清華大學(xué)圖書(shū)館服務(wù)器虛擬化實(shí)踐

1、清華大學(xué)圖書(shū)館 服務(wù)器虛擬化實(shí)踐 陳武 清華大學(xué)圖書(shū)館系統(tǒng)部 2010年12月10日 服務(wù)器虛擬化需求服務(wù)器虛擬化需求 虛擬化技術(shù)簡(jiǎn)介 虛擬化規(guī)劃 平臺(tái)選型 部署及實(shí)施 經(jīng)驗(yàn)總結(jié) 服務(wù)器數(shù)量增長(zhǎng) 電子圖書(shū)、電子期刊、電子論文的各種數(shù) 據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 數(shù)字圖書(shū)館相關(guān)系統(tǒng)：門(mén)戶(hù)、開(kāi)放鏈接、 電子資源管理、機(jī)構(gòu)庫(kù) 讀者服務(wù)系統(tǒng)：館際互借、參考咨詢(xún)、代 檢代查 業(yè)務(wù)支持系統(tǒng)：郵件、辦公自動(dòng)化、統(tǒng)計(jì) 服務(wù)器及相關(guān)配套設(shè)施增長(zhǎng) 以清華大學(xué)圖書(shū)館為例： 1996少于5臺(tái) 1998年達(dá)到將近110臺(tái) 機(jī)房二次擴(kuò)建 UPS和電源三次改造 空調(diào)三次擴(kuò)容 運(yùn)行成本大幅提升 降低運(yùn)行成本的方法 服務(wù)外包：信息服務(wù)外包給第三

2、方公司 （成本和服務(wù)質(zhì)量） 服務(wù)整合：多項(xiàng)信息服務(wù)整合到同一臺(tái)服 務(wù)器上運(yùn)行（需求復(fù)雜和業(yè)務(wù)隔離性） 虛擬化技術(shù)：在一臺(tái)物理服務(wù)器上運(yùn)行多 個(gè)平臺(tái)（物理服務(wù)器性能） 為什么選擇虛擬化 計(jì)算機(jī)的處理能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出單個(gè)任務(wù)的需 求 用戶(hù)希望擁有一個(gè)獨(dú)立且互不干擾的計(jì)算 環(huán)境來(lái)分享硬件資源 多任務(wù)操作系統(tǒng)無(wú)法避免應(yīng)用程序之間的 沖突 操作系統(tǒng)能夠提供用戶(hù)隔離，但不能提供 系統(tǒng)環(huán)境隔離 服務(wù)器虛擬化需求服務(wù)器虛擬化需求 虛擬化技術(shù)簡(jiǎn)介 虛擬化規(guī)劃 平臺(tái)選型 部署及實(shí)施 經(jīng)驗(yàn)總結(jié) 什么是虛擬化技術(shù) 概念上非常類(lèi)似于模擬 一個(gè)系統(tǒng)模擬成另一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)虛擬：一臺(tái)計(jì)算機(jī)模擬為多臺(tái)計(jì)算 機(jī) 在同一個(gè)計(jì)算

3、機(jī)硬件平臺(tái)上，同時(shí)安裝并 運(yùn)行多種操作系統(tǒng) 虛擬化定義 Illuminata公司的Jonathan Eunice：虛擬化 是以某種用戶(hù)和應(yīng)用程序都可以很容易從 中獲益的方式來(lái)表示計(jì)算機(jī)資源的過(guò)程， 而不是根據(jù)這些資源的實(shí)現(xiàn)、地理位置或 物理包裝的專(zhuān)有方式來(lái)表示它們。換句話(huà) 說(shuō)，它為數(shù)據(jù)、計(jì)算能力、存儲(chǔ)資源以及 其他資源提供了一個(gè)邏輯視圖，而不是物 理視圖。” IBM公司：虛擬化是資源的邏輯表示，它不 受物理限制的約束。 計(jì)算機(jī)虛擬化 廣義來(lái)說(shuō)，現(xiàn)代操作系統(tǒng)都支持虛擬 對(duì)于每個(gè)進(jìn)程，有它自己的內(nèi)存地址空間、 CPU和外設(shè) 最早的虛擬機(jī)：IBM的System/360，支持 遞歸虛擬，虛擬機(jī)又可以進(jìn)

