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摘 要：随着学院校园网应用需求不断增加，势必导致服务器数量增长过快，为简化管理，提高服务器利用率，在建设新一代数据中心时，我们采用了基于Vsphere虚拟化的服务器整合方案，本文则简要介绍了Vsphere虚拟化技术以及在学院新一代数据中心服务器虚拟化中的实践。
关键词：数据中心 服务器 虚拟化 整合
随着学院信息化技术的不断发展，各种应用系统的不断增加，校园网服务器数量越来越多，服务器管理日趋复杂。而且基本上每上一套信息化管理系统，均需要重新购置服务器，硬件成本大、资源利用率低，数据备份困难。如何更加合理地分配资源，提高服务器的利用率，节约硬件投入成本，满足更多的应用需求，是建设新一代数据中心和数字化校园的关键。
一、学院服务器系统应用现状
经过多年的发展，学院的网络中心已有各类服务器10多台，组成了庞大的服务器系统。随着服务器设备的不断增加，系统配置管理的时间增多，维护费用增加、灵活性和可靠性降低，系统资源闲置的问题日益明显。服务器系统实际利用率平均在35%左右。经过研究和分析认为，造成服务器系统适应能力差、利用率低下的主要有以下四种原因：
1.硬件采购缺乏统一规划
随着学院信息化建设的不断发展，很多教学系统、管理系统都需要增加服务器以支持其新的应用，结果导致服务器数量不断上升。而各类新增信息化系统往往都采用单独服务器单一部署，实际上每台服务器所运行的服务占用系统资源容量比服务器计划订购的资源容量要小很多，这就造成了相当大的成本和资源浪费。
2.软硬件资源配备复杂多样
多种多样的硬件平台、操作系统和应用程序，衍生了纷杂的信息服务系统。一些传统的应用程序使用老式的操作系统，通常这些应用在编写的时候就已经确定了不能与其他应用共享一台服务器。必然造成部分系统资源被闲置。
面临系统架构越来越复杂的现状，单纯机械的堆积服务器是不能解决应用增加与服务系统部分资源闲置的问题的，最有效的办法就是进行服务器虚拟化。服务器虚拟化技术是当今信息产业界最受关注的新技术之一，其价值已在许多环境中得到验证，越来越多的高校開始考虑借助虚拟化技术提高服务系统的处理效率。
二、虚拟化技术简介
1.虚拟化技术的概念
虚拟化是一种方法，本质上讲是指从逻辑角度而不是物理角度来对资源进行配置，是从单一的逻辑角度来看待不同的物理资源的方法。比如说，当前只有一台计算机，通过虚拟技术，在用户看来，似乎却是多台，每台都有其各自的CPU、内存、硬盘等物理资源。
对于用户，虚拟化技术实现了软件跟硬件分离，用户不需要考虑后台的具体硬件实现，而只需在虚拟层环境上运行自己的系统和软件。而这些系统和软件在运行时，也似乎跟后台的物理平台无关。
2.虚拟化技术的类型
虚拟化技术之所以会被广泛的采用，都有其应用背景，当前虚拟化技术大致看来主要有以下几种类型:拆分、整合、迁移。
（1）拆分。某台计算机性能较高，而工作负荷小，资源没有得到充分利用。这种情况适用于拆分虚拟技术，可以将这台计算机拆分为逻辑上的多台计算机，同时供多个用户使用。这样可以使此服务器的硬件资源得到充分的利用。
拆分形式的虚拟化示意图如下
（2）整合。当前有大量性能一般的计算机，但在气象预报、地质分析等领域，数据计算往往需要性能极高的计算机，此时可应用虚拟整合技术，将大量性能一般的计算机整合为一台计算机，以满足用户对整体性能的要求。
整合形式的虚拟化示意图如下：
（3）迁移。将一台逻辑服务器中的闲置的一部分资源动态的加入到另一台逻辑服务器中，提高另一方的性能，实现资源共享、跨系统平台应用等。
迁移形式的虚拟化示意图如下：
3.服务器虚拟化技术的现实意义
（1）减少服务器的数量，节约硬件成本。虚拟化技术可以支持实现物理资源和资源池的动态共享，可通过动态资源配置提高服务系统对应用的灵活适应力，满足不断变化的应用需求，将极大的提高每台服务器的利用率，从而降低整个服务器基础架构的总体拥有成本。
（2）降低管理复杂度，通过服务器虚拟化减少了物理服务器的数量，也就减少了相应的物理资源管理；隐藏物理资源的部分复杂性；简化了服务器部署、管理和维护工作，降低了管理费用。通过实现自动化、获得更好的信息和实现中央管理来简化公共管理任务；实现负载管理自动化。
