服务器虚拟化在高校数据中心建设中的应用

武佳宁

(陕西学前师范学院 教学设备与实验管理处， 西安 710100)

0 引言

数据中心建设已经成为普通高等院校信息化建设的重要组成部分，数字化校园建设也成为高校信息化建设的重要组成部分[1,2]。高校数据中心承担着越来越中重的任务，要承担高等院校的教学、科研和管理等各类数据服务[3]，还要承担数据处理、采集、加工等核心处理服务。业务不断增加、服务也不断升级。多数高校的数据中心处于服务器数量庞大、部署分散、接口多、存储效率低、负载不均衡等诸多问题。传统高校数据中心己经不能满足学校信息化建设发展的各项需求，那么如何在不浪费现有服务器硬件的前提下，整合资源来提升数据中心的运行效率成为本文要解决的首要问题[4,5]。服务器虚拟化技术可以提高服务器硬件资源的使用率，提升服务器部署效率，还能利用动态迁移提高系统的稳定能力[6]。应用了服务器虚拟化技术的高校数据中心不仅可以减少重复投入硬件设备，还能减轻繁杂管理工作，重要的是能够提高数据中心的安全稳定，所以新的高校数据中心需要的虚拟化技术的支持，这种新的服务器部署方式，也将为高校数据中心建设提供新的部署思路和办法。

1 高校数据中心建设面临的主要问题

1.1 资源的配置与整合

构建或是扩建高校数据中心物理架构是基础建设，硬件设备的配置性能决定了高校数据中心的整体运行效率和使用效能。往往受预算控制，理想的高配置不能实现，所以应从实际出发，在达到使用效果的同时需要兼顾成本；如果配置较低或者几乎是使用要求得最低配置，往往会因为运行过程中的突发事件造成系统崩溃，或者从无法满足近期的性能发展；如果是一味的追求超高配置，势必造成成本过高且资源浪费，高性能无用武之地。在建设高校数据中心时，对于现有硬件设备的整合也会面临挑战，硬件的配置参差不齐，操作系统和软件平台各异迁移困难，传统高校数据中心的部署差异等诸多问题。高校数据中心的合理配置十分重要，要下足功夫进行调研，从实际出发，才能合理预算，减少资源浪费。

1.2 数据的统一与共享

在高校数据中心的建设中，如何实现数据统一、数据资源共享，解决“信息孤岛”问题，十分重要。一旦将所有的业务统一管理、统一规划，把核心业务集中在一起，就要通过对各种应用系统的整合，来实现数据资源的交换共享。首先，要搭建一个灵活的架构，能够动态的调配资源和负载均衡。所有的应用系统可以根据负载需求及时地实现物理资源的合理配置，提高响应速度，以保证应用系统高效可靠的运行。其次，要具备很强的兼容性，好的平台要满足服务器群的迁移，还要满足所有应用程序的运行环境，并且要预留未来的扩展需求。最后，要对空闲资源合理的调配，利用现有物理条件，最好的整合服务器，通过虚拟化整合进一步提高资源使用率。

1.3 数据的安全与恢复

高校数据中心在统一管理的过程中还要保证数据安全，具有可靠的防护措施。要做到安全备份，如何在高速、大存储的运维环境下做到及时备份、精确恢复。安全备份要靠硬件支持，还要靠软件在性能上的支持。传统高校数据中心业务数量和用户数据量的猛增，现有数据备份手段已经力不从心。通过虚拟化高校数据中心就可以细分各项业务，把各种服务细分为不同的安全级别，就可以划分到不同级别的资源池里。这样的虚拟平台在故障恢复方面的响应时间会大大缩短。

2 高校数据中心服务器虚拟化需求分析

2.1 实现高效运营

高校数据中心的整合多数是在原有服务器群的基础上，适当增添新硬件。新整合平台系统应具备高可用性，承担各类高效应用系统服务，并承担资源管理配置的功能。通过对现有服务器硬件整合，合理简化系统配置，节能增效。这样既可以合理部署现有资源，还可以节省资金，最终实现提升服务，高效运营的目标。

2.2 管理维护便捷

一般高校的的各类服务应用占用服务器少则二三十台，有几个分校区的高校会多达近百台服务器，如何把负载过重的服务器与闲置服务器进行负载均衡，还要解决高校信息中心专业网络管理人员不足的状况。使得整合后的平台系统具备资源调配动态化，网络维护系统智能化，既提高资源利用，又能降低人工成本和资源消耗。

2.3 保证数据完整

整合数据中心必然需要做数据迁移，对数据的完整性提出了很高的要求。这就要求虚拟系统不机能能够完整可靠地把数据逐级迁移至虚拟存储，还要求系统具备可扩展性，这样可以满足高校随时增设新的数据服务的需求。

