校園網(wǎng)數(shù)據(jù)中心虛擬化技術的應用探究

1、    校園網(wǎng)數(shù)據(jù)中心虛擬化技術的應用探究    杜永清摘要：在校園網(wǎng)應用服務器數(shù)量急劇增加的同時，校園網(wǎng)數(shù)據(jù)中心也面臨著著安全管理復雜和資源利用率低，以及數(shù)據(jù)備份困難等諸多問題。虛擬化技術的出現(xiàn)和引用讓人們看到了解決這些問題的希望。完全虛擬化技術不但能簡化服務器的管理實現(xiàn)服務器數(shù)據(jù)的快速備份和恢復處理，同時還能降低數(shù)據(jù)中心的建設與運行成本，提高數(shù)據(jù)中心的管理和運行水平。關鍵詞：校園網(wǎng)；數(shù)據(jù)中心；虛擬化；技術應用：tp393 ：a ：1009-3044（2015）10-0027-02在信息化時代全面發(fā)展的背景下，校園網(wǎng)運行的應用也愈來愈多，越來越廣泛。與

2、此同時，校園網(wǎng)對服務器這個支撐平臺的數(shù)量需求也就跟著相應迅速增大。校園網(wǎng)有其自身教學應用的獨特性，所以對服務器也就有著特別的要求。根據(jù)調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，在校園網(wǎng)服務器建設過程中存在著數(shù)據(jù)中心管理復雜和安全控制困難等一系列問題。如果能夠成功的將虛擬化技術引用到校園網(wǎng)的建設中來，那么數(shù)據(jù)中心的管理和安全控制等這些問題也就能迎刃而解。1 數(shù)據(jù)中心服務器在管理上存在的問題1.1 管理維護水平較低數(shù)據(jù)中心的服務器基本都采用的都是獨立的服務器，而獨立服務器本身的部署工程量是非常龐大的，所以這樣就會耗費大量的人力和物力來對這些獨立服務器進行維護。除此之外，由于獨立服務器的設備和品牌類型之間的不同，還會導致系統(tǒng)在

3、長時間內(nèi)無法恢復，從而致使服務器在一段時間內(nèi)處于停止運行的狀態(tài)。服務器一旦停止工作，直到系統(tǒng)數(shù)據(jù)恢復這期間所有的教學應用也將無法使用，這樣整個教學工作就會受到嚴重的影響。1.2 資源利用率低下在校園網(wǎng)這些獨立服務器中有相當?shù)囊徊糠址掌髡加昧舜罅康臄?shù)據(jù)中心空間和運行支撐資源，但它們對服務器資源的利用卻僅僅停留在20%左右。低下的利用率就會造成嚴重資源浪費。1.3 安全隱患問題在校園網(wǎng)的安全防護中，由于windows虛擬目錄隔離性較差，一旦一個網(wǎng)站感染某種病毒或者后臺代碼出現(xiàn)漏洞就會導致整個服務器癱瘓2。而數(shù)據(jù)中心作為為學校各院系和管理部分提供windows虛擬目錄的二級存放網(wǎng)站，其數(shù)據(jù)安全就會

4、因此受到極大的危險。1.4 數(shù)據(jù)的備份問題校園網(wǎng)因其不同的硬件平臺和復雜的應用環(huán)境，數(shù)據(jù)系統(tǒng)的備份和恢復還原相對來說就會變得比較麻煩。同時，相關的管理人員也會因為這些原因在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份管理和軟件還原上變得十分棘手和困難。2 校園網(wǎng)數(shù)據(jù)中心虛擬化技術的三種虛擬化方式2.1 部分虛擬化在虛擬化技術中的應用部分虛擬化也叫做準虛擬化。部分虛擬化技術其實就一種是通過施用虛擬化的應用接口（api）來為客戶定制他們需要的系統(tǒng)內(nèi)核，使其與vmm層進行協(xié)同工作，從而減輕宿主機的工作負擔，提升虛擬機的整體性能的科學技術。部分虛擬化技術以開源虛擬化技術的xen1，要注意的是這種方式的虛擬機對客戶機的操作系統(tǒng)實際上

5、是不完全透明的。2.2 完全虛擬化在虛擬化技術中的應用完全虛擬化技術是通過在宿主機和虛擬機之間建立的抽象層虛擬機監(jiān)控層來管理各個虛擬機的。要注意的是，雖然完全虛擬化虛擬機對客戶機操作系統(tǒng)與部分虛擬化不同是完全透明的，但是vmm中間層的代碼轉(zhuǎn)換卻會給宿主機帶來一定的影響。2.3 操作系統(tǒng)虛擬化在虛擬化技術中的應用操作系統(tǒng)虛擬化就是輔助出多個客戶機操作系統(tǒng)的運行鏡像。操作系統(tǒng)虛擬化沒有獨立出虛擬化處理層，這樣虛擬架構體系也就更加精簡。操作系統(tǒng)虛擬化雖然效率較高，但是它卻不能實現(xiàn)異種操作系統(tǒng)客戶虛擬機在單宿主機上的部署。2.4 cpu輔助虛擬化在虛擬化技術中的應用在cpu輔助虛擬化在虛擬化方式中多個

