一、引言
隨著信息技術的發展．新疆電大在信息化建設方面已取得了長足的發展。如今數據中心已積累了一定規模的硬件設備，使得管理人員在設備運行、監控以及日常管理方面的工作日益復雜。然而虛擬化技術的出現，通過其獨有的特點及優勢，解決了數據中心建設中存在的問題，有效地提高了數據中心的管理和應用水平。
二、數據中心建設中存在的問題
當前我國高校數據中心建設存在著以下幾個方面的問題。
1．服務器利用率低
很多高校的數據中心都擁有大量的服務器，但實際上這些服務器上硬件資源的利用率都不是很高。多家第三方機構的調研表明，企業數據中心的服務器平均利用率一般低于15％，這主要是因為單位購置數據中心的硬件設備，往往都是根據服務平臺在用戶訪問最高峰時所占用的硬件資源數據來進行設計，通常情況下服務器處于硬件占用率較高的時間很少，大多數時間里硬件資源空閑率相對較高，這不僅浪費了服務器的硬件資源，還增加了對服務器的管理與維護成本。
2．維護管理工作繁瑣
各種服務平臺日益增多，數據中心填滿了不同時期的基礎設施。目前很多高校的數據中心都采用獨立服務器方式部署，使得故障點增多，一旦服務器出現問題將導致服務平臺徹底癱瘓。這給管理人員的維護工作帶來了很大的困難。
3．安全性無法得到保障
一部分高校為了充分利用硬件資源往往都將環境相同的服務平臺部署在一臺服務器上。這樣的部署不僅給管理造成了巨大的難度，而且一旦服務器的硬件或系統發生崩潰，將導致在這臺服務器上的所有服務平臺均會受到影響。
三、虛擬化技術概述
1．虛擬化技術的舍義
近年來，虛擬化技術已經深入很多應用領域，
逐漸被大眾所接受。虛擬化技術是云計算、云存儲服務得以實現的關鍵技術之一。它將應用程序以及數據，在不同的層次以不同的面貌加以展現，從而使得不同層次的使用者、開發及管理人員，能夠方便的使用開發及維護存儲的數據、應用于計算和管理的程序。
2．虛擬化技術的分類
虛擬化技術根據其實現方式的不同一般分為硬件虛擬化與軟件虛擬化。
硬件虛擬化包括以下三層含義：(1)存儲虛擬化。針對服務器文件的復制存儲工作而展開的虛擬化技術。從理論上來說，我們可以通過相關的存儲虛擬化將宿主機和客戶機的相關資料進行俠照以及復制等操作，這樣就可以確保相關機器的資料不容易丟失；(2)網絡虛擬化。通過應用虛擬局域網、虛擬專用網絡等技術，可以有效地將校園的整體網絡分成幾個網段，這樣，各自承擔的區域減少，有利于網絡效率的提高，同時，能夠確保網絡應用的安全；(3)服務器虛擬化。將服務器物理資源抽象成邏輯資源，讓一臺服務器變成幾臺甚至上百臺相互隔離的虛擬服務器，我們不再受限于物理上的界限，而是讓CPU、內存、磁盤、I／O等硬件變成可以動態管理的。資源池”，從而提高資源的利用率，簡化系統管理，實現服務器整合。
軟件虛擬化通常包括兩層含義：(1)應用軟件虛擬化。就是將應用軟件從操作系統中分離出來，通過自己壓縮后的可執行文件夾來運行，而不必需要任何設備驅動程序或者與用戶的文件系統相連，借助于這種技術，用戶可以減小應用軟件的安全隱患和維護成本，以及進行合理的數據備份與恢復；(2)桌面虛擬化。將計算機的桌面進行虛擬化，以達到桌面使用的安全性和靈活性，可以通過任何設備，在任何地點、任何時間訪問在網絡上的屬于我們個人的桌面系統。
四、VMware vSphere
VMware，Inc。(Virtual Machine ware)是一個“虛擬PC”軟件公司，提供虛擬化的解決方案。vSphere是VMware推出的基于云的新一代數據中心虛擬化套件，提供了虛擬化基礎架構、高可用性、集中管理、監控等一整套解決方案。采用VMware vSphere構建的虛擬服務器在性能、功能和操作方式上都等同于一臺單獨的物理服務器，通過DRS、DPM(DistributedPower Management，分布式電源管理)和HA(HighAvailability，高可用性)等高級虛擬化管理技術的使用，根據服務平臺的資源需求，系統會自動分配虛擬服務器的硬件資源，即提高了硬件利用率，也提升了整個系統的靈活性和快速響應能力。
