工具软件，可以对物理主机和虚拟机上的操作系统进行控制，极大减少了维护人员的工作量。3虚拟化应用评估通过采用服务器虚拟化方案，需要管理的服务器数量从8台减少到3台，服务器数量减少了625；相应的，服务器耗电由改造前的5238W 降低到2288W，节电率达到563。在运行过程中，VMware ESX/ESXi 并不是按照表4提供的数据将内存和硬盘容量立即分配给各虚拟机，而是按照虚拟机操作系统实际运行的资源需求对其提供；也就是说
15、，即使安装了多个虚拟机，物理主机的资源使用率也不是100。为了评价经过虚拟化的服务器的性能，本文主要对 CPU 使用率、内存使用率和网卡的吞吐率三个性能指标进行分析。在实际使用过程中发现，服务器的大部分资源消耗主要是由于在虚拟机上安装操作系统而消耗的，应用软件的资源消耗并不高，表5为在虚拟机上只安装操作系统(情况 I)和安装应用服务软件(情况 II)的指标对比。点击图片查看大图表5虚拟机主要指标对比根据表5可以得出，即使在服务器上安装3-4个虚拟机，服务器的负载也只是占用了其全部计算量的1/3左右，内存的使用率较高是由于虚拟机系统本身需要占用一定的内存，网卡的带宽占用率相对来说是较低的。一般情
16、况下，在安装 VMware ESX/ESXi 系统的服务器上建立10个左右的虚拟机是比较合适的，这需要对服务器的内存容量和硬盘容量提出更高的要求。联想万全 R350 G7服务器具有高扩展性，最高支持48G 内存和8个 SATA/SAS 热插拔硬盘。如果对服务器 A 进行升级，将服务器 B 上的所有虚拟机利用 VMware vMotion 工具迁移到服务器 A 上，是完全可以实现的，同时将服务器 B 升级为服务器 A 的镜像服务器，采用 VMware 的 HA 技术，确保服务器 A 发生故障时，由服务器 B 接管服务器 A 的所有服务，这样不仅能够提高信息化系统中服务器的利用率和虚拟机的高可用性
17、，进而能够提高信息化系统的连续服务能力和灾难恢复能力。原理 如图3所示：点击图片查看大图图3 vMotion 迁移和 HA 原理4结束语对信息化系统终端节点机房的服务器虚拟化解决方案有效的减少了服务器的数量，提高了服务器的利用率，从而减少了电力资源的消耗、机房的制冷成本以及维护人员的工作量。VMware vSphere 作为一款利用虚拟化功能的云操作系统对终端节点机房进行服务器虚拟化已经初见成效，如果将其部署在更大规模的数据中心节点，其带来的经济效益会更为显著。随着云计算的广泛应用，在信息化系统中建立“私有云” ，将管理离散的硬件更改为管理虚拟化的共享资源池，对所有 IT 资源进行虚化，是下一步的研究工作。
