服务器虚拟化技术在数据中心建设中的应用——以云南省市场监督管理局为例*

张 娴，陈红丽，杨亚琦

(云南省市场监督管理局信息中心，云南 昆明 650228)

因为传统服务器在行业领域中已经应用了很长一段时间，此类服务器有哪些不足或缺陷，从业者都心知肚明，所以现代从业者对服务器提出了新要求.而为了满足新要求，技术研发领域推出了服务器虚拟化技术，该项技术本质上是利用虚拟化技术构建一个虚拟的服务器，该服务器与传统服务器的功能至少完全一致，但虚拟服务器所处环境和表现形式与传统服务器不同，相比之下虚拟服务器的管理难度更低，同时还具备良好的可拓展性，说明虚拟服务器的应用价值更高，服务器虚拟化技术应当在行业数据中心构建中普及应用.

1 服务器虚拟化技术基本概念与主要优势

1.1 基本概念

服务器虚拟化技术的基本概念可以分为三个层次来解读，即虚拟化技术、服务器虚拟化及服务器虚拟化平台.各层次具体内容如下：

(1)虚拟化技术.

虚拟化技术是一种通过程序对计算机资源进行统筹，并采用特定形式进行展示的技术，可以将其定义为计算机资源管理技术类.因为该项技术针对的是计算机资源，而非某种程序，所以虚拟服务器在计算机资源管理方面具有较强的泛用性，可实现服务器、桌面、网络、存储、应用等虚拟化.虚拟化技术的应用依赖虚拟层，即利用虚拟技术将虚拟层引入计算机的服务器或其他软件程序中即可构建虚拟化基础，再屏蔽硬件的异极性、分布性和动态性即可实现虚拟化.虚拟化后的服务器或软件程序可以给用户提供单独的计算环境，且不会影响硬件资源的重复或共享使用，同时还便于管理员对计算机资源进行集中管理[1].

(2)服务器虚拟化.

服务器虚拟化与其他计算机软件程序虚拟化不同，操作人员需要考虑到传统服务器的所有运作逻辑，并将这些逻辑统筹，整合成一个逻辑资源池，再在资源池基础上连接多个虚拟机，最终实现服务器虚拟化.

(3)服务器虚拟化平台.

目前，比较常用的服务器虚拟化平台为x86平台，该平台上有3种虚拟化产品，即vSphere、XenServer、Hyper-V，3种产品的功能与性能各有特点，因此要结合实际需求来进行选择.首先，vSphere数据服务器虚拟化解决方案，其主要在服务器裸机上进行运作，借助裸机硬件架构将服务器中的应用程序、操作系统分离，形成虚拟化应用程序与操作系统，再通过划分可生成若干虚拟服务器主机，这些服务器主机可以全部集中在统一范围中，因此便于管理者进行集中管理，可以对若干虚拟服务器主机进行集群、负载、热迁移等操作.其次，XenServer是一种以Xen Hypervisor为基础，强调虚拟服务器管理便捷性的服务器虚拟化平台，用户在该平台上能通过一个界面对多个虚拟服务器进行管理，因此XenServer能有效提高虚拟服务器管理效率.最后，Hyper-V原本是微软为了实现程序虚拟化而开发出的虚拟化技术，但在技术不断更新下，Hyper-V逐渐具备了服务器虚拟化的能力，因此也可以视作是服务器虚拟化产品.Hyper-V的主要功能是实现服务器桌面虚拟化，使得用户能在自身熟悉的环境中进行操作，同时Hyper-V还具有良好的成本效益[2].

1.2 主要优势

服务器虚拟化技术生成的虚拟服务器具有良好应用价值，与传统服务器相比，虚拟服务器的价值主要体现在四个方面，即资源利用率、灵活性、成本、可靠性，这也是服务器虚拟化技术(虚拟服务器)的主要优势.具体内容如下：

(1)资源利用率.

服务器主要安设在数据中心的数据应用层，通常采用单独服务器形式来提供数据应用支撑，但在x86平台的服务器部署基础上，若采用传统服务器，其内存与CPU的利用率均值一般保持在10%左右，同时还存在服务器性能越高，资源利用率越低的现象.但虚拟服务器的资源利用率相对较高，同样以内存与CPU资源为例，若数据中心使用虚拟服务器来支撑数据应用层运作，其资源利用率均值普遍可保持在50%以上，且可以根据实际情况对虚拟服务器配置进行更改，进一步提高资源利用率.

(2)灵活性.

