数据中心整合中虚拟化技术的应用研究

张恬 陈志强

摘   要：高校信息化的快速发展，推动了高校在数据中心基础架构上进行变革。文章讨论了以数据中心迁移为契机，分析了虚拟化平台的不同，并选定和详细介绍了VMware Server虚拟机软件。数据中心采用虚拟化技术后，使得应用系统的迁移更加便捷，服务器故障的响应速度也有所提高，数据中心的资源利用率得到了优化，对现有的基础架构也是一种升级，加固了数据中心的稳定性，也降低了数据中心的整体运维成本。

关键词：数据中心;VMware;虚拟化

为适应高校信息化建设的发展需要，无锡城市职业技术学院于2017年在原有数据中心的基础上改造了现有的机房环境，新建了数据中心，将数据中心进行重新部署。同时，高校信息化快速推进，新系统上线频繁，跟随新系统增加配套服务器的方式已经满足不了系统快速部署的要求，单机系统负载不足造成一定的资源浪费，高校信息化的发展对基础架构可靠性要求越来越高。虚拟化技术的发展以及其实践成果，使得确认在机房迁移过程中采用虚拟化技术，可以将迁移效率提高，数据的安全性也得到极大的保障。对服务器资源进行统筹安排，提升基础环境可靠性，提高服务器存储资源利用率，为日后打造弹性、可快速部署的信息化基础环境提供架构支撑[1]。

1    背景

随着高校信息化建设的快速推进，服务器、存储等设备急剧增加，对信息化基础架构提出了更高的要求，需要快速反应，并兼具灵活高效的特点。伴随着虚拟化和云计算技术的成熟，实践应用也呈现遍地开花的状态，很多高校的信息部门已经将校内的数据中心重塑为“私有云”。新数据中心的建设，使学校信息基础支撑能力大幅提升，为建设高校私有云提供了有利条件。以机房搬迁为契机，充分利用现有数据中心的计算资源，采用最新的虚拟化技术，搭建校园虚拟化平台，增强高校的基础支撑能力。数据中心在改造前的基础架构为传统的经典架构，即单一服务器对应单一应用系统，新上应用系统需要配备新的服务器，基础环境搭建等环节，资源浪费严重而且灵活度低。各个应用系统或信息系统间的计算资源无法共享，造成了很大的浪费，硬件资源也没有高可用性，即如果服务器一旦发生故障，将导致整个应用系统无法启动，达不到高可靠性。

1.1  技术要求

（1）搭建校园私有云，将校内数据中心现有计算、存储资源进行整合，原有物理服务器等硬件资源整合，减少硬件总成本投入，实现资源响应迅速，以达到计算资源快速部署上线的目标。（2）计算资源和存储由系统进行动态分配，高效利用数据中心服务器资源，适当减少物理服务器数量。（3）云计算具备高可用的技术特点，可以在物理服务器发生故障后，实现虚拟服务器自动漂移，以便应用系统持续运行。

1.2  业务要求

（1）在数据中心机房迁移过程中，应用系统的中断时间越短越好。（2）涉及重要数据的，及时做好备份，保证数据的安全性。（3）整体迁移后，在虚拟化环境下要保证各应用系统正常运转，并确保存储數据的安全。

2    虚拟化平台的搭建

数据中心新建虚拟化平台，和原有的虚拟化平台共同支撑起新数据中心的运维环境。考虑到原有虚拟化系统和新建虚拟化平台的融合，以及迁移过程中应用系统的中断时间问题等，下面分析各虚拟化平台的对比和虚拟机的系统架构。

2.1  虚拟化平台比较

虚拟化服务方面的主流供应商主要有VMware，Microsoft和Citrix，且应用最广泛的产品版本分别为VMware vSphere 5.5，Hyper-V和Xen Server而VMware，Microsoft和Citrix这3家公司的市场占有率达到了96%。其中，市场份额占比最高的应属VMware公司。综合3种产品的市场占有率、价格和学校的实际情况，决定采用VMware公司的产品，因为其高可用性可以满足数据中心迁移后的虚拟化应用。

2.3  VMware Server虚拟机软件

VMware vSphere的整个架构应用程序服务和基础架构服务，将它们从底层硬件中剥离了出来，应用程序有专有资源进行支撑，而服务器则实行资源池内管理，根据不同的业务分配到的服务也不相同，在虚拟管理平台上对服务器和存储进行虚拟化操作，利用虚拟机技术进行服务器备份和迁移等操作[2-3]。VMware vSphere系统架构如图1所示。从图中可以看出主要包括了4部分内容，分别为VMware vCenter Server管理中心、应用程序服务、基础架构服务和云服务。下面就这4部分详细阐述。

2.3.1  VMware vCenter Server管理中心

VMware vCenter Server 套件这个模块在整个VMware vSphere系统架构里起到了核心控制的作用，基础服务器和虚拟服务器都由它来管理，而且有Web端和客户端两种管理方式，由于客户端的界面友好程度高于Web端，所以通常都是选用客户端进行管理。新建的虚拟机可以替代原有的物理服务器，将原有的应用系统部署到虚拟机上，用户的体验满意度等于或优于原有物理服务器。

2.3.2  VMware vSphere应用程序服务

VMware vSphere应用程序服务的功能优势主要包括在线迁移、高可用性和安全可扩展3方面。虚拟机的运行状况可以通过VirtualCenter来观测，当虚拟资源出现紧张的情况，VMware DRS组件就会产生对存储系统的动态管理和在线进行虚拟机的迁移等操作，这时会有大量的数据流量产生，如果不对数据流量进行管控，则会出现宕机的情况，VMware VMotion组件就会避免这种情况的发生。VMware vSphere应用程序服务不仅实现了对虚拟机的迁移，还完成了存储的动态管理，有利地保障了服务的不间断性和发生硬件故障时数据的安全完整性。