4、一步分區(qū)。 發(fā)展為現(xiàn)在IBM的zSeries服務(wù)器，可以在 完全虛擬化環(huán)境中運(yùn)行Linux、AIX或VM應(yīng) 用。 x86的虛擬化方案 二進(jìn)制改寫(xiě)模式：早期的虛擬化軟件 半虛擬化：Xen 需要修改操作系統(tǒng)，性能損失較小 基于硬件的虛擬化：VMX模式 不需要修改操作系統(tǒng)，有一定性能損失 具有良好的系統(tǒng)隔離性 現(xiàn)在的多種虛擬化軟件都采用硬件虛擬化 技術(shù) 虛擬化架構(gòu) 服務(wù)器虛擬化的優(yōu)點(diǎn)（1） 提高計(jì)算機(jī)資源利用率 降低能耗，降低總擁有/運(yùn)行成本 系統(tǒng)環(huán)境隔離 服務(wù)器合并 快速、動(dòng)態(tài)的業(yè)務(wù)調(diào)度 資源動(dòng)態(tài)分配：虛擬化是資源的邏輯表示， 它不受物理限制的約束。 服務(wù)器虛擬化的優(yōu)點(diǎn)（2） 零宕機(jī)遷移、災(zāi)備和快

5、速恢復(fù)業(yè)務(wù)連 續(xù)性 維持老系統(tǒng)業(yè)務(wù)持續(xù)運(yùn)行 多操作系統(tǒng)需求（測(cè)試/研發(fā)），快速部署 應(yīng)用 增強(qiáng)系統(tǒng)安全 簡(jiǎn)化或整合服務(wù)器的管理 常見(jiàn)虛擬化產(chǎn)品 VMWare vSphere/VMWare Server 思杰公司的XenServer 微軟公司的Windows Server 2008和Hyper- V Server 2008 KVM/RHEV Virtual Iron 服務(wù)器虛擬化需求服務(wù)器虛擬化需求 虛擬化技術(shù)簡(jiǎn)介 虛擬化規(guī)劃 平臺(tái)選型 部署及實(shí)施 經(jīng)驗(yàn)總結(jié) 虛擬化規(guī)劃 現(xiàn)狀分析 確定目標(biāo) 預(yù)算估計(jì) 實(shí)施方法及周期 現(xiàn)狀分析 物理服務(wù)器數(shù)量(2008年)：110臺(tái) 服務(wù)器用途： 數(shù)據(jù)庫(kù)廠(chǎng)商鏡像

6、數(shù)據(jù)庫(kù)本校鏡像 業(yè)務(wù)支持服務(wù)器 服務(wù)器購(gòu)置成本、折舊、維護(hù)費(fèi)用 空調(diào)、電源、UPS等 確定虛擬化目標(biāo) 多數(shù)服務(wù)器資源（CPU）利用率較低 系統(tǒng)由第三方開(kāi)發(fā)，要求較高的隔離性 服務(wù)器虛擬化技術(shù)發(fā)展多年，相對(duì)比較成 熟 目標(biāo)：部署服務(wù)器虛擬化技術(shù)來(lái)達(dá)到縮減 圖書(shū)館運(yùn)行服務(wù)器數(shù)量，降低購(gòu)置成本、 維護(hù)成本和運(yùn)行成本 預(yù)算估計(jì) 虛擬化軟件費(fèi)用 新增加硬件投資 實(shí)施虛擬化所需要人員 相關(guān)的技術(shù)培訓(xùn) 實(shí)施方法及周期 實(shí)施方法 集中實(shí)施，遷移現(xiàn)有服務(wù)器 逐漸實(shí)現(xiàn)遷移 選擇逐步實(shí)施虛擬化的方案，周期相對(duì)較 長(zhǎng) 暫時(shí)未考慮為虛擬化購(gòu)買(mǎi)存儲(chǔ)設(shè)備，需要 大容量存儲(chǔ)的應(yīng)用不考慮遷移 CPU密集性應(yīng)用暫緩遷移 服務(wù)器虛

