数字化校园虚拟化平台的构建

数字化校园虚拟化平台的构建

http://www.edu.cn 　 2009-02-25 中国教育网络 作者：高小伍

1 引言

　　随着学校信息化建设的推进，信息技术在教学和科研中的作用越来越大，数据中心面向全校提供人事信息、学生信息和OA系统等多种应用系统服务，这些系统运行于不同的物理机器上，位置分散，维护难度较大。与此同时，随着学校的发展，处理的数据也越来越多，为了管理好这些应用系统和相关数据,虚拟化整合是一个比较有效的解决方案。

　　2 服务器虚拟化技术

　　目前，服务器广泛应用的两种虚拟化技术分别是硬件层次的完全虚拟化技术和操作系统层次的虚拟化。完全虚拟化是以VMware为代表，这种虚拟化使用一个虚拟机，在客户操作系统和原始硬件之间进行协调，完成虚拟化所需要的工作，完全虚拟化的最大优点是操作系统无需任何修改就可以直接运行，但缺点是操作系统必须要支持底层硬件。

　　操作系统虚拟化位于操作系统的顶部，在操作系统之上实现服务器的虚拟化，主操作系统负责多个虚拟服务器的资源分配，并让这些服务器相互独立，这种方式能较大的提升服务器整合率和资源利用率。

　　完全虚拟化对包括硬件系统到软件堆栈等整个服务器的全面虚拟化，这种体系架构能解决在单独物理服务器上不同处理环境整合相关的很多问题,而操作系统虚拟化技术建立在标准的操作系统之上，支持操作系统上的所有硬件，因此，操作系统虚拟化产品部署过程更容易, 而应用操作系统虚拟化后，只需对主操作系统进行升级和管理。数字化校园中，比较多的应用系统都是采用同一个操作系统平台，而且应用访问的I/O较少，但同时部署又比较分散，需要较多的服务器机器。采用操作系统虚拟化，按照系统平台进行分类，可以将应用集中在几台服务器上。

　　3 存储区域虚拟化技术

　　存储区域网络(SAN)是由IBM公司于1999年2月提出的一种存储架构，通过构建独立于服务器网络系统之外的高速存储网络，这种网络采用高速的光纤通道作为传输媒体，以Fiber Channel的应用协议作为存储访问协议，SAN先将存储设备通过光纤连接成一个存储网络，再和服务器网络连接，所有和服务器的通信都是通过光纤完成，可以共享和集中管理存储资源，而且不受地理位置的限制，是一种比较好的存储策略。SAN可以提供高速、集中管理和数据共享的存储环境。

　　目前，存储区域网络底层的的物理链路主要有两种形式，IP SAN和FC SAN。IP SAN是基于TCP/IP数据传输技术构建的存储区域网络，可以将SCSI的指令通过TC通信协议传送到远方，以达到控制远程存储设备的目的，由于传送的封包内含有传输目标的IP位置，因此，IP SAN是一种点对点传输方式。FC SAN在架构上通常以光纤作为传输媒介，具有传输速度快、可靠性高、传输距离远等特点，目前光纤通道的传输速度已经达到4Gb/s。IP SAN产品主要是低成本的优势，往往集中于中低端产品，FC SAN在具备网络的灵活性、可管理性和可扩展性的同时，提高了网络的带宽和存储I/O的可靠性。

　　虚拟存储技术是将所有的存储资源在逻辑上映射成一个整体，应用服务器面对的只是一个映射好的单独存储卷，而不用管底层具体的存储阵列类型，用户也不需要关心存储阵列是如何分配空间、处理数据的，只需要统一管理虚拟化后的存储卷。

　　存储虚拟化技术，有以下几个优点：

　　(1)动态分配容量：现有的存储设备，必须给具体的应用分配空间，而这些空间一旦分配，只能被这个应用所占用，而虚拟存储技术，只是逻辑上分配了一个空间，具体物理存储上空间的分配可以根据应用所使用的情况调整大小，不会浪费空间资源。

　　(2)兼容性：目前的存储架构，每个阵列都有自己的管理系统，管理和使用比较复杂，而虚拟化存储管理软件对不同品牌和型号的存储阵列，可以统一管理。扩充容量时，即使增加新的高性能存储，也不用更新管理系统。

　　(3)安全性：虚拟存储技术可以在不同的磁盘阵列上对数据做物理级别的快照，这样可以在存储级别实现备份，增加数据的安全性。

　　4 数字校园虚拟化平台

　　4.1应用现状

　　我校的数字化校园数据中心中，服务器设备除数据库服务器以及财务服务器外均为单机运行，存储阵列包括两台存储和一台虚拟带库备份系统,两台存储分别为联想SureFibre 620R和Sun StorageTek 6140；SureFibre 620R共有6T空间，目前作为教工邮箱和计费服务器访问日志存储空间，StorageTek 6140共有10T空间，目前作为学生校友邮箱、共享数据库、学校主页和一些部门网站。

　　目前，数据中心的服务器分散、数据无法集中存储和管理, 系统资源使用效率不高；应用增长对存储容量压力较大，每增加一个应用，都需要分配较大的空间；现有的两台存储构成两套相互独立的SAN，所有主机单一链路接入，存在单点故障；应用数据和存储空间以倍数增长，未来两年需增加数十个TB的存储容量扩容和更强的I/O处理能力，存储性能急需提高。

　　4.2虚拟化解决方案

图1 数字化校园虚拟化平台的架构

　　应用系统的虚拟化，采用Parallels的操作系统虚拟化技术，按业务类型和操作系统平台进行分类，分别构建Virtuozzo for Linux和Virtuozzo for Windows服务器集群。数据中心的应用系统部署到由Virtuozzo虚拟出来的服务器集群上，对关键应用，如邮件系统、OA系统在虚拟化服务器集群上做镜像，不需要增加硬件投资的情况下提高了系统的安全性，每台服务器上的应用和数据相互独立，有较高的灵活性，系统的升级和病毒防护也只需要维护主服务器平台，减轻了系统管理员的维护压力。

　　存储阵列的虚拟化，采用光纤交换机将多台存储阵列连接起来，构成存储SAN网络，然后配置存储虚拟化软件，将存储实体虚拟成一个存储池，提供给服务器虚拟化平台，按需分配存储空间，存储虚拟化可以带来以下好处：
　　(1)节省了磁盘空间，存储池分配给服务器的空间不是预先设定的最大空间，而是实际使用的容量大小。
　　(2)虚拟的存储镜像，本来不同型号的存储镜像，只能通过卷管理软件实现，专业的卷管理软件比较昂贵，而虚拟化的存储池可以在本身做镜像，而不管底层的存储硬件型号。
　　(3)统一管理，管理员只需要维护一个虚拟化软件平台，而不需要使用多厂家各自的存储管理软件。

　　5 结语

　　现在的数字化校园，因为信息化水平的差异，有些部门的数据是自己通过服务器加硬盘方式进行管理，形成了数据孤岛，有些数据虽然存放在存储上，但是因为各自维护，重复投资，管理压力也比较大，所以有必要建立统一的数据中心，整合服务器和存储资源，建立有效的访问和管理机制，提高整个学校的信息化水平。

　　参考文献：
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　　[4] 周彩阳. 图书馆服务器虚拟化技术可行性分析[J]. 图书馆论坛， 2008年3期.
　　[5] 王建红 赵丽红.浅论虚拟化及其应用[J]. 科技广场， 2007年 7期.

　　作者单位：华东理工大学网络中心

　　来源：《中国教育网络》2009年1-2月合刊