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摘要：高職院校信息化建設(shè)中存在著服務(wù)器資源利用率較低、管理效率低下、權(quán)限分配不合理、系統(tǒng)業(yè)務(wù)連續(xù)性差、服務(wù)缺少備份、存在單點(diǎn)故障可能等一系列問題，在信息化建設(shè)中引入VMware軟件對(duì)現(xiàn)有服務(wù)器硬件實(shí)施虛擬化，對(duì)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行升級(jí)改造，可達(dá)到提高資源利用率，降低運(yùn)維成本，提升運(yùn)維效率，實(shí)現(xiàn)服務(wù)應(yīng)用的高可用性。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心虛擬化；VMware；高可用

隨著國(guó)家近年來(lái)對(duì)高職教育重視程度不斷加深，高職院校也在不斷加大對(duì)信息建設(shè)的投入力度，各部門為提高教學(xué)管理手段，廣泛采用各種教學(xué)及輔助應(yīng)用，由此在建設(shè)使用過程中發(fā)現(xiàn)了很多以前沒有重視的問題，例如整個(gè)信息化服務(wù)體系的資源利用偏低、硬件投資缺乏整體規(guī)劃思路等。如何將現(xiàn)有硬件資源充分利用并提高使用效率逐漸提上日程，而硬件虛擬化技術(shù)作為私有云服務(wù)及大數(shù)據(jù)時(shí)代的一類新興技術(shù)，可以有效契合當(dāng)前高職院校的現(xiàn)實(shí)需求。

一、高職院校信息建設(shè)中客觀存在的問題

隨著信息化建設(shè)的不斷深入，為了提高工作及科研效率，更好地為師生服務(wù)，各部門都提出了各類新的應(yīng)用系統(tǒng)，并隨著學(xué)校管理水平的提高不斷增加。根據(jù)以往服務(wù)中心建設(shè)規(guī)劃，各類新增應(yīng)用應(yīng)盡量采用單應(yīng)用單系統(tǒng)方式進(jìn)行安裝配置，以避免各類應(yīng)用間的互相干擾，這樣就對(duì)服務(wù)器的硬件資金投入提出了很高要求，而通過政采渠道進(jìn)行服務(wù)器的采購(gòu)，要通過購(gòu)買服務(wù)器方案申報(bào)、財(cái)政審批、政采招投標(biāo)、硬件設(shè)備安裝等一系列復(fù)雜過程，每次所需時(shí)間都長(zhǎng)達(dá)半年甚至一年，延長(zhǎng)了部署新應(yīng)用所需時(shí)間，影響了資源的合理調(diào)配。幾十種應(yīng)用及服務(wù)網(wǎng)站分散部署在對(duì)應(yīng)數(shù)量的物理服務(wù)器上，一旦單臺(tái)服務(wù)器發(fā)生宕機(jī)，服務(wù)就會(huì)中斷，導(dǎo)致服務(wù)系統(tǒng)穩(wěn)定性差，業(yè)務(wù)連續(xù)性不高。有時(shí)各部門自行維護(hù)的服務(wù)器由于缺少適合的運(yùn)維人員，故障處理時(shí)間也不好科學(xué)把控，一旦出現(xiàn)復(fù)雜故障，需要花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間尋找故障點(diǎn)，宕機(jī)時(shí)間過長(zhǎng)，用戶意見很大。而且，采用原有的單服務(wù)器單應(yīng)用方式，單臺(tái)服務(wù)器的資源占用一般只有10－20％，資源利用率較低，大量硬件資源閑置無(wú)法得到充分利用。因此，信息中心作為整個(gè)學(xué)校的信息化建設(shè)及服務(wù)部門，應(yīng)充分考慮各個(gè)部門提出的實(shí)際需求，從提高現(xiàn)有硬件的使用率入手，通過虛擬化軟件將新舊硬件資源進(jìn)行整合，從而降低現(xiàn)有教學(xué)服務(wù)應(yīng)用的故障中斷時(shí)間，提高學(xué)院信息化建設(shè)的整體效率。