采用传统服务器的数据中心没有统一平台支撑，因此不具备自动服务、自动部署的能力，使得数据中心面对新服务器上线、旧服务器迁移等需求时会遭遇诸多困难，例如在新服务器上线中，数据中心的管理人员要进行复杂的硬件测试，整个过程耗时很长，拖延了新服务器上线时间，或者在旧服务器迁移中，数据中心需要考虑服务器型号、性能是否与新硬件平台兼容，但多数据情况下旧服务器与新硬件平台之间或多或少存在一些不兼容的地方，使得旧服务器无法完美适应新平台，数据中心可能会因此而无法进行迁移，说明传统服务器的灵活性比较低.而在虚拟服务器层面上，数据中心无论是要上线新服务器还是迁移旧服务器，管理人员只要预先设定好服务器的基本配置，随后新增或转移即可实现目的，因为整个过程中改变的都是虚拟参数，所以不需要进行硬件测试，同时也不会出现不兼容的现象，说明虚拟服务器灵活性良好.

(3)成本.

传统服务器需要进行现场部署，部署涉及电源布线、服务器电力、冷却系统等多项工作，同时现代数据中心的数据流通量较大，因此服务器的性能与数量也随之增长，导致传统服务器的安装空间不足、运营维护难度增大，会带来较大的成本，因此传统服务器成本较高.而虚拟服务器并不涉及现实环境，因此传统服务器中数据中心人员要考虑的问题在虚拟服务器中并不存在，说明虚拟服务器成本比较低.

(4)可靠性.

传统服务器全部为实体机，可以将其视作为计算机硬件设备，而作为硬件设备在长期试用下就有可能出现故障、性能下降等现象，这时因为服务器是数据中心的数据应用层支撑，所以这些现象有可能影响数据应用正常运作，说明传统服务器可靠性不足.但虚拟服务器并不是实体机，因此不存在故障或性能降低的现象，说明虚拟服务器具有良好的可靠性.

2 数据中心建设中的服务器虚拟化案例分析

数据中心建设中的服务器虚拟化方案以云南省市场监督管理局信息化建设为例.数据中心建设是云南省市场监督管理局信息化建设的重要组成部分之一.按照机构改革后市场监管及其相关部门的工作职能定位，需构建基于服务、业务、协作、监管、决策为一体的数据中心，全面提升市场监管和服务经济社会发展的两大职能.目前省市监局机房符合《电子信息系统机房设计规范》GB-50174-2008 B级标准，服务器机房，面积约100 m2，摆放服务器和存储设备，设计能摆放200台服务器；中控室，面积约22 m2，摆放监控设备提供监控；UPS机房，面积约12 m2，摆放UPS及电源，提供电力保障，设计能提供4 h断电支持；网络机房，面积约20 m2，摆放网络设备，设计能摆放80台网络设备.机房含消防、监控系统，空调系统、动力系统、门禁系统、防静电、防雷等相关技术措施.

2.1 服务器虚拟化规划

为了在数据中心建设中保障虚拟服务器能顺利落实，在正式应用之前需要做好服务器虚拟化规划.规划工作大体可分为3个步骤：(1)服务器虚拟化平台构建.本文主要选择VMware vSphere作为虚拟化平台，并统筹其中所有硬件资源、系统资源，随后采用3台RD680服务器作为虚拟化硬件平台；(2)管理服务器配置.为便于管理需要在服务器虚拟规划中配置管理服务器(该服务器直接与用户端、管理端对接)，本文选择了DL380服务器，将其安装在vCenter Server软件中，通过管理服务器能对多台VMware服务器、虚拟机、运行资源进行调配管理.同时为了保障管理质量，需要对管理服务器的储存资源进行配置，本文选择了SureSAS112磁盘阵列来实现储存；(3)硬件资源虚拟化配置设定.本文中硬件资源配置设定主要针对RD680服务器开展，具体配置见表1.

表1 RD680服务器硬件资源虚拟化参数配置

根据表1配置，本文对R680服务器的最大CPU、内存使用率进行了测试，结果显示CPU最大使用率为90%.最大内存使用率为90%，依照该配置，3台RD680服务器至少支撑30台虚拟服务器运作.

2.2 服务器虚拟化实施

服务器虚拟化实施一般包含3个步骤，即硬件设备部署安装、虚拟化软件平台建设、系统迁移.各步骤具体内容如下：

(1)硬件设备部署安装.

在数据中心建设中虚拟服务器的硬件设备主要包含RD680服务器、管理服务器、客户机、交换机、磁盘阵列五项，同时还包含网络连接，因此硬件设备部署安装工作就是围绕这些设备与网络来开展的.部署安装过程中，首先根据数据中心的硬件环境安设设备，至少要保障设备所处环境中没有太多影响因素(可能会对硬件设备造成不良影响的因素).其次要将磁盘阵列与硬件服务器的主机硬盘空间逐一映射，让服务器主机实现多台虚拟服务器资源共享.最后在网络连接中要重视网络流量的均衡性与与线路备份功能，做好两点就完成了部署安装.

(2)虚拟化软件平台建设.

