服務(wù)器虛擬化技術(shù)論文(2)
服務(wù)器虛擬化技術(shù)論文
服務(wù)器虛擬化技術(shù)論文篇二
服務(wù)器虛擬化技術(shù)與應(yīng)用
摘 要：本文主要闡述了服務(wù)器虛擬化技術(shù)、虛擬化軟件VMware及其應(yīng)用,并探討了使用服務(wù)器虛擬化技術(shù)和VMware軟件來進行應(yīng)用系統(tǒng)整合的實現(xiàn)技術(shù)、方案設(shè)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(guān)鍵詞：服務(wù)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(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器的數(shù)量快速增加，我局中心機房的服務(wù)器數(shù)量已增加至18臺，且有繼續(xù)增加的可能。
由于服務(wù)器數(shù)量較多，而服務(wù)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(wù)器無法靈活調(diào)配，不能快速地對新的業(yè)務(wù)需求做出響應(yīng)。軟件硬件維護升級困難，業(yè)務(wù)系統(tǒng)和服務(wù)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(wù)器的利用率，加快應(yīng)用系統(tǒng)部署的速度，提供高可靠、高可用的應(yīng)用服務(wù)，簡化管理的復雜性，提高整體系統(tǒng)的可用性，服務(wù)器虛擬化技術(shù)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(wù)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(shè)計工作。
1.服務(wù)器虛擬化技術(shù)
服務(wù)器虛擬化，形象表述就是把一臺物理的服務(wù)器虛擬化為多個虛擬機，通過這種技術(shù)，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(yīng)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(wù)器的利用率, 減少系統(tǒng)管理的復雜度,促進服務(wù)器的可用性, 減少服務(wù)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(shù)的應(yīng)用上看有兩大類:硬件虛擬化技術(shù)和軟件虛擬化技術(shù)。
硬件虛擬化技術(shù)的特點是運用動態(tài)邏輯分區(qū)技術(shù),即將一個物理服務(wù)器分割為多個具有獨立CPU、內(nèi)存和I/O資源的邏輯服務(wù)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(shù)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(zhuǎn)換后，再轉(zhuǎn)向控制硬件系統(tǒng)。由于VMM對系統(tǒng)指令的攔截和轉(zhuǎn)換的特殊作用，使得在VMM上可同時支持多個異構(gòu)操作系統(tǒng)的運行。
當然,采用軟件虛擬化技術(shù),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(wù)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(yīng)用軟件虛擬技術(shù)的是VMware的vSphere。
2.VMware虛擬架構(gòu)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(gòu)套件vSphere的基礎(chǔ)組成部分，是動態(tài)、自我優(yōu)化的IT基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。它直接安裝在物理服務(wù)器的裸機上，將物理服務(wù)器上的處理器、內(nèi)存、存儲器和網(wǎng)絡(luò)資源抽象到多個虛擬機中。每個虛擬機與服務(wù)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(gòu)的管理軟件，能快速實現(xiàn)應(yīng)用程序和系統(tǒng)服務(wù)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(wù)器和虛擬服務(wù)器，硬件服務(wù)器出現(xiàn)故障時，VMware HA機制可以把出現(xiàn)故障的物理服務(wù)器上的虛擬機都遷移到同一個集群內(nèi)的其他物理服務(wù)器上。虛擬服務(wù)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(wù)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(wù)器不需要停機，從而有效地保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性。
VMware DRS
VMware DRS用來解決動態(tài)資源調(diào)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(wù)需求來調(diào)整資源，將資源動態(tài)分配給優(yōu)先級最高的應(yīng)用程序。
3.服務(wù)器虛擬化相關(guān)技術(shù)在我局的應(yīng)用
我局目前擁有的18臺服務(wù)器，運行包括財務(wù)、檔案、人事、防病毒、視頻會議、內(nèi)外網(wǎng)站、OA系統(tǒng)、船舶動態(tài)監(jiān)控、船舶調(diào)度等14套不同的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。這次實施的“服務(wù)器虛擬化試點項目”，準備將其中運行在15臺服務(wù)器上的12套業(yè)務(wù)系統(tǒng)整合到虛擬服務(wù)器上，將服務(wù)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(wù)中斷;
資源分配與調(diào)度科學可控化。
經(jīng)過詳細的需求分析和技術(shù)論證，我們選擇了VMware的vSphere虛擬化套件來實施本次項目，并設(shè)計以下服務(wù)器虛擬化整合的方案：
利用我局現(xiàn)有的2臺HP 580G5服務(wù)器和2臺IBM 3850服務(wù)器作為物理服務(wù)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(shè)備，采用vSphere5.0建立虛擬化集群,在此集群上建立虛擬機應(yīng)用。主要策略是根據(jù)各個應(yīng)用系統(tǒng)的配置和系統(tǒng)開銷建立虛擬服務(wù)器，從而做到各應(yīng)用的負載均衡。
虛擬化應(yīng)用的具體實施步驟如下:
(1)根據(jù)虛擬化架構(gòu),配置物理服務(wù)器,搭建集群平臺。首先對4臺服務(wù)器安裝ESX 5.0系統(tǒng)，將安裝了ESX5.0系統(tǒng)的每一臺服務(wù)器與SAN網(wǎng)絡(luò)存儲相連; 然后4臺ESX服務(wù)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(yīng)用。建立虛擬機模板，根據(jù)各應(yīng)用的要求建立Windows 2000、2003和2008三個模板，利用三個模板轉(zhuǎn)換出12臺虛擬機;然后根據(jù)各應(yīng)用系統(tǒng)需求情況對各個虛擬機的CPU、內(nèi)存和硬盤進行調(diào)撥。
(4)通過VMware Vmotion遷移各應(yīng)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(zhuǎn)換成虛擬機，而且相關(guān)的硬件信息都保存在ESX中。轉(zhuǎn)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(wù)系統(tǒng)故障轉(zhuǎn)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(yīng)用實施中主要遇到以下問題:
(1)通過VMware Vmotion遷移應(yīng)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(yīng)用系統(tǒng)時，遷移后的應(yīng)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(yīng)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(yīng)用系統(tǒng)的遷移。
(2)虛擬機熱遷移問題。我們使用的服務(wù)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(wù)器之間進行，虛擬機無法在不同品牌服務(wù)器之間進行熱遷移。對此問題，我們經(jīng)過技術(shù)研究，最后通過修改虛擬機的CPU ID，實現(xiàn)了不同品牌服務(wù)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(wù)系統(tǒng)遷移到虛擬機上后，可以在虛擬機上進行添加UBS設(shè)備和控制器來識別加密狗，但是在業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行Vmotion轉(zhuǎn)移功能時，會出現(xiàn)虛擬機遷移到其他物理服務(wù)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(wǎng)絡(luò)USB集線器設(shè)備，實現(xiàn)了帶加密狗業(yè)務(wù)系統(tǒng)在進行Vmotion轉(zhuǎn)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(wù)數(shù)據(jù)全存儲在1臺DELL PS4000設(shè)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(shù)的使用，服務(wù)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(wù)器的性能;主機能夠在4臺物理服務(wù)器間動態(tài)遷移，主機停機維護時不再需要中斷服務(wù)，徹底杜絕當機造成的業(yè)務(wù)中斷;對于每項應(yīng)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(wù)器虛擬化試點項目”的實施，堅定了我們今后在虛擬化技術(shù)使用上的信心。隨著虛擬化技術(shù)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(yīng)用。
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