基于虛擬化技術(shù)的信息化系統(tǒng)服務(wù)器部署

前言

針對(duì)“一合服務(wù)器,，一個(gè)應(yīng)用程序”的傳統(tǒng)服務(wù)器部署模式，比較主流虛擬化軟件的特點(diǎn),，根據(jù)實(shí)際需求分析,，提出基于VMware vSphere虛擬架構(gòu)軟件的信息化系統(tǒng)服務(wù)器虛擬化部署方案。此方案提高了滿足多種應(yīng)用服務(wù)的服務(wù)器利用率,，有效減少了在線服務(wù)器的數(shù)量,，從而實(shí)現(xiàn)信息化系統(tǒng)的高可用性，以及顯著降低其部署成本,。

隨著信息化建設(shè)的不斷推進(jìn),，信息化系統(tǒng)中的硬件數(shù)量不斷增加，應(yīng)用軟件的使用范圍不斷擴(kuò)大,，使得各級(jí)信息化機(jī)房節(jié)點(diǎn)在管理和維護(hù)上的人力成本面臨更大壓力,。近年來(lái)，平臺(tái)虛擬化技術(shù)成為了國(guó)內(nèi)外計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),。在平臺(tái)基礎(chǔ)架構(gòu)方面,，利用虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)最高的服務(wù)器整合率，通過(guò)在每個(gè)物理處理器安裝多個(gè)臺(tái)虛擬機(jī),，從而降低硬件要求,、提高硬件利用率并提高能效。

1．虛擬化技術(shù)簡(jiǎn)介

虛擬化技術(shù)越來(lái)越受到學(xué)術(shù)界和IT業(yè)界的重視,，在各方面的應(yīng)用都十分廣泛,。目前，虛擬技術(shù)主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面 1：服務(wù)器合并,、服務(wù)器負(fù)荷調(diào)節(jié),、入侵檢測(cè)、沙箱,、錯(cuò)誤隔離fFau1t Isolation),、測(cè)試質(zhì)量保證、輔助系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)和調(diào)試,、高精度計(jì)算(HigPerformance Computing),、可信計(jì)算(Trusted Computing)。其中，服務(wù)器合并,，即服務(wù)器虛擬化,，對(duì)于各級(jí)信息化機(jī)房節(jié)點(diǎn)具有很多現(xiàn)實(shí)意義，它可以減少數(shù)量龐大的物理機(jī),，減少機(jī)房節(jié)點(diǎn)的占用面積,、機(jī)架空間，以及減少電源,、制冷,、電纜、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)設(shè)備,，有效降低日常運(yùn)行的電力成本,。

1．1服務(wù)器虛擬化介紹

服務(wù)器虛擬化就是將將操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序打包成虛擬機(jī)，從而讓操作系統(tǒng)和應(yīng)用具有很好的移動(dòng)性,。

服務(wù)器虛擬化具有四個(gè)重要特性

· 分區(qū)功能通過(guò)虛擬化可以切分服務(wù)器資源,，創(chuàng)建虛擬機(jī)運(yùn)行的獨(dú)立環(huán)境。

· 隔離能力運(yùn)行在同一物理服務(wù)器上的多個(gè)虛擬機(jī)之間可以相互隔離,，任何虛擬機(jī)的故障,，包括病毒感染、黑客攻擊等,，都不會(huì)影響其他的虛擬機(jī),。

· 封裝性服務(wù)器虛擬化的過(guò)程就是應(yīng)用封裝的過(guò)程，虛擬化封裝了操作系統(tǒng)和應(yīng)用成虛擬機(jī),。實(shí)際上,，封裝是虛擬機(jī)具有自由遷移能力的前提,。

· 硬件獨(dú)立性服務(wù)器虛擬化帶來(lái)了虛擬機(jī)和硬件相互依賴性的剝離,，為虛擬機(jī)的自由移動(dòng)提供了良好的平臺(tái)。

1．2虛擬機(jī)

