虚拟主机服务应用技术研究1

李永红 周 娜 房晓亮 吴 晨

1）山东省地震局，济南 250014

2）中国地震台网中心，北京 100045

引言

虚拟化，包括网络、安全、服务器、存储、应用（应用程序、虚拟桌面）等，是现代信息技术发展的方向。本文围绕“十一五”山东区域数据中心虚拟主机服务的建设需求，总结了服务器虚拟化的关键技术、建设经验、存在的缺点与不足，旨在为服务器虚拟化的建设提供借鉴与指导。

1 现状

地震系统“十五”项目建设完成后，山东地震区域数据中心部署了近 60台服务器，其中在公共信息服务方面的服务器近20台（表1），主要承载网站、内部办公、邮件、DNS、FTP、网络运行管理等应用支撑。

表1 区域中心服务器应用情况一览表Table 1 List of regional application center server

续表

从表1可以看出，每个应用独占1台物理服务器，系统在日常运行的过程中主要存在以下问题：

（1）服务器资源利用率较低。9台服务器CPU利用率低于1%，7台服务器CPU利用率在1%—3%之间，2台服务器CPU利用率在40%以上；14台机器的内存利用率在10%以下。

（2）能耗大，日常运行成本高。若每台服务器按照500W的耗电量计算，日耗电量约240度，按照每度电0.6元计算，年运行电费约5.256万元，还不包括机房空调运转，冷却服务器所产生的热量所需的用电消耗。

（3）占用机房空间、网络资源多。20台服务器占据了3个42U的标准服务器机柜，占用了40个交换机端口。

（4）应用系统存在单点故障，业务连续性差。目前，各种应用单机部署、单机运行，一旦出现单个物理服务器故障，服务器所承载的业务必定造成中断。

2 需求

随着山东省防震减灾各项业务系统信息化建设的需求不断增加以及现有服务器设备的逐渐老化（一般服务器等电子元器件设备的生命周期为5年），“十一五”期间山东省地震局按照“资源整合、统筹规划”的建设思路，对区域中心服务器方面的建设需求进行了梳理，设计了区域中心服务器虚拟化建设方案，以支撑专业应用和公共信息服务系统。

3 关键技术

虚拟化是采用硬件和软件的分区、分时、部分或者全部的设备模拟、仿真、服务质量保障（QoS）等一种或多种技术，将计算机资源分割成多个可执行环境的框架或方法（Amit Singh，2004）。虚拟化是一个抽象层，它将物理硬件与操作系统分开，从而提供更高的 IT 资源利用率和灵活性。目前有多家公司或开源项目，如VMware、Xen（Citrix/其他基于Xen的产品）、Parallels（Virtuozzo）、Microsoft（Hyper-V）等（表 2），提供服务器虚拟化产品或技术服务（李建军，2008）。

表2 主要的虚拟化技术厂商（项目）Table 2 Leading virtualization technology suppliers

3.1 VMware（ESX server）

VMware公司于1999年将虚拟化技术首次引入x86计算平台，VMware Infrastructure 是将操作系统从运行它的底层硬件（包括处理器、内存、磁盘以及网络等设备，转换到一个逻辑的运算资源池）中抽离出来，操作系统及其应用程序被隔离到安全、可移动的虚拟机中。虚拟机可以在资源池中的任一物理服务器上根据需求和优先级，动态地分配资源，无需宕机便可在服务器之间无缝地转移。从而实现 IT 资源的优化，确保虚拟主机的高可用性和安全性、提高硬件资源的使用效率，满足不断变化的业务需求。

3.2 Xen（Citrix/其他基于Xen的产品）

Xen是一个Open Source的项目，提供了一个强大的hypervisor。支持x86、x86_64、IA64、PowerPC和其他的CPU架构，支持Windows、Linux、Solaris和其他多种版本的BSD多种操作系统。近几年来，作为最优秀的开源虚拟化软件，Xen收到了广泛的关注，先后受到Red Hat、SUSE等Linux领袖乃至IBM和微软等业界巨头的青睐。

