基于Hyper—V的虚拟化技术在广播电台的应用研究
寇俊丽
摘 要 介绍国家新闻出版广电总局二〇二二台（以下简称二〇二二台）采用Hyper-V虚拟化技术实现对业务提供稳定可靠承载平台的实例，通过对项目背景、原理、部署、意义的详细介绍，实践证明采用此技术可以减少台站的信息化维护成本，人力资源投入，重要的是可以为无线广播电视安全播出提供可靠稳定的服务器应用平台，具有十分重要的推广价值。
关键词 Hyper-V；实时迁移；服务器虚拟技术
中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 2096-0360（2018）07-0043-03
无线电台管理局信息化建设10余年来，通过台平台等基础设施和各类应用服务的搭建，每个台站都配备了一大批服务器，产品品牌和型号不尽相同，部署年份不尽相同，需要的备件数量和更新维护费也逐年增大，而核定的信息化维护经费有限，必须通过技术手段减少服务器数量，减少维护经费。
同时，随着无线局的信息化建设的飞速发展，自动化平台的重要程度越来越重要，保证业务不间断就是保证安全播出不中断，需要一些核心业务不间断运行。传统的单个应用服务部署在一台服务器上，单个服务器的硬件和操作系统故障都可能造成业务中断，这就需要一个可以保证业务不间断运行的平台。
为此，2013年底，二〇二二台建设基于Hyper-V的虚拟化平台建设项目。
1 虚拟化技术原理
1）虚拟化技术简介及发展现状。虚拟化技术可以对存储单元进行高效使用，同时可以更好的利用系统的运算处理能力。对服务器进行虚拟化是该技术的重中之重，它可以实现在物理服务器上建立多个虚拟服务器的过程，即通过虚拟化技术我们可以在同一台服务器上真正同时运行多个具有独立虚拟分区和网络环境的操作系统，可分别提供类似网站门户服务、数据库服务等不同的应用。具有多实例、隔离性、CPU虚拟化、内存虚拟化、设备与I/O虚拟化、负载均衡、快速部署、统一管理等
特性[1-3]。
目前，基于hypervisor方式的VMware、Citrix、Microsoft三大虚拟化服务厂商中，对其产品进行比较发现，Citrix Xen Server只能提供具有有限功能的免费的虚拟化产品，而VMware的企业级虚拟化产品成本很高。
Hyper-V虚拟技术是微软公司推出的虚拟化技术产品，不同层次的虚拟化技术都能提供针对性的虚拟化服务，但是企业只有为其整个网络基础架构实施综合性的虚拟化技术战略，才能发挥出虚拟化技术的真正优势。微软提供了从数据中心到桌面一整套全面的虚拟化技术产品、工具和服务[4-5]。
2）Hyper-V技术原理及优势。Hyper-V虚拟化技术主要包含管理器、堆栈及用于交互的I/O块。采用分区技术的虚拟管理器可以为服务程序提供不同的运行区块，通过堆栈与交互I/O块的配合可以实现区块之间的数据传输。Hyper-V可以将业务部署在Hyper-V群集上，提高整体系统的容错性。虚拟机可以依据设置的条件自动迁移和实时迁移，将虚拟化应用程序在不停机的前提下快速地移植到备机中。高效的进程管理模式使虚拟服务机具备了热加载资源的能力。网卡，存储单元，输入输出设备等都可以通过此方式添加[6]。
Type-1 VMM是Hyper-V架构体系的一种，此结构中VMM（virtual machine monitor虚拟机监视器）位于虚拟机OS与硬件之间运行。Hyper-V采用“微内核化”的方法建立管理程序，此方法可以减小系统的体积，也具有更优越的硬件访问模式[7]。由其提供硬件支持服务可以降低性能损失，也不需要为虚拟机开发专用的驱动程序。Hyper-V对硬件设备的兼容性源于Windows平台上大量的硬件驱动设备。
2 项目部署
1）系统架构。针对不同的应用，Hyper-V主机的部署模式分为单Hyper-V主机和多Hyper-V主机，单Hyper-V主机可以提高服务器的利用率但是无法提高可靠性，存在单点故障，所以该项目部署多Hyper-V主机，考虑到投资成本，项目部署2个Hyper-V主机。系统架构图如图1。