6、客戶機操作系統(tǒng)的運行都是由一個宿主機中支持著，因客戶機操作系統(tǒng)運行時需要特定權限的指令依靠著vmm軟件層模擬實現(xiàn)，所以軟件的模擬將會帶來性能上的損失。伴隨著虛擬化技術的發(fā)展，x86架構得到了重新設計，通過虛擬機不但能執(zhí)行ring0特權指令，和解決操作系統(tǒng)的ring特權轉(zhuǎn)換問題，還能降低碼轉(zhuǎn)換造成的損耗。3 虛擬化軟件的平臺選擇問題3.1 虛擬化技術實施要注意的前提在數(shù)據(jù)中心虛擬化技術的使用中，需要特別注意的就是擬整合的物理服務器數(shù)量，在整合服務器數(shù)量與宿主機硬件性價比之間的需要進行平衡；虛擬機實施的軟件費用；采用何種虛擬化技術；虛擬機運行的操作系統(tǒng)類型是否需要多種操作系統(tǒng)的虛擬機來同時運行；應

7、用系統(tǒng)cpu和內(nèi)存以及i/o口設備的需求等五個因素。3.2 三種虛擬化技術方式的比較1）三種虛擬化技術的隔離性與兼容性的比較。如果從隔離性與兼容性方面進行比較，那么完全虛擬化是最好的選擇，接著就是不分虛擬化，最后剩下的就是三者中最差的操作系統(tǒng)虛擬化。2）三種虛擬化技術運行效益的比較。如果從運行效益方面對三種虛擬化技術方式進行比較的話，那么完全虛擬化相對來說就是較差的選擇了，而操作系統(tǒng)層虛擬化則是三種中最好的選擇，部分分虛擬則處于中間部分4。我們通過比較分析可以看出在隔離性與運行效益等方面三種虛擬化技術方式各有各的優(yōu)勢，在選擇的時候則要綜合考慮，尋求一個平衡點。但總得來說，針對校園網(wǎng)的情況，完全

8、虛擬化的方式應該算是三種虛擬化技術方式中最好的選擇。3.3 虛擬機軟件vmware servervmware server由完全虛擬化技術的領導者vmware公司開發(fā)。因其配合vmware converter工具就可以完成應用系統(tǒng)從物理服務器動態(tài)遷移到虛擬機，還有其優(yōu)越的兼容性和靈活性，加上軟件的免費開放。綜合各方面因素vmware server無疑是校園網(wǎng)這類中型虛擬化應用軟件平臺的最佳選擇。vmware server的架構如圖1所示。4 vmware server的管理4.1 web的遠程管理web管理界面除了提供宿主機與每個虛擬機的運行時間和內(nèi)存，還提供了cpu的使用情況5。同時，我們還

9、可以遠程對每個虛擬機進行開關和重啟等控制。web的管理界面如圖2所示。4.2 快照功能通過vmware server control控制臺，系統(tǒng)可以自動對運行中的虛擬機進行快照。在執(zhí)行快照的時候，vmware server能夠?qū)φ麄€虛擬機的運行環(huán)境進行實時準確的的數(shù)據(jù)備份，并生成相應的快照文件6。一旦虛擬機出現(xiàn)問題，我們就可以使用快照的恢復功能，這樣我們就可以再極短的時間內(nèi)將虛擬機恢復到正常的時候。5 結語本文針對三類主要的虛擬化技術進行了簡單的分析和比較。探討了數(shù)據(jù)中心應用虛擬化技術的前提，經(jīng)過綜合分析得出，完全虛擬化的技術方式更適用于校園網(wǎng)數(shù)據(jù)中心虛擬服務器的建設。vmware server作為完全虛擬化技術的代表，憑借其強大的功能和良好的穩(wěn)定性，以及免費開放等優(yōu)勢，成為了校園網(wǎng)絡數(shù)據(jù)中心虛擬服務器建設最好的選擇。參考文獻：1 孟繁榮.虛擬化技術在校園網(wǎng)數(shù)據(jù)中心的應用j.科技創(chuàng)新與應用，2013（20）：83.2 崔征.虛擬化技術在高校數(shù)據(jù)中心的應用j. 河北公安警察職業(yè)學院學報，2013（2）：67-70.3 趙作人.校園網(wǎng)數(shù)據(jù)中心中虛擬化技術的應用探析j.電腦知識與技術，2014（9）：1924-1925.4 汪文彬.高校數(shù)據(jù)中心服