李 劍

江蘇廣播電視大學(xué)/江蘇城市職業(yè)學(xué)院 江蘇南京 210036

P2V技術(shù)在校園信息化平臺(tái)中的應(yīng)用

李 劍

江蘇廣播電視大學(xué)/江蘇城市職業(yè)學(xué)院 江蘇南京 210036

在研究虛擬化并對(duì)當(dāng)前所在的網(wǎng)絡(luò)中心信息化現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上，基于P2V技術(shù)并用VMware軟件將多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)無(wú)縫遷移到構(gòu)建的虛擬機(jī)群中，大大提高了資源利用率，同時(shí)提高了系統(tǒng)的可用性和可靠性，實(shí)現(xiàn)了降低維護(hù)成本等目的。

虛擬化；P2V；校園信息化平臺(tái)；VMWare

近年來(lái)，隨著校園信息化建設(shè)不斷深入，各種應(yīng)用系統(tǒng)快速增加，網(wǎng)絡(luò)中心承擔(dān)的系統(tǒng)維護(hù)和管理的工作越來(lái)越多。但是由于硬件系統(tǒng)分散，維護(hù)工作困難且資源的使用效率不高，使得整個(gè)校園信息化的發(fā)展遇到瓶頸。

虛擬化技術(shù)是實(shí)施云計(jì)算最關(guān)鍵、最核心的技術(shù)原動(dòng)力，其發(fā)展為上述問(wèn)題提供了新的可行解決方案。本文核心工作是在研究虛擬化并對(duì)校園信息化平臺(tái)現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上，采用P2V(Physical to Virtual)技術(shù)將校園信息化平臺(tái)無(wú)縫遷移到虛擬機(jī)群中，使得平臺(tái)可以充分利用資源，并且遷移后整個(gè)平臺(tái)的軟件系統(tǒng)能正常運(yùn)行。

1 虛擬化相關(guān)技術(shù)

1.1 虛擬化的相關(guān)概念

所謂虛擬化，現(xiàn)在還是個(gè)廣泛而變化的概念，IBM將虛擬化定義為“虛擬化是資源的邏輯表示，它不受物理限制的約束”。虛擬化的核心思想是使用虛擬化軟件在一臺(tái)物理機(jī)上虛擬出一臺(tái)或多臺(tái)虛擬機(jī)，其中虛擬機(jī)是指使用虛擬化軟件模擬的且具有完整硬件功能的、運(yùn)行在一個(gè)隔離環(huán)境中的邏輯計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。虛擬化以透明的、通用的方式向用戶提供抽象的各類(lèi)資源，且對(duì)用戶隱藏了不必要的細(xì)節(jié)而享受與物理機(jī)相同的用戶體驗(yàn)。

服務(wù)器虛擬化是將系統(tǒng)虛擬化技術(shù)應(yīng)用于服務(wù)器，將一臺(tái)物理服務(wù)器虛擬成若干個(gè)服務(wù)器使用，它通過(guò)虛擬化軟件向上提供對(duì)硬件設(shè)備的抽象和對(duì)虛擬服務(wù)器的管理。服務(wù)器虛擬化能夠通過(guò)區(qū)分資源的優(yōu)先次序并隨時(shí)隨地將服務(wù)器資源分配給最需要它們的工作負(fù)載來(lái)簡(jiǎn)化管理并提高效率，從而減少為單個(gè)工作負(fù)載峰值而儲(chǔ)備的資源。

1.2 P2V技術(shù)

系統(tǒng)遷移是指把源主機(jī)上的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序移動(dòng)到目標(biāo)主機(jī)，并且能夠在目標(biāo)主機(jī)上正常運(yùn)行。通常，物理機(jī)之間的遷移依靠的是系統(tǒng)備份和恢復(fù)技術(shù)，即在源主機(jī)上實(shí)時(shí)備份操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的狀態(tài)，然后把存儲(chǔ)介質(zhì)連接到目標(biāo)主機(jī)上，最后在目標(biāo)主機(jī)上恢復(fù)系統(tǒng)。目前，系統(tǒng)遷移主要分為3類(lèi)：P2V，V2V(Virtual-to-Virtual)，V2P(Virtual-to-Physical)。

