校園網(wǎng)數(shù)據(jù)中心虛擬化技術(shù)的應(yīng)用探究

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

2、此同時(shí)，校園網(wǎng)對(duì)服務(wù)器這個(gè)支撐平臺(tái)的數(shù)量需求也就跟著相應(yīng)迅速增大。校園網(wǎng)有其自身教學(xué)應(yīng)用的獨(dú)特性，所以對(duì)服務(wù)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(wù)器建設(shè)過(guò)程中存在著數(shù)據(jù)中心管理復(fù)雜和安全控制困難等一系列問(wèn)題。如果能夠成功的將虛擬化技術(shù)引用到校園網(wǎng)的建設(shè)中來(lái)，那么數(shù)據(jù)中心的管理和安全控制等這些問(wèn)題也就能迎刃而解。1 數(shù)據(jù)中心服務(wù)器在管理上存在的問(wèn)題1.1 管理維護(hù)水平較低數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器基本都采用的都是獨(dú)立的服務(wù)器，而獨(dú)立服務(wù)器本身的部署工程量是非常龐大的，所以這樣就會(huì)耗費(fèi)大量的人力和物力來(lái)對(duì)這些獨(dú)立服務(wù)器進(jìn)行維護(hù)。除此之外，由于獨(dú)立服務(wù)器的設(shè)備和品牌類型之間的不同，還會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)在

3、長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)無(wú)法恢復(fù)，從而致使服務(wù)器在一段時(shí)間內(nèi)處于停止運(yùn)行的狀態(tài)。服務(wù)器一旦停止工作，直到系統(tǒng)數(shù)據(jù)恢復(fù)這期間所有的教學(xué)應(yīng)用也將無(wú)法使用，這樣整個(gè)教學(xué)工作就會(huì)受到嚴(yán)重的影響。1.2 資源利用率低下在校園網(wǎng)這些獨(dú)立服務(wù)器中有相當(dāng)?shù)囊徊糠址?wù)器占用了大量的數(shù)據(jù)中心空間和運(yùn)行支撐資源，但它們對(duì)服務(wù)器資源的利用卻僅僅停留在20%左右。低下的利用率就會(huì)造成嚴(yán)重資源浪費(fèi)。1.3 安全隱患問(wèn)題在校園網(wǎng)的安全防護(hù)中，由于windows虛擬目錄隔離性較差，一旦一個(gè)網(wǎng)站感染某種病毒或者后臺(tái)代碼出現(xiàn)漏洞就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)服務(wù)器癱瘓2。而數(shù)據(jù)中心作為為學(xué)校各院系和管理部分提供windows虛擬目錄的二級(jí)存放網(wǎng)站，其數(shù)據(jù)安全就會(huì)

4、因此受到極大的危險(xiǎn)。1.4 數(shù)據(jù)的備份問(wèn)題校園網(wǎng)因其不同的硬件平臺(tái)和復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境，數(shù)據(jù)系統(tǒng)的備份和恢復(fù)還原相對(duì)來(lái)說(shuō)就會(huì)變得比較麻煩。同時(shí)，相關(guān)的管理人員也會(huì)因?yàn)檫@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(shù)的三種虛擬化方式2.1 部分虛擬化在虛擬化技術(shù)中的應(yīng)用部分虛擬化也叫做準(zhǔn)虛擬化。部分虛擬化技術(shù)其實(shí)就一種是通過(guò)施用虛擬化的應(yīng)用接口（api）來(lái)為客戶定制他們需要的系統(tǒng)內(nèi)核，使其與vmm層進(jìn)行協(xié)同工作，從而減輕宿主機(jī)的工作負(fù)擔(dān)，提升虛擬機(jī)的整體性能的科學(xué)技術(shù)。部分虛擬化技術(shù)以開(kāi)源虛擬化技術(shù)的xen1，要注意的是這種方式的虛擬機(jī)對(duì)客戶機(jī)的操作系統(tǒng)實(shí)際上

5、是不完全透明的。2.2 完全虛擬化在虛擬化技術(shù)中的應(yīng)用完全虛擬化技術(shù)是通過(guò)在宿主機(jī)和虛擬機(jī)之間建立的抽象層虛擬機(jī)監(jiān)控層來(lái)管理各個(gè)虛擬機(jī)的。要注意的是，雖然完全虛擬化虛擬機(jī)對(duì)客戶機(jī)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(huì)給宿主機(jī)帶來(lái)一定的影響。2.3 操作系統(tǒng)虛擬化在虛擬化技術(shù)中的應(yīng)用操作系統(tǒng)虛擬化就是輔助出多個(gè)客戶機(jī)操作系統(tǒng)的運(yùn)行鏡像。操作系統(tǒng)虛擬化沒(méi)有獨(dú)立出虛擬化處理層，這樣虛擬架構(gòu)體系也就更加精簡(jiǎn)。操作系統(tǒng)虛擬化雖然效率較高，但是它卻不能實(shí)現(xiàn)異種操作系統(tǒng)客戶虛擬機(jī)在單宿主機(jī)上的部署。2.4 cpu輔助虛擬化在虛擬化技術(shù)中的應(yīng)用在cpu輔助虛擬化在虛擬化方式中多個(gè)

