浅谈虚拟化技术在数据中心建设中的应用

赵刚++秦朋++孙洪涛

摘要：随着科学技术日新月异的发展，计算机技术正在无时无刻改变着我们的生活方式，科技给我们的生活带来了很大的便利。同样随着高等学校信息化建设水平的提高，数据中心的发展越来越受到重视，同样也遇到了各方面的问题，比如：服务器过多带来的机房空间、用电成本、管理成本压力的增加、传统IT架构导致服务器硬件资源利用率低、设备CPU利用率过低、服务器操作系统（比如Windows、Linux）的兼容性问题等等。虚拟化技术正是解决这一问题的关键。虚拟化技术作为云计算的核心技术，已经在云计算中发挥了重要的作用，虚拟化技术还在绿色IT、绿色数据中心等诸多方面占有一席之地。

关键词：虚拟化；数据中心

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）06-0218-02

1数据中心建设

当今社会，数据中心（Data Center，DC）建设是高校信息化建设的重点，数据中心建设水平的高低直接关系到一个高校的信息化水平。数据中心也是当前运营商和各行业的建设重点。

1.1数据中心简介

数据中心在维基百科中的定义是：数据中心是一整套复杂的设施。它不仅仅包括计算机系统和其他与之配套的设备（例如通信和存储系统），还包含冗余的数据通信连接、环境控制设备、监控设备以及各种安全装置。笔者认为：数据中心是为各个部门、机构、高校等的业务提供相关的数据信息，是数据计算、网络传输、存储的中心，是信息资源的集合体。

数据中心如此的重要，但是在实际建设中遇到了各种问题，主要体现在：数据中心的可靠性和可用性不足、可持续发展能力滞后、专业化运维管理水平不高、能耗成本居高不下、绩效评估困难等。虚拟化可以很好地解决这些问题。

2虚拟化技术

2.1概念特点

虚拟化技术是动态基础架构的关键构件块，我们利用虚拟化可以在一台物理机上运行多个虚拟机。我们可以利用这个性质在多个环境间共享一台计算机的资源。虚拟化是指计算元件在虚拟的基础上而不是在真实的基础上运行，是一个为了简化管理，优化资源的解决方案。

2.2虚拟化的关键特征

1）兼容性：由于虚拟化是在物理主机之上软件层实现的技术，所以虚拟机能够很好地兼容以前设备（硬件）和新增的设备的操作系统、应用程序等。

2）隔离：实现虚拟化后，每一个虚拟机都是一个独立的系统，都有自己的软硬件系统（硬盘、内存、操作系统等），虚拟机和虚拟机之间处于隔离独立状态，两者互不干扰。这样既可以增强系统的安全性，又增加了设备的数量。

3）封装：像Java编程语言一样，虚拟化也有封装的特性，每个虚拟机像一个个独立的个体被封装在自己的空间。

4）硬件独立：虚拟化后，虚拟机运行在物理机之上的软件上，所以它和真实的物理硬件没有关系，脱离了与硬件的依赖性，并且可以在其他服务器上修改和运行虚拟机（如图2）。

2.3虚拟化技术的应用

1）用于服务器资源之间的整合

我们可以把多个不同的业务部署到多个虚拟机上，然后再把多个虚拟机都部署到一台物理服务器上，最后我们就可以在这一台物理服务器上操作虚拟机上多个业务。这样做我们就可以充分利用物理服务器的资源，有效地减少物理服务器的部署数量。

2）可以实现业务系统灾难恢复

我们在应用虚拟化技术后，虚拟机和物理硬件是相隔分离的，我们相关的应用程序在虚拟机上运行后，将生成一个与之对应的虚拟机文件，以后在任何一个虚拟环境下，都可以利用该虚拟机文件完成业务系统的恢复，达到系统灾难恢复的功能，数据对于一个企业来说是至关重要的，数据丢失对一个企业的损失是不可估量的。

3）可以实现业务系统应用的上线测试

很多业务的应用系统由于自身原因是运行在不同的环境上的，这样我们就需要在上线测试前找到相应的测试环境，很多情况我们是通过购买相应的硬件设备来实现。这样会增加我们的实验开支，还有就是购买设备会浪费我们宝贵的试验时间。在我们应用虚拟化技术后，就可以利用相关的虚拟化软件虚拟我们需要的物理硬件，模拟出我们需要的测试环境。然后我们就可以进行相关的测试实验。我们就不用反复卸载和重新安装软件环境，大大缩短了系统测试的时间提高了工作效率。