二、硬件虛擬化實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有資源的有效利用

虛擬化技術(shù)是一種針對(duì)服務(wù)器硬件資源的管理技術(shù)，是將現(xiàn)有服務(wù)器上的各種實(shí)體資源抽象整合后重新分割成多個(gè)新的服務(wù)器容器以提供給使用者，從而打破服務(wù)器實(shí)體之間的物理分割，使得用戶可以用更靈活高效的方式來(lái)充分利用這些服務(wù)器硬件資源。這些新組成的服務(wù)器虛擬環(huán)境不受現(xiàn)有硬件資源的配置高低、地理位置的限制。一般而言，可以進(jìn)行虛擬化的服務(wù)器硬件包括服務(wù)器的計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力和網(wǎng)絡(luò)資源。采用虛擬化軟件整合現(xiàn)有服務(wù)器硬件及存儲(chǔ)可以分為以下三步：1．服務(wù)器硬件虛擬化。實(shí)現(xiàn)服務(wù)器資源虛擬化的第一步就是對(duì)現(xiàn)有各類服務(wù)器不同的硬件配置進(jìn)行整合。通過淘汰老舊服務(wù)器，將部分配置較低的服務(wù)器硬件合并到一臺(tái)服務(wù)器上，以提高單臺(tái)服務(wù)器的性能。在一臺(tái)配置較高的服務(wù)器上運(yùn)行多個(gè)虛擬服務(wù)系統(tǒng)，提高單臺(tái)服務(wù)器的資源使用率。同時(shí)通過虛擬化軟件，打破新舊服務(wù)器之間的分割，建立起多臺(tái)服務(wù)器組成的服務(wù)器集群，動(dòng)態(tài)管理，根據(jù)實(shí)際需求給予服務(wù)器所需要的內(nèi)存、存儲(chǔ)，響應(yīng)通道，將現(xiàn)有服務(wù)器硬件“資源池化”。通過采用VMware、Hyper－V等虛擬化技術(shù)，將原有的老舊服務(wù)器和新采購(gòu)的服務(wù)器在硬件上進(jìn)行整合，每當(dāng)有部門提出新的應(yīng)用要求投入使用，信息中心即可根據(jù)該應(yīng)用的實(shí)際需求為其在整合后資源池分配一臺(tái)或多臺(tái)虛擬服務(wù)器。每臺(tái)虛擬服務(wù)器并不限定特定的硬件規(guī)模，而是根據(jù)實(shí)際需要來(lái)分配，在管理手段上也無(wú)需像以往一樣必須在服務(wù)器實(shí)體上操作，而是通過虛擬機(jī)軟件自帶的管理器來(lái)遠(yuǎn)程管理，簡(jiǎn)化了日常管理維護(hù)的方式。如圖1所示，在單臺(tái)物理服務(wù)器上虛擬出多臺(tái)虛擬服務(wù)器。從用戶角度而言，在管理操作上使用實(shí)體服務(wù)器和使用資源池中的一臺(tái)虛擬服務(wù)器并無(wú)二致，只是免除了以前那種必須在實(shí)體服務(wù)器前操作的方式。在新的虛擬化環(huán)境中，用戶首先提出需求，運(yùn)維人員根據(jù)需求分配相應(yīng)的虛擬服務(wù)器，用戶通過網(wǎng)頁(yè)直接登錄vcenter控制頁(yè)面對(duì)服務(wù)器進(jìn)行操作。操作根據(jù)用戶提出的需求由運(yùn)維人員分配服務(wù)器，運(yùn)維人員可以根據(jù)不同的操作者給予不同的控制權(quán)限，避免了以前那種多個(gè)用戶用一個(gè)賬號(hào)登錄，有了錯(cuò)誤操作無(wú)法區(qū)分責(zé)任的問題。從運(yùn)維管理者角度看，無(wú)需像以往一樣每臺(tái)服務(wù)器都單獨(dú)安裝服務(wù)器操作系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)，可以在制作好一個(gè)服務(wù)器系統(tǒng)鏡像后，通過復(fù)制方式復(fù)制出多個(gè)完全一樣的服務(wù)器系統(tǒng)供用戶使用，極大地降低了系統(tǒng)管理員的工作量和工作強(qiáng)度，也減少了其他部門對(duì)系統(tǒng)管理員的技術(shù)水平要求。