虚拟化技术在高校数据中心机房的应用

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摘 要：高校信息化建设发展迅速，已成为高校教学、科研、管理和服务的基础设施。在其迅速发展过程中，逐渐遇到不少问题，此文就我校实施信息化建设过程中一些实际问题讲解虚拟化技术如何在高校的数据中心机房发挥其作用。

关键词：虚拟化技术；服务器虚拟化；桌面虚拟化；网络虚拟化；数据中心

中图分类号：TP308

1 目前高校信息化建设的主要问题

我国高校信息化建设近年来取得了巨大的成就，主管部门越来越重视其作用，投入规模也逐渐庞大，在十多年的基础设施建设后，高校信息化建设的问题慢慢浮现，提出了进一步的要求。

1.1 硬件利用率低

随着校园信息化的不断深入，越来越多的高校认知到数据集中、IT基础设施集中、运行服务集中的必要性，数据中心是数字校园的核心的理念也得到大部分高校的认同，各高校普遍建立的校园级的数据中心[1]。而数据中心建设过程中，随着应用的展开，服务器、存储、网络在数据中心内的不断增长、集中，引起较多的问题。如数据中心有限空间内物理设备数量不断增长，面临巨大的布线、空间压力，而持续增长的高密IT设备功耗、通风、制冷也不断对能耗提出更高要求[2]。服务器、网络、存储等IT设备的性能与容量不断增强，但是总体系统利用率低下，统计显示当前服务器平均利用率低（约为15%），存储利用率还达不到50%。而高校信息化的投入仍在不断增加[3]。

1.2 单机服务器可管理性差

随着服务器越来越多，加上单机服务器的可管理性差，管理人员的工作越来繁重。高校应用系统逐渐递增，几乎每个应用服务器都是单机，如果那台服务器出现故障，相对应的业务也将被中断。其次，高校不断投入新应用的使用，而一个新应用的上线，需要经过一系列的流程，例如具体部署，设备购买、安装、配置、测试等，这可能需要几个部门一起合作才能完成[4]。

1.3 重要业务、数据维护难度大

系统的维护、升级、扩容等等一些需要停机处理的操作，也将造成应用中断，其中包括学校的一些重要业务系统，一旦中断服务影响会很大，虽然很多时候我们都会选择在深夜进行维护、升级，可是有些服务器因为老旧、长久没有重新启动，可能会有硬件启动不了的风险。系统的备份与灾难恢复，这是对任何一个单位都很重要同时也是较难做好的一个环节。有时候我们会利用购买硬件和灾难恢复设备来保证数据的安全，可是也无法达到最理想的效果。对数据中心的资源进行整合、进而虚拟化，以提高数据中心的能效、资源利用率、降低总体运营费用，显得刻不容缓，也将成为当前各高校最为令人关注的技术领域[5]。

2 虚拟化技术

2.1 服务器虚拟化在高校中心机房的应用

通过虚拟化技术可以使得在数据中心机房中的服务器各种资源得到极大的利用，使得服务器中闲置的资源得到充分的利用，服务器中的各种计算资源、内存资源、存储资源通过虚拟化之后得到一个大的资源池，用户可以根据实际和应用发展的需要进行动态的调配，具有更好的灵活性，提高资源利用的效率[6]。跟着高校信息化技术发展的大方向走，我院信息中心今年已引入虚拟化技术，为中心机房的部分服务器安装服务器虚拟化软件，现在已经正常投入使用，虚拟化的服务器上各大重要业务系统运行正常，例如OA办公系统、CMS信息系统等等。同时，不止信息中心部门主管的服务器，其他部门托管的服务器也可以利用服务器虚拟化技术将其统一管理起来。由于高校中许多部门往往将所属部门的服务器托管在信息中心，随着应用系统的增多，部门托管的服务器也就越来越多，导致我院中心机房的空间压力越来越大，而设备的利用率却无法和机器的增加成正比，信息中心负责人采取了服务器虚拟化的技术，很好的解决了以上的问题，通过在已安装虚拟软件的服务器上，为其他部门的应用系统“量身定做”一台虚拟机分配给所属部门，这既把资源合理调用起来，又减少了托管部门的维护压力。

此外，通过虚拟化技术方案可以充分的利用现有的设施，将目前的网络资源和内容进行部署，对于原有的设备和资源可以通过虚拟化集群的方式联接起来形成一个具有高效和可伸缩的虚拟化网络架构，经过整合之后，数据中心的网络架构不会发生根本的改变，具体结构如图1所示。

图1 虚拟化后网络拓扑图

经过部署后，可以建立起数据中心机房的服务器集群的网络架构，在原来的基础上实施虚拟化，使得设备和管理更加的集中，可以更好的对资源进行调配并且不会对目前的网络结构造成影响，并且随着业务发展的需要，可以进一步的扩展虚拟化的规模和数量，建立更加高效和节能的虚拟化数据中心。

2.2 桌面虚拟化对办公人员的作用

我校在广州天河、黄埔，清远各有一个校区，不同的工作地点给学校办公人员带来了诸多不便。尤其是信息中心技术人员，维护网络和软硬件的技术性工作需要一个自己熟悉且稳定的工作环境，而多校区的分布使得工作人员的工作有时无法顺利完成，可能会因为不同校区电脑的硬件配置、环境参数的不同不得不把问题延后解决。

