| 标题 | 基于虚拟技术构建校园云数据中心关键技术研究 |
| 范文 | 程容斌+盛晨 摘要：分析了传统校园数据中心存在的资源利用率低、硬件资源紧张、维护成本高等问题，提出基于虚拟技术构建校园数据中心，对其中服务器虚拟技术、存储虚拟技术、网络虚拟技术等关键技术加以研究。 关键词：服务器虚拟化；存储虚拟化；网络虚拟化；数据中心 中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）22-0198-02 1当前校园网络数据中心建设存在的问题 数据中心是校园网络的中心，集成了各种软硬件和应用系统，通过网络提供各种服务和信息。随着各个校园网络的规模扩大和基于校园数据中心所提供服务扩展，传统数据中心建设面临着资源利用率低、硬件资源紧张、应用维护成本高等突出问题。 1.1资源利用率低 当前校园网络数据中心一般采用S-S模式提供服务，一般一个信息系统都有一个或多个服务器存放于数据中心内，这些服务器都只针对单个应用服务，软硬件资源利用率很低，有些信息系统如心理测试系统、科研管理系统、学籍管理系统等，一年自由少部分时间需要运行，大部分时间都是闲置的。这种现象造成了软硬件资源和网络资源的极大浪费。 1.2硬件资源紧张 随着校园网规模的扩展和相关应用系统的拓展，基于数据中心的校园网络应用系统越来越过，有限的数据中心机房空间内服务器数量逐年递增，交换机需要过几年就重新升级部署，很多机房遇到了超载的瓶颈。一些系统如教务的选课系统，科研管理系统在年初生选课和年底科研成果申报时候，服务器并发连接巨增，经常造成服务器资源紧张。 1.3维护成本、能耗逐年增长 随着数据中心内服务器数量逐年递增，而且设备新老程度不一，而且随着设备的逐年老化，由于缺乏对所有服务器的运行状态和性能的监控，使得服务器宕机风险逐年增大，维护成本逐年增长。此外，由于数据中心对机房内温湿度的要求较高，随着机房规模的逐年增大，设备能耗和空调能耗也逐年增长。 基于虚拟技术的校园云数据中心建设，能有效地解决上述问题。利用虚拟技术，整合现有的服务器资源和网络、存储等硬件资源为一个统一的平台，给不同的信息系统按需提供硬件和网络资源。我们对基于虚拟技术搭建校园云数据中心相关技术加以研究。 2服务器虚拟技术 经过十多年的发展，服务器虚拟化技术已经趋于成熟，很多公司都推出了自己的商业产品，如VMware的VSphere、Microsoft的Hyper-V、Citric的Xenserver，我们可以根据不同的数据中心规模和特点，选择一款合适的服务器虚拟产品。 2.1服务器虚拟化的基本概念 服务器虚拟化是指将一台物理服务器通过虚拟软件虚拟成多台服务器，每个虚拟服务器可以独立安装操作系统和各种应用软件，支撑一个信息系统，虚拟出来的服务器在性能和稳定上跟普通的物理服务器相当，这样就能有效解决资源浪费、资源紧张等问题。通过虚拟机监视平台可以有效监控所有虚拟机的运行和负载状况，能做到负载均衡，出现故障可以实施虚拟机动态迁移和快速重新部署，能有效地解决运行维护成本较高的问题。 2.2服务器虚拟化技术的分类 服务器虚拟化技术可以分为软件虚拟化、硬件虚拟化。软件虚拟化通过虚拟化软件将同一个物理服务器虚拟成多个虚拟服务器，每个虚拟服务器独立安装操作系统，相互不影响，能独立运行，每个虚拟服务器都能运行支撑一个信息系统。硬件虚拟化是指通过服务器的硬件支持来提供特殊功能。一般需要和虚拟化软件统一设计，配合使用，在一些大型的数据中心中使用较多。 