利用VMware实现数据中心服务器虚拟化的研究

◆徐棕波

利用VMware实现数据中心服务器虚拟化的研究

◆徐棕波

（中国港湾工程有限责任公司 北京 100027）

本文分析了几种典型的服务器虚拟化技术类型。从系统需求、方案设计、方案实现等方面，利用VMware实现服务器虚拟化,并对该方案最终的应用效果加以阐述，力求通过系统优化，使服务器性能得到显著提升。

VMware；数据中心；虚拟化

0 引言

在网络时代背景下，服务器虚拟技术的市场竞争日益激烈，越来越多的相关产品进入市场，并取得可喜的销售成果。服务器虚拟化按顺序划分资源，减少工作负载负担，提高效率，并减少为单个工作负载高峰保留的资源。根据目前的趋势，虚拟化技术在未来将会更加成熟。

1 服务器虚拟化的关键技术

在划分的基础上，典型的服务器虚拟技术主要包括以下内容。

1.1 硬件分区技术

该技术主要是将硬件资源分为若干分区，每个分区具有对应的内存、CPU和操作系统，此种分区的主要优势在于不同分区间间隔度较大，且在运行中各自为政，当一个分区失败时，不会对其他分区产生连锁反应，因此系统具有很强的可用性。但缺点是较为呆滞，难以实现资源的有效配置，典型产品采用HP、BM等主机逻辑分区技术。

1.2 准虚拟机技术

该技术的主要特点在于对操作系统的内核进行修改，并将Xen Hypervisor层加入其中，并安装在相同设备中，使多个系统可以同时打开，发挥Xen的作用，合理配置资源。在虚拟环境中，需要安装客户操作系统作为辅助，修改操作系统的内核。如果将其设置在CPU机器上，则不需要修改虚拟机中的操作系统内核，而是使用CPU指令集来实现操作。比较典型的产品是Xen。

1.3 虚拟机技术

该技术不需要划分底层资源，而是需要建立统一的主机系统，将虚拟层安装到系统中，针对各个虚拟机设置硬件设备，不但其自身可发挥客户系统的作用，在现实应用中得以高效运行，还为用户程序的应用提供更大便利。此种虚拟机的特点在于，相同节点能够同时安装多种类型的操作系统，并且任意系统无须更改便可在系统中使用；缺陷在于：虚拟设备对资源的消耗量较大，且对硬件配置有较为严格的要求，还有若干代码需要翻译，导致性能损耗增加，较为典型的产品为微软旗下的Virtual、Server系列产品等等[1]。

2 VMware应用下服务器虚拟化的实施方法

2.1 系统需求

当服务器同时部署多个应用程序时，会出现系统不兼容等问题，其中也会出现一定的系统故障连锁反应，使整个系统瘫痪，应用程序的其余部分也会被中断。为了解决上述问题，减少不同系统在运行过程中的干扰，应用程序与服务器通常是相适应的。如若这样，作为大中型企业则需要购买百余台此类服务器，极大增加了设备资金的投入力度，也使得管理难度显著提升，不利于企业的健康高效发展，除此以往，还需要面临以下挑战。

一是投入成本较高。服务器购买时在硬件方面要花费较大的成本，同时系统升级、维护等方面成本同样较高，包括数据中心、网络设备、人力成本、耗电量、机柜等多个方面；

二是可管理性较差。由于服务器的数量众多，在无形中增加了管理工作量与难度，新服务器在运行和部署的过程较长，效率较低；

三是可用性较低。假设服务器为单机形式，在工作中一旦需要系统维护、升级，均要保障在设备非运行的情况下进行，导致应用终端停止，如若均采用双机模式，则成本更会随之提升。

2.2 方案设计

为了使上述问题得到有效解决，使服务器得到科学合理的部署和规划，通过对上述几种虚拟化技术进行对比可以看出，虚拟机技术的优势更为突出，能够与异构环境系统运行需求充分符合，因此可在该技术的基础上，利用VMwareVB虚拟架构软件制定解决方案。该方案的主要特点是:将两种虚拟化技术融合起来通过发挥技术之间的合力使技术水平与工作效率得到显著提高，通过精简服务器机群管理，可以提高系统的整体可用性。同时，可以降低投资成本。在本方案制定过程中，所配置的软件产品为两套VMware Infrastructure 3 Enterprise for 2 Processors以及一套VMware Virtual Center Management Server，在使用的硬件设备方面，包括DL580服务器与SAN集中存储系统。在VMware Infrastructure 3 中主要包括以下组件与功能：

