服务器虚拟化技术在校园网管理中的应用探讨

汪小霞,江建

(健雄职业技术学院 软件与服务外包学院,江苏 太仓215411)

服务器虚拟化技术在校园网管理中的应用探讨

汪小霞,江建

(健雄职业技术学院 软件与服务外包学院,江苏 太仓215411)

高校校园网数据资源的快速增长使得服务器数量不断增多,导致系统利用率低,系统安全维护和数据备份复杂,管理成本增加.以具体的高校校园网为例,在分析校园网网络拓扑和应用服务器现状的基础上,探讨了服务器虚拟化技术在校园网管理中的应用,提出了对现有服务器虚拟化整合的方案.运行实践表明,应用虚拟化技术进行校园网管理,能够充分提高服务器资源的利用效率,显著降低数据维护成本,有效提升校园网的管理及运行水平.

高校;校园网管理;服务器;整合;应用

随着高校信息化建设的快速发展,信息系统不断扩大,数字化资源持续增加,承担这些资源和服务的服务器亦随之增多,由此导致系统维护及数据备份愈显困难,管理成本不断增加.如何安全高效地管理应用系统,创建无缝、灵活、快捷地操作众多系统运行环境,进而降低管理和运营成本,已成为高校校园网亟待解决的现实问题.而虚拟化技术的问世,使这些问题可以得到很好地解决.利用虚拟化技术合理整合服务器,能够充分提高服务器利用率,降低管理成本,并有效提高系统的安全性和可维护性.

1 服务器虚拟化技术

服务器虚拟化(Server Virtualization)是指多个操作系统在同一时间一起运行在同一台主机上.通过虚拟化技术,一台机器可以同时支持如Linux、Windows、Unix等操作系统一起运行,而不需要重启机器以切换操作系统[1].简单而言,服务器虚拟化是将物理机器、操作系统及其应用程序“打包”成为一个文件,称之为Virtual Machine(VM).正是通过VM实现的虚拟化,提高服务器的利用率,降低了系统管理的复杂度,促进了服务器的可用性,从而减少服务器的需求数量,节省了投资和维护成本.

对服务器进行虚拟化的软件称为虚拟机软件.虚拟机软件作为VM的具化形式,是实现服务器虚拟化的主要手段.利用虚拟机软件,可以在一台服务器上运行多台虚拟服务器,这些虚拟服务器之间独立运行,互不干涉,对使用者而言,与使用独立服务器没有任何区别[2].VMWARE公司的VMware Infrastructure 50就是一款比较成熟的服务器虚拟化软件.

2 服务器虚拟化在校园网中的应用

2.1 校园网网络拓扑和应用服务器现状

我校校园网采用3层网络架构,包括核心层、汇聚层和接入层.核心层采用2台锐捷万兆核心路由交换机S6800E系列,相互备份和负载均衡.汇聚层采用万兆汇聚交换机,支持万兆上联和全千兆下联,提供万兆骨干,千兆备份.接入层采用千兆安全智能交换机,千兆上联,并支持GSN(全局安全网络)同步布置.出口采用防火墙加路由器部署方式,防火墙主要负责出口的安全控制,路由器负责出口的NAT和策略路由,打造校园网出口.校园网拓扑结构如图1所示.

图1 校园网拓扑结构示意Fig.1 Structure diagram of campus network topology

从图1可见,我校的校园网数据中心服务器包括精品课程服务器、资产管理系统服务器、正方教务在线服务器、网站集群动态生成服务器、网站集群静态发布服务器、数字化信息平台服务器等.但在校园网实际运行中这些服务器的利用率很低,大都只有15%左右.即便如此,由于该网络结构具有较强的扩展能力,一旦需要数据中心开通何种服务,安装相应软件就必须购买一批服务器,使得新增服务器只为某种单一的软件服务,造成资源的严重浪费.大量的服务器不但加重了服务器的维护工作,也增加了安装和维护费用.同时,与服务器配套机房以及空调的使用,也造成了额外的资金消耗[3].因此,目前校园网形态已难以适应高效、低耗、方便、安全的信息化建设需求.高校对于新型网络运行环境的期待益显迫切.

2.2 对现有服务器虚拟化整合的方案

为提高服务器资源的使用率,降低设备采购成本,提高业务的连续性以及为将来新型应用系统建设提供灵活方便的资源使用平台,拟对现有服务器进行虚拟化整合.该整合项目需求可归纳为以下几点：

1)平台搭建.搭建VMware vSphere 5.0的虚拟化平台.