2.3.3  VMware vSphere基础架构服务

VMware vSphere的基础架构服务包括3部分，分为vCompute（计算资源）、vStorage（存储资源）和vNetwork（网络资源）[4-5]。这3块资源将基础服务器的硬件资源进行虚拟化后，给应用系统提供服务。

2.3.4  云服务

众所周知现在云服务包括3种云，即公有云、私有云和混合云。而云服务的获得方式可以有两种，即系统内获得和系统外获得。举例来说，在高校数据中心VMware vSphere的资源池中，可由自己统一调度的，属于第一种系统内获得，通过阿里云、百度云等第三方平台获得的，属于第二种系统外获得。

3    数据中心迁移后建设的主要内容

数据中心迁移后，新建了一套虚拟化平台和备份系统，使得数据中心的保障更可靠，虚拟化平台配置4台高性能服务器作为基础服务器，另配一台管理服务器，同时，配置两台光纤存储通过光纤交换机达到存储双活的性能，一台宕机后另一台仍可继续工作，保障了应用系统的使用，通过备份一体机对重要数据和系统进行备份，进一步确保数据的安全性。

虚拟化平台搭建成功后，将原有老平台和物理服务器上的应用系统进行适当地迁移，例如网站群和oa办公系统，通过VMware vSphere client进行虚拟机管理界面，在集群中可以看到由4台基础服务器组成的ESXi主机，并可以看到每台主机下虚拟机的分配状态，单个虚拟机状态如图2所示。单个虚拟机就相当于一台物理服务器，它的一些基本操作有新建虚拟机、删除虚拟机、将现有虚拟机增加硬盘、内存等的容量、对运行中的虚拟机进行调试安装等操作。几个常用功能具体如下。

（1）模板应用，VMware里面模板的应用简化了虚拟机的配置，如果需要新建几个虚拟机，可先配置一个基本的虚拟机，虚拟机内安装操作系统、防护软件、VMware Tools工具等，然后将其转换为模板，其余的只需通过模板来配置即可，通过模板配置结束的虚拟机也可根据需求调整内存大小、磁盘挂载大小、网络的VLAN等，安装过程迅速简便。（2）快照应用，在VMware里面快照可以锁定虚拟机某一时刻的状态，或在不新建多台虚拟机的情况下恢复多次此状态下的虚拟机。虚拟机还可以执行多个快照。在快照的管理方面，如果应用比较频繁，需要控制快照的时间的长短，虚拟机的活动等级决定了快照删除时耗时的长短。当删除快照时，会引起父磁盘工作，磁盘的大量读写工作，会直接影响到虚拟机的状态，直到数据整合结束。（3）预留基础服务器资源，VMware中有一些高级功能，如VMware HA、VMotion、DRS等，需要预留计算资源，以达到提高应用性能的可靠连续的目的。例如，当其中一台基础服务器出现了宕机或者需要进行维护时，虚拟机会自动进行迁移，这时就必须具有相应的计算资源来支撑虚拟机的迁移。数据中心迁移后，与原有的数据中心对比效果如表1所示。

4    结语

数据中心的迁移，对无锡城市职业技术学院信息化基础建设更上一层楼提供了保障，虚拟化技术的应用，更为信息化发展提供了技术的变革。本文分析了数据中心当前面临的问题，介绍了虚拟化平台的搭建，并阐述了数据中心迁移后建设的主要内容，与迁移前内容做了对比。数据中心迁移后的虚拟化应用使得应用系统的迁移更加便捷，服务器故障的相应速度也有所提高，但对工作人员的管理水平有了更高要求。为了使得机房功能更全面，我们会更深一步地研究数据中心虚拟化，并初涉容灾备份方面。

对比项 迁移前 迁移后

CUP利用率 15%以下居多 65%，并可继续增加

服务器响应速度 根据服务器性能不同 响应速度快

服务器维护 单机维护，工作量大 平台维护，简单方便，对管理水平要求高

能耗 高 低作者简介：张恬（1985— ），女，山东菏泽人，工程师，硕士;研究方向：网络模拟与信息化。

[参考文献]

[1]王依群，王剑新.虚拟化技术在数据中心迁移中的应用研究[J].大电机技术，2018（2）：77-80.

[2]VMWARE CORPORATION.VMware white paper：virtualization overview[EB/OL].（2008-06-30）[2019-04-10].http：//www.vmware.corn/solutions.

[3]武佳宁.基于VMware vSphere的数据中心服务器虚拟化解决方案[J].微型电脑应用，2016（9）：32-34.

[4]黃建忠，张泸寅，裴嘉欣.网络安全虚拟仿真实验教学体系设计[J].实验室研究与探索，2016（10）：170-174.

[5]刘丹.虚拟化数据中心网络研究[J].电脑知识与技术，2017（31）：50-52.

Abstract：The rapid development of information technology in colleges and universities has promoted the transformation of universities in the data center infrastructure. This article discusses the impact of data center migration， analyzes the differences in virtualization platforms， and selects and details the VMware Server virtual machine software. The virtualization technology used in the data center makes the migration of the application system more convenient， the response speed of the server failure is also improved， the resource utilization of the data center is optimized， and the existing infrastructure is also upgraded， and the data center is strengthened.  This reinforces the stability of the data center and reduces the overall operation and maintenance costs of the data center.

Key words：data center; VMware; virtualization