VMware的高可用性技术在高校信息系统中的应用
申宝敏 王雅卓
摘要：随着数字化校园的建设，高校信息系统快速增加；在多台服务器上安装ESXi并安装虚拟机部署信息系统，构建高可用性群集，提高信息系统的可用性。高可用技术利用心跳信号持续监控物理服务器的工作状态，当服务器出现故障时，快速平稳地迁移受影响的虚拟机，也可以为负载过大的应用程序动态分配资源，有效的实现了高校信息系统的高可用性，确保系统服务正常运行。
关键词：VMware；VMotion；HA；DRS
1引言
在高校信息化建设过程中，各类信息系统的可用性、稳定性和安全性越来越重要。信息系统的正常运行受到硬件故障、病毒攻击、操作失误等影响而无法正常运行。中原工学院各类服务器60余台，部门重要信息系统20余套，包括一卡通系统、高校教务系统、办公自动化系统、电子邮件系统等。传统的服务器工作方式单一，信息系统之间缺乏有效的信息共享和沟通，硬件资源利用率不高，对系统管理员的维护工作提出了很高的要求。
针对平时工作中所遇到的难题，构建了VMware高可用性群集，用8台高性能的服务器和一台光纤存储设备建立了虚拟化平台，将所有重要的信息系统平稳地迁移到虚拟机中；在群集中利用VMware VMotion、HA和DRS高可用性技术有效地实现了中原工学院信息系统的高可用性、可靠性，保证系统服务的不间断运行。
2VMware高可用性技术介绍
2.1VMware简介
服务器虚拟化技术是指运用虚拟化的技术在一台物理服务器上创建多个独立的虚拟服务器，这些虚拟服务器可以共享物理服务器的硬件资源，在虚拟机间合理的分配和回收硬件资源；虚拟机独立运行操作系统和应用程序，相互之间没有任何影响；充分发挥服务器的硬件性能，能够在确保企业投入成本的同时，提高运营效率，降低经济成本和空间浪费。
VMware是全球桌面到数据中心虚拟化解决方案的领导厂商，国内许多企业、高校以及政府部门都在使用。产品主要包括ESX、ESXi和vSphere；vSphere是一整套服务器虚拟化解决方案，目前最新版本为5.5；采用vSphere解决方案可以降低硬件运营成本，提高硬件资源利用率、确保业务连续性和可用性、提高应用程序质量、增强数据的安全性和保护能力。
2.2VMware高可用性技术
VMware主要产品ESXi是安装在服务器上的虚拟服务平台，本文介绍以ESXi5.5为基础，其高可用性主要是通过VMware VMotion、VMware HA和VMware DRS三项技术来支持实现，VMotion和HA完成虚拟机的故障迁移，DRS完成在多台虚拟机之间智能分配物理服务器硬件资源。
2.2.1VMware VMotion
将服务器、存储设备和网络设备完全虚拟化，当虚拟机所属物理服务器出现故障时，可以将其在短时间内迁移到群集中的另外一台服务器上。
VMware的群集文件系统允许源ESXi主机和目标ESXi主机并行访问共享存储上的虚拟机文件；虚拟机的活动内存和精确的运行状态可通过被虚拟化的网络高速传输，虚拟机快速从源主机迁移到目标主机并终止源虚拟机的运行；虚拟机使用的网络也被虚拟化，迁移之后保留虚拟机的网络身份和网络连接，实现零停机时间而且不中断相关应用，确保应用程序的实时可用性。
2.2.2VMware HA（High Availability）
VMware HA为部署在虚拟机中的应用提供了方便、高效的高可用性；当物理主机出现故障时，会自动在其他主机上重启受故障影响的虚拟机；为虚拟化环境提供经济高效的故障切换保护，提高了软件应用程序的高可用性。
持续监控群集中的所有主机并检测是否存在硬件故障或网络故障，其工作原理是在每一台物理主机上放置代理程序，通过该程序不断的向群集中的其他主机发送“心跳信号”并设置主机和虚拟机的优先级，“心跳信号”终止说明该主机出现故障，将在其他正常运行的主机上重新启动受故障影响的虚拟机。
2.2.3VMware DRS（Distributed Resource Scheduler）
