校園高性能虛擬化服務(wù)器平臺建設(shè)規(guī)劃

1、高性能虛擬化服務(wù)器建設(shè)規(guī)劃信息與網(wǎng)絡(luò)管理中心2010年10月目錄1.校園主要信息化應(yīng)用需求分析 (22.為什么選擇虛擬化建設(shè)模式 (33.選擇合適的虛擬化服務(wù)器硬件平臺 (71.校園主要信息化應(yīng)用需求分析XX大學(xué)信息化對服務(wù)器的需求主要來自“通用信息服務(wù)”、“數(shù)字化校園應(yīng)用”、“主機(jī)托管服務(wù)”等方面應(yīng)用,每種應(yīng)用的部署對硬件服務(wù)器有著不同的需求:1.1. 通用信息服務(wù)“通用信息服務(wù)”指的是傳統(tǒng)的Internet服務(wù),如電子郵件、門戶網(wǎng)站與管理信息系統(tǒng)等,這些系統(tǒng)往往集中部署在校園數(shù)據(jù)中心機(jī)房,每個信息系統(tǒng)的部署需要獨(dú)立的服務(wù)器系統(tǒng)進(jìn)行部署,一般可以根據(jù)不同的軟件系統(tǒng)對服務(wù)器計算能力的不同需求,

2、選擇配置相當(dāng)?shù)腜C服務(wù)器擔(dān)任,服務(wù)器平臺建成后應(yīng)當(dāng)為管理員提供簡易、有效的管理手段。1.2. 數(shù)字化校園應(yīng)用“數(shù)字化校園應(yīng)用”指的是“教學(xué)”、“辦公”、“財務(wù)”等方面的校園業(yè)務(wù)綜合應(yīng)用系統(tǒng),主要包含“數(shù)字化校園信息平臺(信息門戶、統(tǒng)一身份認(rèn)證、共享數(shù)據(jù)庫等”以及“數(shù)字化校園應(yīng)用(教務(wù)、辦公自動化、財務(wù)等”軟件系統(tǒng),“數(shù)字化校園應(yīng)用”的部署對硬件服務(wù)器有著高密度、高性能、高可靠等方面的部署需求,而且需要提供強(qiáng)有效的集中管理手段。“數(shù)字化校園應(yīng)用服務(wù)器平臺”的建設(shè)不僅要能滿足應(yīng)用系統(tǒng)部署的基本要求,還要充分考慮到學(xué)校未來3-5年的發(fā)展需求,要求系統(tǒng)具備一定的擴(kuò)展性,最大限度地保護(hù)既有的投資,減少對

3、系統(tǒng)的維護(hù)和未來開發(fā)的成本,保證系統(tǒng)在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上的可持續(xù)性發(fā)展。1.3. 主機(jī)托管服務(wù)“主機(jī)托管服務(wù)”指的是由校園數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一為校內(nèi)教學(xué)、科研、黨政管理等單位提供服務(wù)器資源共享方面的服務(wù)。為了滿足不同托管單位不同的應(yīng)用需求,同時由于托管服務(wù)器由托管單位自行遠(yuǎn)程登錄控制和維護(hù),所以托管服務(wù)器應(yīng)當(dāng)具備高密度、高安全等方面的特征,同時應(yīng)當(dāng)具備可靈活劃分和調(diào)配硬件資源的能力。2.為什么選擇虛擬化建設(shè)模式2.1. 大多數(shù)校園信息化應(yīng)用適合虛擬化部署結(jié)合校園信息化應(yīng)用以及虛擬化應(yīng)用技術(shù)特征對比分析,校園信息化系統(tǒng)中大多數(shù)應(yīng)用非常適合于虛擬化的部署模式,可以簡單歸納如下: 2.2. 傳統(tǒng)服務(wù)器平臺建設(shè)模

4、式存在很多弊端從上一章節(jié)的需求分析可知,高校校園信息化系統(tǒng)有著高密度、高性能、高可靠、高穩(wěn)定等方面的部署需求,而且要充分體現(xiàn)管理的靈活性、系統(tǒng)的可擴(kuò)展性等方面的特征,如果采用傳統(tǒng)的校園數(shù)據(jù)中心服務(wù)器建設(shè)方式往往就是通過不斷地投資購買新的硬件服務(wù)器來滿足不斷發(fā)展的校園業(yè)務(wù)系統(tǒng)的部署需求,使得校園數(shù)據(jù)中心服務(wù)器平臺成為一堆同品牌或者多品牌的硬件服務(wù)器的堆疊,而且每臺服務(wù)器需要單獨(dú)地安裝、配置和運(yùn)維管理,從而帶來服務(wù)器的數(shù)據(jù)劇增、書服務(wù)器類型雜亂、服務(wù)器管理異常復(fù)雜、數(shù)據(jù)中心能耗成倍增加、硬件設(shè)備對機(jī)房環(huán)境和空間等方面的要求不斷提高,總體投資成本的成倍增長等缺點(diǎn)。虛擬化建設(shè)模式可以避免傳統(tǒng)服務(wù)器采購

