服務器虛擬化技術論文(2)
服務器虛擬化技術論文
服務器虛擬化技術論文篇二
服務器虛擬化技術與應用
摘 要：本文主要闡述了服務器虛擬化技術、虛擬化軟件VMware及其應用,并探討了使用服務器虛擬化技術和VMware軟件來進行應用系統(tǒng)整合的實現(xiàn)技術、方案設計和操作步驟，對實施過程中出現(xiàn)的問題找出了解決辦法。
關鍵詞：服務器虛擬化; VMware
中圖分類號：TP368.5文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315(2014)03-169-002
我局近年以來信息化工作飛速發(fā)展，隨之而來的是應用系統(tǒng)服務器的數(shù)量快速增加，我局中心機房的服務器數(shù)量已增加至18臺，且有繼續(xù)增加的可能。
由于服務器數(shù)量較多，而服務器利用率很低(平均值15%)，導致系統(tǒng)維護困難，資源不能有效利用，采購成本和運行成本增加。服務器無法靈活調配，不能快速地對新的業(yè)務需求做出響應。軟件硬件維護升級困難，業(yè)務系統(tǒng)和服務器不得不停機，無法保證24 小時運行。
如何才能充分提高服務器的利用率，加快應用系統(tǒng)部署的速度，提供高可靠、高可用的應用服務，簡化管理的復雜性，提高整體系統(tǒng)的可用性，服務器虛擬化技術的引入，為我們提供了一套可行的方案。為此，2013年3月，我局實施了“服務器虛擬化試點項目”。在這個項目中，本人作為項目負責人，主要擔任系統(tǒng)整體規(guī)劃和設計工作。
1.服務器虛擬化技術
服務器虛擬化，形象表述就是把一臺物理的服務器虛擬化為多個虛擬機，通過這種技術，在一臺機器上可以支持Linux、Windows、UNIX等操作系統(tǒng)同時運行。它將物理機器、操作系統(tǒng)及其應用程序打包成為一個文件,稱之為虛擬機VM。虛擬化將提高服務器的利用率, 減少系統(tǒng)管理的復雜度,促進服務器的可用性, 減少服務器的需求數(shù)量,節(jié)省投資和維護成本等。
從計算機虛擬化技術的應用上看有兩大類:硬件虛擬化技術和軟件虛擬化技術。
硬件虛擬化技術的特點是運用動態(tài)邏輯分區(qū)技術,即將一個物理服務器分割為多個具有獨立CPU、內存和I/O資源的邏輯服務器(也稱虛擬機)，在各個虛擬機上安裝并獨立運行不同的操作系統(tǒng)。
軟件虛擬化技術是在實體主機的硬件系統(tǒng)和操作系統(tǒng)之間建立一個稱為虛擬機監(jiān)視器VMM的軟件監(jiān)控層,操作系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)的通信，通過VMM的分析和轉換后，再轉向控制硬件系統(tǒng)。由于VMM對系統(tǒng)指令的攔截和轉換的特殊作用，使得在VMM上可同時支持多個異構操作系統(tǒng)的運行。
當然,采用軟件虛擬化技術,會使系統(tǒng)的整體性能受到一定的影響(估計近10%-30%),但相對于整個的實際使用效率,特別是讓服務器的利用率從15%提高到60%以上這個事實來看,這個代價是值得的。
目前較為成熟，得到廣泛應用軟件虛擬技術的是VMware的vSphere。
2.VMware虛擬架構套件vSphere
vSphere主要包括以下組件：
VMwareESX虛擬化平臺
ESX Server 5.0是VMware虛擬架構套件vSphere的基礎組成部分，是動態(tài)、自我優(yōu)化的IT基礎結構的基礎。它直接安裝在物理服務器的裸機上，將物理服務器上的處理器、內存、存儲器和網絡資源抽象到多個虛擬機中。每個虛擬機與服務器硬件及其他虛擬機相隔離，確保當某個虛擬機崩潰時不會影響其他虛擬機。
VMware Virtual Center管理中心
Virtual Center 是一套虛擬架構的管理軟件，能快速實現(xiàn)應用程序和系統(tǒng)服務的重配置和再分配，它仿佛一個邏輯的虛擬機池，可管理全部的虛擬機資源。VMware
VMware HA
VMware HA用來解決系統(tǒng)高可用性問題。VMware HA同時針對于硬件服務器和虛擬服務器，硬件服務器出現(xiàn)故障時，VMware HA機制可以把出現(xiàn)故障的物理服務器上的虛擬機都遷移到同一個集群內的其他物理服務器上。虛擬服務器出現(xiàn)故障時，比如系統(tǒng)出現(xiàn)死機藍屏時，VMware HA檢測機制會通過VMware Tools來重新引導虛擬服務器。
VMware Vmotion
VMware Vmotion 用來解決系統(tǒng)實時在線遷移問題，一臺虛擬機發(fā)生故障時，管理員可使用VMware Vmotion平滑地將這臺虛擬機在線遷移到另一臺虛擬機，在此過程中，服務器不需要停機，從而有效地保證業(yè)務的連續(xù)性。
VMware DRS
VMware DRS用來解決動態(tài)資源調配問題。VMware DRS 持續(xù)監(jiān)控各資源池的利用率，并可創(chuàng)建規(guī)則和策略，智能地根據(jù)業(yè)務需求來調整資源，將資源動態(tài)分配給優(yōu)先級最高的應用程序。
3.服務器虛擬化相關技術在我局的應用
