虛擬化的數(shù)據(jù)中心IT資源整合論文范文

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一、虛擬化在資源整合中的應(yīng)用

虛擬化的發(fā)展對提高數(shù)據(jù)中心的資源利用率起到了巨大的推進(jìn)作用。本文將分別從存儲虛擬化、服務(wù)器虛擬化、軟件虛擬化、桌面虛擬化4個方面來探討虛擬化技術(shù)在資源整合中的應(yīng)用。

（一）存儲虛擬化技術(shù)的應(yīng)用存儲的虛擬化是較早應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心的虛擬技術(shù)。存儲虛擬化（StorageVirtualization）最通俗的理解就是對存儲硬件資源進(jìn)行抽象化表現(xiàn)，如較常用的磁盤陣列技術(shù)（RAID，RedundantArrayofInexpensiveDisks），該技術(shù)通過將多塊物理磁盤組合成磁盤陣列，構(gòu)成高性能的容錯存儲空間；網(wǎng)絡(luò)附加存儲技術(shù)（NAS，NetworkAttachedStorage）實現(xiàn)了對不同主機及應(yīng)用系統(tǒng)的磁盤共享；存儲區(qū)域網(wǎng)（SAN，StorageAreaNetwork）則通過SCSI協(xié)議實現(xiàn)了計算機技術(shù)與存儲系統(tǒng)之間高效的數(shù)據(jù)傳輸。這些技術(shù)的應(yīng)用使得集中存儲技術(shù)得以快速發(fā)展，同時為雙機熱備技術(shù)（如IBM公司的HA技術(shù)，HP公司的MC技術(shù)等）提供了可能。大容量高性能存儲設(shè)備可同時對不同的應(yīng)用系統(tǒng)提供存儲服務(wù)，并根據(jù)各系統(tǒng)的存儲利用率進(jìn)行存儲空間的調(diào)節(jié)，使存儲空間得以充分利用，達(dá)到資源整合的目的。