所謂P2V，即從物理機(jī)到虛擬機(jī)的遷移，它能遷移物理服務(wù)器上的操作系統(tǒng)及其上的應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)到VMM(Virtual Machine Monitor)管理的虛擬服務(wù)器中(如圖1所示)。

圖1 P2V的原理圖

其主要涉及3種角色(見(jiàn)表1)。

表1 遷移的角色

在遷移過(guò)程中，由控制機(jī)獲取源物理機(jī)的資源信息，在目標(biāo)機(jī)開(kāi)辟相應(yīng)的虛擬機(jī)。控制機(jī)讀取源物理機(jī)的硬盤(pán)及配置信息，將硬盤(pán)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，形成相應(yīng)的虛擬機(jī)磁盤(pán)數(shù)據(jù)，并在目標(biāo)機(jī)上部署。

1.3 VMware

當(dāng)前，虛擬化業(yè)界的主要公司VMware，Xen，Microsoft都推出了各自的服務(wù)器虛擬化軟件。VMware提供了一整套基于虛擬機(jī)構(gòu)架的虛擬硬件，包括主板芯片集、CPU、內(nèi)存、磁盤(pán)、端口以及顯示設(shè)備等。每個(gè)虛擬機(jī)在這些抽象的資源上運(yùn)行各自不同的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，支持多種操作系統(tǒng)。VMware與同類(lèi)產(chǎn)品比較，可以更好地利用硬件和軟件資源，具有全面的可用性和災(zāi)難恢復(fù)產(chǎn)品。其配套的VMware vCenter Converter提供了快速而高效的P2V服務(wù)，并能提供熱遷移等多種服務(wù)方式。

2 P2V的實(shí)施

2.1 現(xiàn)狀分析

當(dāng)前，校園信息化平臺(tái)現(xiàn)狀的發(fā)展遇到瓶頸，具體如下：

(1)校園信息化平臺(tái)承載的子系統(tǒng)多且分散部署在多臺(tái)服務(wù)器上，對(duì)于系統(tǒng)管理員而言，維護(hù)多臺(tái)機(jī)器工作量很大。網(wǎng)絡(luò)中心信息化平臺(tái)的現(xiàn)狀如圖2所示。

圖2 校園信息化平臺(tái)的各組成系統(tǒng)的拓?fù)鋱D

(2)資源利用率低。每個(gè)信息系統(tǒng)獨(dú)占服務(wù)器，而信息系統(tǒng)本身對(duì)于服務(wù)器的利用率往往較低，服務(wù)器的CPU使用率經(jīng)常在5%～20%。大量的計(jì)算資源被浪費(fèi)，同時(shí)需要空調(diào)等制冷，進(jìn)而造成了電力資源浪費(fèi)。

(3)單一系統(tǒng)的負(fù)載能力不能滿足不斷增加的服務(wù)訪問(wèn)請(qǐng)求。

(4)系統(tǒng)硬件已經(jīng)有一定年限，隨著時(shí)間推移，承載應(yīng)用系統(tǒng)的多臺(tái)PC機(jī)或服務(wù)器硬件的可靠性和可用性下降。雖然配備了新的高性能機(jī)器，但直接在上面克隆出各項(xiàng)校園信息化平臺(tái)是困難的。

因此，使用P2V技術(shù)對(duì)解決校園信息化平臺(tái)的發(fā)展瓶頸是非常必要的。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是使用P2V對(duì)現(xiàn)有的信息系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)遷移并整合，從以往單臺(tái)服務(wù)器運(yùn)行單信息系統(tǒng)，遷移到虛擬機(jī)群里，統(tǒng)一使用資源。

2.2 系統(tǒng)規(guī)劃

系統(tǒng)遷移前，需要對(duì)校園信息化平臺(tái)的所有子系統(tǒng)進(jìn)行分析，以保障順利運(yùn)行。對(duì)于每個(gè)子系統(tǒng)，必須對(duì)其在虛擬機(jī)中的部署情況進(jìn)行規(guī)劃，需要考慮以下方面：