（3）提高数据备份的可靠性，支持快速转移和复制虚拟服务器，提供一种简单便捷的灾难恢复解决方案，虚拟化技术可以实现较简单的共享机制无法实现的隔离和划分，可实现对数据和服务进行可控和安全的访问，带来具有透明负载均衡、动态迁移、故障自动隔离、系统自动重构的高可靠服务器应用环境。
三、学院新一代数据中心服务器虚拟化实践
在新一代数据中心建设的设计过程中，有两种选择，一是购买两台高性能的服务器和存储，采用虚拟化技术实现各类新增应用的平台和系统支持；二是按常规购买6～7台普通的服务器单独架设。从成本上来看，两种方案基本差不多，但从技术优势和管理上看，服务器虚拟化的优点的显而易见的，所以我们也毫不犹豫地选择了第一种方案。
1.服务器虚拟化的软件选择
在服务器虚拟化的软件选择上，我们综合软件功能、市场占有率、易使用程度和使用熟悉度等方面，最终选择了VMware vSphere作为新一代数据中心的服务器虚拟化软件。
VMware vSphere是业界业界首款云计算操作系统，它利用虚拟化的强大能力将数据中心转换为显著简化的云计算基础架构，使IT组织能够利用内部和外部资源，安全和低风险地提供新一代灵活可靠的IT服务。其软件架构如下图所示：
其主要功能及优势如下：
（1）整合和持续地优化服务器、存储和网络硬件。 VMware vSphere 在更少的服务器上的虚拟机中运行应用程序，更高效地利用存储设备和网络资源，从而消除了服务器数量剧增现象。凭借独特的动态优化和内存管理功能，可以实现最高的每服务器整合率。VMware vSphere实现服务器、存储设备和网络硬件的全面虚拟化，从而降低硬件管理的复杂性。调查表明，VMware vSphere可以将每个应用程序的资金成本平均大幅削减 50%，运营（人力）成本削减 60% 以上。 （2）通过简单、经济高效的高可用性和灾难恢复改进业务连续性。VMware vSphere能够建立安全、牢不可破的基础架构，即使发生硬件故障甚至整个数据中心宕机，也可以保持业务正常运行。VMware vSphere 不仅消除了由于计划内的服务器、存储设备或网络维护活动导致的应用程序宕机，而且还针对服务器故障等计划外宕机提供简单、经济高效的高可用性。Vmware vSphere还可以简化数据中心完全宕机的恢复，而无需昂贵的冗余硬件。
（3）简化 IT 操作。VMware vSphere平台简化了跨多个位置、远程和分支机构并包括各种类型应用程序和操作系统的测试、开发和生产环境的操作管理。VMware vSphere支持轻松共享和替换硬件资源，并通过公共的策略集、操作流程和跨不同应用程序及业务用户组的自动管理来简化管理。
（4）VMware vSphere 简化了业务服务调配，无论物理基础架构如何或服务的实际位置在何处，都可以始终如一地保证服务级别。这不仅降低了运营开销，而且还可以跨内部或外部云计算基础架构实现应用程序移动性，而不会降低服务级别或需要自定义。
2.服务器虚拟化的架构设计
在架构设计上，我们针对各类信息化系统、系统数据库、支持操作系统平台等特点，详细规划了新一代数据中心服务器虚拟化的实施步骤，具体包括以下几个方面：
（1）建立虚拟化数据中心。采用Vmware Vsphere虚拟化技术将两台物理服务器直接虚拟化，并在一台老服务器上安装Vcenter Server管理端，在管理机器上安装Vsphere Client客户端，初步建立虛拟化数据中心。
（2）建立虚拟服务器，满足新的应用系统。在Vsphere虚拟化数据中心上，根据各类信息化系统的应用负载、存储空间、并发用户数和用户满足度等各项参数，配置相应的虚拟服务器，包括分配CPU、内存、硬盘大小及虚拟网络类型等，建立冗余的虚拟应用环境，既满足数据的快速拷贝，又能满足数据系统的灾难恢复的需要。
（3）迁移部分旧应用系统至虚拟化平台。利用虚拟工具中的迁移助手将多个不同物理服务器中的系统迁移到虚拟服务器上，建立独立的虚拟机，提高了服务器的实际使用率，提升了应用平台的整体性能和降低了管理复杂度。
