随着我校信息化建设的深入开展,各类应用、数据系统不断展开,使用传统模式的IT架构和技术手段已逐渐显现较多的问题,服务器购买数量剧增,单个服务器利用率较低,可管理性较差等,导致服务器运维成本不断攀升，配备的电力消耗和设备能耗也越来越高，需要越来越大的机房、越来越多的机柜, 也需要更多的人员去维护各种软硬件设备, 这造成了资源的极大消耗, 也给经费短缺的学校信息化建设带来了更大的资金压力和人员压力。如何在有限的资金与硬件条件下，去提高服务器的使用效率、降低软硬件故障对业务连续性的影响，减少机房环境设施的投入等问题正在日益突显。解决此类问题的主要方法就是利用服务器虚拟化技术实现服务器资源整合,使资源利用率得以提高,资源管理得以简化,有效降低运营管理成本,提升服务器管理的灵活性和系统的可用性。

1．传统服务器在应用中存在的问题

（1）为保证系统的安全性、可靠性、连续性，学校数据服务器基本情况是“一台服务器、一个操作系统、一种应用”。数字校园提供的数据服务种类多、数量大，有各种Web 服务、大量的特色数据库、书目数据库、网络转换服务、D N S服务、D H C P服务、O P A C检索服务、FTP服务、E-mail服务、门禁服务、教务服务、监控服务、图书借阅服务等。从中可以看出, 这些数量巨大的服务器的网络维护、硬件维护、操作系统维护、应用软件维护等需要很大的人力和财力, 加上配备的降温空调的耗电量, 在这些方面投人过大, 势必会影响信息化建设其他方面的发展。

（2）大多应用服务器只能安装1到2个应用，系统压力低，系统资源没有得到充分利用。

（3）硬件故障维护、升级或扩容的时候需要停机操作，造成应用系统中断，影响正常业务的开展。

（4）新应用服务器上线部署时间久、周期长。

（5）服务器数量众多，不便于维护管理，同时维修成本高，耗电量大。

为解决以上问题，提高服务器资源的使用率，降低采购成本，提高业务的连续性以及为将来新应用系统建设提供一个灵活的使用平台，我中心对现有的服务器进行了虚拟化整合。

2．我校现有服务器虚拟化平台搭建情况

在我校服务器虚拟化架构中，我们搭建了3个网络：一个作为业务网络（根据实际应用可划分多个VLAN），一个作为虚拟中心管理网络和虚拟动态迁移VMotion网络，另外一个作为数据存储网络，实现数据到存储的实时传输。

我们已将中心机房现有的六台服务器进行了虚拟化整合，用三台服务器组建云服务器集群，用一台服务器作为VMware vsphere统一管理平台；用一台服务器做AD域控以及身份策略和备份；将数据服务器和应用服务器部署在三台服务器组建的云服务器集群上，利用VMware VMotion功能，使得数据服务器在单台服务器硬件环境出现问题的情况下，能够自动迁移到集群中的另一台服务器上运行，不会因硬件环境出现的问题而导致应用服务停止运行，保证了业务的连续性；在利用VMware VDP技术，定时针对应用系统做备份。当应用系统出现损坏的情况下，可以在最短的时间内，恢复到健康的应用系统环境。

云服务器集群提供HA（高可用性）、VMotion（动态迁移）、DRS（分布式资源调度器）的系统资源高可用与自动资源调节能力，可平衡应用间对CPU、内存的资源分配，保证应用系统维持在最佳运行状态。

3．我校服务器虚拟化技术实现

3.1 vSphere虚拟化架构

VMware vSphere是业界第一款云操作系统，它将数据中心转变成极为简化的云计算基础架构。通过这一转变，使我们既可通过内部云，也可通过外部云来提供灵活、可靠的下一代IT服务。融合VMware 虚拟化技术和经验，在降低物理服务器投入成本和应用交付时间的同时，还保留了在任何类型的操作系统、应用程序和硬件、使用内部托管或外部资源之间选择的灵活性。

（1）    vSphere关键组件

基础构架服务---组件，它能全面虚拟化服务器、存储设备和网络资源，聚合这些资源，并基于业务优先级将它们准确地按需分配给应用程序。

应用程序服务---组件，无论应用程序类型或操作系统是什么，都将为运行于VMware vSphere上的所有应用程序提供内置的服务级别控制。

（2）    基础架构服务：虚拟化和聚合硬件资源

VMware vSphere基础构架将离散的硬件资源转换为共享计算机平台，该平台具有恢复能力，并且能够以接近本机的性能运行要求最为苛刻的应用程序。VMware vSphere提供下列类型的基础架构服务：

VMware vCompute基础构架服务，可高效地虚拟化服务器资源并将其聚合到逻辑池中，这些逻辑池可准确地分配给应用程序。

VMware ESX and VMware ESXi提供强健高性能虚拟化层，该虚拟化层抽象硬件资源，并能够让多个虚拟机共享这些资源，VMware ESX和ESXi独特的内存管理和高级调度功能可以实现最高的整合率和最佳的应用程序性能，在许多情况下甚至优于物理服务器。

VMware Distributed Resource Scheduler (DRS)跨多个群聚合计算资源，并基于业务优先级将资源动态分配给虚拟机，从而通过自动化降低管理复杂性。VMware DRS附带的VMware Distributed Power Management(DPM)持续地优化每个群集中的服务器电源消耗，从而自动管理VMware DRS群集中的能效。