（1）ESX Server，直接在服务器中安装，并在硬件和操作系统之间的接口中添加一个虚拟化层。ESX服务器可以将物理服务器分割为一个可移植的虚拟机，并在同一台服务器上运行。对于任意一个虚拟机来说，均属于一个完整的系统，具有网络、处理器、存储器以及内存。因此，可用Windows系统构建模拟环境，促使系统运行，且不需要对其进行调整。由于多个虚拟机同时启用，使服务器资源的利用率得到显著提升，而服务器结构还可在ESX Server的调节下，将资源合理分配给多个服务器，拉近本机虚拟性能与企业的可扩展性；

（2）VMware Virtual SMP。通过发挥单个虚拟机的作用，可在相同时间内对多个物理处理器进行分析，使虚拟机的性能由此得以提升，为密集资源企业的应用提供诸多便利；

（3）VMware VMFS。该系统被称为是虚拟机文件系统，具有较强的性能，可使多个ESX Sever在相同时间内对同一个虚拟存储系统进行浏览，包括NAS等，支持虚拟化分布式基础结构服务[2]；

（4）VMware DRS，是资源调度程序的简称，能够将资源与业务进行协调，按照先后顺序对资源与劳动力进行灵活配置，使操作效率与水平得到显著提升。

2.3 方案实施

在本方案实施过程中，两台服务器中每台都配置了VMware套间，其中，VMware3被应用到单个物理服务器中，形成多个虚拟服务器，在每个服务器上安装一个不同的Windows操作系统，然后设置其他软件，以便将每个物理服务器转换为VMware3中的虚拟机。而不管任何服务器的功能如何。”在运作模式或表现等方面，与以往服务器相比均有所提升，从而使资源的利用率也随之增加，成本得以降低，整体系统也变得更加灵活，能够快速响应相关请求。

要想便于数据收集和提高备份工作效率，在线迁移允许使用VMware虚拟体系结构的虚拟机和一台服务器迁移到另一台服务器。所以对其可以集中和利用，再将封装文件存储到SAN存储阵中。通过共享SAN架构，促进虚拟机的运行，同时对各项资源进行管理，利用快照技术对Lan Free进行整合，提高系统应用性能，使容载量得到显著提升。

服务器虚拟化方案的应用效果

将本文所研究的虚拟化方案应用于某单位信息数据中心中，取得了十分理想的应用效果，具体如下：

（1）IT部门整体成本降低。优化与虚拟化模式服务器的整合，在两台服务器中设置20台虚拟机，并且彼此独立，有效地减少了服务器上的应用程序数量。显著提高单个服务器和CPU资源的使用效率。使硬件的运行与维护成本得到显著降低。

（2）提高系统运行效率。将新应用加入其中，只需采用ESX Server便形成一台新的虚拟机，然后对各项应用系统进行设置，使服务器的应用效率得到显著提升，有效缩短了服务器应用加载时间，使其运行效率得到显著提升。

（3）结合服务器和存储系统的虚拟化优势，系统的可用性得到了显著提高，虚拟存档文件放在VMFS系统中，可以在不同的服务器上访问。使以往的单点故障得到有效克服，系统变得更加稳定可靠[3]。

3 结论

综上所述，在网络时代背景下，虚拟技术得到飞速发展，虚拟化技术的应用将整个网络串联起来，用户无须关心使用的是哪台机器，只需关心应用系统是否完善、计算能力是否达标即可，从而使“虚”的特点被充分体现出来，为企业节省更多资本，为用户提供更多便利。

[1]施庆.基于VMware vSphere的高校数据中心虚拟化建设研究[D].复旦大学, 2017.

[2]章俊, 王从明, 倪薇.基于Vmware的服务器虚拟化技术在水保局数据中心建设中的应用[J].治淮, 2016(12):77-78.

[3]宋发平.VMware服务器虚拟化在建设新一代企业数据中心中的运用研究[J].电子制作, 2015(9z):86-87.