浅析VMware服务器虚拟化技术在流量管理系统中的应用

郭明浩

摘 要：随着民航空中交通管制业务的信息化程度不断提高，空管信息系统整体架构复杂程度及基础结构成本也随之提升。虚拟化技术可有效降低信息系统总拥有成本，提高服务器硬件资源利用率，提升硬件资源调配的灵活性。本文以华北地区流量管理系统为例，对VMware服务器虚拟化技术在流量管理系统中的应用进行介绍。

关键词：虚拟化;VMware;流量管理系统

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）07-0043-02

0 引言

随着经济的蓬勃发展，空中交通管制部门需要保障的航班量与日俱增。为应对持续增加的航班数量，需要建设适应管制业务需要的流量管理系统。传统服务器搭建模式存在很多运维难题和发展瓶颈，主要问题如下：（1）可扩展性低：面对业务不断提升的硬件需求无法及时满足，只能从硬件层级更换服务器。（2）服务器硬件资源利用率不高：依据空管系统对运行业务系统的保障要求，不同业务需运行在不同服务器，核心业务需使用主备服务器模式。（3）维护难度大：众多品牌的服务器对运维人员带来了较大的日常维护压力。

针对上述问题，服务器虚拟化技术提供可以很好的解决方案。

1 虚拟化

虚拟化，是指通过虚拟化技术将一台物理服务器虚拟为多台逻辑服务器。在一台物理服务器上同时运行多台逻辑服务器，每逻辑服务器可以独立运行自身的操作系统和业务应用[1]。如图1所示。

虚拟化允许多台虚拟服务器共享同一台物理服务器的硬件资源。目前物理服务器的硬件处理能力一直高于其运行业务应用的硬件处理能力，因此虚拟化允许用户在同一物理服务器上同时运行多个业务应用，该技术有如下优势：

（1）提高服务器硬件资源利用率和降低总拥有成本。虚拟化可以支持硬件资源的共享。物理服务器的整合还可以节约资源，降低对电力和散热的要求。（2）硬件资源分配的灵活性和扩展性强。通过虚拟化可以实现硬件资源的调整，满足业务应用不断提升的硬件需求。（3）更高的安全性和系统健壮性。目前商用的虚拟化软件大部分具有高可用技术、动态迁移技术，VMware提供了一系列保护虚拟机可用性的功能：HA、FT以及vMotion[2]。

2 VMware服务器虚拟化

VMware vSphere 是业界领先且可靠的虚拟化平台，vSphere将业务应用和操作系统从硬件层面分离出来，将物理服务器的硬件资源作为资源池进行统一管理，其两个核心组件为ESXi和VCenter Server。

ESXi是安装在物理服务器上的虚拟化底层系统，它不再依存于宿主操作系统之上。ESXi可从内核级支持硬件虛拟化，运行于其中的虚拟服务器在性能与稳定性上不亚于常规的物理服务器，通过vSphere Client更易于管理维护。

vCenter提供一个用于管理VMware vSphere环境的集中式平台。可从单一控制台轻松管理虚拟基础架构。可通过vCenter实现虚拟服务器的创建、克隆、快照等操作。vCenter可通过WEB方式进行访问，使得运维人员的日常运行维护更加方便。

3 华北地区流量管理系统中的应用

华北地区流量管理系统使用VMware服务器虚拟化软件，核心计算区采用基于磁盘阵列的共享存储的虚拟化平台，信息引接服务区采用基于vSAN的分布式存储的虚拟化平台。虚拟化平台通过vCenter管理所有的系统，对于不同区域的虚拟服务器设计不同的集群。核心区主机设计一个集群。信息引接服务区设计一个集群。不同区域的虚拟服务器使用不同存储资源，设计了不同的网段，独立运行，互不影响。