Vmware DRS（分布式资源调度程序）可跨越多个逻辑资源池持续监控硬件资源利用率，根据实际业务需要和优先级的资源分配规则在多个虚拟机之间智能地分配可用资源，当虚拟机硬件资源实际负载增加时，会首先根据既定资源分配规则评估其优先级，然后在资源池中的物理服务器之间重新分配虚拟机来为其分配更多资源。
分布式资源调度可以确保硬件资源优先分配给最重要的应用程序，自动、持续地优化资源利用率，使资源和业务目标相协调；为业务部门提供专用的基础架构，能够集中、全面的控制硬件资源。
3在高校信息系统中的应用
3.1学校信息系统的应用现状
中原工学院的应用服务器和信息系统通过应用部门统一招标采购，大部分部署在学校网络中心机房，由网络中心统一管理和维护；原有的系统单一的部署在物理服务器上，硬件利用率不高，随着信息系统的增加，维护人员的工作量也大大增加，不能够保证系统的正常运行。一些重要的信息系统在实际应用时间段又不能满足用户的实际需求，如综合教务系统在学生集中选课期间，时常因为服务器负载过重而出现拒绝访问的现象；一些重要的系统如一卡通系统、办公自动化系统、电子邮件系统也会因为硬件故障等其他因素而停止服务。
随着数字化校园系统的建设，学校陆续部署了一卡通系统、综合教务系统、财务系统、图书馆借还书系统等，这些新系统需要和数字化校园系统完成对接，达到信息共享的目的；对各个系统的正常运行提出了更高的要求，一个信息系统的无法运行就可能导致其他系统无法正常工作。学校在2011年购置了VMware4.1虚拟化软件，利用服务器虚拟化技术中的VMotion、HA和DRS等高可用技术实现了服务器故障时虚拟机的在线迁移、快速重启和动态资源分配，提高了服务器硬件利用率、简化了系统管理员的工作、保证了各个信息系统正常工作的可用性、稳定性。
3.2在我校信息系统中的具体应用
2011年在4台Dell PowerEdge R710上分别安装ESXi4.1并建立群集，每台服务器通过千兆交换机连接Dell PowerVault MD3200i磁盘存储，通过存储管理软件建立主机组并将划分好的虚拟磁盘分配到主机组，使4台服务器共享磁盘存储。部署办公自动化系统、电子邮件系统、数字化校园迎新系统、离校系统、一卡通自助服务系统和考勤系统等。实际使用过程中时常出现因为服务器内存故障、磁盘存储故障而导致信息系统拒绝访问的现象。
2014年在8台Dell PowerEdge R820上分别安装ESXi5.5并建立群集，在群集上启用HA、DRS，通过光纤交换机连接Dell Compellent SC4020磁盘存储，8台服务器共享磁盘存储；在每台服务器上建立相同的vSwitch和网络标签，在相同的虚拟网卡上启用VMotion；在数据中心下建立新的群集，该群集下添加ESXi4.1主机，关闭虚拟机电源，实现跨群集将ESXi4.1上的虚拟机迁移到ESXi5.5主机和磁盘存储上。
3.3应用效果
经过近几年的多次测试和实际工作中的具体应用表明，虚拟化服务器群集的高可用性技术满足了我校信息系统的正常运行。群集中的其中一台主机故障时，原主机上的虚拟机可以快速的VMotion到其他主机上并开始工作，实现应用服务器的高可用性；故障主机恢复后，DRS开始工作，部分虚拟机VMotion到更合适的目标主机并正常工作；当虚拟机负载增加，而宿主主机不能满足要求时，会为该虚拟机分配合理的硬件资源，或者将其迁移到其他主机。
采用高可用性功能后，信息系统服务器中断代价极小，能够满足大多数系统运行需要，为构建高可用的高校信息系统提供了可靠的保障。
4结语
随着高校数字化校园的建设，服务器数量以及各种信息系统不断增加，也带来了服务器硬件维护、信息系统部署、应用程序维护以及数据安全等一系列问题；VMware虚拟化平台在数字化校园建设中的应用，提高了服务器硬件资源的利用率和信息系统运行的可靠性、简化了信息系统的维护模式，加快了信息化建设的步伐。
