数据中心信息系统的虚拟化实现研究

宋莉

【摘要】    传统数据中心中，大规模的计算资源部署已逐步显露出系统运行效率低，维护保障成本高、设备资源能耗大等问题。本文应用VMware vSphere虚拟化技术对数据中心的信息系统进行改造，搭建统一的vCenter Server综合管理平台，通过控制终端进行远程集中管理，实现了运维效率的提升和能耗的降低。

【关键词】    VMware vSphere虚拟化技术    数据中心

[Abstract]  Along with the traditional data center application， some problems of the large-scale computing resources deployment have appeared， including low system efficiency， high maintenance cost and energy consumption， etc. The article reforms the data center information system by VMware vSphere virtualization technology. Furthermore， a unified vCenter Server management platform is designed for improving operation and maintenance efficiency and reducing energy consumption.

[Key words]     VMware vSphere virtualization technology    data center

引言：

虚拟化技术已不是简单意义上虚拟硬件资源，从硬件到软件，从存储到服务，已涵盖了更高更广泛的应用层面。数据中心在采用虚拟化技术之前，每当部署新应用程序或系统时，往往要购买一套新服务器，安装操作系统、驱动程序并调试系统环境、封堵安全漏洞，从运维的角度而言，无论是资源消耗还是后期维护，都会给管理人员带来日益沉重的负担。

一、虚拟化技术

虚拟化技术主要包括存储虚拟化、计算虚拟化、服务虚拟化等内容，通过该技术能带来诸多新的用户体验：

1.1降低能耗

数据中心通过整合现有硬件资源，包括服务器的计算和存储资源，合理化分配各类应用系统，减少实际运行服务器的数量，可有效的降低资源消耗，精简机房设施和人力资源投入。

1.2提高效率

数据中心通过部署虚拟化环境，新增一项服务后不需要重新搭建硬件和软件环境，管理人员可在虚拟环境中方便快捷地完成新计算资源、存储资源的分配和软件应用部署。

1.3提高可用性

在虚拟环境中，带来应用负载移动性提高、正常运行时间增加以及故障恢复简化等优势。新模式下，管理员可从容更换故障设备后重新部署上线使用，基于负载均衡特性的虚拟化存储特性使得运行在其上的应用服务能够长时间不间断保持运行。

1.4提高安全性

过去，管理员需要关注数据中心每一台在线运行的服务器，假设一台主机感染木马，整个数据中心都面临“中招”，木桶效应明显。

通过虚拟化技术，安全管控只需把握少数几个关键，在出口利用虚拟化产品自带的安全防护配置，能够达到很好的防火墙效果，保护整个虚拟化环境。

二、虚拟化产品

VMware vSphere是VMware公司推出的一套服务器虚拟化解决方案，在国内外各部门机构中得到广泛的部署和应用。VMware vSphere实际上是一套包含多个产品与特性的集合，它主要包括：

1.用于提供基础环境虚拟化的虚拟机管理程序ESXi;

2.用于提供中央控制、集中管理的vCenter Server;

3.用于管理员通过客户端进行系统维护的vSphere Client和通过Web页面进行系统维护的vSphere Web Client;

4.用于提供集中存储的Storage DRS。

三、虚拟化部署

以数据中心一套视频会议系统项目（以下简称X）为例，按照建设标准共部署服务器16台，加上基于冗余链路设计的路由交换和边界防护设备，无疑会产生大量空间被占用以及相关噪音和能耗问题，假设服务器群没有采取有效的容灾措施，单点故障导致系统无法正常提供服务的可能性也很高。据此，重点讨论利用VMware vSphere虛拟化技术对项目X进行虚拟化改造，以期改善目前存在的系统开设效率低、维护保障难度大、容灾备份手段弱等问题。

3.1 部署前的准备

具体操作前，需要对现有项目X网络环境中设备进行一次全面性能统计，如表1所示。

可见，大部分服务器由于内存配置较低，仅有3台内存使用率保持在10%以内，考虑到资源整合效益，计划将16台服务器中13台性能较弱的Lenovo服务器所承载的业务通过虚拟化技术迁移均衡到其中3台性能较好的服务器，资源总量完全满足现有资源占用，并根据原有应用资源消耗及业务区分情况，对3台服务器所承载的应用进行迁移，具体情况见表2。

3.2 构建虚拟化环境

接下来简要讨论通过VMware vSphere虚拟化技术部署项目X。分别对3台服务器数据进行系统和数据备份，对其硬盘进行重新分区（保持原有阵列RAID5模式），划分一个50GB的卷作为主分区，用于安装VMware ESXi系统，其余空间划分成一个整体卷，用于部署虚拟机的存储空间。

在编号为ESXi #1的服务器中安装虚拟环境管理平台vCenter Server（VCS），以及分别用于核心、会议目录、文件传递3台虚拟机，同时考虑到视频加密模块的加载，将USB加密机独占挂接到虚拟化后的会议目录服务器中。同理，在ESXi #2中部署录像存储、在线调度、会议管理库、人员库和附件库共5台虚拟机，在ESXi #3中部署各类视频应用虚拟服务器共7台。

各虚拟机安装Windows 2008 Server操作系统和Oracle数据库，虚拟网卡设置为“网桥”模式，手动分配IP地址。在管理终端中安装用于远程管理的vSphere Client客户端，实现通过交换机在局域网中对VCS进行远程操作，最终达到综合管理各虚拟服务器的目的。

经测试，各台虚拟服务器运行正常，3台物理服务器资源利用率均在合理控制范围之内，虚拟化改造满足实际需求，达到了预期目的。

四、结束语

通过虚拟化改造，仅从耗电量（以每台400W，工业用电1.1元/度计算）方面计算，关停的13台服务器每年可节省电费4.6万元。能耗的降低仅仅是虚拟化带来的一方面优点，精简的系统部署给管理人员带来便捷高效的维护效率更是虚拟化技术的优势所在，举例来说，系统备份通过快照的方式将时间缩短到秒级（过去超过1个小时），数据和系统迁移也变得非常简单，极大的提升了系统稳定性和管理便捷性。