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摘 要：随着高校应用系统的不断增多，需要的服务器数量也越来越多，这就带来了服务器管理复杂、资源利用率低等问题。在研究了大量服务器虚拟化部署方案之后，结合我院服务器应用现状，为我院制定了一套服务器整合方案并实施。实践表明，虚拟化能够提高物理服务器和存储设备的利用率，节约硬件成本，方便管理、维护与升级。
关键词：虚拟化；服务器整合；数字校园
中图分类号：TP393
随着高校教育信息化水平的不断提高，应用系统不断增多，需要管理的服务器也越来越多。为保证各应用系统的正常运行，各类服务器一般采用集中管理、独立运行模式，其目的是避免各系统之间存在的不兼容引起的冲突。由此产生的问题是，一方面随着越来越多的信息系统的出现，按照传统做法，将会需要越来越多的服务器，需要增加大量的成本开销。另一方面，由于传统方法一个应用一台服务器，服务器资源利用率低，大量服务器资源被闲置。虚化技术可以避免传统服务器的架构管理模式带来的弊端。通过整合整个生产环境中的物理资源，再通过功能强大的管理中心对整个生产环境中的所有资源实现统一的管理和调度，提高硬件资源利用率和降低管理成本。
1 基于虚拟化技术构建数字化校园平台
虚拟化是对物理资源的抽象化处理。一种是物理资源的多个逻辑表示，可以利用虚拟化软件在一台物理机上虚拟出多个虚拟机，这些虚拟机可以共享这台服务器的CPU、内存、硬盘等资源，而虚拟机对于用户来说和实体机器几乎完全一样。另一种是多个物理资源的单一逻辑表示，即将分离的单个资源按类型集中在一起，然后以一种抽象形式交付给用户使用。虚拟化意味着打破资源提供者和使用者之间的硬编码连接，当用户提出新的应用需求时可以快速提供服务器及存储资源。虚拟化技术可以让用户不需要将精力放在服务器的购买上，只需要根据应用系统所需的资源配置相应的虚拟机，在虚拟机上安装自己的系统和软件，而各个虚拟中的系统和软件运行是独立的。通过对应用服务的资源整合和统一管理，虚拟化技术可以解决当前高校数据中心建设中出现的一些问题。
1.1 传统的服务器架构
在传统的数据中心，一个网络应用对应一台物理服务器。当网络应用不断增多时，所需要部署的物理服务器也越来越多，随之带来的是使用空间、硬件成本、机房能耗、环境代价及管理成本等问题；同时，服务的利用率也很低，造成了硬件资源的极大浪费。也有将多个网络应用部署在一台服务器上使用的，这样做可以在一定程度上降低采购成本和管理成本，但是当服务器或者是某一网络应用出现问题时，会波及到该硬件节点上所有的服务，造成更大的故障和损失。
1.2 基于虚拟化的服务器架构
服务器虚拟化能够解决传统服务器架构的结构性缺陷。在虚拟化技术中，将一个服务器硬件看成是多个逻辑的硬件的组合，操作系统则是运行于这些虚拟的逻辑硬件之上，然后在操作系统中实现单一或一组相关的服务。这样对于网络用户来讲，他们看到的是建立在独立的操作系统上的系列网络服务；对于操作系统来讲，它与物理硬件是分开的，从而提高了IT资源利用率和灵活性。如图1所示，底层是资源池，借助于虚拟化技术，可以虚拟化出多个虚拟机，每个虚拟机看起来就像是一个独立的物理机器一样，有自己的操作系统（如windows、linux等），有自己的内存、CPU、网卡及硬盘等，但实际上它们可能位于同一台物理机上。
图1 虚拟化示意图
通过虚拟化技术，将基础架构资源池化并打破一个应用一台物理服务器的藩篱，提升资源利用率，大大减少物理服务器的数量，节约硬件成本。虚拟化可以提高IT管理人员的工作效率，使服务器的运行、维护、管理费用大大降低。虚拟化还可以提高业务连续性和应用可用性，以及让灾难恢复变得更加容易。同时，减少数据中心服务器的数量，可以从减少机房空间、能耗与制冷中获益，降低成本。
然而，缺乏共享存储的虚拟化是没有意义的。因此实际应用中往往需要将服务器虚拟化与存储虚拟化结合起来。那么什么是存储虚拟化呢？所谓的存储虚拟化，是指对硬件资源抽象化，以虚拟形式来表示它们。具体来讲，是把多个存储介质通过一定手段集中起来，形成一个存储资源池。用户看不到具体的存储介质，也不必关心自己的数据存储在哪一个具体的存储设备。对存储设备的管理也是集中化的，并根据需求为服务器提供透明的大容量、高性能数据传输的存储系统。
2 我院服务器资源整合实现方案
本文结合我院目前服务器实际使用情况，给出了一种基于服务器虚拟化及存储虚拟化的一种解决方案。
我院现有服务器20台，其中有一半使用年限几乎接近淘汰，如果全部更换，将需要巨大的硬件成本及空间成本，可考虑使用服务器虚拟化技术及共享存储，来实现将多个应用部署到少量的服务器上去，由此可以大大降低硬件成本及提高安全性。采用VMware系列软件技术，具体架构如图2所示：
图2 采用虚拟化技术的服务器架构
VMware虚拟化架构的基础是ESXServer。它提供虚拟化环境中的处理器、内存、硬盘、网络和I/O资源，并被抽象为一个资源池，虚拟机可以从这个资源池中获取所需资源，并且虚拟机和服务器硬件以及虚拟机和虚拟机之间是相互独立的，互不影响。根据学校目前提供网络服务状况，将多个服务虚拟到2台ESX服务器上。ESX服务器通过共享存储来保证磁盘资源。
