暨南大学：服务器虚拟化解应用之困

文/陈少涌 李哲夫 陈国良

服务器虚拟化不只切合当前绿色低碳的环保理念，也是节约成本、提升效能的利器，更是构建高校“云计算”平台的基础。

信息技术发展日新月异，各种新技术的不断涌现，为人们提供了丰富的I T解决方案，其中云计算、虚拟化和IPv6已成为近年来最为热门的技术词汇，同时也是应对数据中心规模不断扩大的理想解决方案。

虚拟化技术应用与产品选择

暨南大学网络与教育技术中心面向全校提供网络和信息化的基础平台服务，除了提供网络接入，还通过数据中心提供服务器平台和各类应用，以满足学校以及下属各教学、科研和行政机构的信息化需求。

目前数据中心已拥有近2 0 0台服务器，类型包括P C机架式服务器和小型机。同时，还有近4 0 T B的存储空间，形式有FCSAN、NAS和iSCISISAN等。

在虚拟化产品的选择方面，主要考虑的因素包括：1）费用，包括商业许可的费用等；2）易用性，包括支持远程图形界面、管理维护便捷等；3）性能，包括全虚拟化还是半虚拟化、硬件性能损失是否严重等；4）高级特性的支持，包括资源动态调配、在线迁移、故障恢复、快速部署、高可用等；5）支持操作系统种类。

近年来，暨南大学测试了多款虚拟化产品，通过综合分析比较，目前重点应用的产品包括集中在VMware的ESX和Citrix Xen Server。

VMware ESX的应用实践

暨南大学数据中心测试的版本为V Mware ESX 4.0。1.VMware应用情况

本次测试方案为采用的虚拟化平台为E S X 4.0，硬件为两台DELL2950服务器，存储系统为EMC的CX700；开启HA和DRS构建高可用分布式自动调度资源集群系统，在此集群系统中运行了8台虚拟机，如表1所示。

这些应用都有共同的特点，CPU使用率不高，内存需求较大，IO 使用率不高。通过vCenter Server可对ESX主机及其虚拟机实现集中管理，并能对主机及虚拟机性能（CPU、内存、磁盘、网络接口使用情况）进行监控，图1显示了监控主机CPU 性能的情况。

通过网管系统对虚拟机进行监测（如图2、3、4所示），可以看出该虚拟机性能良好，利用率显著提升。

2.E S X应用效果分析

通过分析监测数据，虚拟机的CPU峰值为7 5%，内存使用峰值亦是7 5%，虚拟机系统负载情况良好，完全满足应用需求，充分利用硬件资源，节约投资，提高运营效益。

在虚拟机增多时，E S X的D R S功能能很好地均衡虚拟机的负载，在多个虚拟机之间智能地分配可用资源。当虚拟机遇到负载增大时，DRS将通过在资源池中的物理服务器之间重新分布虚拟机来自动为其分配更多资源。

E S X使用虚拟机磁盘 (VMDK) 文件为虚拟机提供对自己专用数据存储区的访问，使管理员以功能完备、可驻留在共享存储设备上的独立文件形式灵活地创建、管理和迁移虚拟机存储。在出现硬件故障或灾难事故时可快速部署服务、快速迁移，减少服务中断时间。

在使用EMC的CX700作为存储系统之前，测试过使用NFS作为共享存储服务，由于NFS的传输及性能限制，使得虚拟机I O读写性能低下，影响整体性能。所以当使用集群方案时必须进行存储系统投入，使得运营成本有所提高。

XenServer应用实践

Citrix于2009年6月发布了免费和不限制生产配置版本的企业级XenServer5.5平台，其核心功能是将一台物理服务器虚拟为多台虚拟服务器。配合管理工具XenCenter和实时迁移功能XenMotion，可实现多节点集中管理、嵌入式存储和完全实时迁移等功能。目前此版本依靠完备的功能和稳定的特点，被广泛使用。

1. XenServer 部署

以XenServer 5.5为虚拟化平台，暨南大学网络与教育技术中心投入三台Dell2950进行虚拟化前期测试，其配置情况如表2所示。测试目的是结合高校应用的需求对XenServer 5.5的功能、性能及管理进行分析调研，并初步解决数据中心服务器数量不足的问题。

