Hyper-v虚拟化技术在校园数据中心中的应用

谢超群

(武夷学院 网络数据科，福建 武夷山 354300)

Hyper-v虚拟化技术在校园数据中心中的应用

谢超群

(武夷学院 网络数据科，福建 武夷山 354300)

摘要：高校信息化校园网服务器管理面临管理维护难，资源利用率低等问题。结合高校实际情况将微软Hyper-v虚拟化技术应用到校园网数据中心建设中，利用微软的System center私有云管理套件搭建了高校的私有云平台。实践证明，该平台不仅提高了系统可用性和硬件利用率，而且方便管理不同操作系统和应用，同时为校园各种关键应用服务的备份恢复提供了可靠的支持。

关键词：虚拟化；数据中心；服务器；Hyper-v

随着高校信息化的不断深入，校园数据中心面向全校提供的教学，科研等应用服务越来越多，为了使校园信息化快速增长的需求得到有效满足，必须不断增加服务器实体的购买，然而,这些众多而又繁杂的服务器操作和管理系统，给校园数据中心管理人员带来了大量的工作，同时，伴随着服务器愈来愈强大的计算功能，学校的一些单项应用对已有资源无法进行充分利用，同时由于业务需求和应用的改变，计算资源的灵活分配也无法实现[1]。针对以上出现的问题，可以应用Hyper-v虚拟化技术来简化数据中心资源的管理模式，从而使服务器资源进行合理灵活分配、数据备份得以高效快速恢复，并使校园数据中心的建设和运行成本得以有效降低、利用效率和高效运行得到有效提升，最终实现校园数据中心的高效科学管理[2]。

1　校园数据中心建设面对的问题分析

伴随着校园数据中心应用服务的逐步拓展，在校园网络应用中，B/S系统应该是应用最多的。种类多样的教学科研管理平台和Web网站等应用数量的逐步增多，使得这些服务器中的数据在备份、迁移和恢复过程中存在一定的难度；在校园数据风险管理中，最重要的是灾难恢复的速度和维持业务的连续性，在管理中要对关键的服务器(比如教务数据库、学生信息管理数据库服务器等)做好负载均衡和热备，以备不时之需，但是，这些在现有数据中心管理体系下都无法很好的实现；学校数据中心在面对繁杂的数据中心维护时，往往面临一系列问题，比如资源利用效率低下、资源分配灵活性不够、系统管理繁杂等。

针对以上问题如何进行有效解决，一个有效的解决办法就是在校园数据中心管理应用工作中探索运用Hyper-v虚拟化技术。

2　Hyper-v虚拟化技术简介

虚拟化技术是按照一定的逻辑关系配置资源、实现物理资源逻辑抽象的一种技术，它可以同时在同一实体服务器上实现多个虚拟机的运行[3]。

在当前的实际操作中，硬件层次和操作系统层次上的虚拟化技术被普遍的运用在服务器中。Hyper-v虚拟化技术是硬件层次完全虚拟化的代表形式，这种技术是运用一定的转化工具来实现从物理机到虚拟机的转化的，它能将在多台服务器上运转的应用系统进行资源整合，进而实现在同一服务器上运行的目的，这样以来可以把服务器硬件的使用效率由原来的12%大大提高至75%。

在硬件层次上构建起来的Hyper-v虚拟化技术，可以把各种服务器硬件资源通过底层Hyper-v微内核抽象成虚拟机中的逻辑硬件资源，这些虚拟机都有各自的虚拟资源，可以保持相对独立的工作和运行状态，可以把各自不同的应用程序和不同版本的Windows和Linux操作系统在这些抽象的虚拟资源上启动运行。同时结合微软的System center工具可以对这些虚拟机进行统一监控和资源调度，并能实现负载均衡和虚拟机备份与恢复。这不但提供可靠的软件解决方案，而且提供一定的数据中心硬件资源的管理方案。因此Hyper-v虚拟化技术是目前校园数据中心的较佳虚拟化应用平台。

3　校园数据中心中Hyper-v虚拟化技术的应用

3.1Hyper-v虚拟化技术在数据中心的解决方案

笔者以所在大学的亲身实践为例，充分发挥运用Hyper-v虚拟化技术的特点和优越性，制定如下具体方案来实现对服务器的整合及虚拟化。

笔者在大学的数据中心工作，数据中心托管着学校各院系、各部门的二级网站，以前，这些二级网站的管理人员网管水平有限且高低不齐，网站服务器由各部门自行选购，服务器使用的可靠性和稳定性没有保障，多数服务器的使用效率极低，一般仅有6%到25%左右，并且经常宕机或者被攻击，学校投入了大量的财力，还造成了硬件资源的极大浪费。另外，数据中心还配合学校各部门各院系对学校各种教务系统，设备管理系统，精品课程网站等提供服务器托管服务，这些措施大大增加了服务器购置和使用，在实际操作中存在很大的不可行性。如果在管理操作过程中采用传统的实体机服务器，则可能导致服务器使用数量的持续增加，使日常管理和操作变得非常繁杂，大大地增加了工作量，运行成本和复杂性也大大增加。因此我们利用Hyper-v技术，结合微软的System center虚拟机管理套件进行二次开发，建立了一个高效可用、灵活方便的虚拟机云管理平台。实施的具体方案如图1所示。

3.2Hyper-v虚拟服务器的应用分析

3.2.1应用概况

图1　武夷学院数据中心Hyper-v服务器虚拟化平台架构图

根据图1的方案，利用一台de11刀片机柜和八台曙光高性能服务器作为承载虚拟机的平台。 在每台服务器上安装Windows 2012 R2企业版64位操作系统，部署Hyper-v，并通过Hyper-v的虚拟网络管理器划分不同的V1an，使每台服务器上的虚拟机可接入不同的服务器网段，每一个虚拟的机器的IP地址都是独立的，同时依据各种资源的需求情况，对中央处理器、内存、硬盘等进行灵活配置[4]。