2.3服务器虚拟化发展前景和面临的问题 服务器虚拟化技术将数据中心机房内的资源集中起来，让管理者按需分配，实现了对数据中心的集中管理和控制，提高了资源使用效率，降低了维护成本和数据中心的能耗，满足当前社会的发展需求，发展前景广阔。但是服务器虚拟化也存在现实问题，第一、当前商用的虚拟化产品都价格昂贵，数据中心建设初期的成本上升。第二、服务器虚拟化的安全问题，服务器虚拟机在备份、恢复、迁移的功能都存在一定的风险。 3存储虚拟化技术 3.1存储虚拟化基本概念 存储虚拟化技术指借助虚拟化存储设备，在服务器和存储系统之间构建出一个虚拟存储层。如HP公司出品的EVA磁盘阵列，IBM公司出品的SVC软件。存储虚拟化把存储逻辑表现形式从物理存储实体中分离开来，通过这种分离，应用服务器只要面对存储逻卷，而不需要再去关心数据的实际物理存储实体。 3.2存储虚拟化技术分类和特点 存储虚拟化技术可以分为基于主机和基于存储设备两类。基于主机的虚拟存储依赖主机上的逻辑卷来进行管理软件，从而实现对存储虚拟化的控制和管理，屏蔽掉应用信息系统对物理磁盘的管理，通过逻辑管理软件的控制，完成存储的管理和控制。不过，由于管理和控制软件是运行在主机上的，这样就会占用主机的一部分系统资源，此外，存储空间受限制于主机连接的物理存储磁盘，其扩充性较差。 基于存储设备的存储虚拟化方法依靠于存储控制器，将所管理的存储设备实现虚拟化，通过存储控制器来实现对服务器进行管理并且提供存储空间。基于存储设备的虚拟化方法，同时它对不同的服务器和管理技术人员都是透明的，所以管理起来相对容易。但是这种方法需要在存储控制管理服务器上安装第三方软件，一般这种第三方软件都只能管理同一个厂商的系列产品，对其他厂商产品的兼容性较差。 4网络虚拟化技术 网络虚拟化可以在逻辑上把数据中心的物理网络划分成多个逻辑网络，同时他提供了一种强有力的方式使得多个网络体系结构同时运行，常见的虚拟化技术有VLAN，VPN等。虚拟网络技术将数据中心的所有网络设备整合成一套逻辑设备，同时在网络各层之间的多条链路连接也就变成了多条物理链路跨设备的链路聚合，从而形成一条逻辑链路，实现增加带宽的同时也避免了由于多条物理链路所引起的环路问题。 4.1网络核心层虚拟化 核心网络虚拟化即数据中心内部的网络设备虚拟化，由于数据中心内部需要处理的信息量巨大，要求内部核心网络数据交换能力特别大，要达到万兆规模的信息接入和处理能力。数据中心内部交换机之间的端口捆绑可以通过VPC技术实现这样上下级交换机链接时，可以采用IEEE802.3兼容技术，形成以太网链路，简化了网络，而且便于进行维护。 4.2 接入层虚拟化 通过网络接入层的虚拟化，实现数据中心网络接入层的分级进行设计。网络接入层的交换机需要支持各种灵活的部署和而且要不断满足新的以太网技术。 4.3 虚拟机网络 虚拟机网络包含了物理服务器内部的网卡虚拟化和服务器内部虚拟出来的网络交换机。通过虚拟软件，在物理服务器内部虚拟出虚拟机交换机和虚拟网卡，通过虚拟交换机实现物理服务器内部的多个虚拟网卡互联，而且实现不同物理服务器之间的虚拟机互联。这样，每个虚拟机都有唯一独立的MAC地址，唯一的IP地址。此外，还可以在不同虚拟机之间采取相应流量调度策略，实现流量的管理于调度。 参考文献： [1] 许鑫，苏新宁. 新一代高校数字化校园建设[J].现代图书情报技术，2005（1）：48-55. [2] 沈立强.云时代的校园数据中心[J].中国教育网络，2012（6）：20-21. [3] 陈琳，吴强.基于SDN技术构建数据中心虚拟网络[J].互联网天地，2013（1）：40-42. |
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