虛擬機(jī)是運(yùn)行操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的軟件計(jì)算機(jī),，與物理機(jī)相似,。虛擬機(jī)包含一組規(guī)范和配置文件，由主機(jī)的物理資源支持 引,。每個(gè)虛擬機(jī)都有可提供與物理硬件相同的功能的虛擬設(shè)備,，而且在可移植能力、可管理性和安全性方面更出色,。

2服務(wù)器虛擬化部署方案

2．1需求分析

在實(shí)際應(yīng)用中,，出于對(duì)安全的考慮，需要將不同的應(yīng)用服務(wù)分開(kāi),，從而保證一個(gè)應(yīng)用服務(wù)崩潰或被攻擊而不影響到另一個(gè)應(yīng)用服務(wù),。同時(shí)，由于操作系統(tǒng)也不能保證自身的安全,，所以在實(shí)際應(yīng)用中,，不同的服務(wù)需要運(yùn)行在不同的操作系統(tǒng)之上,。這樣，一個(gè)或幾個(gè)操作系統(tǒng)的癱瘓不會(huì)影響到所有的服務(wù),。因此,，出于上述考慮，信息化系統(tǒng)采用資源隔離的技術(shù)手段,，將不同應(yīng)用服務(wù)分別部署在不同的服務(wù)器上,，屬于典型的“一臺(tái)服務(wù)器，一個(gè)應(yīng)用程序”的部署模式,，利用操作系統(tǒng)的訪問(wèn)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了資源的邏輯隔離,，確保服務(wù)對(duì)象對(duì)資源的安全使用和共享。在整個(gè)信息化系統(tǒng)中,，以處于最下層的終端網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)為例,，其提供的服務(wù)量比較少，基礎(chǔ)架構(gòu)利用率很低,，典型的X86服務(wù)器部署的平均利用率僅為10％至15％,。

在終端網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中，新應(yīng)用的服務(wù)系統(tǒng)增加了多臺(tái)PC服務(wù)器和1臺(tái)SUN小型機(jī),，再加上原有的服務(wù)系統(tǒng)中的多臺(tái)服務(wù)器,，對(duì)機(jī)房的電力供應(yīng)和制冷都提出了更高的要求。通過(guò)對(duì)服務(wù)對(duì)象的調(diào)查分析,，發(fā)現(xiàn)這些服務(wù)器在大多數(shù)情況下,，提供很少的服務(wù)量，即使在閑置不提供服務(wù)的情況下,，它們也會(huì)消耗70--80％的額定功耗,。

服務(wù)器的主要硬件性能指標(biāo)如表1所示，服務(wù)器的軟件配置如表2所示,。

由表1和2可以看出,，8臺(tái)服務(wù)器的實(shí)際工作負(fù)載都不重，其中服務(wù)器G,、H已經(jīng)非常老舊,，但是電力消耗還很高，建議淘汰,，運(yùn)行在其之上的服務(wù)軟件遷移到新購(gòu)入的服務(wù)器上,；服務(wù)器A、B,、c,、E都使用Oracle lOg作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，鑒于Oracle 10g強(qiáng)大的服務(wù)能力，完全有能力將這四臺(tái)服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫(kù)整合在一臺(tái)功能較為強(qiáng)大,、運(yùn)行穩(wěn)定的服務(wù)器上,。

表1服務(wù)器性能指標(biāo)

表2服務(wù)器軟件配置

2．2虛擬化產(chǎn)品選擇

目前，服務(wù)器虛擬化市場(chǎng)的主要提供商是VMware,、微軟和Citrix ,。這三家提供商的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方向都是使IT資源更加集中到數(shù)據(jù)中心內(nèi)。在決定服務(wù)器虛擬化部署方案之前,，首先需要確定選擇何種虛擬化產(chǎn)品軟件,。表3為上述三家提供商產(chǎn)品的性能比較。

