服务器虚拟化技术在高速公路机电系统的应用

黄兴

摘 要：为解决高速公路机电系统服务器资源利用率低，容错能力低，空闲负荷整合不足等缺点，本文将通过服务器虚拟化技术，运用服务器虚拟化软件，完成服务器虚拟化系统的应用，实现潮惠高速公路机电系统的服务器虚拟化。服务器虚拟化在高速公路机电系统的应用，很大地提高了系统的整体稳定性，提高了资源的利用率，降低了建设成本。

关键词：虚拟化 资源整合 资源动态分配 建设成本

1.项目背景

高速公路各系统业务相对独立，按以往的建设模式，路段数据中心一般设置了收费服务器、防病毒服务器、前置服务器、路侧标识服务器、高清卡口服务器、视频管理服务器、监控平台应用服务器，通信网管服务器等等，各系统分别管理各自的业务。由于应用程序兼容性的问题，如后期有新的业务加入，就需要购买新的服务器，服务器和存储购置成本高，因而需花费高额的购置费用，运行过程中还会带来更多供电和冷却的开支。目前，路段数据中心机房运行的大部分机器，由于只能有一个操作系統，受系统和软件开发平台限制，CPU、内存、硬盘空间的资源利用率都非常低，导致大量系统资源闲置。针对上述问题，寻求解决方案已迫在眉睫。

2.服务器虚拟化技术在潮惠高速的应用分析

潮惠高速建设者勇于创新，秉着高效、节简、专业的理念，率先将服务器虚拟化技术应用于潮惠高速公路机电系统。本节以潮惠高速服务器虚拟化技术应用为例，对路段数据中心里的存储设备的配置与使用情况进行了分析。

潮惠高速公路路段数据中心负责对全线的收费、通信、监控日常管理，包括交通量采集和处理、视频监视、营运收费、通信网管、信息发布、数据查询、事故事件响应和处理等，各系统之间有很多数据交换和资源共享。例如路段高清卡口防逃费系统、标识点系统、视频管理、监控平台应用，通信网管、软交换网管等等，均需配置相关硬件设施，安装应用程序软件后方可使用。服务器虚拟化技术的引入大大减少了需要维护和管理的设备，基于网络技术、虚拟化等新兴IT技术手段，建设了一个高效可靠、安全可用、智能管理、灵活调整的虚拟化平台。本项目采用全新的硬件设备和主流虚拟化管理软件，为路段数据中心提供统一的基础设施服务，并构建较为完整的虚拟化平台。建设内容主要包括以下几部分：

（1）先进的硬件设备：服务器、交换机、IPSAN。本项目服务器选用国际知名品牌 IBM，型号为IBM_ X3950X6，共2台，采用双机热备模式，存储选用国际知名存宏杉储品牌.具有自有知识产权和开发能力产品，品牌型号为宏杉科技_MS3100，服务器与存储子网汇聚交换机采用模块化设计，可堆叠，双电源，双引擎，品牌型号为H3C_H3C S7506E-S。

（2）成熟的软件平台：虚拟化软件、虚拟化管理平台。本项目选用基于云技术、先进成熟的 VMware vsphere 6.0 建设新一代高速公路基础架构平台。VMware vCenter Server是一款服务器和虚拟化管理软件，提供一个用于管理 VMware vSphere环境的集中式平台。利用 vCenter Server，机电维护管理员可以自动实施和交付虚拟基础架构，并对备份作业执行有效的集中式管理。所提供的服务如图1所示。

虚拟化平台 vCenter Server 为数据中心提供便捷的单点控制，它可提供基本的数据中心服务，例如：访问控制、性能监控以及配置功能。它将各台计算服务器的资源整合起来，使这些资源在整个数据中心中的虚拟机之间共享。实现方法为：根据系统管理员设置的策略，管理分配给计算服务器的虚拟机，以及分配给指定计算服务器内虚拟机的资源。

在 vCenter Server 无法访问（例如，网络断开）的情况下，计算服务器也能继续工作。可单独管理计算服务器，并根据上一次设置的资源分配策略，继续运行分配给它们的虚拟机。当vCenter Server 的连接恢复后，它就能重新管理整个数据中心。