5、和運(yùn)維管理模式的弊端,虛擬化建設(shè)模式通過虛擬化軟件對服務(wù)器硬件資源進(jìn)行有效的整合,消除舊的“一臺服務(wù)器、一個應(yīng)用程序”模式,而是采用在每臺物理機(jī)上運(yùn)行多個虛擬機(jī)的方式,同時通過統(tǒng)一的管理中心對多臺服務(wù)器的所有的虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一控制和管理,充分實(shí)現(xiàn)服務(wù)器資源的任意劃分和調(diào)配,提高服務(wù)器硬件資源的利用率,大大地降低服務(wù)器設(shè)備總投資成本和設(shè)備能耗。如何正確應(yīng)對虛擬化帶來的挑戰(zhàn),把握機(jī)遇適應(yīng)未來IT技術(shù)的發(fā)展,是擺在各高校信息化進(jìn)程中亟需解決的問題,相對于傳統(tǒng)的校園數(shù)據(jù)中心服務(wù)器平臺建設(shè)模式,虛擬化服務(wù)器平臺的建設(shè)模式有著明顯優(yōu)勢:一、提高了硬件資源的利用率,通過整合服務(wù)器將共用的基礎(chǔ)架構(gòu)資源聚合到池中

6、,打破原有的“一臺服務(wù)器一個應(yīng)用程序”模式:采用傳統(tǒng)的服務(wù)器建設(shè)模式,經(jīng)常會出現(xiàn)有些服務(wù)器負(fù)載過重,而有些服務(wù)器比較清閑,導(dǎo)致了資源的嚴(yán)重浪費(fèi),而且隨著校園信息化應(yīng)用的不斷發(fā)展,一味地增加硬件服務(wù)器,帶來昂貴的硬件設(shè)備采購成本,和巨大的能耗,而通過虛擬化部署方式,可以在單臺物理服務(wù)器上部署多個虛擬服務(wù)器,不同的虛擬服務(wù)器可以安裝不同的操作系統(tǒng)和應(yīng)用,充分提高了硬件資源的利用率,大大地減少了硬件設(shè)備的采購數(shù)量。二、簡化了服務(wù)器的綜合管理,并且通過縮減物理基礎(chǔ)架構(gòu)和提高服務(wù)器/管理員比率:傳統(tǒng)模式下的服務(wù)器平臺由于數(shù)量眾多,而且分布在多個管理域里面,往往會出現(xiàn)不同的服務(wù)器不同的管理界面、不同的服務(wù)

7、器不同的管理方式而且每個服務(wù)器需要單獨(dú)地進(jìn)行管理控制,使得服務(wù)器的運(yùn)維管理顯得相當(dāng)復(fù)雜,而采用虛擬化的建設(shè)模式,可以在一個管理中心對所有的虛擬機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一的管理,而且可以對不同的虛擬機(jī)設(shè)置不同的管理權(quán)限分配給不同的管理員(如:整個數(shù)字化校園系統(tǒng)只要在同一個管理界面下對所有的應(yīng)用服務(wù)器、信息平臺服務(wù)器進(jìn)行統(tǒng)一集中管理;主機(jī)托管業(yè)務(wù)可以靈活地實(shí)現(xiàn)對托管單位進(jìn)行虛擬機(jī)的分配以及虛擬機(jī)管理權(quán)限的設(shè)置,同時可以根據(jù)虛擬化內(nèi)部豐富的安全策略確保每個虛擬機(jī)的安全保密性。,從而提高了服務(wù)器設(shè)備/管理員比率,因此服務(wù)器運(yùn)維管理人員需求也隨之減少;另外由于虛擬化的應(yīng)用帶來了服務(wù)器及其它基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)量的減少,因此也減少

8、了硬件設(shè)備占地空間以及設(shè)備的電耗和散熱量,使得數(shù)據(jù)中心機(jī)房更加環(huán)保,充分體現(xiàn)綠色數(shù)據(jù)中心的建設(shè)理念。三、極大地加快了應(yīng)用部署速度:通過引入虛擬化應(yīng)用發(fā)布格式OVF(OpenVirtualization Format,不僅能使學(xué)校在信息化不斷建設(shè)過程中更方便地發(fā)布校園信息化應(yīng)用,而且可以使系統(tǒng)管理員非常簡單地部署這個應(yīng)用(比如:在校園信息化建設(shè)過程中需要增加一些數(shù)字化校園應(yīng)用系統(tǒng),或者要擴(kuò)大主機(jī)托管業(yè)務(wù)規(guī)模,采用虛擬化部署模式大多數(shù)情況下只要輕輕一個點(diǎn)擊就可以完成整套部署工作。四、進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了自動化管理:虛擬化部署模式通過使用類似DRS(Distributed Resource Scheduli