核心处理服务区虚拟化平台主要负责业务系统计算和数据存储。根据业务需要做相关设计。核心处理服务区采用基于共享存储的虚拟化平台。核心区共享存储使用磁盘阵列。磁盘阵列安全可靠，存储空间大。核心处理服务区的虚拟化平台采用磁盘阵列集中存储方式。核心区部署有2套磁盘阵列。核心区虚拟化平台在部署虚拟服务器时，将同一类型的主备应用服务器分配到不同的磁盘阵列上，以提高系统冗余性。

核心区物理服务器根据CPU内核数和内存大小来总体设计虚拟化资源池。部署时要保证能够支持所有虚机的运行。核心区使用共15台的物理服务器，5台华为RH5885服务器和10台华为RH2288物理服务器。RH5885服务器具体配置如下：（1）CPU为E7-4830 V4，主频为2.0GHz，核数服务器14，数量为4颗;（2）8根32G DDR4内存;（3）磁盘4块600G硬盘。RH2288服务器具体配置如下：（1）CPU为E5-2650 V4，主频为2.2GHz，核数为12，数量为2颗;（2）8根32G DDR4内存;（3）磁盘2块600G硬盘。

基于不同业务需要设计不同类型虚拟服务器模板，虚拟服务器设计主要包括：内存、CPU核数、虚拟磁盘大小。虚机模板设计时，根据虚拟化资源池容量进行设计。

根据业务需求设计4类虚拟服务器模板：计算型Ⅰ类模板、计算型Ⅱ类模板、存储型Ⅰ类模板和存储类Ⅱ类模板。（1）计算型I类模板：CPU 12核，内存32G，存储500G;（2）计算型II类模板：CPU 6核，内存16G，存储500G;（3）存储类I类模板：CPU 6核，内存16G，存储1T;（4）存储类II类模板：CPU 6核，内存16G，存储2T。

核心区基于模板共部署28台虚拟服务器。如表1所示。

信息引接服务区虚拟化平台主要负责业务系统数据展示、与外部数据交互。根据业务需要做相关设计。

信息引接服务区采用VMware的vSAN分布式存储方式。信息引接服务区设计6台物理服务器，每台主机7块SAS盘和1块SSD盘。SSD盘设计做高速读写缓存，7块SAS盘，1块安装ESXi虚拟化软件，6块设计成vSAN存储。vSAN设计为双副本模式，存储单副本故障，可以使用正常副本上继续运行。

物理服务器根据CPU内核数和内存大小来设计虚拟化资源池。部署时要保证能够支持所有虚拟服务器的运行。信息引接服务区设计成一个虚拟化集群。信息引接服务区使用华为RH5885服务器。服务器具体配置如下：（1）CPU为E7-4830 V4，主频为2.0GHz，核数为14，数量为4颗;（2）8根32G DDR4内存;（3）磁盘6块600G硬盘。

基于不同业务需要设计不同类型虚拟服务器模板，虚拟服务器设计主要包括：内存、CPU核数、虚拟磁盘大小。信息引接区整体虚拟服务器模板设计和核心区一致。基于模板共部署5台虚拟服务器，如表2所示。

4 结语

传统服务器搭建模式中大多数服务器的硬件利用率不高，这导致相对于虚拟化架构服务器数量剧增，同时使系统结构体系的复杂性变得更加复杂。使用服务器虚拟化相对传统服务器部署模式具有明显的优势：（1）降低总体部署成本，减少设备数量。（2）可通过VMware vSphere服务器虚拟化的相关安全技术降低运维人员维护压力。（3）系统整体扩展性高。华北地区流量管理系统对于服务器虚拟化技术的应用与实践，为民航空管系统使用服务器虚拟化技术提供了宝贵的实践经验。服务器虚拟化技术的在民航空管信息系统中的不断应用，有助于民航空管信息化建设的进一步推进。

参考文献

[1] 王中刚，薛志红，项帅求，等.服务器虚拟化技术与应用[M].人民邮电出版社，2018.

[2] 王春海.VMware虚拟化与云计算应用案例详解[M].中国铁道出版社，2013.