（4）整合部分常用应用。根据信息资源种类不同，将功能相同或相近的应用进行整合，建立虚拟服务器机群，如Web服务、FTP服务等迁移到相同的虚拟机上，使用虚拟IP地址，提高系统安全性能。
3.服务器虚拟化方案
本方案拓扑架构示意图如下：
硬件采用两台IBM System x3850 X5服务器和一台IBM Storage DS5020存储阵列，每台服务器均配置双HBA卡，通过光纤连接到存储阵列的双控制器上，保证了整个硬件平台的冗余。软件选用VMware vSphere4.1 Enterprise版本，提供了诸如HA、DRS、Vmotion的高级功能特性，方便用户快速调整虚拟机的分布、资源的利用及当故障出现时的快速恢复能力，配合其提供的Data Recovery或者VCB备份接口功能则可对虚拟机文件进行快速的备份及恢复，另外虚拟化所具备的克隆技术则可以大大缩短新的业务平台或测试平台建设时间。独立的虚拟机管理服务器则提供了对整个虚拟化平台的集中化管理能力，通过集中化管理来大大提升整个平台的管理效率。通过虚拟化技术的使用也解决了新一代数据中心存在的硬件设备资源利用低及大量硬件设备所造成的数据中心供电、散热等问题。
4.服务器虚拟化平台的最终实现
经过技术攻关和不懈努力，我们最终实现了学院新一代数据中心的服务器虚拟化方案，新一代数据中心平台示意图如下：
从满足的应用来看，新一代数据中心可以满足基于Window、Linux等操作系统、Sql Server、Oracle、Mysql等数据库的各类应用的快速部署，并实现了Web服务器、Ftp服务器等资源的整合和共享，而且实践和管理简单快捷。
四、结束语
在我们建设新一代数据中心的过程中，虽然遇到了很多技术问题，但最终都得以解决。过去的数据中心建设重在IT基础架构建设，现在和未来必将侧重于建设领先的虚拟化云计算环境。而在云计算大行其道的时代里，服务器虚拟化技术则是重中之重。我们相信，在虚拟化技术的支持下，新一代数据中心会给学院的信息化进程提供一个良好的平台基础，学院的信息化建设的明天会越来越美好。
参考文献：
[1]谭文辉.利用VMware实现数据中心服务器虚拟化[J].舰船电子工程.2008（6）
[2]周铁成.虚拟化技术在数据中心架构中的应用研究[J].现代计算机（专业版），2009（4）
[3]张文盛.虚拟化服务器的应用研究[J].办公自动化, 2010（08）
关键词：数据中心 服务器 虚拟化 整合
随着学院信息化技术的不断发展，各种应用系统的不断增加，校园网服务器数量越来越多，服务器管理日趋复杂。而且基本上每上一套信息化管理系统，均需要重新购置服务器，硬件成本大、资源利用率低，数据备份困难。如何更加合理地分配资源，提高服务器的利用率，节约硬件投入成本，满足更多的应用需求，是建设新一代数据中心和数字化校园的关键。
一、学院服务器系统应用现状
经过多年的发展，学院的网络中心已有各类服务器10多台，组成了庞大的服务器系统。随着服务器设备的不断增加，系统配置管理的时间增多，维护费用增加、灵活性和可靠性降低，系统资源闲置的问题日益明显。服务器系统实际利用率平均在35%左右。经过研究和分析认为，造成服务器系统适应能力差、利用率低下的主要有以下四种原因：
1.硬件采购缺乏统一规划
随着学院信息化建设的不断发展，很多教学系统、管理系统都需要增加服务器以支持其新的应用，结果导致服务器数量不断上升。而各类新增信息化系统往往都采用单独服务器单一部署，实际上每台服务器所运行的服务占用系统资源容量比服务器计划订购的资源容量要小很多，这就造成了相当大的成本和资源浪费。
2.软硬件资源配备复杂多样
多种多样的硬件平台、操作系统和应用程序，衍生了纷杂的信息服务系统。一些传统的应用程序使用老式的操作系统，通常这些应用在编写的时候就已经确定了不能与其他应用共享一台服务器。必然造成部分系统资源被闲置。
面临系统架构越来越复杂的现状，单纯机械的堆积服务器是不能解决应用增加与服务系统部分资源闲置的问题的，最有效的办法就是进行服务器虚拟化。服务器虚拟化技术是当今信息产业界最受关注的新技术之一，其价值已在许多环境中得到验证，越来越多的高校開始考虑借助虚拟化技术提高服务系统的处理效率。
二、虚拟化技术简介
1.虚拟化技术的概念