9、ng,分布式資源調(diào)度,Live Migration (動態(tài)遷移,DPM(Distributed Power Management,分布式電源管理和HA(High Availability,高可用性等高級虛擬化管理技術(shù),能極大地提高整個數(shù)據(jù)中心的自動化管理程度。五、提高了硬件和應(yīng)用程序的可用性,進(jìn)而提高業(yè)務(wù)連續(xù)性:傳統(tǒng)模式下的服務(wù)器平臺都是通過額外采購第三方軟件來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集群、備份以及容災(zāi),部署比較復(fù)雜,需要專業(yè)的技術(shù)人員才能得以實(shí)施和運(yùn)維管理,并且會帶來昂貴的第三方軟件采購費(fèi)用,而虛擬化部署模式可以通過虛擬化軟件自帶的功能,可以靈活、安全地實(shí)現(xiàn)校園數(shù)據(jù)中心不同應(yīng)用或者整個虛擬化環(huán)境的備份和遷

10、移,而不會出現(xiàn)服務(wù)中斷,消除計劃內(nèi)停機(jī),并可從計劃外故障中立即恢復(fù)。六、實(shí)現(xiàn)了運(yùn)營的靈活性:虛擬化部署模式支持動態(tài)資源管理、從而加快了服務(wù)器部署并改進(jìn)了桌面和應(yīng)用程序部署,因此可響應(yīng)校園業(yè)務(wù)系統(tǒng)不斷變化要求,特別有利于類似主機(jī)托管等業(yè)務(wù)開展。3.選擇合適的虛擬化服務(wù)器硬件平臺3.1. 傳統(tǒng)服務(wù)器架構(gòu)存在的明顯弊端傳統(tǒng)的校園數(shù)據(jù)中心服務(wù)器平臺往往是采用普通的以太網(wǎng)技術(shù)以及X86服務(wù)器來構(gòu)建,隨著高校各類業(yè)務(wù)應(yīng)用對IT需求的深入發(fā)展,業(yè)務(wù)部門對資源的需求正以幾何級數(shù)增長,傳統(tǒng)的IT基礎(chǔ)架構(gòu)方式給管理員和未來業(yè)務(wù)的擴(kuò)展帶來巨大挑戰(zhàn):傳統(tǒng)架構(gòu)的服務(wù)器I/O技術(shù)普遍表現(xiàn)為GE、4Gbps FC等技術(shù),已

11、經(jīng)很難滿足不斷發(fā)展的校園信息化業(yè)務(wù)系統(tǒng)良好低運(yùn)行需求,特別是在虛擬化應(yīng)用中,虛擬機(jī)的實(shí)時遷移等應(yīng)用對I/O的性能有著較高的要求,采用傳統(tǒng)架構(gòu)的服務(wù)器I/O技術(shù)很難體現(xiàn)出虛擬化應(yīng)用在高性能集群、靈活的容災(zāi)備份機(jī)制等方面優(yōu)勢;另外傳統(tǒng)架構(gòu)的服務(wù)器內(nèi)存可擴(kuò)展性方面的限制也很難滿足虛擬化應(yīng)用對單個物理服務(wù)器內(nèi)存高可擴(kuò)方面的要求;傳統(tǒng)架構(gòu)的服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)往往包含數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(LAN、存儲網(wǎng)絡(luò)(SAN、管理網(wǎng)絡(luò)(MAN等幾套不同的網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng),在傳統(tǒng)構(gòu)架的網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行業(yè)務(wù)擴(kuò)容、遷移或增加新的服務(wù)功能越來越困難,每一次變更都將牽涉相互關(guān)聯(lián)的、不同時期按不同初衷建設(shè)的多種物理設(shè)施,涉及多個不同領(lǐng)域、不同服務(wù)方向,工作繁