通過信息中心的統(tǒng)一管理維護(hù)，用戶只需考慮使用方面的問題即可。2．存儲(chǔ)虛擬化。在信息化建設(shè)中，不同時(shí)期會(huì)采購(gòu)不同品牌的多個(gè)型號(hào)的存儲(chǔ)服務(wù)器，各個(gè)存儲(chǔ)服務(wù)器之間并不能統(tǒng)一管理，形成了“有的吃的少，有的不夠吃”的局面。為了對(duì)資源更好地加以利用，我們采用虛擬化軟件將現(xiàn)有的多個(gè)物理存儲(chǔ)系統(tǒng)虛擬成單一邏輯存儲(chǔ)，避免了原來(lái)針對(duì)每個(gè)存儲(chǔ)單獨(dú)進(jìn)行管理的方式，用戶只面對(duì)整合后的存儲(chǔ)系統(tǒng)，不必考慮數(shù)據(jù)具體存儲(chǔ)在哪個(gè)服務(wù)器上。如圖2所示，多個(gè)物理存儲(chǔ)服務(wù)器通過虛擬變?yōu)楠?dú)立的虛擬存儲(chǔ)。在實(shí)際工作中，應(yīng)用不同，應(yīng)用訪問量、應(yīng)用產(chǎn)生的數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)上需要保留的時(shí)間、服務(wù)實(shí)時(shí)響應(yīng)時(shí)間都不一樣?？梢愿鶕?jù)應(yīng)用的實(shí)際需求，將不同的應(yīng)用存放位置安排在不同級(jí)別的存儲(chǔ)服務(wù)器上。如一些訪問量較小、響應(yīng)時(shí)間要求不高的應(yīng)用，可以存放在舊型號(hào)的存儲(chǔ)上，而一些訪問量高、并要求實(shí)時(shí)響應(yīng)的應(yīng)用，則可以存放在新的性能較好的存儲(chǔ)服務(wù)器上。通過采用存儲(chǔ)虛擬化，用戶不用再像以前那樣擔(dān)心存儲(chǔ)容量是否夠用，或是存儲(chǔ)響應(yīng)時(shí)間不夠快等具體問題，可以根據(jù)應(yīng)用的實(shí)際需求，由運(yùn)維人員實(shí)時(shí)調(diào)整存儲(chǔ)的容量和位置，簡(jiǎn)化用戶管理和維護(hù)步驟，優(yōu)化現(xiàn)有存儲(chǔ)的使用率，降低了用戶實(shí)際使用成本。3．在數(shù)據(jù)中心實(shí)施網(wǎng)絡(luò)虛擬化。數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)虛擬化是通過在單臺(tái)虛擬服務(wù)器或虛擬集群中，使用虛擬化軟件虛擬出網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和虛擬網(wǎng)卡，使得虛擬服務(wù)器不必受限于實(shí)體服務(wù)器的網(wǎng)口數(shù)量限制，并可以在虛擬交換機(jī)上設(shè)定不同的VLAN號(hào)，如同真實(shí)的交換機(jī)一樣進(jìn)行管理。服務(wù)器不同的流量根據(jù)標(biāo)記VLAN劃定到相應(yīng)的物理適配器端口上，并可以通過網(wǎng)卡綁定實(shí)現(xiàn)流量負(fù)載均衡和網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)的故障切換。這樣不僅簡(jiǎn)化了對(duì)實(shí)體交換機(jī)的要求，同時(shí)可以在服務(wù)群集內(nèi)部對(duì)虛擬交換機(jī)流量進(jìn)行優(yōu)化和控制，提高了服務(wù)的訪問速度以及網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)壯度。