虚拟化是一种方法，本质上讲是指从逻辑角度而不是物理角度来对资源进行配置，是从单一的逻辑角度来看待不同的物理资源的方法。比如说，当前只有一台计算机，通过虚拟技术，在用户看来，似乎却是多台，每台都有其各自的CPU、内存、硬盘等物理资源。
对于用户，虚拟化技术实现了软件跟硬件分离，用户不需要考虑后台的具体硬件实现，而只需在虚拟层环境上运行自己的系统和软件。而这些系统和软件在运行时，也似乎跟后台的物理平台无关。
2.虚拟化技术的类型
虚拟化技术之所以会被广泛的采用，都有其应用背景，当前虚拟化技术大致看来主要有以下几种类型:拆分、整合、迁移。
（1）拆分。某台计算机性能较高，而工作负荷小，资源没有得到充分利用。这种情况适用于拆分虚拟技术，可以将这台计算机拆分为逻辑上的多台计算机，同时供多个用户使用。这样可以使此服务器的硬件资源得到充分的利用。
拆分形式的虚拟化示意图如下
（2）整合。当前有大量性能一般的计算机，但在气象预报、地质分析等领域，数据计算往往需要性能极高的计算机，此时可应用虚拟整合技术，将大量性能一般的计算机整合为一台计算机，以满足用户对整体性能的要求。
整合形式的虚拟化示意图如下：
（3）迁移。将一台逻辑服务器中的闲置的一部分资源动态的加入到另一台逻辑服务器中，提高另一方的性能，实现资源共享、跨系统平台应用等。
迁移形式的虚拟化示意图如下：
3.服务器虚拟化技术的现实意义
（1）减少服务器的数量，节约硬件成本。虚拟化技术可以支持实现物理资源和资源池的动态共享，可通过动态资源配置提高服务系统对应用的灵活适应力，满足不断变化的应用需求，将极大的提高每台服务器的利用率，从而降低整个服务器基础架构的总体拥有成本。
（2）降低管理复杂度，通过服务器虚拟化减少了物理服务器的数量，也就减少了相应的物理资源管理；隐藏物理资源的部分复杂性；简化了服务器部署、管理和维护工作，降低了管理费用。通过实现自动化、获得更好的信息和实现中央管理来简化公共管理任务；实现负载管理自动化。
（3）提高数据备份的可靠性，支持快速转移和复制虚拟服务器，提供一种简单便捷的灾难恢复解决方案，虚拟化技术可以实现较简单的共享机制无法实现的隔离和划分，可实现对数据和服务进行可控和安全的访问，带来具有透明负载均衡、动态迁移、故障自动隔离、系统自动重构的高可靠服务器应用环境。
三、学院新一代数据中心服务器虚拟化实践
在新一代数据中心建设的设计过程中，有两种选择，一是购买两台高性能的服务器和存储，采用虚拟化技术实现各类新增应用的平台和系统支持；二是按常规购买6～7台普通的服务器单独架设。从成本上来看，两种方案基本差不多，但从技术优势和管理上看，服务器虚拟化的优点的显而易见的，所以我们也毫不犹豫地选择了第一种方案。
1.服务器虚拟化的软件选择
在服务器虚拟化的软件选择上，我们综合软件功能、市场占有率、易使用程度和使用熟悉度等方面，最终选择了VMware vSphere作为新一代数据中心的服务器虚拟化软件。
VMware vSphere是业界业界首款云计算操作系统，它利用虚拟化的强大能力将数据中心转换为显著简化的云计算基础架构，使IT组织能够利用内部和外部资源，安全和低风险地提供新一代灵活可靠的IT服务。其软件架构如下图所示：
其主要功能及优势如下：
（1）整合和持续地优化服务器、存储和网络硬件。 VMware vSphere 在更少的服务器上的虚拟机中运行应用程序，更高效地利用存储设备和网络资源，从而消除了服务器数量剧增现象。凭借独特的动态优化和内存管理功能，可以实现最高的每服务器整合率。VMware vSphere实现服务器、存储设备和网络硬件的全面虚拟化，从而降低硬件管理的复杂性。调查表明，VMware vSphere可以将每个应用程序的资金成本平均大幅削减 50%，运营（人力）成本削减 60% 以上。 （2）通过简单、经济高效的高可用性和灾难恢复改进业务连续性。VMware vSphere能够建立安全、牢不可破的基础架构，即使发生硬件故障甚至整个数据中心宕机，也可以保持业务正常运行。VMware vSphere 不仅消除了由于计划内的服务器、存储设备或网络维护活动导致的应用程序宕机，而且还针对服务器故障等计划外宕机提供简单、经济高效的高可用性。Vmware vSphere还可以简化数据中心完全宕机的恢复，而无需昂贵的冗余硬件。