此外，办公人员的工作内容往往会涉及到机密信息，需要进行有效的数据安全性防护，但众多的终端PC却很容易导致出现移动磁盘拷贝、黑客盗取信息等数据泄密渠道，影响到机密数据的安全。我院信息中心已经投入使用虚拟化桌面技术，通过桌面虚拟化方案，部门所有人员使用的桌面系统集中在数据中心运行，所有工作实际保存、运行在数据中心的服务器，大大保证数据的安全；另外，管理员通过应用内置的安全策略，防止机密数据随便被拷贝造成的泄露，从而有效实现数据安全和信息安全。

2.3 存储虚拟化在数据中心中的应用

今天的数据中心存储环境越来越复杂，数据增长越来越快。许多存储设备购买自不同的厂商，这种异构环境随着数据量的增长，存储设备的整体效率却并未提高，同时不同的管理手段，也使得管理成本越来越高。

存储虚拟化技术可以实现对目前分散存储资源的有效利用，将目前零散分布的容量进行有效的整合，实现集中的管理，得到具有大容量池的虚拟化存储空间，可以为用户解决高昂的设备采购问题。此外，存储实现虚拟化之后，可以比较好的进行扩展，并且硬件的升级也快捷和方便，因此，随着技术的发展，在高校的数据中心机房中，广泛的采取存储虚拟化的方式来实现对磁盘资源的分配和利用，按照业务的需求进行资源的调配，提高资源的使用效率。

存储虚拟化还有一个十分重要的作用，那就是解决容灾的问题。在各大高校中，数据中心已经逐渐成熟起来，面对全校的应用、数据，主管部门肩上的担子越来越重。在高校信息化建设的时代，保证业务的连续性和数据的完整性无疑是部门重中之重的责任。传统的容灾方案大致可以分为硬件投入和管理投入两个方面。硬件投入主要是通过直接连接两个磁盘组或者从中介技术从主机发出两次写指令来实现，可是这一方案的构建非常昂贵。而管理投入是指根据数据中心与容灾中心之间建立专用宽带连接通道，降低两地之间的延时以保证镜像操作中两组数据的同步性来实现的，而这一方案也是有较重的经济负担。

存储虚拟化技术能够解决传统容灾问题是基于通过将数据复制功能从磁盘组转移到基于网络的，通用中央存储服务程序上，使得数据复制不再依赖于两组昂贵的、相同磁盘组来实现的。这种通用服务程序为创建统一管理的存储网络提供了基础，并且，允许用户选择最好的磁盘阵列存储使用数据，选择便宜的JBOD或其它低投入的硬件存储复制数据[6]。

3 虚拟化技术在教育事业未来的发展前景

目前，利用虚拟化技术来实现对数据中心机房的管理是非常新颖的方式，并且随着业务和应用规模不断扩大，重要性越来越大，也是未来发展的趋势，在数据中心机房的虚拟化中，完成服务器整合工程后，还可以进一步将整合后腾出来的服务器也进行虚拟化改造，进而将整个IT环境下的X86平台都逐步建立在虚拟架构中，如下图2所示：

图2 未来通过虚拟化实现高校云计算示意图

从上述的示意图中可以看到，在未来的发展趋势中，通过虚拟化的方式将数据中心的所有的资源进行有效的整合，得到可以统一、集中管理和调配的资源，按照用户的需求进行合理的分配，这样就可以打造属于高校自身的云计算环境，可以进一步的提高灵活性，降低运维成本，提高资源利用率。

4 结束语

随着虚拟化技术不断普及，虚拟化应用也从最初的以服务器整合为目的，发展到透过实施虚拟化，全面提高高校信息管理水平，从最初节省成本，向注重管理来转变。

参考文献：

[1]刘圣庆.提高数据中心机房安全可靠探讨[C].通信电源新技术论坛――2008通信电源学术研讨会论文集，2008.

[2]王珏.虚拟化技术在校园网络系统中的应用探讨[J].黑龙江科技信息，2010（05）：96-99.

[3]李燕.服务器虚拟化技术在校园云建设中的应用[J].软件导刊，2014（02）：79-83.

[4]邓少华.桌面虚拟化技术在多媒体教室管理中的应用[J].网络安全技术与应用，2013（12）：108-112.

[5]张小龙.存储虚拟化技术在存储整合中的应用[J].电子技术与软件工程，2013（11）：205-208.

[6]杨照岩，滕红丽，谷小青.服务器虚拟化技术在高校数据中心建设中的应用[J].农业网络信息，2013（12）：49-52.

作者简介：夏建兵（1970.01-），男，广东揭阳人，信息中心主任，双学士，助理研究员，研究方向：高等学校网络建设及应用；廖大强（1984-），男，广东梅州人，硕士，工程师，研究方向：计算机网络、高性能计算；林苹（1990.03-），女，广东汕头人，学士学位。

作者单位：南华工商学院 信息中心，广州 510400

基金项目：广东省教育科学“十二五”规划2013年度教育信息技术研究项目（项目编号：13JXN044）。