7、擬化需求服務(wù)器虛擬化需求 虛擬化技術(shù)簡(jiǎn)介虛擬化技術(shù)簡(jiǎn)介 虛擬化規(guī)劃虛擬化規(guī)劃 平臺(tái)選型平臺(tái)選型 部署及實(shí)施部署及實(shí)施 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)總結(jié) 虛擬化軟件 VMWare vSphere/VMWare Server 思杰公司的XenServer 微軟公司的Windows Server 2008 R2和 Hyper-V Server 2008 R2 KVM/RHEV Virtual Iron/Oracle VM VMware 市場(chǎng)占有率高 應(yīng)用兼容性好 硬件兼容性好 有免費(fèi)版的VMware Server/VMware vSphere Hypervisor 付費(fèi)版的VMware vSphere提供企業(yè)功能，

8、 但授權(quán)費(fèi)用較高 VMware Server/VMware vSphere Hypervisor VMware ServerVMware VSphere Hypervisor 架構(gòu)作為OS應(yīng)用安裝裸機(jī)安裝 OS需求Windows/Linux無(wú) 典型用途測(cè)試和開(kāi)發(fā)生產(chǎn)、測(cè)試和開(kāi)發(fā) 專(zhuān)用服務(wù)器不需要需要 集中化管理無(wú)付費(fèi)版可支持 易用性高高 性能好最佳 升級(jí)到vSphere容易/可轉(zhuǎn)換升級(jí)非常容易/與付費(fèi)版兼容 XenServer 安全小巧的虛擬化平臺(tái) 高性能的虛擬化技術(shù) 支持Intel和AMD的CPU虛擬化技術(shù)：Intel- VT和AMD-V。 先進(jìn)的x86平臺(tái)虛擬化技術(shù) 開(kāi)放源代碼 XenSe

9、rver版本 Free Edition：Proven virtualization platform that delivers uncompromised performance, scale, and flexibility at no cost. Advanced Edition：Key high availability and advanced management tools that take virtual infrastructure to the next level. Enterprise Edition：Essential integration and optimiz

10、ation capabilities for production deployments of virtual machines. Platinum Edition：Advanced automation and cloud computing features for enterprise-wide virtual environments. XenServer功能 免費(fèi)版：XenServer hypervisor / XenMotion live migration / VM Disk Snapshot and Revert / XenCenter multi- server manag

11、ement / Resilient distributed management architecture / Conversion tools 高級(jí)版：High availability / Memory optimization / Performance alerting and reporting XenServer功能 企業(yè)版：Automated workload balancing / Heterogeneous pools / Host power management / Provisioning services (virtual) / Role-based administ

12、ration / Live memory snapshots and reverts / Citrix StorageLink 鉑金版：Lifecycle management / Provisioning services (physical) / Site recovery XenServer的軟件提供商 XenServer，現(xiàn)在已經(jīng)被Citrix收購(gòu) Virtual Iron，提供基于Xen的虛擬化管理產(chǎn) 品包Virtual Iron。 RedHat/CentOS Novell Windows Server 2008 R2和Hyper- V Server 2008 R2 微軟公司產(chǎn)品 免

13、費(fèi)的Hyper-V Server 2008 R2 Windows Server 2008 R2不同版本附 帶不同的虛擬客戶(hù)機(jī)授權(quán) 微軟推薦Hyper-V Server 2008 R2可 用于測(cè)試和開(kāi)發(fā)、服務(wù)器整合、分支 辦公室整合、桌面虛擬化 進(jìn)入市場(chǎng)時(shí)間相對(duì)較短，但是依靠微 軟，發(fā)展?jié)摿薮?Windows Server 2008 R2 和Hyper-V Server 2008 R2 服務(wù)器硬件虛擬化：直接在硬件上運(yùn)行虛 擬化 操作系統(tǒng)內(nèi)嵌功能 要求x64處理器，要求啟用DEP（數(shù)據(jù)執(zhí)行 保護(hù)） 能夠同時(shí)運(yùn)行32位和64位虛擬機(jī) 多處理器虛擬機(jī) 大內(nèi)存支持 支持VLAN KVM 集成到Lin