（3）简化 IT 操作。VMware vSphere平台简化了跨多个位置、远程和分支机构并包括各种类型应用程序和操作系统的测试、开发和生产环境的操作管理。VMware vSphere支持轻松共享和替换硬件资源，并通过公共的策略集、操作流程和跨不同应用程序及业务用户组的自动管理来简化管理。
（4）VMware vSphere 简化了业务服务调配，无论物理基础架构如何或服务的实际位置在何处，都可以始终如一地保证服务级别。这不仅降低了运营开销，而且还可以跨内部或外部云计算基础架构实现应用程序移动性，而不会降低服务级别或需要自定义。
2.服务器虚拟化的架构设计
在架构设计上，我们针对各类信息化系统、系统数据库、支持操作系统平台等特点，详细规划了新一代数据中心服务器虚拟化的实施步骤，具体包括以下几个方面：
（1）建立虚拟化数据中心。采用Vmware Vsphere虚拟化技术将两台物理服务器直接虚拟化，并在一台老服务器上安装Vcenter Server管理端，在管理机器上安装Vsphere Client客户端，初步建立虛拟化数据中心。
（2）建立虚拟服务器，满足新的应用系统。在Vsphere虚拟化数据中心上，根据各类信息化系统的应用负载、存储空间、并发用户数和用户满足度等各项参数，配置相应的虚拟服务器，包括分配CPU、内存、硬盘大小及虚拟网络类型等，建立冗余的虚拟应用环境，既满足数据的快速拷贝，又能满足数据系统的灾难恢复的需要。
（3）迁移部分旧应用系统至虚拟化平台。利用虚拟工具中的迁移助手将多个不同物理服务器中的系统迁移到虚拟服务器上，建立独立的虚拟机，提高了服务器的实际使用率，提升了应用平台的整体性能和降低了管理复杂度。
（4）整合部分常用应用。根据信息资源种类不同，将功能相同或相近的应用进行整合，建立虚拟服务器机群，如Web服务、FTP服务等迁移到相同的虚拟机上，使用虚拟IP地址，提高系统安全性能。
3.服务器虚拟化方案
本方案拓扑架构示意图如下：
硬件采用两台IBM System x3850 X5服务器和一台IBM Storage DS5020存储阵列，每台服务器均配置双HBA卡，通过光纤连接到存储阵列的双控制器上，保证了整个硬件平台的冗余。软件选用VMware vSphere4.1 Enterprise版本，提供了诸如HA、DRS、Vmotion的高级功能特性，方便用户快速调整虚拟机的分布、资源的利用及当故障出现时的快速恢复能力，配合其提供的Data Recovery或者VCB备份接口功能则可对虚拟机文件进行快速的备份及恢复，另外虚拟化所具备的克隆技术则可以大大缩短新的业务平台或测试平台建设时间。独立的虚拟机管理服务器则提供了对整个虚拟化平台的集中化管理能力，通过集中化管理来大大提升整个平台的管理效率。通过虚拟化技术的使用也解决了新一代数据中心存在的硬件设备资源利用低及大量硬件设备所造成的数据中心供电、散热等问题。
4.服务器虚拟化平台的最终实现
经过技术攻关和不懈努力，我们最终实现了学院新一代数据中心的服务器虚拟化方案，新一代数据中心平台示意图如下：
从满足的应用来看，新一代数据中心可以满足基于Window、Linux等操作系统、Sql Server、Oracle、Mysql等数据库的各类应用的快速部署，并实现了Web服务器、Ftp服务器等资源的整合和共享，而且实践和管理简单快捷。
四、结束语
在我们建设新一代数据中心的过程中，虽然遇到了很多技术问题，但最终都得以解决。过去的数据中心建设重在IT基础架构建设，现在和未来必将侧重于建设领先的虚拟化云计算环境。而在云计算大行其道的时代里，服务器虚拟化技术则是重中之重。我们相信，在虚拟化技术的支持下，新一代数据中心会给学院的信息化进程提供一个良好的平台基础，学院的信息化建设的明天会越来越美好。
参考文献：
[1]谭文辉.利用VMware实现数据中心服务器虚拟化[J].舰船电子工程.2008（6）
[2]周铁成.虚拟化技术在数据中心架构中的应用研究[J].现代计算机（专业版），2009（4）
[3]张文盛.虚拟化服务器的应用研究[J].办公自动化, 2010（08）