隨著信息化建設的不斷推進，信息化系統中的硬件數量不斷增加，應用軟件的使用范圍不斷擴大，使得各級信息化機房節點在管理和維護上的人力成本面臨更大壓力。近年來，平臺虛擬化技術成為了國內外計算機領域的研究熱點。在平臺基礎架構方面，利用虛擬化技術實現最高的服務器整合率，通過在每個物理處理器安裝多個臺虛擬機，從而降低硬件要求、提高硬件利用率并提高能效。
1．虛擬化技術簡介
虛擬化技術越來越受到學術界和IT業界的重視，在各方面的應用都十分廣泛。目前，虛擬技術主要應用在以下幾個方面 1：服務器合并、服務器負荷調節、入侵檢測、沙箱、錯誤隔離fFau1t Isolation)、測試質量保證、輔助系統軟件的開發和調試、高精度計算(HigPerformance Computing)、可信計算(Trusted Computing)。其中，服務器合并，即服務器虛擬化，對于各級信息化機房節點具有很多現實意義，它可以減少數量龐大的物理機，減少機房節點的占用面積、機架空間，以及減少電源、制冷、電纜、存儲和網絡等相關設備，有效降低日常運行的電力成本。
1．1服務器虛擬化介紹
服務器虛擬化就是將將操作系統和應用程序打包成虛擬機，從而讓操作系統和應用具有很好的移動性。
服務器虛擬化具有四個重要特性
· 分區功能通過虛擬化可以切分服務器資源，創建虛擬機運行的獨立環境。
· 隔離能力運行在同一物理服務器上的多個虛擬機之間可以相互隔離，任何虛擬機的故障，包括病毒感染、黑客攻擊等，都不會影響其他的虛擬機。
· 封裝性服務器虛擬化的過程就是應用封裝的過程，虛擬化封裝了操作系統和應用成虛擬機。實際上，封裝是虛擬機具有自由遷移能力的前提。
· 硬件獨立性服務器虛擬化帶來了虛擬機和硬件相互依賴性的剝離，為虛擬機的自由移動提供了良好的平臺。
1．2虛擬機
虛擬機是運行操作系統和應用程序的軟件計算機，與物理機相似。虛擬機包含一組規范和配置文件，由主機的物理資源支持 引。每個虛擬機都有可提供與物理硬件相同的功能的虛擬設備，而且在可移植能力、可管理性和安全性方面更出色。
2服務器虛擬化部署方案
2．1需求分析
在實際應用中，出于對安全的考慮，需要將不同的應用服務分開，從而保證一個應用服務崩潰或被攻擊而不影響到另一個應用服務。同時，由于操作系統也不能保證自身的安全，所以在實際應用中，不同的服務需要運行在不同的操作系統之上。這樣，一個或幾個操作系統的癱瘓不會影響到所有的服務。因此，出于上述考慮，信息化系統采用資源隔離的技術手段，將不同應用服務分別部署在不同的服務器上，屬于典型的“一臺服務器，一個應用程序”的部署模式，利用操作系統的訪問控制技術實現了資源的邏輯隔離，確保服務對象對資源的安全使用和共享。在整個信息化系統中，以處于最下層的終端網絡節點為例，其提供的服務量比較少，基礎架構利用率很低，典型的X86服務器部署的平均利用率僅為10％至15％。
在終端網絡節點中，新應用的服務系統增加了多臺PC服務器和1臺SUN小型機，再加上原有的服務系統中的多臺服務器，對機房的電力供應和制冷都提出了更高的要求。通過對服務對象的調查分析，發現這些服務器在大多數情況下，提供很少的服務量，即使在閑置不提供服務的情況下，它們也會消耗70--80％的額定功耗。
服務器的主要硬件性能指標如表1所示，服務器的軟件配置如表2所示。
由表1和2可以看出，8臺服務器的實際工作負載都不重，其中服務器G、H已經非常老舊，但是電力消耗還很高，建議淘汰，運行在其之上的服務軟件遷移到新購入的服務器上；服務器A、B、c、E都使用Oracle lOg作為后臺數據庫系統，鑒于Oracle 10g強大的服務能力，完全有能力將這四臺服務器上的數據庫整合在一臺功能較為強大、運行穩定的服務器上。
表1服務器性能指標
表2服務器軟件配置
2．2虛擬化產品選擇
目前，服務器虛擬化市場的主要提供商是VMware、微軟和Citrix 。這三家提供商的產品開發方向都是使IT資源更加集中到數據中心內。在決定服務器虛擬化部署方案之前，首先需要確定選擇何種虛擬化產品軟件。表3為上述三家提供商產品的性能比較。