VMware vSphere虛擬化管理工具由以下組件層構成：(1)虛擬化層(或基礎架構層)包含兩個服務，基礎架構和應用程序。基礎架構用于抽象、聚合和分配硬件或基礎架構資源的服務集；應用程序服務主要用于確保應用程序的可用性、安全性和可擴展性。相關示例包括但不限于VMware vSphereHigh Availability(HA)和VMware Fault Tolerance。(2)管理層，由vCenter Server組成，它是配置、調配和管理虛擬化IT環境的中心點。(3)界面層，由各種客戶端組成，用戶可通過這些客戶端訪問vSphere數據中心，如vSphere Client和vSphere Web Client。(如圖1所示)
圖1 VMware vSphere組件層
五、新疆電大數據中心虛擬化技術研究
為了進一步了解VMware vSphere虛擬化管理工具，筆者結合新疆電大當前正在運行的服務平臺以及服務器的使用情況，在dellMl000E刀片機柜上其中一臺刀片式服務器安裝了VMware vCenter，另外四臺刀片式服務器上配置VMware ESXI，最后通過VMwarevCenter建立虛擬集群測試環境。過程如下：
1．VMware vSphere虛擬化管理工具實施
(1)數據中心虛擬化結構設計(見圖2，圖3)
圖2 設計前的數據中心結構
圖3 通過VMware vSphere設計后的數據中心結構
(2)安裝VMware vCenter Server虛擬群集管理軟件，通過它來實現服務器虛擬化高級功能，如VMwareHA，vmwareDRS，Vmotion等。
(3)在四臺刀片式服務器上安裝VMware ESXI。并設置好賬號及網絡配置(注意在安全前開啟BIOS中，CPU硬件虛擬化的相關設置)。
(4)在VMware vSphere Client中設置數據中心。建立虛擬集群，加入4臺刀片式服務器，合并了所有服務器的CPU以及內存資源，并按不同需求建立了相應的資源池(如圖4所示)，對所有虛擬服務器進行統一配置與管理。
圖4 vLenter虛擬機列表
(5)利用VMware vCenter Converter軟件，對一些占用資源小卻獨占一臺服務器的服務平臺進行整體遷移工作，并將他們部署在md3000i存儲上。
2．ViwmvSphere虛擬化管理工具的研究與分析
從數據中心維護管理的難點問題出發。從以下幾個方面對VMware vSphere虛擬化管理工具進行實際操作與分析。
(1)系統遷移。VMware vSphere提供給我們兩種遷移技術。VMware HA(Hi曲Availability)，當數據虛擬集群中的一臺物理服務器出現宕機，在此上面的虛擬服務器可以動態遷移到虛擬集群上其他的物理服務器上，以保證遠程服務的持續性以及可用性；Vmofion，采用手動方式對虛擬服務器在物理服務器以及存儲間進行遷移工作。
(2)數據轉換。WMware為我們提供了VMwarcvCenter Conveaer軟件，根據具體操作，如：進行物理服務器到虛擬服務器、虛擬服務器到虛擬服務器的轉換工作，筆者發現在服務器的轉換過程中，均能保持被轉換的物理或虛擬服務器上服務平臺的不間斷運行。
