服务器虚拟化技术在数据中心的应...
服务器虚拟化技术在数据中心的应用
2020-11-10
服务器虚拟化技术在数据中心的应用
随着高校信息化的不断发展,高校的教学和科研管理已经数字化,对服务器硬件的需求也在不断增加。数据中心机房资源日益紧张。然而,通过对数据中心全球服务器设备使用情况的调查,发现大多数服务器严重闲置和浪费。为了有效改变这种情况,信息网络中心经过各种调查研究,决定建设一个服务器虚拟化项目。
1.服务器虚拟化相关技术介绍
服务器虚拟化技术通过虚拟化软件将传统物理主机的CPU、内存和硬盘存储空间集成到一个统一的逻辑资源池中,然后从逻辑资源池中创建几十个甚至几百个虚拟服务器,为应用提供服务,从而提高资源利用率,简化服务器管理。基于分区的服务器虚拟化技术,目前主流技术包括硬件分区、虚拟机、准虚拟机和操作系统级虚拟化。硬件分区技术将硬件资源划分为不同的区域,每个区域都有自己独立的硬件资源,并安装独立的操作系统。虚拟机技术是在底层硬件资源之上安装一个主操作系统,并在其上安装一个虚拟层,通过虚拟层模拟的硬件设备实现分区。但安装在虚拟层的从操作系统可以完全使用底层硬件资源而不浪费资源,并且可以将运行在物理机上的服务实时迁移到虚拟机,具有更好的灵活性。VMware采用虚拟机技术,使用全虚拟化技术。准虚拟机技术最显著的特点是通过修改操作系统内核来增加一个Hypervisor层。操作系统级虚拟化是指服务器在操作系统级的虚拟化。Parallels Virtuozzo/OpenVZ是操作系统层面虚拟化的代表。
2.数据中心服务器虚拟化系统的构建
2.1学校数据中心问题
随着信息水平的不断提高,数据中心的规模不断扩大,各种服务器和存储设备不断增加,数据中心面临的问题凸显出来。
(1)中央机房空间日益紧张,机房建设运营成本高。
(2)机房电力紧缺,每天消耗2100多度,每年消耗78万多度。
(3)服务器的使用效率普遍较低。同时,各部门对服务器数量的需求不断增加,难以满足,临时增加服务器非常困难,购买周期长。
(4)目前数据中心存在大量异构系统,导致数据冗余,信息孤岛遍地。
(5)安全控制和数据备份困难,容灾困难。
2.2服务器虚拟化需求分析
学校数据中心需要合理有效地降低运营成本,降低管理复杂性和管理维护人员的工作量,合理配置软硬件资源,提高软硬件兼容性,有效提高服务安全性和数据稳定性。
学校数据中心的服务器虚拟化项目要满足三个层面的需求:管理层期望以最小的投入实现最大的效益,不想浪费太多的资源;运维人员:希望硬件维护简单易行,给每个业务系统足够的资源和剩余资源来应对突发事件;用户:预计系统7x24小时高速稳定运行,即使出现问题也能及时恢复,不影响业务处理和使用。
3.数据中心服务器虚拟化系统的实现
3.1服务器虚拟化实施评估
根据学校的实际情况,数据中心服务器虚拟化的规划主要是在利用现有硬件设备的基础上适当增加新设备,利用VMware vSphere对物理资源和系统资源进行整体调整。
首先,需要对要虚拟化的服务器硬件资源进行统计。学校数据中心有近50台各种品牌的服务器,运行学校的各种应用和业务系统。经调查,部分服务器利用率严重失衡。比如OA系统只会在工作时间使用,其余时间会闲置。但是为了保证服务质量,服务器的硬件配置不能减少。使用VMware vSphere整合服务器,最大限度利用现有服务器资源,解决服务器资源利用不均衡的问题。现有的一些旧服务器不适合搭建VMware虚拟化平台,需要购买新的服务器,只有数据存储是新购买的,可以使用。
新购买并虚拟化了6台IBM X3650M4服务器,可虚拟化40台服务器。从原有服务器中选择一台IBM X3650M3服务器安装vCenter Server,用于管理多台ESX服务器,对整个虚拟数据中心进行统一的调控和管理。然后选择另一台IBM X3650M3安装VMware ConsolidationBackup(VCB)作为特殊备份服务器,及时备份虚拟机。新买的IBM DS5020作为存储。其中:
IBM X3650M4的配置是:CPU INTEL六核至强E5-2620,CPU频率2GHz,2个CPU,内存128GB(16x8GB),2个300GB SAS 2.5英寸硬盘,热插拔支持,RAID 1磁盘阵列,2个双端口千兆网卡,1个HBA卡,双电源。
3.2服务器虚拟化的实施步骤
(1)在服务器硬件层面导入虚拟层,即在IBMX3650M4服务器上安装配置VMware ESX服务器,在IBMX3650M3服务器上安装配置VMware vCenter Server,通过在办公桌面上安装VMware vSphere Client访问和综合分配服务器,在VMware ESX服务器上创建虚拟机。根据之前的规划评估,需要在6台IBM X3650M4服务器上安装VMware ESX服务器,服务器名称为VP server1-6,IP地址为10.1.18.201-206。在一台IBMX3650M3上安装VMware vCenter,服务器操作系统为Windows Server 2008。请注意,此vCenter Server和ESX服务器必须设置为同一网段。vCenter Server的IP地址为10.1.18.200,服务器名称为VPServer0。
在办公桌面上安装VMware vSphere Client,输入安装vCenter Server的Windows Server 2008服务器的IP地址10.1.18.200。
(2)在部署好的vSphere虚拟化平台中,激活虚拟化集群的HA功能,当物理服务器宕机时,其上运行的虚拟机可以在其他物理机上自动启动,从而可以在第一时间恢复所有虚拟机的状态,并在物理硬件出现故障等问题时自动恢复服务。可以使用vMoiton完成动态迁移,统一分配资源和性能,管理服务器。
(3)安装VMware整合备份作为备份虚拟机的专用备份服务器。
目前学校的信息门户、办公系统、学习与工程系统、数据交换平台、精品课程、网站群系统都已经在VMware虚拟化平台上运行。
3.3服务器虚拟化实施经验
(1)服务器虚拟化的应用给学校数据中心带来了全新的资源管理模式,将系统中的有效资源组合成一个资源库,进行统一规范的管理和分配。
(2)业务虚拟机相互隔离,就像物理机一样,逻辑更清晰,维护更方便,系统更安全。
(3)简化数据中心管理,更好地适应动态业务需求,提高运营效率和管理便利性。
(4)模板的功能使系统易于安装和部署,减少了硬件维护工作量,提高了管理效率,节约了管理成本。
(5)提高了服务器的管理灵活性,简化统一了资源分配,减少了人员的工作量,加快了应用开发部署的生命周期。
(6)虚拟化也有一定的局限性。对于需要长时间消耗大量磁盘I/O和内存资源、需要备份大量数据服务、大型数据库服务器的应用,目前不适合服务器虚拟化。
4.结束语
在虚拟化的实施中,需要分析现有的平台和应用系统,定义虚拟化的范围。大规模虚拟化应用是目前基础设施云计算的基础。时机成熟,2015年学校将顺利转型为云计算中心。同时,服务器虚拟化的安全问题值得进一步研究。服务器虚拟化的安全问题是相对的,除了备份、恢复和迁移功能外,还存在一定的风险。根据数据,60%的虚拟机不如物理服务器安全。为了加强服务器虚拟化的安全性,学校将进一步完善相关方案。


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