XenServer服务器端的安装非常简便，服务器端主要功能为底层硬件和网络的配置，同时也支持以命令行方式对虚拟机的配置管理。

Xen Cen ter是XenServer配置的可视化管理工具,安装在Windows平台下，功能齐全，操作简便。利用Xen Center，可以同时对多个XenServer服务端进行管理，实现虚拟服务器的增加、管理、备份、删除和资源调整等操作，此外还可以实现远程操作、性能监控、日志查询等日常管理功能。

图2 虚拟机1 CPU一周监控图

图3 虚拟机1内存一周监控图

图4 虚拟机1负载一周监控图

经过近1年的测试，目前已成功上线安装近2 0个虚拟机，其中一台内存和硬盘基本饱和，其虚拟机应用及资源分配情况如表3所示。

依据实践经验，虚拟机运行均相当稳定。实际性能消耗如图5所示，非高峰时期，CPU资源的利用率相当低，只有4%。在某些虚拟机负载达到最高值时，其利用率可达到1 5%左右。而内存的总体使用率较高达到5 5%，在被监测的虚拟机中，使用率均较高。两台运行了TOMCA T的虚拟机，其负载均达到100%，但从虚拟机内部检测可确定实际内存仍有5 0%的空闲。另外在实际管理中，根据应用的负载情况，需动态分配剩余的内存资源，例如虚拟机8在新生入学阶段会较为繁忙，就业平台在毕业阶段访问数则较多。

2. XenServer虚拟化技术应用效果分析

(1) 应用密度得到极大提高，节约了空间和电力等成本；如果数据中心新型服务器全部使用虚拟化，在能耗基本不提高的情况下，可将数据中心的应用密度提高一倍。

(2) 充分发挥了服务器性能，节省机器购置成本；利用虚拟化技术对校内提供可靠的云计算服务，得到了各单位的高度认可和赞誉。解决了每个服务器运行一套系统，资源严重浪费的问题。

(3) 在管理维护上，安装系统方便，利用预先做好的系统模板，在2 0分钟内即可完成一个应用的部署；在监控、迁移和备份上均相当方便，可节省大量人力成本。通过定期备份，并结合容灾备份系统，可对生产系统提供数个版本的备份，使数据更加安全。

(4) 资源调配较灵活。依据应用的需要，提前分配好资源，令计算能力达到最高值。如心理中心在进行心理测试的阶段，可临时分配3 G内存供其使用。

3. XenServer的局限

XenServer虚拟化技术带来了巨大的效益，但在以下方面仍有局限：

(1)虽然XenServer提供了免费的版本，但需要反复申请有效期为1年的使用许可，造成了业务上的不确定性，大规模部署受到限制。

(2)通过实践发现，内存数量是各虚拟机的主要瓶颈，而且XenServer客户端需损耗1 5%的内存，因此以每个虚拟机配备2 G内存的方式较为妥当。目前发现，XenServer免费版限制虚拟CPU的个数为8个，即每台物理服务器最多可虚拟8台的虚拟机，结合CPU的实际使用效率，在增加额外内存的情况下仍可容纳多一倍的虚拟机。

(3)无法真正动态分配资源，每次分配后需要重新启动相应的虚拟机系统。如果系统资源能实现共享，则可以最大化利用硬件资源。

表2 Dell 2950服务器硬件配置情况

表3 虚拟机资源分配与负载

图5 通过XenCenter监测虚拟机状态

总结及展望

虚拟化技术在暨南大学测试取得一定成果，学校还将在接下来的时间里重点针对开源版本的虚拟化技术进行深入测试，并通过横向比较来选取最适合高校应用的解决方案，从而推动“数据中心”虚拟化进程，在可不增加投资的情况下，有效解决供需矛盾，提高信息化建设水平。

同时，服务器虚拟化不只切合当前绿色低碳的环保理念，也是节约成本、提升效能的利器，更是构建高校“云计算”平台的基础。相信随着虚拟化技术的深入发展，虚拟化应用也将成为数据中心的标配和核心技术之一，为校园信息化平台的心脏“数据中心”提供动力。