VirtualCenterserver类似一个逻辑的虚拟机池，用于管理学校内部的虚拟机资源，能快速实现应用程序和系统服务的重配置和再分配，是整个虚拟化的管理核心。也可以通过vSphereClient实现对单个的ESXServer进行管理。
VMwarevMotion可以保障业务的连续性和高可用性。在不关机的情况下，可以将某个虚拟机迁移到另外一台服务器上，这样可以在不影响业务的前提下对ESX主机进行维护。
3 结论与展望
虚拟化技术所带来的优势是明显的。一是提高了服务器和存储设备的利用率，实现了服务器的高可用性；二是可以实现异构整合，可在一台服务器上虚拟不同类型的操作系统，便于维护和管理，从而降低硬件与软件成本；三是可以实现虚拟机的动态可迁移性，遇到硬件故障或维护，可以进行快速的迁移、维护和升级，可以大大减轻数据维护人员的负担。虚拟化技术不仅在服务器资源的整合方面有自己独特的优势，对高校数据中心的数字资源及网络架构的虚拟化也有重大的意义。
参考文献：
[1]Zhi-pingLiu.AConstructionofVirtualNetworkBasedonVMwareSoftware[J].JournalofInnerMongoliaUniversity（ActaScientiarumNaturaliumUniversitatisNeiMongol），2007（01）.
[2]XiaokangTang.ApplicationofServerVirtualizationinCampusNetwork[J].ComputerEra，2009（02）.
[3]WeiminHuang.ResearchonDigitalLibraryConstructionBasedonServerVirtualization[J].ElectronicScienceandTechnology，2010（05）.
[4]Jian-huaZhao，ZhihuiHan.OntheStorageVirtualizationandServerVirtualization[J].ComputerKnowledgeandTechnology，2009（21）.
[5]QiongKang.DiscussiononStorageVirtualizationTechnology[J].JournalofYangtzeUniversity（NaturalScienceEdition）Sci&EngV，2010（03）.
作者简介：李杰（1978.3-），男，河南禹州人，硕士学位，研究方向：计算机应用技术。
关键词：虚拟化；服务器整合；数字校园
中图分类号：TP393
随着高校教育信息化水平的不断提高，应用系统不断增多，需要管理的服务器也越来越多。为保证各应用系统的正常运行，各类服务器一般采用集中管理、独立运行模式，其目的是避免各系统之间存在的不兼容引起的冲突。由此产生的问题是，一方面随着越来越多的信息系统的出现，按照传统做法，将会需要越来越多的服务器，需要增加大量的成本开销。另一方面，由于传统方法一个应用一台服务器，服务器资源利用率低，大量服务器资源被闲置。虚化技术可以避免传统服务器的架构管理模式带来的弊端。通过整合整个生产环境中的物理资源，再通过功能强大的管理中心对整个生产环境中的所有资源实现统一的管理和调度，提高硬件资源利用率和降低管理成本。
1 基于虚拟化技术构建数字化校园平台
虚拟化是对物理资源的抽象化处理。一种是物理资源的多个逻辑表示，可以利用虚拟化软件在一台物理机上虚拟出多个虚拟机，这些虚拟机可以共享这台服务器的CPU、内存、硬盘等资源，而虚拟机对于用户来说和实体机器几乎完全一样。另一种是多个物理资源的单一逻辑表示，即将分离的单个资源按类型集中在一起，然后以一种抽象形式交付给用户使用。虚拟化意味着打破资源提供者和使用者之间的硬编码连接，当用户提出新的应用需求时可以快速提供服务器及存储资源。虚拟化技术可以让用户不需要将精力放在服务器的购买上，只需要根据应用系统所需的资源配置相应的虚拟机，在虚拟机上安装自己的系统和软件，而各个虚拟中的系统和软件运行是独立的。通过对应用服务的资源整合和统一管理，虚拟化技术可以解决当前高校数据中心建设中出现的一些问题。
1.1 传统的服务器架构
在传统的数据中心，一个网络应用对应一台物理服务器。当网络应用不断增多时，所需要部署的物理服务器也越来越多，随之带来的是使用空间、硬件成本、机房能耗、环境代价及管理成本等问题；同时，服务的利用率也很低，造成了硬件资源的极大浪费。也有将多个网络应用部署在一台服务器上使用的，这样做可以在一定程度上降低采购成本和管理成本，但是当服务器或者是某一网络应用出现问题时，会波及到该硬件节点上所有的服务，造成更大的故障和损失。
1.2 基于虚拟化的服务器架构