6、客戶機(jī)操作系統(tǒng)的運(yùn)行都是由一個(gè)宿主機(jī)中支持著，因客戶機(jī)操作系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)需要特定權(quán)限的指令依靠著vmm軟件層模擬實(shí)現(xiàn)，所以軟件的模擬將會(huì)帶來(lái)性能上的損失。伴隨著虛擬化技術(shù)的發(fā)展，x86架構(gòu)得到了重新設(shè)計(jì)，通過(guò)虛擬機(jī)不但能執(zhí)行ring0特權(quán)指令，和解決操作系統(tǒng)的ring特權(quán)轉(zhuǎn)換問(wèn)題，還能降低碼轉(zhuǎn)換造成的損耗。3 虛擬化軟件的平臺(tái)選擇問(wèn)題3.1 虛擬化技術(shù)實(shí)施要注意的前提在數(shù)據(jù)中心虛擬化技術(shù)的使用中，需要特別注意的就是擬整合的物理服務(wù)器數(shù)量，在整合服務(wù)器數(shù)量與宿主機(jī)硬件性價(jià)比之間的需要進(jìn)行平衡；虛擬機(jī)實(shí)施的軟件費(fèi)用；采用何種虛擬化技術(shù)；虛擬機(jī)運(yùn)行的操作系統(tǒng)類型是否需要多種操作系統(tǒng)的虛擬機(jī)來(lái)同時(shí)運(yùn)行；應(yīng)

7、用系統(tǒng)cpu和內(nèi)存以及i/o口設(shè)備的需求等五個(gè)因素。3.2 三種虛擬化技術(shù)方式的比較1）三種虛擬化技術(shù)的隔離性與兼容性的比較。如果從隔離性與兼容性方面進(jìn)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(shù)運(yùn)行效益的比較。如果從運(yùn)行效益方面對(duì)三種虛擬化技術(shù)方式進(jìn)行比較的話，那么完全虛擬化相對(duì)來(lái)說(shuō)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(guò)比較分析可以看出在隔離性與運(yùn)行效益等方面三種虛擬化技術(shù)方式各有各的優(yōu)勢(shì)，在選擇的時(shí)候則要綜合考慮，尋求一個(gè)平衡點(diǎn)。但總得來(lái)說(shuō)，針對(duì)校園網(wǎng)的情況，完全

8、虛擬化的方式應(yīng)該算是三種虛擬化技術(shù)方式中最好的選擇。3.3 虛擬機(jī)軟件vmware servervmware server由完全虛擬化技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者vmware公司開(kāi)發(fā)。因其配合vmware converter工具就可以完成應(yīng)用系統(tǒng)從物理服務(wù)器動(dòng)態(tài)遷移到虛擬機(jī)，還有其優(yōu)越的兼容性和靈活性，加上軟件的免費(fèi)開(kāi)放。綜合各方面因素vmware server無(wú)疑是校園網(wǎng)這類中型虛擬化應(yīng)用軟件平臺(tái)的最佳選擇。vmware server的架構(gòu)如圖1所示。4 vmware server的管理4.1 web的遠(yuǎn)程管理web管理界面除了提供宿主機(jī)與每個(gè)虛擬機(jī)的運(yùn)行時(shí)間和內(nèi)存，還提供了cpu的使用情況5。同時(shí)，我們還

9、可以遠(yuǎn)程對(duì)每個(gè)虛擬機(jī)進(jìn)行開(kāi)關(guān)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(guò)vmware server control控制臺(tái)，系統(tǒng)可以自動(dòng)對(duì)運(yùn)行中的虛擬機(jī)進(jìn)行快照。在執(zhí)行快照的時(shí)候，vmware server能夠?qū)φ麄€(gè)虛擬機(jī)的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的的數(shù)據(jù)備份，并生成相應(yīng)的快照文件6。一旦虛擬機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題，我們就可以使用快照的恢復(fù)功能，這樣我們就可以再極短的時(shí)間內(nèi)將虛擬機(jī)恢復(fù)到正常的時(shí)候。5 結(jié)語(yǔ)本文針對(duì)三類主要的虛擬化技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析和比較。探討了數(shù)據(jù)中心應(yīng)用虛擬化技術(shù)的前提，經(jīng)過(guò)綜合分析得出，完全虛擬化的技術(shù)方式更適用于校園網(wǎng)數(shù)據(jù)中心虛擬服務(wù)器的建設(shè)。vmware server作為完全虛擬化技術(shù)的代表，憑借其強(qiáng)大的功能和良好的穩(wěn)定性，以及免費(fèi)開(kāi)放等優(yōu)勢(shì)，成為了校園網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心虛擬服務(wù)器建設(shè)最好的選擇。參考文獻(xiàn)：1 孟繁榮.虛擬化技術(shù)在校園網(wǎng)數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用j.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（20）：83.2 崔征.虛擬化技術(shù)在高校數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用j. 河北公安警察職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2013（2）：67-70.3 趙作人.校園網(wǎng)數(shù)據(jù)中心中虛擬化技術(shù)的應(yīng)用探析j.電腦知識(shí)與技術(shù)，2014（9）：1924-1925.4 汪文彬.高校數(shù)據(jù)中心服