2）Hyper-V主机物理服务器选型。Hyper-V主机是Hyper-V角色的载体，因此在选择服务器时
建议：
（1）处理器选择：处理器必须技术，这是一个硬性的要求，内核越多越好，频率越高越好。
（2）内存选择：越多越好，建议不少于32G。
（3）网卡选择：至少三块卡。
一块用于Hyper-V主机的管理用途，两台主机间的通讯，心跳网络。参看图2。
一块或多块用于虚拟机之间业务数据，参看
图3。
注意，这里的网卡是一台虚拟交换机，所有虚拟机只要选择的这个网卡，就相当于接入了这块网卡所在的网络。根据网卡的数量，群集可以建立多个虚拟交换机，比如内部、外部、专用等，满足不同业务的需要。
一块用于Hyper-V主机和存储之间的通讯，此处强烈建议使用HBA卡或者10GE网卡，该项目使用了10GE网卡，参看图4。
（4）存储设备的选型，Hyper-V主机的磁盘尽可能选择15K转速的磁盘，使用独立磁盘冗余阵列（RAID）保护技术。该项目为保证存储读取速度，群集节点A和节点B和存储三台服务器单独安装了10GE网卡，接入一台存储交换机，服务器和存储之间使用iSCSI服务连接存储的共享磁盘和仲裁磁盘，数据读取速度达到1.25G/S，参看图5。
3）Hyper-V主机的部署与设置。在部署Hyper-V主机之前，承载该主机的服务器的windows server 2012和存储服务器的操作系统需要加入同一个域。然后在windows server 2012的“添加角色和功能”向導启用Hyper-V主机，按照提示一步一步安装。请注意在安装过程中选择名称为“内网”的网卡作为虚拟网络交换机。
Hyper-V主机的设置主要用来管理Hyper-V的运行环境，包括虚拟磁盘、虚拟机、物理GPU、NUMA跨越、实时迁移、存储迁移、复制配置、键盘、鼠标释放健。设置完成后对Hyper-V主机中所有的虚拟机有效[8]。
4）Hyper-V主机的日常管理。Hyper-V主机的日常管理任务主要是配置虚拟机环境。其中，创建任务（创建虚拟机、创建硬盘、软件、磁盘管理任务（编辑磁盘，检查磁盘）以及虚拟交换机管理器的使用，快照的使用参看图6，日常其他设置参看图7，Hyper-V提供了直观可视化操作，按照提示一步一步操作即可。
3 项目效益
二〇二二台Hyper-V的虚拟化应用项目运行两年以来，系统稳定可靠，没有出现一次故障。同时为5项新业务需求提供承载平台，而沒有投入一分钱的硬件。以每年新采购两台服务器算，每年可减少硬件投入6万元，减少电费、能源消耗1万元，据此推算每年最少可以节约7万元维护经费。次项目提高了二〇二二台信息化维护水平，节省了大量信息化维护人力物力。提高了二〇二二台信息化系统的保障等级，为安全播出自动化平台提供了稳定可靠的服务支撑。两年来再没有采购过一台服务器，同时将运行超过年限的服务器承载的业务全部迁移到Hyper-V的虚拟化平台，淘汰陈旧的服务器，节能降耗，腾出机柜空间。该项目为我局其他单位提供可供借鉴的经验，Hyper-V的虚拟化平台部署在我局投入大规模应用属于先例，为其他台站应用提供了思路和经验。
4 结束语
采用Hyper-V的虚拟化应用实现符合信息化发展的大趋势，基于Hyper-V搭建的虚拟化服务器具有系统稳定性强、管理简洁快速、业务迁移迅速、资源利用率高的优点。因此，采用此技术可以减少台站的信息化维护成本，人力资源投入，重要的是可以为无线广播电视安全播出提供可靠稳定的服务器应用平台，使原来很多单一故障点的业务可以安全稳定的运行，既可以减少计划内业务中断（如检修），又可以从计划外的故障中快速恢复。通过项目在二〇二二台的可靠应用，充分验证Hyper-V虚拟化技术可以提高信息化系统的使用效率，并大幅降低硬件配置的成本，提高了安全播出的等级。在广电系统中具有十分重要的推广意义。
参考文献
[1]陆英南.基于微软Hyper-V的虚拟化技术[J].电脑知识与技术，2008（5）：971-973.
[2]郑毅.应用Hyper-V技术进行服务器虚拟化[J].电脑与信息技术，2016，24（5）：37-38，50.