三、虛擬化在提升服務(wù)穩(wěn)定度上的優(yōu)勢(shì)

當(dāng)前高職學(xué)院IT環(huán)境的特點(diǎn)是，新的服務(wù)需求帶來(lái)了新的應(yīng)用程序，從而產(chǎn)生越來(lái)越多而且更加多樣化的數(shù)據(jù)，用戶要求也隨之水漲船高，需要能夠在多種設(shè)備上隨時(shí)訪問數(shù)據(jù)。在這種狀況下，對(duì)于高職院校信息化建設(shè)而言，整個(gè)學(xué)院內(nèi)的服務(wù)器系統(tǒng)高速恢復(fù)、避免數(shù)據(jù)丟失、可恢復(fù)驗(yàn)證、有效利用數(shù)據(jù)和全面透視等因素至關(guān)重要。當(dāng)前高職院校普遍擁有兩個(gè)甚至多個(gè)校區(qū)，傳統(tǒng)的服務(wù)提供方式是在兩個(gè)校區(qū)分別提供服務(wù)，或是其中一個(gè)校區(qū)架設(shè)服務(wù)器，同時(shí)為兩個(gè)校區(qū)服務(wù)。這兩種方式都會(huì)帶來(lái)一系列問題，比如分別在兩個(gè)校區(qū)提供服務(wù)，首先就有兩處服務(wù)器數(shù)據(jù)同步的問題，一旦數(shù)據(jù)同步不成功，就有可能導(dǎo)致服務(wù)失敗，而如果其中某一處服務(wù)器宕機(jī)，也會(huì)導(dǎo)致該處無(wú)法提供服務(wù)，只能等候技術(shù)人員重新調(diào)試或更換服務(wù)器，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而由此帶來(lái)的服務(wù)中斷也導(dǎo)致用戶體驗(yàn)較差。而一個(gè)校區(qū)同時(shí)為兩個(gè)校區(qū)提供服務(wù)，一旦服務(wù)器宕機(jī)，就造成單點(diǎn)故障，兩個(gè)校區(qū)的該項(xiàng)服務(wù)就會(huì)產(chǎn)生中斷，由此同樣造成用戶體驗(yàn)的降低，甚至影響到正常的教學(xué)工作進(jìn)行。服務(wù)器采用VMware虛擬化技術(shù)進(jìn)行整合具有兩個(gè)優(yōu)勢(shì)：一是可以利用虛擬技術(shù)中的高可用性，當(dāng)實(shí)體服務(wù)器需要維護(hù)或升級(jí)的時(shí)候可以快速切換；另一個(gè)可以利用虛擬機(jī)的容錯(cuò)特性，增強(qiáng)系統(tǒng)的強(qiáng)壯度，確保應(yīng)用的訪問不間斷。服務(wù)器虛擬化通過在數(shù)據(jù)中心內(nèi)形成了集群，而且該集群已啟用了VMwareDistributedResourceScheduler（DRS）。DRS可在已聚合到邏輯資源池中的一個(gè)硬件資源集合內(nèi)動(dòng)態(tài)地均衡各種計(jì)算容量，持續(xù)監(jiān)視各個(gè)資源池的利用率，并且根據(jù)預(yù)先定義的規(guī)則智能地在虛擬機(jī)之間分配可用的資源。虛擬機(jī)出現(xiàn)負(fù)載增加時(shí)，通過在資源池中的物理服務(wù)器之間重新分布虛擬機(jī)，VMwareDRS可自動(dòng)分配額外的資源，從而降低系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)成本，提高服務(wù)器的利用率，使資源利用最大化。通過采用配置為群集的多臺(tái)ESXi主機(jī)，我們可以將群集內(nèi)的主機(jī)分別布置在兩個(gè)校區(qū)，服務(wù)器群集通過兩校區(qū)間的高速互聯(lián)鏈路連接。通過實(shí)時(shí)監(jiān)控持續(xù)監(jiān)測(cè)虛擬服務(wù)器運(yùn)行狀況，可以在單臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障的時(shí)候快速切換服務(wù)到正常運(yùn)行的服務(wù)器，從而保持服務(wù)的連貫性。同時(shí)，可以通過整合vSphereHA與vSphereDistributedResourceSched－uler（DRS即負(fù)載均衡），在群集內(nèi)為服務(wù)器提供負(fù)載均衡，防止出現(xiàn)單臺(tái)服務(wù)器訪問量過高造成訪問失敗的故障。