14、ux 2.6內(nèi)核中 Linux進(jìn)程執(zhí)行模式：Kernel和User，KVM 增加第三種執(zhí)行模式Guest 支持硬件虛擬化 KVM包括二個(gè)組件： 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序管理虛擬化硬件 模塊PC硬件的用戶(hù)空間組件 基于KVM的體系架構(gòu) 虛擬化軟件選擇 采用XenServer 性能表現(xiàn)良好，尤其是I/O性能。 已經(jīng)有一定市場(chǎng)規(guī)模，有成熟應(yīng)用。 預(yù)算有限 逐步實(shí)施虛擬化 XenServer提供了與CentOS/RHEL的良好 整合 硬件平臺(tái)選擇 采用雙插座四核處理器大內(nèi)存的PC服務(wù)器， 不使用刀片 PC服務(wù)器具有成熟的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn) 初期只考慮遷移較小的應(yīng)用系統(tǒng)，不需要 占用太多資源 少量采用IP-SAN存儲(chǔ)設(shè)備，用

15、于靈活支持 虛擬化應(yīng)用 服務(wù)器虛擬化需求服務(wù)器虛擬化需求 虛擬化技術(shù)簡(jiǎn)介虛擬化技術(shù)簡(jiǎn)介 虛擬化規(guī)劃虛擬化規(guī)劃 平臺(tái)選型平臺(tái)選型 部署及實(shí)施部署及實(shí)施 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)總結(jié) 虛擬服務(wù)器部署 服務(wù)器準(zhǔn)備 硬件安裝 軟件準(zhǔn)備 軟件安裝 網(wǎng)絡(luò)配置 存儲(chǔ)配置 應(yīng)用系統(tǒng)遷移 大部分應(yīng)用系統(tǒng)，采用重新部署的方法， 之后遷移數(shù)據(jù) 要求具有原來(lái)系統(tǒng)的安裝文檔 需要仔細(xì)測(cè)試 舊系統(tǒng)不受任何影響，可以隨時(shí)切換回舊 平臺(tái) 少量進(jìn)行P2V遷移 應(yīng)用兼容性 與應(yīng)用提供商溝通 多數(shù)應(yīng)用支持虛擬化平臺(tái) 少量應(yīng)用需要進(jìn)行測(cè)試和修改 個(gè)別應(yīng)用不支持虛擬化 災(zāi)難備份 遷移到虛擬化平臺(tái)的應(yīng)用系統(tǒng)，可以很容 易實(shí)現(xiàn)災(zāi)難備份 相對(duì)關(guān)鍵應(yīng)用還可以考慮負(fù)載均衡或高可 用解決方案 測(cè)試和開(kāi)發(fā)平臺(tái)部署 快速部署新系統(tǒng) 用于測(cè)試和開(kāi)發(fā)目的 節(jié)省平臺(tái)投資 加快應(yīng)用開(kāi)發(fā)進(jìn)度 加快數(shù)據(jù)庫(kù)試用進(jìn)度 智能聊天機(jī)器人 最新動(dòng)態(tài) 服務(wù)器虛擬化需求服務(wù)器虛擬化需求 虛擬化技術(shù)簡(jiǎn)介虛擬化技術(shù)簡(jiǎn)介 虛擬化規(guī)劃虛擬化規(guī)劃 平臺(tái)選型平臺(tái)選型 部署及實(shí)施部署及實(shí)施 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)總結(jié) 服務(wù)器虛擬化應(yīng)用 虛擬服務(wù)器30多臺(tái) 應(yīng)用數(shù)