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(duì)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(jí)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(duì)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(duì)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(duì)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(jí)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(tái)具備虛擬技術(shù)的服務(wù)器上完全能夠?qū)崿F(xiàn)幾十臺(tái)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(tái)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(tái)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(tái)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(tái)硬件設(shè)備，得到一臺(tái)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(dòng)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(tái)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(jí)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(duì)于企業(yè)管理而言，對(duì)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(tái)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(duì)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(tái)會(huì)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(huì)使得應(yīng)用軟件平臺(tái)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(duì)于以往的服務(wù)器系統(tǒng)，在進(jìn)行調(diào)整或者升級(jí)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(dòng)升級(jí)過程。而在必須系統(tǒng)升級(jí)過程中，就會(huì)在一定程度上，影響用戶的使用。針對(duì)上面所提出的對(duì)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(duì)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(tái)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(duì)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(chǔ)到其他位置；在系統(tǒng)內(nèi)部的虛擬機(jī)對(duì)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(tái)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(duì)于安裝的虛擬機(jī)對(duì)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(dòng)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(tái)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(duì)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(tái)服務(wù)器，在這里對(duì)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(duì)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(duì)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(tái)物理服務(wù)器能夠直接通過虛擬技術(shù)虛擬出20臺(tái)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(tái)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(duì)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(dòng)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(tái)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(duì)業(yè)務(wù)的級(jí)別進(jìn)行優(yōu)先級(jí)評(píng)估，按照優(yōu)先級(jí)為應(yīng)用程序進(jìn)行動(dòng)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(huì)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