2)实现服务器高可用性(HA).当硬件故障导致服务器宕机,HA将在集群中其他虚拟机主机上为故障主机的虚拟机重新分配资源.

3)Vmotion动态迁移.Vmotion能在两台正在运行的服务器之间进行实时迁移,具有零停机性能,能够大幅度提高服务器的可用性,保证交易数据的安全性.

4)完善数据备份和安全.建立快速的备份还原机制,以及完善的数据安全机制,以应对可能出现的数据灾难[4].

根据以上项目需求,我校对现有服务器采用2台富士通或HP高性能服务器和一台SAN网络存储进行现有服务器虚拟化整合.整合后的校园网网络拓扑结构如图2所示.这是一种双链路冗余的网络存储解决方案,每台服务器均配置2块双端口多功能HBA光纤卡或千M网卡分别连到2台FC光纤或千M交换机上,再通过交换机连接到存储上.这种配置模式不仅可以保证任何一台物理主机服务器出现问题时,所有应用服务系统正常地切换到另外一台服务器,还可以保证当网络链路中任何一个环节(例如某一网口、网线、交换机)出现问题时,系统都不会宕机.

图2 整合后的虚拟化拓扑Fig.2 Virtualized topology after integration

3 应用效果

我校校园网经过虚拟化改造,在实际运行中取得了显著效果.主要表现在以下几个方面：

1)降低了投资成本.通过将精品课程、Web服务统一布置到虚拟集群中,将原来由10台服务器承担的任务分配到了4台服务器上,从而减少了服务器投资成本.

2)服务器资源的利用率得到了提高.运用虚拟化技术后,服务器资源利用率由原来的15%提高到60%,服务器的硬件资源得到了充分运用.

3)节省了存储空间,降低了能耗.使用虚拟化技术,我校整合掉大量低层次服务器,缓解了网络中心存放空间,降低了UPS负载和能耗.

4)管理效率和安全性得到了提高.通过使用虚拟化工具,各个应用系统实现了实时监控、动态迁移、灾难预警和计划备份,管理效率得到了提高,系统的可用性和数据的安全性也得以提升[5].

4 结语

我校校园网应用虚拟化技术后,随着投资成本降低,服务器资源利用效率提高,业务连续性也得到了提升.构建了具备HA(高可用性)、Vmotion(动态迁移)的虚拟化基础架构平台,并实现了应用系统的平稳迁移.服务器获得了较为灵活地分配资源的能力,用一个平台管理所有的服务器,使整个系统的管理得到了简化,提高了管理效率.但是应当看到,由于在现有基础上改造的虚拟化平台易产生额外的系统开销,因此应当考虑适度提高硬件配置,并制定适合于VMware虚拟化平台的整套硬件、存储、网络部署方案.如何设计更加合理的虚拟化方案是我们今后努力的方向.

[1] Bort J.Server Virtualization：Controlling Server Spraul[J].IEEE Communications Magazine,2003,41(2)：126-133.

[2] 杜俊.服务器虚拟化技术在地方电大校园网中的应用[J].江西电力职业技术学院学报,2013,26(1)：57-60.

[3] 刘之光.虚拟化技术在中职学校数字化校园建设中的应用[J].信息通信,2013,27(3)：105.

[4] 何禹,胡宇鸿,王一波.虚拟化技术在校园网数据中心的应用[J].电子科技大学学报,2007,36(6)：1416-1464.

[5] 葛廷霞,李伶.VMware虚拟化技术在图书馆服务器整合中的应用：以中国人民大学图书馆服务实践为例[J].信息系统,2011,34(11)：126- 128.

On application of server virtualization technology in campus network management

WANG Xiao-xia,JIANG Jian
(School of Software and Service Outsourcing,Suzhou Chien-Shiung Institute of Technology,Taicang,Jiangsu 215411,China)

Rapid increase of campus network data in colleges leads to the continuous increase of server,which results in low use ratio of servers,complicated safety maintenance and data backup of the system and increase of administrative cost.Taking specific college campus network as an example,this paper discusses application of virtualization technology in campus network management based on analysis of current situation of campus network topology and application server.Based on that,it puts forward scheme of virtualized integration of existing servers.Application practice shows that campus network management with virtualization technology can increase use ratio of server resources,reduce data maintenance cost and improve management and operation level of campus network effectively.

colleges;campus network management;server;integration;application

TP 302

B

2095- 3550(2014)03- 0035- 03

2014- 02- 11

汪小霞,女,上海人,副教授 ,硕士,研究方向为网络安全.

E- mail：42521466@qq.com

(责任编辑:赵国淮)