主要在RD680服务器上安装虚拟化软件(本文中安装的软件为VMware ESXi)，这样能将计算机的硬件资源转换为虚拟的逻辑资源，可着手创建虚拟机(虚拟机数量视资源总量认定，本文为30台).完成后需要在DL380管理服务器上安装管理软件，本文选择了VMware vCenter Server，使得DL380具备虚拟服务器管理功能.最后在数据中心的工作电脑上安装VMware vSphere Client软件，用于对接用户，即用户可以通过该软件登录vCenter server服务器，着手进行数据中心、数据集创建，VMware HA、VMware DRS参数设置等多项操作，使得虚拟化服务器贴合现实需求.

(3)系统迁移.

出于灵活性考虑，数据中心在服务器虚拟化应用中必须重视系统迁移，这里要慎重选择迁移工具，本文建议选择VMware vCenter Converter，该软件能够灵活的对硬件设备、虚拟机(包含硬件设备→虚拟机、虚拟机→虚拟机)进行来回切换，可满足数据中心的服务器更新、上线等需求.在VMware vCenter Converter软件基础上，数据中心可采用两种方法来实现系统迁移：①热迁移，即首先保障硬件服务器处于开机状态，将硬件服务器上的数据资源全部转换到虚拟服务器中，其次将接收数据资源的虚拟服务器纳入虚拟化平台管理列表内即可；②冷迁移，即首先要保障硬件服务器处于关机状态，再使用P2V软件对源计算机进行引导，其次进行冷克隆，创建出基本一致的计算机副本，再将副本迁移到虚拟服务器中即可.值得注意的是，热迁移与冷迁移有一定的区别，即冷迁移会对整个系统环境进行迁移，但热迁移只能迁移数据，因此若非特殊需求，一般情况下为了提高迁移便捷性，更推荐冷迁移.

2.3 注意事项

在服务器虚拟化技术应用当中有四大事项是值得数据中心人员关注的，即资源规划、平台配置、电能管理模式、安全防护.具体内容如下：

(1)资源规划.

因为虚拟服务器中的资源板块很多，所以可能出现某板块资源不足/过剩，或资源占用率过高的现象，尤其是后一种现象，其会导致主机的CPU、内存资源没有预留空间，无法应对后续的调整，因此在资源规划中要重视这一点，保障规划的合理性.本文建议数据中心人员在资源规划中尽可能设计多线程应用程序，这样程序能得到多个vCPU的支持.另外，vCPU的数量不要超过主机硬件CPU的数量.

(2)平台配置.

数据中心在进行平台配置时，必须保障CPU类型、内存容量、内存插槽等一致，同时还要注意管理连接问题，中心人员应当给每个计算机主机都分配静态IP与主机名，这样能给服务器管理同便利.另外，还需要对DNS分配每个计算主机的主机名和IP地址.

(3)电能管理模式.

在数据中心建设中虚拟服务器普遍是采用分布式电源管理系统来部署的，这使得数据中心人员可以通过智能化管理模式来管理电能，可起到降低电能损耗与电能成本的作用.智能化管理模式的应用方式为：①采用监测程序获取虚拟服务器的实时动态特征，根据特征信息可判断虚拟服务器当前是否处于空闲状态；②预设管理逻辑，根据虚拟服务器当前状态可生产开关指令，即假设某服务器处于空闲状态，则智能管理系统就会关闭该服务器的电源，起到节能效果，同时也能根据虚拟平台整体需求判断当前运作虚拟机运作能力是否满足需求，若不满足就会开启部分电源处于关闭状态的虚拟机电源.

(4)安全防护.

虚拟服务器的使用同样会受到病毒、“黑客”等方面的威胁，因此数据中心人员一定要做好安全防护工作.本文建议中心人员在每个虚拟服务器的虚拟机上都安装病毒查杀、入侵检测、防火墙等有利于计算机安全的软件，并定期引入补丁，保障软件安全防护能力处于高水平.另外，在安全防护方面数据中心人员应当充分发挥虚拟服务器的优势，例如虚拟服务器中包含了大量虚拟机，这使得中心人员可以将相同数据备份在每个虚拟机上，即使某虚拟机上的数据遭到破坏，也能通过备份来恢复.

3 结语

综上，服务器虚拟化技术的主要功能是将传统实体服务器转化为虚拟服务器，两者存在本质区别，后者相较于前者具有巨大优势，可以给数据中心提供诸多便利.采用文中提出的应用方案，可以将数据中心的服务器转换为虚拟服务器，转换后的虚拟服务器在功能、性能等方面与原有服务器一致，能继续为数据中心提供服务.同时，本文还对虚拟服务器应用实施时的注意事项进行了论述，数据中心人员做好各项工作，可以为虚拟服务器运作提供保障.