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vSphere结合刀片服务器在数字图书馆中的应用

2017/5/18    来源:哈尔滨工程大学    作者:邹亮      
关键字:服务器  虚拟化  vSphere    
介绍了服务器虚拟化技术,探讨了服务器虚拟化结合刀片服务器在数字图书馆应用中的各种优势,并结合该馆实际情况,设计并实施了哈尔滨工程大学图书馆的服务器虚拟化方案。
    1:服务器虚拟化技术的应用背景
 
    近年来,随着高校图书馆数字化建设的不断发展,越来越多的信息技术和网络技术在高校图书馆内得到应用,虽然这些新技术提高了高校图书馆信息服务的水平和质量,但是在这个建设过程中我们也会遇到以下几种问题:
 
    (1)服务器使用效率低下。服务器的配置虽然很高,但是每台服务器在大多数情况下只能同时运行1到2种应用服务,这使得服务器的性能无法得到最大程度的利用。据统计,大部分的服务器平时的负载在20%左右甚至更低,这就意味着80%的服务器资源大部分时间都处于闲置状态[1]。
 
    (2)部署的过程复杂、速度慢。随着越来越多的数据库及其平台的投入使用,机房内的各类设施都要不断地改善和扩充,传统的机架式服务器部署需要将每个服务器安装在机架中,然后进行电源、网络和存储的布线,操作系统和驱动的安装也需要一定的时间,这不仅加大了应用部署的难度,也降低了部署的速度。
 
    (3)缺乏统一的管理工具,灵活性差。越来越多的服务器,增加了远程维护管理的成本和难度,如果高校图书馆配备了KVM,还可以在一定程度上解决这个问题,但是KVM也有它自己的不足,如有的鼠标显示不同步、中低端产品没有远程媒体的功能等。最关键的是,传统服务器调整配置的灵活性比较差,不能根据各应用的负载情况进行调整,并且面对系统扩容和日益细化的服务往往显得力不从心。例如,在每学期开学的时候,预约座位系统负载很重,但几天的预约完毕后,服务器又闲置起来。
 
    高校图书馆如何才能充分提高服务器的利用率,简化应用的部署过程,提高应用部署的速度,解决管理复杂、维护不便的问题呢?经过多次调研和认证,我馆最终选择了VMwarevSphere结合刀片服务器的实施方案。
 
    2:x86平台上的服务器虚拟化技术简述
 
    计算机虚拟化并不是一个新的技术,早在20世纪60年代,IBM就发明了大型机上的分区技术,以解决大型机上计算资源过剩而被限制的问题。至90年代中期,随着x86处理器性能的提升和应用普及,x86平台上的虚拟化技术才开始陆续出现并得到广泛应用。目前,x86平台上的虚拟化技术大体上可分为三类,分别是全硬件仿真虚拟化技术、半虚拟化技术和操作系统级虚拟化技术。
 
    2.1全硬件仿真虚拟化技术
 
    全硬件仿真虚拟化技术的最大特点就是虚拟化管理器将所有真实的硬件设备以软件的形式虚拟出来,使得客户操作系统以为其安装在真实的硬件上。根据虚拟化管理层所处位置的不同,全硬件仿真虚拟化技术又分为两种:原生架构的全硬件仿真虚拟化技术和寄居架构的全硬件仿真虚拟化技术。
 
原生架构的全硬件仿真虚拟化技术
 
图1 原生架构的全硬件仿真虚拟化技术
 
寄居架构的全硬件仿真虚拟化技术
 
图2 寄居架构的全硬件仿真虚拟化技术
 
    2.2半虚拟化技术
 
    半虚拟化技术是通过修改客户操作系统与体系相关的那部分内核模块,将客户操作系统发出的专有CPU指令重新定向到虚拟化管理器上,这样,客户操作系统就知道自己是安装在虚拟管理器之上,而不是在真正的硬件上。
 
半虚拟化技术
 
图3 半虚拟化技术
 
    2.3操作系统级虚拟化技术
 
    操作系统级虚拟化技术是利用宿主操作系统的内核,通过开辟独享文件系统和内核服务抽象层来创建多个虚拟环境,每个虚拟环境就相当于一个虚拟的客户操作系统,虚拟环境监视器将与硬件相关的资源调度工作统统交给了宿主操作系统内核来处理[2]。
 
操作系统级虚拟化技术
 
图4 操作系统级虚拟化技术
 
    3: vSphere结合刀片服务器在数字图书馆中应用的优势
 
    VMware的vSphere是当前业界最先进、最完整的服务器虚拟化解决方案,而刀片服务器是一种高可用、高密度的服务器平台,是专门为特殊应用行业和高密度计算机环境设计的[3],相对于传统的机架式服务器,刀片服务器有节省空间、管理和维护方便等优势。图书馆的数据中心如果同时应用vSphere和刀片服务器,对图书馆的数字资源建设就有很大的优势。
 
    3.1提高服务器硬件使用效率,优化服务器工作负载
 
    vSphere能够汇总数据中心多个系统间的基础物理硬件资源,同时为数据中心提供大量虚拟资源,使IT部门能够提供灵活可靠的IT服务。它打破了一台服务器一个应用的限制,使单个物理服务器能运行几十个甚至几百个虚拟机,极大地提高了服务器硬件的利用率。
 
    在vSphere众多特性中,VMotion(动态迁移)和VMwareDRS(分布式资源调度)是优化服务器工作负载的关键技术。VMotion可以在不中断应用服务的情况下将虚拟机从一台物理服务器实时迁移到另一台物理服务器上。VMwareDRS则是在群集中监测ESX主机上CPU或内存的负载,根据其负载情况将虚拟机从负载较重的ESX主机迁移到负载较轻的ESX主机上[4],以此来动态平衡集群中各ESX主机的工作负载。
 

责任编辑:李欢
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