摘 要 介绍国家新闻出版广电总局二〇二二台（以下简称二〇二二台）采用Hyper-V虚拟化技术实现对业务提供稳定可靠承载平台的实例，通过对项目背景、原理、部署、意义的详细介绍，实践证明采用此技术可以减少台站的信息化维护成本，人力资源投入，重要的是可以为无线广播电视安全播出提供可靠稳定的服务器应用平台，具有十分重要的推广价值。
关键词 Hyper-V；实时迁移；服务器虚拟技术
中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 2096-0360（2018）07-0043-03
无线电台管理局信息化建设10余年来，通过台平台等基础设施和各类应用服务的搭建，每个台站都配备了一大批服务器，产品品牌和型号不尽相同，部署年份不尽相同，需要的备件数量和更新维护费也逐年增大，而核定的信息化维护经费有限，必须通过技术手段减少服务器数量，减少维护经费。
同时，随着无线局的信息化建设的飞速发展，自动化平台的重要程度越来越重要，保证业务不间断就是保证安全播出不中断，需要一些核心业务不间断运行。传统的单个应用服务部署在一台服务器上，单个服务器的硬件和操作系统故障都可能造成业务中断，这就需要一个可以保证业务不间断运行的平台。
为此，2013年底，二〇二二台建设基于Hyper-V的虚拟化平台建设项目。
1 虚拟化技术原理
1）虚拟化技术简介及发展现状。虚拟化技术可以对存储单元进行高效使用，同时可以更好的利用系统的运算处理能力。对服务器进行虚拟化是该技术的重中之重，它可以实现在物理服务器上建立多个虚拟服务器的过程，即通过虚拟化技术我们可以在同一台服务器上真正同时运行多个具有独立虚拟分区和网络环境的操作系统，可分别提供类似网站门户服务、数据库服务等不同的应用。具有多实例、隔离性、CPU虚拟化、内存虚拟化、设备与I/O虚拟化、负载均衡、快速部署、统一管理等
特性[1-3]。
目前，基于hypervisor方式的VMware、Citrix、Microsoft三大虚拟化服务厂商中，对其产品进行比较发现，Citrix Xen Server只能提供具有有限功能的免费的虚拟化产品，而VMware的企业级虚拟化产品成本很高。
Hyper-V虚拟技术是微软公司推出的虚拟化技术产品，不同层次的虚拟化技术都能提供针对性的虚拟化服务，但是企业只有为其整个网络基础架构实施综合性的虚拟化技术战略，才能发挥出虚拟化技术的真正优势。微软提供了从数据中心到桌面一整套全面的虚拟化技术产品、工具和服务[4-5]。
2）Hyper-V技术原理及优势。Hyper-V虚拟化技术主要包含管理器、堆栈及用于交互的I/O块。采用分区技术的虚拟管理器可以为服务程序提供不同的运行区块，通过堆栈与交互I/O块的配合可以实现区块之间的数据传输。Hyper-V可以将业务部署在Hyper-V群集上，提高整体系统的容错性。虚拟机可以依据设置的条件自动迁移和实时迁移，将虚拟化应用程序在不停机的前提下快速地移植到备机中。高效的进程管理模式使虚拟服务机具备了热加载资源的能力。网卡，存储单元，输入输出设备等都可以通过此方式添加[6]。
Type-1 VMM是Hyper-V架构体系的一种，此结构中VMM（virtual machine monitor虚拟机监视器）位于虚拟机OS与硬件之间运行。Hyper-V采用“微内核化”的方法建立管理程序，此方法可以减小系统的体积，也具有更优越的硬件访问模式[7]。由其提供硬件支持服务可以降低性能损失，也不需要为虚拟机开发专用的驱动程序。Hyper-V对硬件设备的兼容性源于Windows平台上大量的硬件驱动设备。
2 项目部署
1）系统架构。针对不同的应用，Hyper-V主机的部署模式分为单Hyper-V主机和多Hyper-V主机，单Hyper-V主机可以提高服务器的利用率但是无法提高可靠性，存在单点故障，所以该项目部署多Hyper-V主机，考虑到投资成本，项目部署2个Hyper-V主机。系统架构图如图1。