我局目前擁有的18臺服務器，運行包括財務、檔案、人事、防病毒、視頻會議、內外網站、OA系統(tǒng)、船舶動態(tài)監(jiān)控、船舶調度等14套不同的業(yè)務應用系統(tǒng)。這次實施的“服務器虛擬化試點項目”，準備將其中運行在15臺服務器上的12套業(yè)務系統(tǒng)整合到虛擬服務器上，將服務器數(shù)量減少到8臺以下，并實現(xiàn)以下三個主要目標：
主機能夠動態(tài)遷移;
能夠徹底杜絕當機造成的業(yè)務中斷;
資源分配與調度科學可控化。
經過詳細的需求分析和技術論證，我們選擇了VMware的vSphere虛擬化套件來實施本次項目，并設計以下服務器虛擬化整合的方案：
利用我局現(xiàn)有的2臺HP 580G5服務器和2臺IBM 3850服務器作為物理服務器，后端利用千兆交換機連接1臺DELL PS4000 iSCSI SAN陣列作為共享存儲設備，采用vSphere5.0建立虛擬化集群,在此集群上建立虛擬機應用。主要策略是根據(jù)各個應用系統(tǒng)的配置和系統(tǒng)開銷建立虛擬服務器，從而做到各應用的負載均衡。
虛擬化應用的具體實施步驟如下:
(1)根據(jù)虛擬化架構,配置物理服務器,搭建集群平臺。首先對4臺服務器安裝ESX 5.0系統(tǒng)，將安裝了ESX5.0系統(tǒng)的每一臺服務器與SAN網絡存儲相連; 然后4臺ESX服務器相互做地址解析,建立虛擬化集群。
(2)安裝Vcentre Server5.0對虛擬化集群進行統(tǒng)一管理;安裝ESX的補丁和更新。
(3)配置虛擬機，部署應用。建立虛擬機模板，根據(jù)各應用的要求建立Windows 2000、2003和2008三個模板，利用三個模板轉換出12臺虛擬機;然后根據(jù)各應用系統(tǒng)需求情況對各個虛擬機的CPU、內存和硬盤進行調撥。
(4)通過VMware Vmotion遷移各應用系統(tǒng)。Vmotion可以對Windows Server系統(tǒng)、Linux系統(tǒng)和UNIX系統(tǒng)進行靈活的遷移，在不改變物理機原有配置情況下，方便地把物理機轉換成虛擬機，而且相關的硬件信息都保存在ESX中。轉換后的虛擬機還可以進行克隆和復制。
(5)進行系統(tǒng)測試。我們對HA、DRS和業(yè)務系統(tǒng)故障轉移等功能進行了實驗，實驗證明了這些功能都可以實現(xiàn)。
vSphere5.0功能雖然非常強大, 但是在實施過程中我們也遇到了一些問題。在我們的配置和應用實施中主要遇到以下問題:
(1)通過VMware Vmotion遷移應用系統(tǒng)問題。我們使用VMware Vmotion遷移一個基于WINDOWS 2000 SP1操作系統(tǒng)的應用系統(tǒng)時，遷移后的應用系統(tǒng)始終無法正常運行。最后，我們利用Symantec系統(tǒng)備份軟件對該應用系統(tǒng)進行系統(tǒng)備份，再通過在Windows 2000虛擬機中進行系統(tǒng)恢復的方法，實現(xiàn)了該應用系統(tǒng)的遷移。
(2)虛擬機熱遷移問題。我們使用的服務器有HP和IBM的兩個品牌，CPU不一樣，可以放在一個虛擬群集中，HA功能可以使用，但是VMotion遷移功能只能在同品牌服務器之間進行，虛擬機無法在不同品牌服務器之間進行熱遷移。對此問題，我們經過技術研究，最后通過修改虛擬機的CPU ID，實現(xiàn)了不同品牌服務器之間虛擬機的熱遷移。
(3)加密狗USB-key問題。帶加密狗的業(yè)務系統(tǒng)遷移到虛擬機上后，可以在虛擬機上進行添加UBS設備和控制器來識別加密狗，但是在業(yè)務系統(tǒng)進行Vmotion轉移功能時，會出現(xiàn)虛擬機遷移到其他物理服務器上無法識別加密狗的問題。對此問題，我們通過購買、安裝USB OVER IP網絡USB集線器設備，實現(xiàn)了帶加密狗業(yè)務系統(tǒng)在進行Vmotion轉移功能后同樣能夠識別加密狗信息。
(4)數(shù)據(jù)備份問題。由于本次遷移業(yè)務數(shù)據(jù)全存儲在1臺DELL PS4000設備上，現(xiàn)有的備份策略是基于Vmware自帶的備份軟件，而此軟件有一定不可控備份機制問題，有時會導致部分數(shù)據(jù)備份失敗。對此問題，我們所采取的措施是：利用操作系統(tǒng)自帶備份和Vmware自帶備份軟件，配合進行數(shù)據(jù)臨時性的備份機制。今后將購置專業(yè)的備份軟件進行數(shù)據(jù)備份，以徹底解決此問題。
通過虛擬化技術的使用，服務器的利用率明顯得到提高，從平均值15%提高到了60%左右，充分利用了服務器的性能;主機能夠在4臺物理服務器間動態(tài)遷移，主機停機維護時不再需要中斷服務，徹底杜絕當機造成的業(yè)務中斷;對于每項應用系統(tǒng)的資源分配可以做到各取所需，有效地利用了系統(tǒng)資源。
“服務器虛擬化試點項目”的實施，堅定了我們今后在虛擬化技術使用上的信心。隨著虛擬化技術的日臻完善，虛擬化的理念和虛擬化的解決方案必將會得到越來越多的信賴和應用。
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