表3 VMware、微軟和Citrix虛擬化產品性能比較表
根據表3中的各項指標的比較來看，VMware公司的VMware vSphere虛擬化套件較之其它公司的虛擬化產品功能更強大，支持客戶端系統更豐富，技術更加成熟。因此，在實際應用中，確定VMware公司的VMware vSphere虛擬化套件作為服務器虛擬化的基礎軟件。根據VMware公司官方資料顯示，VMware vSphere可以按需要隨時將資源、應用程序甚至服務器分配到相應的位置。VMware客戶通過使用VMware vSphere整合其資源池和實現計算機的高可用性，通常可以節省50％ 到70％的IT總成本。VMware vSphere的主要優勢如下：
· 可以在單個計算機上運行多個操作系統，包括Windows、Linux等等。
· 將多個虛擬機能夠整合到一個物理設備中，可顯著減少要管理的物理機數量，大幅提高處理資源和存儲資源的利用率，并在降低能源成本的同時減少占用的數據中心空間。
· 虛擬機沒有和底層硬件綁定，能夠在不干擾用戶的情況下移動虛擬機，顯著提高環境的可靠性。
· 利用高級工具實現工作負載平衡、容量規劃、虛擬機實時遷移和自動化部署，大幅簡化IT管理工作，從而提高管理效率。
· 支持快速轉移和復制虛擬服務器，提供簡單便捷的災難恢復解決方案，實現硬件維護系統無停機，提高業務連續性。
VMware vSphere主要由基礎構架服務、應用程序服務、VMware vCenter Server和客戶端組成 (如圖1)。
VMware vSphere是一套利用虛擬化功能將數據中心轉換為簡化的云計算基礎架構的云操作系統，可作為無縫和動態操作環境管理大型基礎架構，同時還能管理復雜的數據中心。對于終端網絡節點而言，因為沒有足夠的規模和硬件基礎應用所有的VMware vSphere虛擬化套件中的所有軟件，所以根據實際情況只需要應VMware vSphere的幾個核心組件：
·VMware ESX／ESX i
一個在物理服務器上運行的虛擬化層，它將處理器、內存、存儲器和資源虛擬化為多個虛擬機。
·VMware vCenter C1 i ent
一個允許用戶從任何Windows Pc遠程連接到vCenter Server或ESX／ESXi的界面。
·Vnetwork分布式交換機(vDS)
一種包括分布式虛擬交換機(vDS)的功能，此交換機跨多個Esx／ESxi主機，使當前網絡維護活動顯著減少并提高網絡容量。這使得虛擬機可在跨多個主機進行遷移時確保其網絡配置保持一致。
圖1 VMware vSphere組件層
2．3解決方案
服務器G和H工作時間已經非常長，設備出現老化，計算處理能力較之新購入的服務器A、B、c和D相差懸殊，同時耗電非常高，將其淘汰勢在必行，因此在服務器G和H上的舊服務系統需要進行遷移到虛擬機上。服務器F電源消耗有700W，將其系統遷移到虛擬機上，可以帶來較客觀的節電效益。
由于VMware vSphere虛擬化的核心組件——vM[ware ESX／ESXi專門針對于X86服務器進行虛擬化，所以需要在聯想萬全R350 G7服務器上安裝VMware ESX／ESXi操作系統；同時，Sun Fire V445是一款功能相當強勁、可以長時間穩定運行的小型機服務器，可以將運行在服務器A、B和C上的0rac1e 10g數據整合到服務器E上的Oracle 10g數據庫系統中，實現集中化管理，便于人員維護。
聯想萬全R350 G7服務器是聯想09年推出的面向企業和行業用戶開發的、具備超強系統性能表現的服務器，是一款技術領先，具備高可靠性、可管理性以及高擴展能力的服務器產品，其搭載的新一代Intel四核Xeon處理器系統處理能力大幅提升。
根據軟件和硬件系統要求，使用2臺聯想萬全R350 G7服務器和1臺Sun Fire V445服務器替代原有的8臺服務器。具體的虛擬機資源分配如表4所示：
表4虛擬機資源分配表
采用虛擬化的服務器分布拓撲圖如圖2所示：
