服务器虚拟化在校园网中的应用

赵伸军

（西北工业学校 陕西 兴平 713100）

1 引言

随着信息建设的不断深入，为提升办公教学信息化，学校陆续部署了大量的服务器以满足信息化建设需求，但随着服务器数量的急剧增长，服务器利用率低、整体效率不高、维护管理成本加大、稳定性低等问题也随之而来。根据存在的问题现状，本文探析了服务器虚拟化技术在服务器管理中的应用，服务器虚拟化的部署方案，运用服务器虚拟化技术有效解决这些问题，使学校的信息化工作高效、安全、稳定运行。

2 虚拟化概述及构架原理

虚拟化技术指计算机元件在虚拟的基础上运行[1]，虚拟化技术是从逻辑上对硬件资源进行整合，通过虚拟技术，可以把一个应用系统按照需求虚拟化成多个虚拟服务器，且各虚拟服务器相互对立，根据硬件性能，操作系统的实际负载情况统一分配、回收物理资源，这种方法提高了服务器物理资源的利用率。

服务器虚拟化（Server Virtualization）[2]就是使多个虚拟操作系统可以在同一台主机上同时运行，通过虚拟化技术可以充分发挥计算机的硬件性能。服务器虚拟机分为两大类：寄生架构（基于操作系统的虚拟化），原生架构（基于硬件的虚拟化）。

寄生架构，是在一个已存在的操作系统上安装虚拟化软件，然后利用虚拟机软件创建和管理虚拟机。它的优点是宿主操作系统可以提供对硬件设备的必要支持，兼容性较好，操作系统虚拟化可有效地解决硬件不兼容现象。缺点是宿主操作系统消耗CPU、内存和其他硬件IT资源，用户调用需要穿越多个层次，整体运行性能较低。

原生架构，也就是基于硬件的虚拟化，其硬件资源管理层可直接接管硬件资源并提供给客户虚拟机使用[3]，虚拟服务器和硬件的交互省去了中间环节——宿主操作系统，所以其虚拟化一般更高效。缺点是硬件设备的兼容性较差，虚拟化层直接与主机硬件进行交流，要求所有相关的设备驱动和支撑软件都要和虚拟机管理程序兼容。

3 服务器虚拟化应用设计

学校在原中心机房进行了多次小规模的升级改造，陆续增加了多台服务器，但由于缺乏整体规划、项目资金紧张等原因，导致中心机房的服务器品牌五花八门，在这些服务器上部署的操作系统也不尽相同。硬件品牌与操作系统的多样化极大地增加了管理的难度，使整个网络系统的可靠性与稳定性大大降低，如当承载某项服务的服务器宕机，由于没有与这台服务器同配置的服务替代，最终导致这项服务提供终止。

为解决此问题，需要高配置的服务器支撑，用高配置服务器虚拟出多台逻辑服务器，各应用程序相互独立互不影响[4]，当某台服务器出现故障时，其他相同配置与应用的虚拟服务器会直接接管故障服务器的所有任务，继续进行服务，从而大大提高网络系统的安全性和可靠性。在做虚拟服务器时，虚拟化产品选择至关重要，经过多方考察和调研，确定使用Vmware公司产品来部署虚拟化平台，该产品部署的虚拟服务器具有运行稳定，服务可靠且系统安全性高等特点[5]，并且在后期的长时间使用中，除产品版本升级或更新外，VMware ESX可以一直稳定运行。

SAN是一个集中式管理的高速存储网络，可被用来绕过传统网络的瓶颈，它支持服务器与存储设备之间的直接高速数据传输[6]。为了数据的安全与高效传输，在设计虚拟化服务器时，往往会把数据和应用相分离，本地硬盘不保存数据，数据全部在安全性极高的共享存储上保存，这样即使虚拟服务器出现故障，其所承载的数据资料仍然完全安全。

新购具备HBA卡的服务器，使用光交换机把原SAN网络存储与虚拟化服务器连接，共享之前的存储空间，实现虚拟服务器与SAN网络存储的资源整合[7]。

4 服务器现状及需求

学校中心机房原提供的服务有Web、FTP、电子图书、DHCP、系统认证等应用服务，这些服务每项占用一台物理服务器与部分存储容量。截至2015年学校已有服务器8台，但由于服务器老旧，大多服役年限已近9年。虽然部分服务器能正常运行，可由于性能太低，其所承载的服务不是无法运行就是服务质量较低，本次校园网改造升级，根据校园网应用系统建设需求，在保证前期应用服务存在的前提下，还需再增加课件视频点播服务和办公软件考试系统。按传统方式，为满足要求需更换先前的8台服务器，再新购置两台高性能服务器，总计新购10台服务器用于本次服务器改造升级。表1为原有服务器软硬件情况表。

表1 原有服务器软硬件情况表

5 服务器虚拟化方案设计

采用虚拟化软件Vmware，在学校新购置的两台高性能服务器上进行虚拟部署，具体部署方案为：采用两台高配置服务器，一套IP SAN网络存储设备，一套虚拟化管理系统[8]。详细任务：先虚拟部署先前的Web、FTP、电子图书、DHCP、系统认证等8项应用服务，再虚拟部署后期新增的课件视频点播服务和办公软件考试系统2项服务，总计虚拟出10台虚拟服务器，具体策略以各项服务的配置与系统开销进行部署，进一步达到各项系统服务的负载均衡，使数据库的稳定性和可靠性得到有力保障。HP DL165G7服务器性能参数见表2。

表2 HP DL165G7服务器性能参数

6 虚拟化服务器部署

结合虚拟化架构，采用VMware虚拟化软件实施部署基础平台。首先把VMware ESX Server虚拟主机系统软件部署在新购的两台服务器底层硬件上，把部署了ESX系统的两台服务器连接到网络存储LUN上，两台服务器通过交互式地址解析建立虚拟化集群。然后，通过部署VMware vCenter[9]管理应用软件对虚拟化集群做统一的管理，配置对应的资源池对资源实施合理分配。最后，配置虚拟服务器，设定虚拟服务器的详细参数配置及网络类型等，利用Virtua Center管理平台部署多种服务器应用系统，使应用服务系统的稳定性和安全性等大大提高。

经过虚拟化服务器部署后，学校新的应用服务部署情况见表3。

表3 学校应用服务部署情况

7 服务器虚拟化效果

服务器的虚拟化整合，把学校中心机房原有和新购总计10台应用服务器，经过虚拟化平台整合到2台服务器和1套IP SAN网络存储设备上，充分发挥了ESX的优势，服务器的均使用率由原来的10%左右上升到70%左右[10]，使服务器硬件资源得到了充分的利用。从此项目费用开支上看，按传统方式，实现这些校园服务需购置至少10台服务器来完成，而运用虚拟化技术，只需购置两台高性能服务器就可以出色完成任务，由此可见，利用服务器虚拟化技术一方面节约了大量设备费用开支，另一方面节约了设备部署空间，为后期服务器拓展留下了充足的部署空间。此外，伴随实体服务器减少，中心机房功耗也随之大大降低，机房设备散热量减少，空调制冷负担减轻，最终为学校的电费支出省出了一大笔费用。