VMware vStorage基础架构服务，它对存储源隐藏了底层硬件系统的复杂性，以支持在虚拟化环境中最高效的利用存储容量。

VMware Vstorage Virtual Machine File System(VMFS)是一种高性能的群集文件系统，支持高效共享，并控制虚拟化服务器对存储的并发访问。

VMware Vstorage Thin Provisioning 精简部署提供动态存储容量分配，允许将购买产品的时间推迟到真正需要更多存储的时候，从而最多可将存储开支消减近达50%。

（3）    应用程序服务：内置的应用程序服务级别控制

VMware vSphere应用程序提供对应用程序服务级别的内置

控制，例如可用性、安全性和可扩展性，并可以统一地针对运行于VMware 虚拟环境中的任何应用程序轻松启用。

可用性服务可以根据优先级和需要为应用程序提供不同级别的高可用性，而无需复杂的冗余硬件或群集软件。

VMware VMotion 支持在不中断用户使用和不丢失服务的情况下栽服务器间实时迁移虚拟机，从而无需为计划内的服务器维护安排应用程序停机。

VMware Storage VMotion则支持在不中断用户使用和不丢失服务的情况下实时迁移虚拟机磁盘，从而无需为计划内的服务器维护安排应用程序停机。

VMware HighAvailabi（HA）在硬件或操作系统发生故障的情况下，HA可以在几分钟内经济高效地自动重新启动所有应用程序。

VMware Fault Tolerance 在硬件发生故障的情况下，VMware Fault Tolerance为所有应用程序提供持续的可用性，不会发生任何数据丢失或停机。

可扩展性可以根据需要无中断地为每个应用程序提供适量的资源。

VMware Distributed Resource Scheduler (DRS)动态地实现服务器资源平衡，以根据业务优先级向正确的应用程序提供正确的资源，从而让应用程序可以根据需要压缩或增长。

在无中断或不停机的情况下，热添加功能可以视需要向虚拟机添加CPU和内存。

热插拔功能支持在无中断或不停机的情况下，添加或撤出虚拟机的虚拟资源、虚拟存储和网络设备。

虚拟磁盘热扩展支持在无中断或不停机的情况下向正在运行的虚拟机添加虚拟存储、增加虚拟磁盘空间。

3.2 vSphere云计算

VMware vSphere 为应用程序和信息隐藏了底层基础构架的复杂性，并创建内部云计算基础架构以便能够集中精力从事支持和实现业务价值。

（1）降低成本和最限度提高虚拟服务器工作效率：VMware vSphere消除了不必要的投资并降低服务器基础架构的管理及维护成本和复杂性，从而帮助组织更高效的提供业务、应用、数据服务，显著降低我校服务器投入成本和维护成本。VMware vSphere的组织可轻松实现15：1以上的整合率，并实现自动化管理以及跨内部和我外部云计算基础架构的动态应用程序资源分配，达到最高效的业务服务交付。

 （2）通过自动管理服务级别加强虚拟服务器控制：随着学校各业务日益依赖于IT服务，有效地应用程序交付将决定业务的可用性。VMware vSphere自动交付服务级别协议（SLA）。其中涵盖可用性、安全性和可扩展性，从而将数据中心管理模式从基础架构管理转变为服务交付管理。需要推出新业务服务的应用程序避开服务器、存储和网络基础架构的复杂性，转而集中精力从事业务的交付。由此造就了一个自动化的受控环境，该环境故障恢复能力强，对不断变化的需求响应灵敏，而且没有复杂问题和运营开销。

（3）为管理部门提供灵活的选择：根据不断变化的业务需求，自由选择恰当的行业标准硬件、应用程序、操作系统、内部或外部基础构架，无需依赖特定的硬件、操作系统。

3.3服务器整合优势

VMware vSphere在更少的服务器上的虚拟机中运行应用程序，更高效地利用存储设备和网络资源，从而消除了服务器数量剧增现象。VMware vSphere实现服务器、存储设备和网络硬件的全面虚拟化，从而降低硬件管理的复杂性。

网管中心搭建好平台投入校园网运行之后, 从工作人员的运维、服务器硬件的利用、存储的利用、耗电量、模拟服务器宕机恢复时间、各种服务的访问反应速度等方面做了前后比较, 得出的总体效果是:管理十分方便,特别是硬件的维护工作量减少很多;服务器的利用率得到提升,特别是C P U的利用率; 耗电量下降, 表现在UPS电池组的负荷下降;对于各个服务的请求，服务器均表现出快速的响应,一些利用率较低的应用如老的教务系统、精品资源课程网站等比原先单独的PC服务器响应更快; ISCSI存储的利用率显著增多,真正发挥存储的优势等。

最显著的变化是维护人员的工作变得十分轻松方便。工作人员可以在任何一台安装了VMware Client的计算机上面查看服务器的运行状态、各个应用的服务状态, 利用VMware vCenter,提供的资源利用率统计工具动态杳看CPU、内存、存储等硬件的使用状况。能够无缝地迁移服务或者部署新的服务或者恢复出故障的服务器,在服务切换过程,vSphere vMotion保证了虚拟服务器的高可用性,服务终端用户几乎感觉不到变化。

另一个显著变化是ISCSI存储的利用显著增强。将各个虚拟服务器的文件存储在ISCSI上,利用备份软件能够有效地备份这些重要数据, 也发挥了存储的服务优势。

云技术是分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等传统计算机和网络技术发展融合的产物, 云技术是IT发展史上一次巨大的革命，我校从“云服务器虚拟化技术”应用入手，优化服务器的网络架构，扩展服务器应用的性能，标志着我校“私有云”、“大数据”的时代即将离我们越来越近。