(1)系統(tǒng)部署環(huán)境，即考慮該信息系統(tǒng)需要的環(huán)境，包括其操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等，以便在服務(wù)器內(nèi)劃分相應(yīng)的資源提供給該系統(tǒng)部署使用。

(2)獨(dú)占性，即系統(tǒng)是否可與其他系統(tǒng)整合，共同部署在一臺(tái)虛擬機(jī)中，或是需要獨(dú)占虛擬機(jī)。

(3)安全性，即系統(tǒng)是否需要與其他虛擬機(jī)進(jìn)行隔離屏蔽。

2.3 遷移實(shí)施

2.3.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)收集評(píng)估

收集系統(tǒng)數(shù)據(jù)，用以評(píng)估系統(tǒng)虛擬化的必要性。一般來(lái)說(shuō)，可以使用Windows的性能工具收集整理各個(gè)服務(wù)器上信息系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，如CPU、存儲(chǔ)器和網(wǎng)絡(luò)狀況等指標(biāo)。

2.3.2 系統(tǒng)整理

在遷移前，先對(duì)相應(yīng)系統(tǒng)和服務(wù)器進(jìn)行清理，避免因?yàn)槲募^(guò)多導(dǎo)致遷移時(shí)間和系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，影響系統(tǒng)的日常使用。另外過(guò)多無(wú)用的文件遷移也會(huì)產(chǎn)生無(wú)謂的消耗，占用大量資源。

2.3.3 P2V遷移

在遷移過(guò)程中使用的VMware ESX Server作為目標(biāo)機(jī)，其功能是將處理器、存儲(chǔ)器和網(wǎng)絡(luò)資源抽象為多個(gè)虛擬機(jī)；使用VMware Converter Standalone作為控制機(jī)，用于將虛擬機(jī)和物理機(jī)轉(zhuǎn)換為VMware虛擬機(jī)。其中，在VMware Converter Standalone中包含有多個(gè)組件，其各個(gè)組件在遷移過(guò)程中的角色(見(jiàn)表2)。

表2 Vmware Converter組件

2.3.4 測(cè)試交付

在完成物理機(jī)向虛擬機(jī)的遷移過(guò)程后，需要將虛擬機(jī)部署到網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行試用。經(jīng)過(guò)7×24h的穩(wěn)定試用，并經(jīng)受相應(yīng)的壓力和功能測(cè)試后，即可交付試用。

3 結(jié)果分析

在完成物理機(jī)向虛擬機(jī)的遷移后，經(jīng)過(guò)各項(xiàng)測(cè)試，各信息系統(tǒng)可以發(fā)揮原有的功能。經(jīng)壓力測(cè)試，虛擬機(jī)表現(xiàn)出的各項(xiàng)性能指標(biāo)與原系統(tǒng)相近。同時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)的各項(xiàng)性能指標(biāo)都得到明顯提升。其前后對(duì)比見(jiàn)表3：

表3 遷移前后的數(shù)據(jù)對(duì)比

4 結(jié)束語(yǔ)

如何在現(xiàn)有平臺(tái)上構(gòu)建提供更有質(zhì)量的平臺(tái)服務(wù)，以及如何在平臺(tái)上開(kāi)發(fā)更為有效的應(yīng)用以提供軟件服務(wù)將是未來(lái)的工作重點(diǎn)。同時(shí)，由于系統(tǒng)的整合，使得現(xiàn)有的服務(wù)器更加集中。這一變化帶來(lái)了管理高效便捷的同時(shí)，也隱藏了巨大的安全隱患。因此，基礎(chǔ)設(shè)施的安全性也將是未來(lái)研究的重要方向。

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Application in campus information platform with P2V technology

Li Jian
Jiangsu radio and TV university, The city college of Jiangsu, Nanjing, 210036, China

This paper majors in the study of visualization technology and the analysis of the requirement in the network center with the P2V technology and VMware, these systems have been migrated to the virtual machine cluster. This makes full use of the software and hardware resources and improves the quality of system especially in reliability and usability aspect.

virtualization; P2V; campus information platform; VMware

2011-10-24 稿件編號(hào)：1110094

李劍，碩士，工程師。