四、完成虛擬化項(xiàng)目后的成果總結(jié)

1．降低了系統(tǒng)整體。TCO通過采用虛擬化技術(shù)，將原有服務(wù)器進(jìn)行整合，淘汰老舊服務(wù)器，將應(yīng)用轉(zhuǎn)移到性能更高的虛擬服務(wù)集群，提高了單臺(tái)服務(wù)器的整體資源利用率，服務(wù)器類的硬件投資可減少40－60％，操作管理投資減少65－90％。通過虛擬服務(wù)器中心的建設(shè)，降低運(yùn)維成本，避免各部門在機(jī)房建設(shè)方面的重復(fù)投資，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中管理。2．提高了運(yùn)維效率。以前如有服務(wù)器需要維護(hù)，運(yùn)維人員需要預(yù)先排期，避免影響實(shí)際生產(chǎn)教學(xué)，并盡量安排在夜間用戶最少的時(shí)候進(jìn)行維護(hù)。通過服務(wù)器虛擬化，現(xiàn)在如需進(jìn)行服務(wù)器的調(diào)整或維護(hù)，變更服務(wù)器只需15－30分鐘，還可以主動(dòng)提前規(guī)劃，快速響應(yīng)新的服務(wù)應(yīng)用需求。3．提高服務(wù)水平。新的系統(tǒng)管理模式，不需要管理人員再去各個(gè)部門部署維護(hù)，各個(gè)部門的用戶只需通過網(wǎng)絡(luò)管理自己服務(wù)器的應(yīng)用，這就徹底擺脫了維護(hù)服務(wù)器硬件的煩惱。通過將學(xué)院原有分散的各類服務(wù)器調(diào)優(yōu)統(tǒng)一管理，根據(jù)實(shí)際在整合后資源池內(nèi)進(jìn)行調(diào)配，不僅降低了硬件采購(gòu)的成本，也減少了系統(tǒng)兼容、性能優(yōu)化等問題。4．提升應(yīng)用的可用性。通過整合減少了物理服務(wù)器數(shù)量。有些以前在性能較低服務(wù)器上運(yùn)行的應(yīng)用，可以通過虛擬化轉(zhuǎn)移到較新的服務(wù)器集群上，并采用統(tǒng)一的虛擬存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)用產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化備份，這不僅實(shí)現(xiàn)了一定程度的異地容災(zāi)，管理方式上也更加簡(jiǎn)化。未來(lái)需要實(shí)施新的應(yīng)用也可以簡(jiǎn)化原有采購(gòu)流程，只需向信息中心申請(qǐng)即可快速獲得虛擬服務(wù)器，臨時(shí)申請(qǐng)的服務(wù)器資源如果不再使用可以即時(shí)回收，形成了一種高效率的服務(wù)器管理機(jī)制。同時(shí)通過虛擬系統(tǒng)特有的集群功能和負(fù)載均衡的有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了虛擬系統(tǒng)上搭載的各類應(yīng)用的高可用性和彈性配置。

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作者:夏騁 單位:北京勞動(dòng)保障職業(yè)學(xué)院