圖2服務器虛擬化拓撲圖
通過VMware vCenter C1ient軟件，維護人員可以使用一臺Windows PC遠程集中控制每個服務器上的虛擬機，顯示結果和在原有服務器上的軟件工作界面一致；同時，借助VMware vCenter C1lent可以實時對各個虛擬機的資源使用情況進行分析和監控。安裝過VMware ESX／ESXi虛擬化操作系統的用戶可以發現，VMware ESX／ESXi實際上是一款集成了VMware虛擬化軟件的Linux系統，這樣，有Linux使用經驗的人員可以使用如SecureCRT之類的SSH遠程終端仿真工具遠程控制服務器A和B，以及安裝Solaris系統的SUN服務器。借助VMware vCenter C1 ient和遠程終端仿真工具軟件，可以對物理主機和虛擬機上的操作系統進行控制，極大減少了維護人員的工作量。
3虛擬化應用評估
通過采用服務器虛擬化方案，需要管理的服務器數量從8臺減少到3臺，服務器數量減少了62．5％；相應的，服務器耗電由改造前的5238W降低到2288W，節電率達到56．3％。在運行過程中，VMware ESX／ESXi并不是按照表4提供的數據將內存和硬盤容量立即分配給各虛擬機，而是按照虛擬機操作系統實際運行的資源需求對其提供；也就是說，即使安裝了多個虛擬機，物理主機的資源使用率也不是100％。為了評價經過虛擬化的服務器的性能，本文主要對CPU使用率、內存使用率和網卡的吞吐率三個性能指標進行分析。在實際使用過程中發現，服務器的大部分資源消耗主要是由于在虛擬機上安裝操作系統而消耗的，應用軟件的資源消耗并不高，表5為在虛擬機上只安裝操作系統(情況I)和安裝應用服務軟件(情況II)的指標對比。
表5虛擬機主要指標對比
根據表5可以得出，即使在服務器上安裝3-4個虛擬機，服務器的負載也只是占用了其全部計算量的1／3左右，內存的使用率較高是由于虛擬機系統本身需要占用一定的內存，網卡的帶寬占用率相對來說是較低的。一般情況下，在安裝VMware ESX／ESXi系統的服務器上建立10個左右的虛擬機是比較合適的，這需要對服務器的內存容量和硬盤容量提出更高的要求。聯想萬全R350 G7服務器具有高擴展性，最高支持48G內存和8個SATA／SAS熱插拔硬盤。如果對服務器A進行升級，將服務器B上的所有虛擬機利用VMware vMotion工具遷移到服務器A上，是完全可以實現的，同時將服務器B升級為服務器A的鏡像服務器，采用VMware的HA技術，確保服務器A發生故障時，由服務器B接管服務器A的所有服務，這樣不僅能夠提高信息化系統中服務器的利用率和虛擬機的高可用性，進而能夠提高信息化系統的連續服務能力和災難恢復能力。原理 如圖3所示：
圖3 vMotion遷移和HA原理
4結束語
對信息化系統終端節點機房的服務器虛擬化解決方案有效的減少了服務器的數量，提高了服務器的利用率，從而減少了電力資源的消耗、機房的制冷成本以及維護人員的工作量。VMware vSphere作為一款利用虛擬化功能的云操作系統對終端節點機房進行服務器虛擬化已經初見成效，如果將其部署在更大規模的數據中心節點，其帶來的經濟效益會更為顯著。隨著云計算的廣泛應用，在信息化系統中建立“私有云”，將管理離散的硬件更改為管理虛擬化的共享資源池，對所有IT資源進行虛化，是下一步的研究工作。
核心關注：拓步ERP系統平臺是覆蓋了眾多的業務領域、行業應用，蘊涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業務管理理念，功能涉及供應鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業務領域的管理，全面涵蓋了企業關注ERP管理系統的核心領域，是眾多中小企業信息化建設首選的ERP管理軟件信賴品牌。
轉載請注明出處：拓步ERP資訊網http://www.guhuozai8.cn/
本文標題：基于虛擬化技術的信息化系統服務器部署方案
相關文章