(3)系統調試。系統管理員在對服務器進行軟件安裝調試，系統升級時，偶爾會遇到一些系統宕機問題。使用VMware的快照技術，有效的解決了類似這樣的問題。通過快照技術對虛擬服務器的當前狀態進行保存，在接下來的操作過程中如果遇到問題可以通過快照及時對數據進行快速恢復，根據測試，快照的容量小，速度快，這為虛擬服務器的數據變更過程提供了有效、便利的保護措施。
(4)虛擬機備份與還原。利用VMware DataRecvery備份還原虛擬服務器，通過測試VMwareData Recvery可以在不中斷虛擬服務器的正常運行以及在其上搭建的服務平臺正常使用的情況下，按照不同的需求備份虛擬服務器數據，并具有管理備份數據和按要求還原數據的功能。
3．實施結果分析
通過對VMware vSphere虛擬化管理工具的部署與分析，并對實施前后的性能進行分析后，筆者對虛擬化技術有了以下幾點看法與認識：(1)通過虛擬化技術建設數據中心機房可以有效的減少設備的占用空間，同時也降低了數據中心機房設備的能耗；(2)提高服務器資源的使用效率。搭建后的虛擬服務器。通過虛擬化技術。使各個服務器的硬件資源轉化為可以集中動態管理的資源池，有效的提高了服務器的使用效率，也提升了安全性和穩定性；(3)提高數據中心管理人員工作效率。虛擬化技術對數據中心的硬件資源進行統一管理，通過管理平臺對各個虛擬服務器進行資源詞度與使用，實現對所有服務器集中控制欲管理。有效降低了服務器維護量，統一規劃，提高改進了數據中心的管理水平；(4)有助新服務平臺的開發、測試。在虛擬服務器的環境下，服務平臺開發人員可以集中在虛擬數據中心設定的硬件環境下進行開發調試，大大減輕開發過程中對硬件資源的占用與調整，有力實現對開發資源、過程統一管理；(5)長遠看可有效降低數據中心的投資成本。通過虛擬化環境的搭建，可以有效利用現有服務器硬件資源，減緩服務器數量的增速，能夠在顯著節約成本的同時實現數據中心的高效運作。
4．實施中遇到的問題
VMwarevSphere虛擬化管理工具雖然功能強大，但是在實施的過程中，發現一旦存儲設備物理損壞，導致的后果無法想象。所以必須要充分保證存儲的安全和穩定才能確保虛擬化數據中心的正常運行。由于配置過程復雜，建立集群框架、管理主機間的連通性、配置共享存儲都不是簡單的任務，隨著復雜度的增加。可能會因為遺撼某些設置從而影響到系統整體的穩定性。
5．對新疆電大信息化建設的思考
新疆電大今后的信息化建設方向因從基礎架構虛擬化開始逐步實現云計算。首先，應考慮將閑置、利用率不高的設備進行整合，添置于兆交換機及存儲設備進行虛擬化系統的備份架構的搭建。其次，增加全冗余SAN環境設計，徹底消除單點故障，進一步提高新疆電大數據中心建設中服務器硬件資源利用率、管理效率、信息安全性，利用其高效的運算處理能力和無限的存儲能力進一步提升新疆電大遠程教育信息化建設的整體水平。
六、結語
虛擬化技術的發展在很大程度上推動了我國計算機技術的進一步發展。當前我國高校已逐步邁向云計算時代，隨著各種云計算技術的成熟，以及高校自身的發展、需求特點和實際狀況，有著相應的云計算發展狀況和路線。作為云計算的基礎——虛擬化技術，其熱點主要在于基礎規劃、硬件選購、成本估算。采用虛擬化技術在建設新疆電大的數據中心中有著重要的意義，并對提高服務器整合效率，簡化服務器群管理的復雜性，提高整體系統的可用性起著極其重要的作用。現在，越來越多的高校把目光投向了虛擬化技術，希望能夠利用虛擬化技術來減少高校的信息化支出，降低維護成本以及提高信息安全水平，相信虛擬化技術在未來的應用前景將會更加的廣泛。
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本文標題：新疆電大數據中心虛擬化建設初探
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