服务器虚拟化在设计院的应用探索

樊立让 崔金玲 朱信坤

1.西北勘测设计研究院有限公司，陕西 西安 710065

2.西北工业集团有限公司，陕西 西安 710043

引言

某设计院成立于1950年，是国家甲级勘测设计研究院，面向国内外市场，为水电资源及新能源开发提供全方位综合性技术服务，目前正在向科技型工程公司转型。

2012年初，该院建成26层办公楼，新数据中心同时投入使用，原有的20多台机架式和塔式服务器一并迁入。随着机房、网络设备的全新升级，新购高性能刀片服务器和存储设备到货，信息化基础设施建设在不断完善，服务器虚拟化的应用也应需而生。

1 概述

虚拟化是一个广义的术语，在计算机方面通常是指在虚拟的逻辑资源上而不是真实的物理资源上运行计算。目前应用较为广泛的虚拟化技术包括服务器虚拟化和应用虚拟化。该设计院的主要需求是服务器虚拟化平台的实施。

服务器虚拟化通常是指操作系统不在真实的物理服务器上运行，而是在物理服务器（裸机）上直接加入虚拟化平台，把服务器物理资源抽象成逻辑资源，让CPU、内存、存储等硬件变成可以动态管理的“资源池”，从而把一台服务器变成多台独立的虚拟服务器。

2 服务器虚拟化带来的好处

2.1 降低总体拥有成本（TCO）

该设计院物理服务器应用始于 20世纪 80年代TQ-16型计算机、历经VAX机、惠普康柏PC SERVER、机架式服务器，直至现在的思科刀片服务器，不同阶段均需大量的专业维护人员和专业的机房动力环境，维护成本较高。

通过服务器虚拟化整合，减少了物理服务器的数量，提高了单台物理服务器硬件的资源利用率，降低了硬件、运营和维护成本，包括数据中心空间、机柜、网线、耗电量、冷气空调和人力等。

2.2 节省系统部署、资源变更调整时间，提高投资回报率

虚拟化平台下的新服务器部署极其方便，同样配置的服务器还可以“克隆”，大大降低了服务器重建和应用加载时间，不需要像以前那样，从采购硬件流程开始漫长的等待，或者需要数天/周的硬件维护变更管理准备和数小时甚至半天的维护窗口。

虚拟化平台可以实时监控物理资源，动态调整，实现自动化管理。该设计院安排专门的管理员进行资源监控和调度，随时动态进行资源调整，最大限度提高硬件利用效率[1]。

2.3 减少硬件安全隐患，实现业务连续性要求

虚拟化平台下的物理服务器可以组成集群，其上的虚拟服务器可以主动或被动地从一台物理服务器“漂移”到另一台物理服务器，不再需要硬件故障带来的业务中断，可以进行快速的进行硬件维护和升级，使业务系统脱离了单台物理硬件的束缚，降低了物理硬件的故障影响力，减少了硬件的安全隐患，提高了物理环境可靠性及系统安全性。

2.4 快速响应业务需求，方便业务变更

虚拟化平台对所有服务器硬件资源池进行统一管理，按需调配资源，可以快速响应业务部门提出的系统资源需求，方便业务系统优先级变更，促进业务和IT部门之间的关系。

2.5 虚拟化是云计算的基础

云计算是信息化发展的趋势之一，是一种业务模式或者产业形态。虚拟化作为一种技术，可以帮助云计算实现其资源分配目标，提高资源利用率。通过服务器虚拟化环境的建设，可以为将来向云计算过渡提供一个基础平台，成为企业真正的数据中心。

3 常用的服务器虚拟化软件

以前主流服务器虚拟化平台都以国外为主，现在国产平台也在快速发展。国外基本以美国 Citrix Systems公司的 Citrix XenServerTM、微软公司Hyper-V、VMware公司的vSphere为主，尤以VMware平台在技术前瞻性和对用户的交付能力方面远远领先。

VMware ESXi/ESX 是业界第一个 x86“裸机”虚拟化管理程序，在我国各行各业中有着广泛的实施和应用。资源池技术就是其最早开发的，具有极高领先水平。

在可用性方面，VMware技术拥有以下其它虚拟化产品不具备的冗余性保护功能。这些功能具体如下：（1）无可比拟的VMotion功能，确保VM及时迁移；（2）HA、FT等针对不同需求级别的硬件故障保护；（3）SRM软件实现数据中心之间的灾难恢复保护；（4）动态添加VCPU，VMemory和VDisk，减少计划停机时间；（5）网卡Teaming技术，保证链路的冗余[2]。

根据服务器虚拟化的实际情况和客观要求，考虑到产品的市场评价及占有率、产品能成熟程度、技术可靠性和可用性、技术前瞻性等综合因素，最终该院选择了VMware平台。

4 设计院实际应用效果

该院已采购多台计算性能较高、满足未来扩展、高效管理、无状态计算的Cisco物理刀片式服务器。本次服务器虚拟化应用实施，由 8台物理刀片服务器组成集群，虚拟为多台虚拟服务器，基本替代了原有的20多台机架式和塔式X86服务器。

4.1 计算能力实现

在每个刀片服务器（裸机）上安装VMware 服务器虚拟化平台软件，利用刀片服务器硬件资源池，生成多个虚拟服务器。每一个虚拟服务器，从功能、性能和使用习惯上和传统的物理服务器等同，安装配置操作系统和应用软件也没有区别，很好地实现了服务器虚拟架构的整合。

4.2 集中存储实现和存储位置迁移

为了实现数据的集中存储、集中备份以及充分利用虚拟机跨物理服务器的动态在线迁移等，该设计院采用已购的EMC VNX5500（主）、5300（备）光纤存储阵列产品，同时部署冗余的光纤交换机，组成标准的SAN集中存储架构，由VMware虚拟化平台配置出来的虚拟机的封装文件都存放在 SAN存储阵列上。无需中断或停机即可将正在运行的虚拟机从一个存储位置实时迁移到另一个存储位置。

4.3 虚拟机集中管理和热添加硬件设备

为了集中管理和监控虚拟机，实现自动化以及简化资源调配，该设计院部署了VCenter软件，对虚拟平台集群中的物理刀片服务器机及其上的虚拟服务器进行统一的管理，通过该管理中心可以最大限度发挥虚拟化平台的优势。可在线迁移正在运行的虚拟机，进行动态的资源管理，集中备份基于虚拟机快照技术的状态，为以后的数据中心容灾需求提供扩展性和基础平台。

在不对用户造成中断的情况下，根据需要为虚拟机部署更多CPU和内存，热添加和热扩展虚拟磁盘。无中断地将虚拟磁盘添加到正在运行的虚拟机上或扩展虚拟磁盘，以增加可用资源。

4.4 安全问题

实施了服务器虚拟化方案的安全性应从两个方面考虑，即虚拟平台的内部安全和外部安全。外部安全采用传统成熟的安全机制即可，但内部安全是之前的传统安全机制无法有效解决的。随着技术的发展进步，各种轻代理、无代理、引流方式的虚拟化防病毒软件产品逐步涌现。经过比选，该设计院拟部署亚信安全的虚拟化防病毒软件产品进行虚拟化平台内部安全防护。

[1]周波.服务器虚拟化的优缺点分析及趋势[J].微型电脑应用，2012，28（9）：56-58.

[2]谭文辉.利用 VMware实现数据中心服务器虚拟化[J].舰船电子工程，2008（6）：156-159.