3 高校数据中心服务器虚拟化规划与实施

3.1 高校服务器虚拟化数据中心建设规划

高校数据中心的信息服务主要有：功能型服务器，校园网Web服务器、学校OA办公系统、校园邮件系统、教务管理系统、科研管理系统、财务系统、精品课程服务器、图书管理系统等；网络应用服务器，网络认证、DHCP、FTP服务等。要部署好这些服务器，搭建好虚拟化数据中心，需要把不同功能的服务器进行整理分类：①网络应用类服务：如网络认证、DHCP服务器等。②Web类服务：校园网Web服务器、精品课程服务器等。③大流量服务器：邮件服务器、FTP服务、教务管理系统等。

规划高校服务器虚拟化数据中心，需要将硬件服务资源转换成虚拟化资源，就是将原有的物理硬件之间的物理隔断消除，以构建一个虚拟资源池。在规划过程中我们选用VMware vSphere作为我们的虚拟化平台，VMware vSphere虚拟化的架构分成三个部分，服务器虚拟化、网络虚拟化、存储虚拟化。架构虚拟化数据中心首先要在硬件服务器上安装ESXi虚拟主机，在安装了ESXi之后，可以在其基础上部署各类应用服务，所有的硬件也都是通过虚拟主机来实现被调配共享的。整个数据中心服务器被虚拟化整合后，虚拟资源池可以动态调配资源供给各类服务，给类应用被集中整合管理。网络运维人员还能随时增加或减少虚拟化的资源池，随时搭建大资源池，或者整合成小资源池，以供不同的需求。高校服务器虚拟化网络架构拓扑图举例,如图1所示。

图1 高校服务器虚拟化网络架构拓扑图

3.2 服务器虚拟化数据中心主机部署

高校数据中心服务器虚拟化主机部署分为以下几步：

(1) 安装esxi主机：目的是在服务器的物理层安装中间件。esxi主机用于备份系统、监控系统、硬件系统管理、执行程序脚本的Linux操作系统。它安全性好，具有跟强的独立性，还具备资源占用少的优点。

(2) 安装VMware VCenter Server：接入虚拟层，在硬件服务器vCenter Server上配置安装VMware ESX Server。VMware VCenter Server是具有高效率管理能力的虚拟机管理平台，高校数据中心的现有数据迁移可以通过它逐步转移到虚拟机上，以实现虚拟化数据迁移。在最高配服务器上安装VCenter Server并创建虚拟机，在其他服务器上配置安装VMware vCenter Client对来访服务器进行整体调配和管理。

(3) 安装VMware vCenter Client：VMware vCenter client是用户链接vCenter Server和esxi主机工具，在最高配服务器上安装VCenter Server并创建虚拟机，在网络管理员服务器上配置安装VMware vCenter Client对来访服务器进行整体调配和管理。vCenter client主要对esxi主机进行测试部署，包括vMotion功能测试(虚拟机故障时，可保证虚拟机自动迁移到正常的服务器上运行，不断监控测试以保证资源优化)、高可用性HA功能测试(检测虚拟机，根据策略设置对死机等情况的虚拟机重启，使其正常运转)和DRS功能测试(检测负载情况，达到负载均衡)。

(4) 安装备份服务器：对虚拟机进行备份的专用备份服务器。

我们以陕西学前师范学院为实验基地，搭建了一个的虚拟化数据中心，有4台服务器需要部署，分别命名为Server0—— Server3，这四台服务器全部安装ESXi虚拟主机。我们把Server0部署为vCenter Server，在这台vCenter服务器上安装VMware vSphere。让它实现管控其他三台ESXi虚拟主机的管理ESXi虚拟主机。具体主机机柜位置部署情况,如图2所示。

图2 主机机柜位置部署图

4 高校数据中心虚拟化后绩效评估

我们对本次部署的陕西学前师范学院虚拟化数据中心进行了绩效评估。此次虚拟化整合的4台服务器，安装部署了VMware ESXi .50虚拟化平台，通过部署实施将原来数据中心28台硬件物理服务器,对各种类型的应用系统进行数据迁移和虚拟化整合,实现了1∶7的整合效果。大大提高了管理效率，减少了投资成本和运行成本。此次架构虚拟化数据中心从硬件投入、软件投入、运营维护等角度，我们做了费用的数据对比，实施前后费用对比如图3所示。

图3 虚拟化前后费用对比图

本次运用VMware vSphere虚拟化技术，结合陕西学前师范学院实际情况，搭建的虚拟化数据中心，方案实施后对各项性能进行系统的绩效评估和分析，达到了预期的目标，使用效果优势明显。

5 总结

运用VMware vSphere虚拟化技术部署的高校数据中心提升了数据中心运行效率，增强了数据中心的延展性和可靠性。虚拟化后的服务器的利用效率大幅提高，性能优势明显，节约了学校成本，提高了系统的稳定性和管理便捷性。