浅谈计算机虚拟化技术在政府部门中的应用
2012-09-06
住房和城乡建设部信息中心 汪丽娟
1 背景
在当前许多政府部门单位中，行业管理内容明确、信息化建设的时间相对比较早的单位，数十个应用系统在通常情况下同期运行，这些应用系统往往是由在不同的软件公司在不同的开发。所以，服务器的采购大多也是随项目购买，由此造成服务器数量多，性能不一、品牌种类繁杂，通常是一台服务器运行单个应用，但在多数情况下，这些服务器的负载通常只有10%左右。其中，一部分应用系统为了保证业务服务的连续性，还采用了双机热备的方式，如此，形成了服务器资源双倍闲置的情况。随着服务器数量的增加，机房空间饱和、电力能源消耗过大的问题比较明显，因散热问题引发的系统故障也是频发不断。
数据方面，政府部门各单位由于行业标准不一、开发公司不同、工作习惯不同，生产和归档的数据也各自不同，并且政府部门单位的数据多以业务流程和结果数据为主，同时具有时效性、阶段性，不会像一些大型企业的交易数据，每天以上百G的速度任增加，并长期存档，所以大多数单位的数据还是使用操作系统自身的功能和服务器自带的存储空间，为网络上各应用系统提供如FTP、CIFS、NFS等多种文件共享服务。这种数据存储服务易受服务器空间、性能约束，并且受其自身操作系统的影响，数据的安全性也并不乐观。
维护方面，一些政府部门由于各种原因，下属单位也会建立小型、微型机房，同时为了节省开支，这些下属单位通常不会为机房设立专管部门，配备专门维护人员，由此这些服务器的部署、维护管理成为死角，一些不恰当的操作会直接导致数据的丢失，业务中断的现象也是时有发生。
通过分析以上的问题，可以看出，虚拟化技术在这种条件下应用最为适合，利用虚拟化技术的自动化智能管理、硬件资源整合、操作系统级别的高可用等特性，构建功能强大的应用中心，为应用系统的管理、运行和维护保驾护航。
2 解决方案
虚拟化模式主要有两种，下面将分别对这两种模式在实际中的使用进行讨论：
1）最为广泛运用的模式之一是将单一的硬件资源在逻辑上表达成多种形式，这种模式是指虽然它只包含一个物理资源，但对它的逻辑使用者，呈现的则是多个可用的资源，在与这些虚拟资源交互的同时，仿佛就如同和真正的物理资源交互一样。服务器的虚拟化便是使用了这样的模式，利用专门的虚拟化软件，可以将一台物理服务器虚拟成为多个逻辑服务器，这些逻辑服务器拥有特定的内存、磁盘空间、CPU频率及数量，同时拥有指定的操作系统，对于使用者来讲，就如同一台台真实存在的服务器，而使用者永远不必关心他们之间是如何共享资源，分担负载的。
在每一台物理服务器上运行的虚拟化软件又能够相互关联、协调，在负载过高的情况下，自动将物理资源，分配给更需要它的虚拟服务器。在遇到物理服务器故障时，将其上运行的虚拟服务器自动迁移并分担至其他运行良好的物理服务器中。如此一来，少量的服务器便可以完成先前数台服务器才可能完成的工作，这些服务器的性能也从此能够得到充分发挥，同时大大降低的维护的难度，提高了应用系统运行的安全性，机房的电力能源消耗、空间饱和等问题也能够得到明显的缓解
目前流行的服务器虚拟化软件主要有，VMware VSphere、Microsoft Hyper-V、Citrix Xen，其中、部分虚拟化软件中还加入了快照的功能，能够将应用系统的一个运行时刻保存下来，在任何一个时刻恢复，对于一些频繁更新，持续改进的应用系统，可以在其遇到灾难性瘫痪的时刻，瞬间恢复到最后一次保存的运行状态而无需额外的工作，极大的保证应用系统的持续运行。
2）将多种硬件资源在逻辑上表达成一种形式的模式多用于封装不同或相同的物理资源，以统一的逻辑服务方式对外的表现。存储虚拟化就是一个典型的范例，存储虚拟化可以将分散的存储设备整合一起，对外呈现为一个大型的存储系统，使用者并不需要关心自己的数据被存储在哪个设备上、也无需关心该设备容量是否够用，所有的操作仿佛就像在操作一台存储设备一样。
对于有条件的，使用存储设备品牌、类型一致的数据中心，虚拟化通常是使用该品牌提供的基于设备的虚拟化解决方案，通过增加必要的控制模块，实现SAN(Storage Area Network存储区域网)整合或NAS(Network Attached Storage网络附加存储)整合，这种整合后性能最好，带来的可扩展性也更强。而对于使用存储品牌不一致、设备种类也不一致的数据中心，虚拟化通常采用基于主机的存储虚拟化，即通过在一个或多个主机上安装代理或管理软件，实现存储虚拟化的控制和管理，由于该方案受主机性能和安全性的影响，这种方式仅作为存储环境改造过渡时期使用。
通过存储设备的虚拟化，将不同时期购买的不同性能和不同型号的存储设备进行整合，充分利用设备的性能，减少额外购买存储设备的投入和淘汰设备带来重复投资。同时与服务器虚拟化软件的结合，将虚拟服务器的资源运行在存储设备上，通过存储设备自身的磁盘管理机制，提高数据的安全性，并利用存储设备性能上的优势，提升服务器应用系统运行性能。此外通过创建集群（如：oracle数据库集群）模式的应用，利用存储性能优势结合集群优势提供应用服务的高扩展、高性能、高稳定性。
3 结语
由政府部门信息化发展的各种特点，可以看出通过运用目前已经成熟的虚拟化技术，可以极大的降低政府机关部门里的硬件设备和软件应用的耦合性，使硬件设备的购买，运维、管理，更具规划性、经济性，也使应用系统的维护和管理更具效率。同时也为将来数据中心的发展提供了极强的扩展空间，更为创建政府各部门的私有云平台，提供了良好的基础。