12、瑣、維護(hù)困難,而且容易出現(xiàn)漏洞和差錯;傳統(tǒng)架構(gòu)的服務(wù)器普遍采用普通的LAN交換機(jī)進(jìn)行互聯(lián)和數(shù)據(jù)交換,每個服務(wù)器需要單獨(dú)地進(jìn)行安裝、配置和管理,而且同一管理單元里服務(wù)器數(shù)量也受到很大的限制,即使采用普通的刀片服務(wù)器方式,在一個管理單元里也最多能同時管理1016片刀片服務(wù)器,很難滿足數(shù)字化校園應(yīng)用以及主機(jī)托管業(yè)務(wù)等方面對服務(wù)器可擴(kuò)展性方面的需求;3.1.4. 服務(wù)器硬件資源利用率低下傳統(tǒng)架構(gòu)方式對底層資源的投入與在上層業(yè)務(wù)所收到的效果很難得到同比發(fā)展,最普遍的現(xiàn)象就是忙的設(shè)備不堪重負(fù),閑的設(shè)備資源儲備過多,二者相互之間又無法借用和共用,這是由于底層IT建設(shè)是以功能單元為中心進(jìn)行的,沒有考慮到底層業(yè)

13、務(wù)對底層資源調(diào)用的優(yōu)化,這使得對IT的投入往往無法取得同樣的業(yè)務(wù)應(yīng)用效果的改善,反而浪費(fèi)了較多的資源和維護(hù)成本;傳統(tǒng)架構(gòu)最嚴(yán)重的問題是這種以孤立的設(shè)備功能為中心的設(shè)計思路無法真正從整個系統(tǒng)角度制訂統(tǒng)一的服務(wù)策略,比如安全策略、高可用性策略、業(yè)務(wù)優(yōu)化策略等等,造成跨平臺策略的不一致性,從而難以將所投入的產(chǎn)品能力形成合力為上層業(yè)務(wù)提供強(qiáng)大的服務(wù)支撐,因此,按傳統(tǒng)底層基礎(chǔ)設(shè)施所提供的服務(wù)能力已無法適應(yīng)當(dāng)前業(yè)務(wù)急劇擴(kuò)展所需的資源要求;3.2. 高性能虛擬化服務(wù)器平臺建設(shè)目標(biāo)虛擬化應(yīng)用對服務(wù)器的I/O提出了更高的要求,在其它條件同等的情況下,進(jìn)行虛擬機(jī)實(shí)時遷移測試,結(jié)果表明10Gbps I/O環(huán)境下比普

14、通的Gbps環(huán)境下延時降低4.5倍左右,所以只有采用高性能的I/O技術(shù),才能充分體現(xiàn)虛擬化應(yīng)用的優(yōu)勢;另外為了避免傳統(tǒng)服務(wù)器建設(shè)模式中存在著多種網(wǎng)絡(luò)平臺帶來的復(fù)雜性,新建的服務(wù)器平臺應(yīng)當(dāng)可以做到將所有的網(wǎng)絡(luò)交換資源集中在一起,能在一個聯(lián)合基礎(chǔ)設(shè)施上傳輸局域網(wǎng)、存儲和高性能計算流量(同時支持10GE/DCE/FCoE,從而能夠很好地整合或完全消除多個服務(wù)器適配器、機(jī)箱交換機(jī)、線纜及其它外圍礎(chǔ)設(shè)施,盡量減少刀片機(jī)箱內(nèi)部的交換,減少網(wǎng)絡(luò)接入層分段,成倍地提高網(wǎng)絡(luò)帶寬,使得整體架構(gòu)比傳統(tǒng)服務(wù)器基礎(chǔ)設(shè)施所需的電源、冷卻、管理和安全設(shè)備減少一半。整個服務(wù)器平臺應(yīng)當(dāng)可以支持嵌入式的統(tǒng)一管理功能,作為學(xué)校數(shù)據(jù)

15、中心服務(wù)器管理員可以在一個統(tǒng)一管理域內(nèi),實(shí)現(xiàn)對服務(wù)器平臺中所有服務(wù)器進(jìn)行集中管理,嵌入式設(shè)備管理軟件應(yīng)當(dāng)能支持將一個擁有數(shù)百臺服務(wù)器和數(shù)千臺虛擬機(jī)的系統(tǒng)作為一個高度可用的聯(lián)合系統(tǒng)來管理,同時可以使多個管理員角色能夠在管理基礎(chǔ)設(shè)施及其策略方面實(shí)現(xiàn)動態(tài)交互,使得管理員可以整合所需的一切基礎(chǔ)設(shè)施策略,將應(yīng)用部署到被稱作服務(wù)配置文件的可重復(fù)移動結(jié)構(gòu)中,從而可以有效改進(jìn)校園信息化生產(chǎn)率和業(yè)務(wù)靈活性。建成的服務(wù)器系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)當(dāng)對從處理器到匯聚層的整個虛擬化環(huán)境能得到優(yōu)化,應(yīng)當(dāng)采用最新的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)從而帶來更出色的虛擬化性能,服務(wù)器硬件應(yīng)當(dāng)充分考慮平衡CPU和I/O能力,同時提高內(nèi)存容量,使得每服務(wù)器可以托管更多的虛擬機(jī);系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)當(dāng)可以通過向虛擬機(jī)提供