表3 VMware,、微軟和Citrix虛擬化產(chǎn)品性能比較表

根據(jù)表3中的各項(xiàng)指標(biāo)的比較來(lái)看,，VMware公司的VMware vSphere虛擬化套件較之其它公司的虛擬化產(chǎn)品功能更強(qiáng)大，支持客戶端系統(tǒng)更豐富,，技術(shù)更加成熟,。因此，在實(shí)際應(yīng)用中,，確定VMware公司的VMware vSphere虛擬化套件作為服務(wù)器虛擬化的基礎(chǔ)軟件,。根據(jù)VMware公司官方資料顯示，VMware vSphere可以按需要隨時(shí)將資源,、應(yīng)用程序甚至服務(wù)器分配到相應(yīng)的位置,。VMware客戶通過(guò)使用VMware vSphere整合其資源池和實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的高可用性，通?？梢怨?jié)省50％ 到70％的IT總成本,。VMware vSphere的主要優(yōu)勢(shì)如下：

· 可以在單個(gè)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，包括Windows,、Linux等等,。

· 將多個(gè)虛擬機(jī)能夠整合到一個(gè)物理設(shè)備中，可顯著減少要管理的物理機(jī)數(shù)量,，大幅提高處理資源和存儲(chǔ)資源的利用率,，并在降低能源成本的同時(shí)減少占用的數(shù)據(jù)中心空間,。

· 虛擬機(jī)沒(méi)有和底層硬件綁定,，能夠在不干擾用戶的情況下移動(dòng)虛擬機(jī)，顯著提高環(huán)境的可靠性,。

· 利用高級(jí)工具實(shí)現(xiàn)工作負(fù)載平衡,、容量規(guī)劃、虛擬機(jī)實(shí)時(shí)遷移和自動(dòng)化部署,，大幅簡(jiǎn)化IT管理工作,，從而提高管理效率。

· 支持快速轉(zhuǎn)移和復(fù)制虛擬服務(wù)器，提供簡(jiǎn)單便捷的災(zāi)難恢復(fù)解決方案,，實(shí)現(xiàn)硬件維護(hù)系統(tǒng)無(wú)停機(jī),，提高業(yè)務(wù)連續(xù)性。

VMware vSphere主要由基礎(chǔ)構(gòu)架服務(wù),、應(yīng)用程序服務(wù),、VMware vCenter Server和客戶端組成 (如圖1)。

VMware vSphere是一套利用虛擬化功能將數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)換為簡(jiǎn)化的云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)的云操作系統(tǒng),，可作為無(wú)縫和動(dòng)態(tài)操作環(huán)境管理大型基礎(chǔ)架構(gòu),，同時(shí)還能管理復(fù)雜的數(shù)據(jù)中心。對(duì)于http://www.huisheliren.com/zixun/終端網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)而言,，因?yàn)闆](méi)有足夠的規(guī)模和硬件基礎(chǔ)應(yīng)用所有的VMware vSphere虛擬化套件中的所有軟件,，所以根據(jù)實(shí)際情況只需要應(yīng)VMware vSphere的幾個(gè)核心組件：

·VMware ESX/ESX i

一個(gè)在物理服務(wù)器上運(yùn)行的虛擬化層，它將處理器,、內(nèi)存,、存儲(chǔ)器和資源虛擬化為多個(gè)虛擬機(jī)。

·VMware vCenter C1 i ent

一個(gè)允許用戶從任何Windows Pc遠(yuǎn)程連接到vCenter Server或ESX/ESXi的界面,。

·Vnetwork分布式交換機(jī)(vDS)

一種包括分布式虛擬交換機(jī)(vDS)的功能,，此交換機(jī)跨多個(gè)Esx/ESxi主機(jī)，使當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)維護(hù)活動(dòng)顯著減少并提高網(wǎng)絡(luò)容量,。這使得虛擬機(jī)可在跨多個(gè)主機(jī)進(jìn)行遷移時(shí)確保其網(wǎng)絡(luò)配置保持一致,。

圖2服務(wù)器虛擬化拓?fù)鋱D

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