2007年8月Citrix收购XenSource，推出Xen Server。Novell的SUSE Linux Enterprise Server 10是基于Xen的第一个带有集成式虚拟化技术的操作系统产品。Red Hat Enterprise Linux 5在2006年底也提供集成的XenSource技术。2007年11月，Oracle也推出了基于Xen的虚拟化产品Oracle VM。

3.3 Parallels（Virtuozzo）

Virtuozzo是一款成熟、唯一主要用于生产型服务器的虚拟化软件产品，旨在采用先进的虚拟化技术最大化利用服务器资源，在单个物理服务器上创建多台完全隔离的虚拟环境（VE运转与独立服务器完全一样），实现了硬件、许可证的共享，支持分布式计算平台资源的弹性、有效管理。Virtuozzo虚拟化技术在提高资源利用率的同时，还大大降低了软件和管理成本（PConline，2011）。

3.4 Microsoft（Hyper-V）

Hyper-V是微软最新推出的服务器虚拟化解决方案，微软具有全面的从数据中心到桌面虚拟化的产品，桌面有Virtual PC，服务器有Virtual Server。Hyper-V和Virtual Server虽同为服务器虚拟化产品，但Hyper-V采用了类似VMware、Xen那样的具有hypervisor的架构，相比Virtual Server有了突破性的进展。

4 应用实践

本文的服务器虚拟化实施主要是采用VMware公司的完全虚拟化技术（表3），并开展了Citrix虚拟化测试器虚拟化技术应用测试（表4）。

表3 基于vmware服务器虚拟化技术设备配置一览表Table 3 List of equipment configuration based on VMware Server virtualization technology

4.1 Vmware虚拟化方案

采用4台浪潮NF5280M2服务器构建硬件平台，使用高性能的Emc AX4-5i0磁盘阵列作为iSCSI架构的数据存储，分配8T的存储空间为服务器虚拟化提数据存储，虚拟化软件采用vSphere 4.1。

4.2 Citrix虚拟化测试

采用2台IBM服务器以及“XenServer6.0、XenApp6.0、XenDesktop5”等Ctrix虚拟化产品，进行了物理服务器虚拟化、虚拟主机HA、桌面虚拟化等方面的测试。

5 结论

通过应用虚拟化技术，较好地解决了物理服务器资源利用率低、维护困难、部署较慢等问题，降低了运行维护成本。

（1）节约资源

4台物理服务器虚拟化后，替代了区域中心原有20台服务器支撑的业务，节约了机房空间资源（72U减少为8U）、网络资源（原40个网路接口，现12个），降低了能耗（服务器耗电量从8.3KVA降低到2.3KVA）。

（2）提升安全

通过虚拟主机的HA等功能，保证虚拟服务器连续稳定运行；虚拟主机服务的数据存储在EMC存储系统上，增加虚拟主机文件和数据的安全。阵列的硬盘可靠性要远远高于普通服务器硬盘，同时其良好的硬盘检测与故障处理功能，可大大降低因硬盘原因导致的数据丢失。

（3）提高效率

通过虚拟主机的导入、导出等功能，简化操作系统的部署与恢复，提高了系统恢复时间。通过桌面虚拟化和应用虚拟化，简化了客户端应用部署，增加了用户数据的安全性。

（4）存在的不足

一方面，虚拟化技术可以实现多台物理服务器资源整合，而虚拟化技术不能将一个应用分布运行在多台物理硬件上。另一方面，对于某些特殊要求的应用系统，虚拟主机服务不能满足业务数据处理的要求，如测震数据流存储Mysql数据库服务器。

李建军，2008. 服务器虚拟化技术. 百度文库，http://wenku.baidu.com/view/ 0c7b3cfb0242a8956bece45c.html.

Amit Singh, 2004. An Introduction to Virtualization. http://www.kernelthread.com/ publications/ virtualization/.

PConline，2011. Virtuozzo虚拟化软件安装与配置指南. http://servers.pconline.com.cn/ skills/0711/1155124.html