所有服务器通过存储网络连接到后端的存储设备。存储设备采用的是二台锐捷和一台联想的IPSAN设备，这是当前计算机存储中应用最多的一门技术，ISCSI技术在传送SCSI相关数据、响应和命令时以太网协议进行。通过这种传送方式，ISCSI技术对直接连接存储中的一些不足之处进行了有效克服，使在不同的服务器之间的存储资源共享得以实现，同时还能在不停机的情况下进行卷的创建，迁移，备份，恢复等操作。所以对这种存储设备进行选择，不单单使硬件成本得到有效降低，同时操作起来也非常方便，维护成本也得到有效降低。

De11刀片机柜包含十台刀片服务器，分别做成三个不同的集群，来实现负载均衡和虚拟机的高可用性，为学校教务系统，设备管理系统,校园主页等各种关键应用提供虚拟机平台。另外八台曙光服务器为学校的精品课程网站，实验平台等非关键应用提供虚拟机平台。所有虚拟机通过微软的System Center Virtua1 Machine Manager 2012进行统一管理和监控，网络管理人员可以通过此平台实现对虚拟机的集中管理。同时通过微软的System Center Data Protection Manager 2012定期自动对学校虚拟机的关键性数据进行7天的备份和恢复。另外，通过System Center Service Manager Porta1 2012自定义校园私有云注册门户，各个用户可以通过门户自助提交虚拟机请求，通过管理员审批后即可自动创建需要的虚拟机，可以访问System Center App Contro11er 2012自助虚拟机WEB管理门户，自行进行虚拟机的重起，关机，备份以及重装等操作[5]。

3.2.2应用效果

（1）使资源得到有效整合，管理效率得到有效提升。这种管理模式比较灵活，从而使数据中心的工作人员从繁杂、重复的数据操作中解放出来，使管理效率得到有效提升，比如System Center Virtua1 Machine Manager 2012的集中化的管理体系，能实现对很多的硬件资源进行同时管理，使附加的硬盘和内存得以快速分配。

（2）资源动态分配，提升数据中心资源使用效率。利用Hyper-v虚拟化技术将数据中心服务器和存储资源整合资源池，方便校园的数据中心能够针对校园各种业务系统对资源的不同需求进行灵活动态的资源调配。

（3）使服务器部署更加快捷方便。数据中心的每一个虚拟的服务器在硬盘上只是以一个VHD文件的形式存在并能制作通用模板，所以在Hyper-v中创建新的虚拟服务器或者克隆现有系统时速度非常快，方便快捷。

（4）降低了基础设备成本，微软Hyper-v虚拟化技术除节省管理时间外，同时也使设备采购成本和电费成本得到了有效节约。

（5）系统的可移植性得到进一步增强。利用微软SCVMM的V2V功能自动完成实体服务器间虚拟机的迁移，利用微软SCVMM的P2V功能，快速实现实体服务器到虚拟机的转换。

（6）实现负载均衡，提高服务可用性。通过刀片服务器建立Hyper-v集群服务器系统，虚拟机可以根据实体机的负载和故障情况，自动选择状况良好的实体机进行实时迁移，大大提高了校园服务的可用性。

（7）方便数据备份和灾难恢复。在不中断服务的情况下，利用微软的System Center Data Protection Manager 2012工具在短的时间内实现虚拟服务器群的数据备份和恢复工作。

4　结论

在校园数据中心建设过程中，基于Hyper-v虚拟化技术能使现有的服务器的利用效率得到有效提升，使学校在购买新的服务器中进一步节省开支。与此同时，为管理、维护数据中心的资源提供了高质量的软件平台，使硬件资源得到有效节约，为信息化校园的发展提供软件平台和硬件保障。本文提出的基于Hyper-v虚拟化技术的应用方案，当前已经在很多大学校园里广泛应用，且在运行中性能稳定，效果良好。

参考文献：

[1]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.2009(4):21-22.

[2]宋晓光,杨哂哂,吕渊鸣.虚拟化技术在数字化校园建设中的应用[J].中国教育网络.2011(6):77-78.

[3]鲁松.计算机虚拟化技术及应用[M].北京:机械工业出版社, 2008:99.

[4]董嘉男.Windows Server Hyper-V配置与管理[M].北京:清华大学出版社,2011:13-16.

[5] 赵立威,方国伟.让云触手可及:微软云计算实践指南[M].北京:电子工业出版社,2011:67-69.

（责任编辑：叶丽娜）

中图分类号：TP393.18

文献标识码：A

文章编号：1674-2109(2015)12-0056-04

收稿日期：2015-6-17

作者简介：谢超群（1982-），男，汉族，工程师，主要从事云计算、数据中心研究。

Application of Virtualization Technology in Campus Data Center based on Hyper-v

XIE Chaoqun

(Department of Network and Data,Wuyi University,Wuyishan,Fujian 354300)

Abstract:With the continuous deve1opment of information construction in Co11eges and universities,the management of campus network server is faced with the prob1ems of management and maintenance,1ow resource uti1ization ratio and so on.In face of the actua1 situation of the University,this paper wi11 use Microsoft's Hyper-v virtua1ization techno1ogy in the construction of the campus network data center,and use Microsoft's center system private c1oud management suite to bui1d a private c1oud p1atform in Co11eges and universities. Practice has proved that this p1atform can not on1y improve the system avai1abi1ity and hardware uti1ization,but a1so faci1itate the management of different operating systems and app1ications,and provide a re1iab1e support for the backup and recovery of various key app1ications.

Key words：virtua1ization；data center；server；Hyper-v