（二）服務(wù)器虛擬化技術(shù)的應(yīng)用服務(wù)器虛擬化技術(shù)是最被廣泛接受和認(rèn)知的一種虛擬化技術(shù)，該技術(shù)使一臺物理計算機上可以同時安裝和運行多個虛擬的操作系統(tǒng)，每一個操作系統(tǒng)均可作為獨立的服務(wù)器對外提供服務(wù)，而這些服務(wù)器則稱為虛擬機（VM，VirtualMachine）。服務(wù)器虛擬化技術(shù)的應(yīng)用推動了數(shù)據(jù)中心的資源整合，根據(jù)服務(wù)器資源的不同可區(qū)分為PC服務(wù)器虛擬化技術(shù)、小型機虛擬化技術(shù)等。1．PC服務(wù)器資源的整合數(shù)據(jù)中心通常托管了大量的PC服務(wù)器，出于安全和性能的考慮，這些服務(wù)器基本只運行一個服務(wù)，資源利用率普遍較低；而PC服務(wù)器虛擬化技術(shù)的應(yīng)用則可實現(xiàn)對數(shù)據(jù)中心內(nèi)PC服務(wù)器的統(tǒng)一管理，進(jìn)行資源的再分配，提高系統(tǒng)的硬件資源利用率。目前廣泛使用的虛擬化產(chǎn)品有Citrix公司的Xen，Microsoft公司的Hyper-V，VMware公司的VMwareESXServer等，數(shù)據(jù)中心可根據(jù)應(yīng)用的特點進(jìn)行選擇。典型的虛擬化資源利用模式如圖3所示。通過與存儲虛擬化技術(shù)相結(jié)合，PC服務(wù)器的資源整合得以現(xiàn)實。通過資源的再分配，該服務(wù)器集群可以虛擬出多臺虛擬機用于不同架構(gòu)與應(yīng)用的多個系統(tǒng)，硬件資源可以根據(jù)應(yīng)用的負(fù)載進(jìn)行再分配，充分發(fā)揮每一臺PC服務(wù)器的性能，從而解決單一的資源利用模式所造成的資源浪費與分配不均。同時，由于每一臺虛擬機均可獨立對外提供服務(wù)，多應(yīng)用加載技術(shù)所涉及的問題也得以解決。此外，通過虛擬化技術(shù)對PC服務(wù)器進(jìn)行統(tǒng)一管理還具有加速應(yīng)用部署、快速系統(tǒng)遷移、優(yōu)化備份策略等優(yōu)點。2．小型機資源的整合數(shù)據(jù)中心除PC服務(wù)器外，通常具有大量小型機、中型機甚至大型機。這些服務(wù)器比PC服務(wù)器具有更高的性能和穩(wěn)定性，應(yīng)用系統(tǒng)的中心服務(wù)器往往由其構(gòu)成，由于系統(tǒng)部署上線時對硬件資源的消耗估算不準(zhǔn)，往往會造成資源的浪費。虛擬化技術(shù)的應(yīng)用便可充分利用服務(wù)器的硬件資源，形成資源的整合，例如IBM公司的PowerVM，HP公司的VSE（VirtualServerEnvironment）。PowerVM是在基于IBMPower處理器硬件平臺上的虛擬化技術(shù)家族，它分為快捷版、標(biāo)準(zhǔn)版和企業(yè)版，是IBM公司虛擬化技術(shù)的統(tǒng)一品牌，包含PowerHypervisor虛擬化監(jiān)視器，共享專用容量（SharedDedicatedCapacity），PowerVMLx86，虛擬I/O服務(wù)器（VirtualI/OServer），整合虛擬化管理器（IVM，IntegratedVirtualizationManager），共享、多共享處理器池（MultipleShared-ProcessorPool），動態(tài)邏輯分區(qū)（DLPAR，DynamicLogicPartition），以及實時分區(qū)遷移（LPM，LivePartitionMobility）和實時應(yīng)用遷移（LAM，LiveApplicationMobility）等功能或技術(shù)。HP公司的VSE則包括硬件分區(qū)、虛擬分區(qū)、安全資源分區(qū)、IntegrityVM等技術(shù)，這些技術(shù)可根據(jù)用戶的要求組合使用，以增強系統(tǒng)的隔離和靈活性。以上虛擬化技術(shù)的應(yīng)用，可使小型機的資源利用更為合理高效，其資源利用模式與PC服務(wù)器資源利用模式相似，除可單獨利用虛擬化后的小型機構(gòu)建系統(tǒng)外，PC服務(wù)器與小型機兩種虛擬化技術(shù)可以結(jié)合使用，進(jìn)一步完善數(shù)據(jù)中心的硬件結(jié)構(gòu)和各系統(tǒng)的部署架構(gòu)。例如利用PC服務(wù)器的虛擬化技術(shù)構(gòu)建Web集群，而利用小型機虛擬化技術(shù)構(gòu)建中間件集群及數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。服務(wù)器虛擬化技術(shù)的利用將大大促進(jìn)數(shù)據(jù)中心的資源整合，對于控制數(shù)據(jù)中心運營成本、提升資源利用率、減少資源浪費、降低能源消耗起到積極作用。

（三）軟件虛擬化技術(shù)的應(yīng)用服務(wù)器虛擬化技術(shù)實現(xiàn)了硬件資源的整合，而軟件虛擬化技術(shù)則從應(yīng)用層次對虛擬化技術(shù)加以利用。IBM公司推出的WVE（WebSphereVirtualEnterprise）便是一款中間件的虛擬化產(chǎn)品，它能夠降低創(chuàng)建、管理和運行企業(yè)應(yīng)用程序及SOA環(huán)境所需的運營和能源成本，提高應(yīng)用系統(tǒng)的靈活性和敏捷性，更好地管理應(yīng)用程序的運行狀況。其典型的架構(gòu)如圖5所示。通常應(yīng)用程序的中間件以靜態(tài)方式綁定在特定的服務(wù)器或虛擬機上，為滿足應(yīng)用程序周期性的短暫負(fù)載高峰，數(shù)據(jù)中心不得不為系統(tǒng)分配更多的IT資源，這無疑將造成低負(fù)載時間段內(nèi)的資源浪費，而WVE便可實現(xiàn)對中間件應(yīng)用的虛擬化，多個應(yīng)用程序通過WVEODR按需路由器動態(tài)分配應(yīng)用資源而共享WVE應(yīng)用池。與靜態(tài)環(huán)境相比，動態(tài)的資源分配可運行更多的應(yīng)用程序，具有更高的硬件資源利用率，同時WVE還可提供自動化的監(jiān)控及異常處理能力，進(jìn)一步提升系統(tǒng)的可用性和可維護(hù)性。