4）应用虚拟化

应用虚拟化就是把客户端的应用进行统一管理和部署，将所有用户的数据和需求在同一平台上进行运行和管理，用户可以透明地访问所有的应用，其最后的结果是用户的使用体验和在本地是一样的。简单地说，应用虚拟化就是把客户所需求的所用软件和应用都安装在服务器上，客户的客户端什么都不需要安装就可以使用服务器上的，由于服务器的性能远高于用户的机器性能，所以利用这种方式可以给用户带来更高的安全性等方面的体验。

5）网络虚拟化

网络虚拟化技术通常可以分为两方式，一种是纵向分割，另一种是横向整合。我们把所有的应用功能放在一个统一的物理网络中，利用纵向分割功能可以把用户相互隔离实现把物理网络分割的效果（虽然是逻辑上分割，但是效果和物理分割是一样的）；另外一种情形正好相反，我们可以把多个用户的设备逻辑上整合成统一的一个设备。

6）存储虚拟化

存储虚拟化就是通过一定的技术把用户的多个存储设备整合到一起以此来构成统一的存储池。我们可以对这个存储池进行统一的访问和统一的管理。

7）计算虚拟化

早在上世纪60年代Unix诞生开始，为了提高计算机的性能，最大范围的利用计算机的硬件资源，计算虚拟化技术就开始了发展，并且经历了从“操作系统分时多道处理”到“硬件分区”到“虚拟机”的发展历程。发展到现在，人们对计算机虚拟化的研究有了两个方向，一种是在操作系统和硬件之间增加一个虚拟层；另一种是直接由操作系统提供虚拟操作系统的功能。随着时间的推移，计算虚拟化技术会越来越成熟。

2.4虚拟化技术带来的优势

1）提高资源效率，减低成本

随着数据中心功能的不断完善，出现了大量新增的业务，大量的硬件资源急剧增多，导致服务器所占的空间越来越多。另外还有各种设备的耗电、散热成本不断提高、数据中心整体的运营成本越来越大。虚拟化技术可以很好地解决这些问题。

2）虚拟化可以带来管理上的优势

硬件数量的大量增加也带来了管理难度的增加，虚拟化提供了一种服务器整合的方法，减少了硬件的采购成本，可以有效地降低能源成本，可以将管理人员合并，减轻管理的难度。

3）可以有效地把服务隔离

虚拟化提供的另一功能是可以将服务隔离。现代企业的经营理念发生了很大的变化，他们在安全、稳定、高可用性和便捷管理等方面非常看重。“服务隔离”是其中一个重要的原则。譬如，他们不会把Web服务器和SQL安装在同一个操作系统中，因为两个服务之间的资源竞争将会使系统效率变慢。应用了虚拟化技术后，就可以把很多服务很好的隔离。

3 总结

数据中心作为高校信息化建设的重点，已经是整个信息系统运行、测试、灾备的中心，数据中心的建设越来越受到人们的重视。虚拟化技术的本质就是利用特殊的技术屏蔽底层物理资源的复杂性，就是通过某种方式隐藏底层物理硬件的过程。虚拟化技术在解决企业信息安全、提高资源利用率、简化企业信息管理、建设节约型社会等方面有着独特的优势。通过虚拟化技术，可以简化基础设施和资源的管理，跟上商业和技术的前进的脚步，提高IT资源的利用率，集中共享资源，能够最大限度地利用系统硬件资源。同时还实现了严格的访问控制，确保了数据中心的访问安全。

虽然虚拟化的发展历史很长，本身的优势特点也很明显，但是现在大多数人对虚拟化还不是很了解，应用的场合也不多，只有为数不多的企事业单位在虚拟化应用上做了些研究和应用。目前金融行业、政府部门、科研单位、计算中心和高校等单位在他们的信息业务上有了虚拟化技术的应用。我想随着人们对虚拟化认识的不断加深，虚拟化一定会更好的服务我们的生活。

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