2）Hyper-V主机物理服务器选型。Hyper-V主机是Hyper-V角色的载体，因此在选择服务器时
建议：
（1）处理器选择：处理器必须技术，这是一个硬性的要求，内核越多越好，频率越高越好。
（2）内存选择：越多越好，建议不少于32G。
（3）网卡选择：至少三块卡。
一块用于Hyper-V主机的管理用途，两台主机间的通讯，心跳网络。参看图2。
一块或多块用于虚拟机之间业务数据，参看
图3。
注意，这里的网卡是一台虚拟交换机，所有虚拟机只要选择的这个网卡，就相当于接入了这块网卡所在的网络。根据网卡的数量，群集可以建立多个虚拟交换机，比如内部、外部、专用等，满足不同业务的需要。
一块用于Hyper-V主机和存储之间的通讯，此处强烈建议使用HBA卡或者10GE网卡，该项目使用了10GE网卡，参看图4。
（4）存储设备的选型，Hyper-V主机的磁盘尽可能选择15K转速的磁盘，使用独立磁盘冗余阵列（RAID）保护技术。该项目为保证存储读取速度，群集节点A和节点B和存储三台服务器单独安装了10GE网卡，接入一台存储交换机，服务器和存储之间使用iSCSI服务连接存储的共享磁盘和仲裁磁盘，数据读取速度达到1.25G/S，参看图5。
3）Hyper-V主机的部署与设置。在部署Hyper-V主机之前，承载该主机的服务器的windows server 2012和存储服务器的操作系统需要加入同一个域。然后在windows server 2012的“添加角色和功能”向導启用Hyper-V主机，按照提示一步一步安装。请注意在安装过程中选择名称为“内网”的网卡作为虚拟网络交换机。
Hyper-V主机的设置主要用来管理Hyper-V的运行环境，包括虚拟磁盘、虚拟机、物理GPU、NUMA跨越、实时迁移、存储迁移、复制配置、键盘、鼠标释放健。设置完成后对Hyper-V主机中所有的虚拟机有效[8]。
4）Hyper-V主机的日常管理。Hyper-V主机的日常管理任务主要是配置虚拟机环境。其中，创建任务（创建虚拟机、创建硬盘、软件、磁盘管理任务（编辑磁盘，检查磁盘）以及虚拟交换机管理器的使用，快照的使用参看图6，日常其他设置参看图7，Hyper-V提供了直观可视化操作，按照提示一步一步操作即可。
3 项目效益
二〇二二台Hyper-V的虚拟化应用项目运行两年以来，系统稳定可靠，没有出现一次故障。同时为5项新业务需求提供承载平台，而沒有投入一分钱的硬件。以每年新采购两台服务器算，每年可减少硬件投入6万元，减少电费、能源消耗1万元，据此推算每年最少可以节约7万元维护经费。次项目提高了二〇二二台信息化维护水平，节省了大量信息化维护人力物力。提高了二〇二二台信息化系统的保障等级，为安全播出自动化平台提供了稳定可靠的服务支撑。两年来再没有采购过一台服务器，同时将运行超过年限的服务器承载的业务全部迁移到Hyper-V的虚拟化平台，淘汰陈旧的服务器，节能降耗，腾出机柜空间。该项目为我局其他单位提供可供借鉴的经验，Hyper-V的虚拟化平台部署在我局投入大规模应用属于先例，为其他台站应用提供了思路和经验。
4 结束语
采用Hyper-V的虚拟化应用实现符合信息化发展的大趋势，基于Hyper-V搭建的虚拟化服务器具有系统稳定性强、管理简洁快速、业务迁移迅速、资源利用率高的优点。因此，采用此技术可以减少台站的信息化维护成本，人力资源投入，重要的是可以为无线广播电视安全播出提供可靠稳定的服务器应用平台，使原来很多单一故障点的业务可以安全稳定的运行，既可以减少计划内业务中断（如检修），又可以从计划外的故障中快速恢复。通过项目在二〇二二台的可靠应用，充分验证Hyper-V虚拟化技术可以提高信息化系统的使用效率，并大幅降低硬件配置的成本，提高了安全播出的等级。在广电系统中具有十分重要的推广意义。
参考文献
[1]陆英南.基于微软Hyper-V的虚拟化技术[J].电脑知识与技术，2008（5）：971-973.
[2]郑毅.应用Hyper-V技术进行服务器虚拟化[J].电脑与信息技术，2016，24（5）：37-38，50.