（四）桌面虛擬化技術(shù)的應(yīng)用所謂桌面虛擬化是將用戶的桌面環(huán)境與操作系統(tǒng)解耦和，以達(dá)到桌面使用的安全性和靈活性。用戶可通過瘦客戶端、個人電腦或具有足夠處理和顯示功能的終端設(shè)備，利用網(wǎng)絡(luò)訪問桌面環(huán)境。目前常見的桌面虛擬化技術(shù)有VMware公司的VMwareView，Citrix公司的XenDesktop，Microsoft公司的MicrosoftVirtualDesktopInfrastructure等。通過桌面虛擬化技術(shù)可實現(xiàn)企業(yè)級桌面系統(tǒng)的遠(yuǎn)程動態(tài)訪問與數(shù)據(jù)中心的統(tǒng)一托管。桌面虛擬化將眾多終端的資源集合到后臺數(shù)據(jù)中心，以便管理者對企業(yè)數(shù)百上千的終端進(jìn)行統(tǒng)一認(rèn)證、統(tǒng)一管理和更為靈活的調(diào)配資源，可減輕數(shù)據(jù)中心安全管理（如防病毒管理、補丁分發(fā)管理、安全審計管理等）的負(fù)擔(dān)，并使數(shù)據(jù)中心所托管的用戶終端簡化為輕量級客戶端。與傳統(tǒng)的PC臺式機相比，采用桌面虛擬化的輕量級客戶端可減少硬件與軟件的采購開銷，實現(xiàn)個人終端的定制化，降低數(shù)據(jù)中心的內(nèi)部管理風(fēng)險與維護(hù)成本。隨著個人PC終端的快速更替、應(yīng)用軟件復(fù)雜度的增加，桌面虛擬化技術(shù)將體現(xiàn)出重要的應(yīng)用價值。

二、虛擬化技術(shù)應(yīng)用的管理需求

數(shù)據(jù)中心管理員通常采取登錄系統(tǒng)或軟件控制臺的方式來進(jìn)行系統(tǒng)的管理與操作，隨著虛擬化技術(shù)在數(shù)據(jù)中心的不斷應(yīng)用，管理員還須對各虛擬環(huán)境進(jìn)行管理與監(jiān)控，虛擬機數(shù)量將不受成本限制呈爆發(fā)式增長，傳統(tǒng)的管理方式將給數(shù)據(jù)中心造成巨大的人員成本和管理負(fù)擔(dān)，因此對軟硬件及虛擬環(huán)境的統(tǒng)一管理需求應(yīng)運而生。在虛擬化環(huán)境里，不僅需要實時監(jiān)測各虛擬機的資源利用情況，還須根據(jù)業(yè)務(wù)的訪問量進(jìn)行資源管理和調(diào)度。此外數(shù)據(jù)中心虛擬化管理員還應(yīng)考慮各種常規(guī)的管理操作，通過流程的自動化來簡化管理成本。虛擬化管理技術(shù)又可進(jìn)一步劃分為集中監(jiān)控、快捷管理、動態(tài)優(yōu)化和高效備份等技術(shù)。集中監(jiān)控技術(shù)用于集中監(jiān)控數(shù)據(jù)中心的所有資源，并記錄各虛擬機的運行狀態(tài)和生命周期；快捷管理技術(shù)則用于日程操作，如虛擬機的配置、虛擬機的遷移、應(yīng)用的維護(hù)等；動態(tài)優(yōu)化技術(shù)用于分析各虛擬機的負(fù)載，通過算法進(jìn)行資源的動態(tài)調(diào)節(jié)，以彌補采用虛擬化后可能帶來的性能下降；高效備份技術(shù)則用于解決虛擬環(huán)境下的數(shù)據(jù)備份問題。目前主要的虛擬化公司均推出了虛擬化管理的相應(yīng)產(chǎn)品，如IBM公司的TPM（TivoliProvisioningManager）和ITM（IBMTivoliMonitoring），VMware公司的vCenter，Microsoft公司的SystemCenter等。虛擬化管理技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用，將促進(jìn)數(shù)據(jù)中心虛擬化技術(shù)的應(yīng)用，對提高數(shù)據(jù)中心管理效率，降低管理成本起到積極的推動作用。

三、結(jié)束語

數(shù)據(jù)中心IT資源整合的研究還在不斷深入與發(fā)展。本文通過探討存儲虛擬化、服務(wù)器虛擬化、軟件虛擬化和桌面虛擬化在資源整合中的應(yīng)用，闡述了虛擬化技術(shù)在整合資源中的價值，并對虛擬化的管理需求及技術(shù)進(jìn)行分析。虛擬化技術(shù)的應(yīng)用將對促進(jìn)數(shù)據(jù)中心資源整合、提高資源利用率、降低運行成本起到十分重要的作用。

作者：王赫單位：中國人民銀行金融信息中心