服务器虚拟化能够解决传统服务器架构的结构性缺陷。在虚拟化技术中，将一个服务器硬件看成是多个逻辑的硬件的组合，操作系统则是运行于这些虚拟的逻辑硬件之上，然后在操作系统中实现单一或一组相关的服务。这样对于网络用户来讲，他们看到的是建立在独立的操作系统上的系列网络服务；对于操作系统来讲，它与物理硬件是分开的，从而提高了IT资源利用率和灵活性。如图1所示，底层是资源池，借助于虚拟化技术，可以虚拟化出多个虚拟机，每个虚拟机看起来就像是一个独立的物理机器一样，有自己的操作系统（如windows、linux等），有自己的内存、CPU、网卡及硬盘等，但实际上它们可能位于同一台物理机上。
图1 虚拟化示意图
通过虚拟化技术，将基础架构资源池化并打破一个应用一台物理服务器的藩篱，提升资源利用率，大大减少物理服务器的数量，节约硬件成本。虚拟化可以提高IT管理人员的工作效率，使服务器的运行、维护、管理费用大大降低。虚拟化还可以提高业务连续性和应用可用性，以及让灾难恢复变得更加容易。同时，减少数据中心服务器的数量，可以从减少机房空间、能耗与制冷中获益，降低成本。
然而，缺乏共享存储的虚拟化是没有意义的。因此实际应用中往往需要将服务器虚拟化与存储虚拟化结合起来。那么什么是存储虚拟化呢？所谓的存储虚拟化，是指对硬件资源抽象化，以虚拟形式来表示它们。具体来讲，是把多个存储介质通过一定手段集中起来，形成一个存储资源池。用户看不到具体的存储介质，也不必关心自己的数据存储在哪一个具体的存储设备。对存储设备的管理也是集中化的，并根据需求为服务器提供透明的大容量、高性能数据传输的存储系统。
2 我院服务器资源整合实现方案
本文结合我院目前服务器实际使用情况，给出了一种基于服务器虚拟化及存储虚拟化的一种解决方案。
我院现有服务器20台，其中有一半使用年限几乎接近淘汰，如果全部更换，将需要巨大的硬件成本及空间成本，可考虑使用服务器虚拟化技术及共享存储，来实现将多个应用部署到少量的服务器上去，由此可以大大降低硬件成本及提高安全性。采用VMware系列软件技术，具体架构如图2所示：
图2 采用虚拟化技术的服务器架构
VMware虚拟化架构的基础是ESXServer。它提供虚拟化环境中的处理器、内存、硬盘、网络和I/O资源，并被抽象为一个资源池，虚拟机可以从这个资源池中获取所需资源，并且虚拟机和服务器硬件以及虚拟机和虚拟机之间是相互独立的，互不影响。根据学校目前提供网络服务状况，将多个服务虚拟到2台ESX服务器上。ESX服务器通过共享存储来保证磁盘资源。
VirtualCenterserver类似一个逻辑的虚拟机池，用于管理学校内部的虚拟机资源，能快速实现应用程序和系统服务的重配置和再分配，是整个虚拟化的管理核心。也可以通过vSphereClient实现对单个的ESXServer进行管理。
VMwarevMotion可以保障业务的连续性和高可用性。在不关机的情况下，可以将某个虚拟机迁移到另外一台服务器上，这样可以在不影响业务的前提下对ESX主机进行维护。
3 结论与展望
虚拟化技术所带来的优势是明显的。一是提高了服务器和存储设备的利用率，实现了服务器的高可用性；二是可以实现异构整合，可在一台服务器上虚拟不同类型的操作系统，便于维护和管理，从而降低硬件与软件成本；三是可以实现虚拟机的动态可迁移性，遇到硬件故障或维护，可以进行快速的迁移、维护和升级，可以大大减轻数据维护人员的负担。虚拟化技术不仅在服务器资源的整合方面有自己独特的优势，对高校数据中心的数字资源及网络架构的虚拟化也有重大的意义。
参考文献：
[1]Zhi-pingLiu.AConstructionofVirtualNetworkBasedonVMwareSoftware[J].JournalofInnerMongoliaUniversity（ActaScientiarumNaturaliumUniversitatisNeiMongol），2007（01）.
[2]XiaokangTang.ApplicationofServerVirtualizationinCampusNetwork[J].ComputerEra，2009（02）.
[3]WeiminHuang.ResearchonDigitalLibraryConstructionBasedonServerVirtualization[J].ElectronicScienceandTechnology，2010（05）.
[4]Jian-huaZhao，ZhihuiHan.OntheStorageVirtualizationandServerVirtualization[J].ComputerKnowledgeandTechnology，2009（21）.
[5]QiongKang.DiscussiononStorageVirtualizationTechnology[J].JournalofYangtzeUniversity（NaturalScienceEdition）Sci&EngV，2010（03）.
作者简介：李杰（1978.3-），男，河南禹州人，硕士学位，研究方向：计算机应用技术。