虚拟化平台 vCenter Server 为数据中心管理和虚拟机访问提供了多种界面。用户可以根据情况选择最符合自身需求的界面，如 vSphere Client 、vSphere Web Client、或终端服务。如图2所示。

（3）存储资源管理。潮惠高速通过在路段数据中心部署的 vCenter Server 管理平台，对存储资源进行整体规划，可以超额分配存储容量，以提高存储利用率，简化存储容量管理，主要体现以下几点：

允许存储管理员为虚拟机动态分配存储容量，减少物理存储需求节省资源和空间。

存储管理员无需像以前那样为了维护而使应用频繁脱机，减少需要开展的耗时的跨团队协调工作。

通过设置警报和提醒，可以放心地以精简配置方式为虚拟机分配存储。

（4）构建模块化网络。潮惠路段数据中心根据设备的实际需求，设计出一套能降低成本、改善性能、提高可用性、提供安全性，以及增强功能的虚拟网络基础架构，为用户提供稳定、高速的数据传输通道。其优点体现如下：

可随时扩展网络模块，以满足新配置的需求，用户无需替换现有的网络基础架构，进而降低成本，可操作性强。

按VLAN规划好网络结构，实施网络组件和路径冗余，以减少所需端口的数量，同时保持冗余。

采用万兆以太网光模块进行数据交换，避免网络瓶颈，为整个数据中心提供高带宽和可靠的网络连接。

3.服务器虚拟化技术在高速公路机电工程应用优势总结

随着我国智能交通系统的日益发展，我省高速公路信息化建设也稳步顺势推进。IT、互联网等技术的高速发展，多元化了交通信息资源开发和利用，拓展了交通数据存储方式，为高速公路信息化提供了具有更强大计算能力、更大容量存储能力、更低建设成本的基础设施平台。在这种环境下，服务器虚拟化技术就体现了整合的优势，具体如下。

（1）降低设备成本与节能。服务器虚拟化提高设备的利用率，整合常规应用部署，减少设备数量规模。在减少机房应用服务器数量的同时，也可以节省机柜空间和大幅减少能源消耗。

（2）提高资源管理效率。服务器虚拟化使跨系统的物理资源实现统一调配、集中运维。对机电管理员来说，只需通过一个管理界面就可以完成对路段数据中心内所有服务器的安装配置、性能监控等管理任务。由于标准化，使得整个维护过程变得更专业化，流程化。

（3）灵活扩展。服务器虚拟化提供的资源是弹性可扩展的，操作便捷，可实现动态部署、动态分配、动态回收，以高效的方式满足业务发展的资源需求。

（4）提供弹性的计算能力。传统计算平台的的计算能力是固定且受限的，并且可扩展性低。而在虚拟化环境中，当某台虚拟服务器能力不足时，计算节点可以动态添加到计算资源池中参与相关的计算任务，来弥补计算资源的不足，从而提高虚拟服务器性能。

（5）维护方式简便。服务器虚拟化技术可以极大地简化用户的运维管理，实现业务系统快速部署、灵活变更。通常情况下，之前机电维护人员需要到现场去解决各种技术问题，通过虚拟化技术，几乎所有技术问题都可以进行远程分析、解决。

（6）业务系统快速部署。通过成熟的虚拟化技术来构建计算机架构平台，而虚拟化技术可以很方便地实现应用服务器的快速部署，从而加快了应用、业务系统的上线进度。极大的提高了路段数据中心应对各类新业务的应用需求的能力，并且节约了工作时间，提高了工作效率。

根据咨询公司IDC分析，在传统的IT模式中，45%是能耗成本、20%是人力资源成本，而创新投资仅占了35%。而通过服务器虚拟化、标准化和自动化的技术可以帮助高速公路机电系统降低成本，把更多的资源用到其他创新上去，同时，它还可以显著降低高速公路建设者的建设成本。

4.结束语

目前高速公路机電系统正向低成本、高效率、智能化转变，随着虚拟化技术日益完善，必将为高速公路机电系统带来更多的发展和创新。不远的将来虚拟化技术将会成为高速公路机电系统的重要组成部分。

参考文献：

[1]刘承科.服务器虚拟化技术在宁波电力的应用研究[J].电力信息化. 2011（08）：20-23.

[2]赵妮.服务器虚拟化技术探析[J].信息通信. 2014（04）：114.