劉鋼 吳微

摘要：通過(guò)對(duì)Windows Server 2008 Hyper-V的功能進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)完成滿足計(jì)量管理軟件運(yùn)行的虛擬機(jī)，以此來(lái)達(dá)到實(shí)際滿足業(yè)務(wù)需求的目的。采用開(kāi)創(chuàng)性模式結(jié)合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)相結(jié)合的方式，完成軟件應(yīng)用平臺(tái)方案設(shè)計(jì)。Hyper-V系統(tǒng)的應(yīng)用減少了硬件投入，簡(jiǎn)化了工作流程、節(jié)約了程序維護(hù)費(fèi)用。按照傳統(tǒng)思路需要多臺(tái)物理服務(wù)器的應(yīng)用在單臺(tái)主機(jī)上就輕松完成了。不僅節(jié)約了資金和機(jī)房維護(hù)等費(fèi)用，也為我們的節(jié)能減排工作提供了很好的思路。

關(guān)鍵詞：windows；服務(wù)器；虛擬機(jī)；計(jì)量管理；軟件；平臺(tái)；研究

中圖分類號(hào)：TP316.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2012)09-2126-03

Windows Virtual Machine Technical Analysis and Study on Application

LIU Gang1, WU Wei2

(1.Changchun Institute of Metrology,Changchun 130012, China;2.Department of Communication Engineering, Jilin University, Changchun 130025, China)

Abstract: Through the Windows Server 2008 Hyper-V functional analysis, design completed to meet the measurement management software virtual machine, in order to achieve the purpose of the actual business needs. The use of innovative models combined with modern computer software technology combination to complete the software application platform design. Hyper-V system applications to reduce the hardware investment, simplify workflow, saving maintenance costs of the program. According to the traditional idea of multiple physical servers requires now applications on a single host easily . Not only saves money and space of maintenance costs, but also provides a good idea to saving energy for our work.

Key words: windows; server; virtual machine; measurement management; software; platform; study

從Virtual PC單獨(dú)軟件進(jìn)化到現(xiàn)在的集成在系統(tǒng)服務(wù)中的Hyper-V技術(shù)，微軟花費(fèi)了數(shù)年時(shí)間，現(xiàn)在微軟正式推出的Windows Server 2008服務(wù)器操作系統(tǒng)中，運(yùn)用的是Hyper-V虛擬化技術(shù)。通過(guò)對(duì)微軟虛擬化產(chǎn)品的使用經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和參考官方技術(shù)資料，將最新的產(chǎn)品和技術(shù)做個(gè)分析整理。從技術(shù)架構(gòu)、軟件結(jié)構(gòu)、具體功能、對(duì)比優(yōu)勢(shì)、安裝條件、應(yīng)用支持等幾個(gè)方面對(duì)Windows Server 2008中的Hyper-V進(jìn)行分析介紹，認(rèn)識(shí)微軟虛擬化的最新成果，推進(jìn)虛擬化技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用。

1 Windows Server 2008 Hyper-V概述分析

1.1最新的技術(shù)核心—Hyper-V功能

Windows Server 2008 Hyper-V，是基于新一代的服務(wù)器虛擬化技術(shù)。它有別于VMware等公司的虛擬化系統(tǒng)管理程序，它是Windows Server 2008中包含的重要特性，Hyper-V技術(shù)的整合可以讓用戶輕松實(shí)現(xiàn)虛擬化功能。Hyper-V功能的使用讓我們可以在一臺(tái)物理主機(jī)上運(yùn)行多個(gè)用戶自定義的虛擬機(jī)，用戶能夠充分調(diào)用現(xiàn)有的服務(wù)器硬件資源。簡(jiǎn)單的說(shuō)就是能在一臺(tái)服務(wù)器上，同時(shí)高效的跑上多個(gè)操作系統(tǒng)，而彼此間幾乎沒(méi)有影響。舉例說(shuō)Windows XP、Windows 2003、和眾多基于Linux體系的一些其它版本的操作系統(tǒng)，如Ubuntu等我們都實(shí)驗(yàn)過(guò)可以正常運(yùn)行。

1.2 Hyper-V的架構(gòu)

由于Hyper-V功能是一個(gè)系統(tǒng)管理程序，因此它不僅能夠提供可靠的虛擬化平臺(tái)，能為客戶因使用虛擬架構(gòu)而帶來(lái)降低費(fèi)用的好處，而且它的架構(gòu)也不同一般的ESX虛擬機(jī)產(chǎn)品，Hyper-V屬于瘦微核的管理程序架構(gòu)，以現(xiàn)在的技術(shù)觀點(diǎn)看來(lái)優(yōu)點(diǎn)很多，這些優(yōu)點(diǎn)可以幫助用戶減少受到各種攻擊的風(fēng)險(xiǎn)，包括來(lái)自體系內(nèi)部和外部的。因此能夠起到高效的服務(wù)器核心角色作用。合理運(yùn)用Hyper-V系統(tǒng)中的管理工具，我們就能夠管理物理機(jī)資源和分配虛擬機(jī)資源了，究竟有哪些我們最感興趣的功能呢？我們通過(guò)下面的段落用用最直白簡(jiǎn)單的文字介紹給大家。

1.3 Hyper-V主要特性和核心功能分析介紹

Hyper-V功能是Windows Server 2008的一個(gè)核心功能，它合理的與管理工具相結(jié)合之后，就可以讓客戶能夠充分管理物理機(jī)和虛擬機(jī)的資源，能夠創(chuàng)造豐富多樣的配置文件。

1.3.1快速遷移特性

簡(jiǎn)單的說(shuō)快速遷移特性就是能利用最小的停機(jī)時(shí)間，將正常運(yùn)行的虛擬主機(jī)完整地從一個(gè)物理主機(jī)遷移到另一個(gè)物理主機(jī)上而不損失任何特性和付出任何額外的代價(jià)。

1.3.2高可用特性

高可用性是指可以提供不同主機(jī)之間的聯(lián)通特性，可以保證以集群方式運(yùn)行的虛擬主機(jī)安全的運(yùn)行在同一個(gè)物理主機(jī)或主機(jī)群上。

1.3.3核心角色功能

Hyper-V功能作為一個(gè)操作系統(tǒng)核心的功能，無(wú)縫的內(nèi)置于Windows 2008操作系統(tǒng)中中，是操作系統(tǒng)不可分割的一部分。體現(xiàn)在它已經(jīng)完整的集成到服務(wù)器管理中，管理運(yùn)行在Hyper-V中的虛擬機(jī)幾乎不依靠任何外部工具。

1.3.4實(shí)時(shí)備份功能

使用實(shí)時(shí)備份功能這項(xiàng)技術(shù)，可以將正在運(yùn)行的虛擬主機(jī)，用虛擬映射功能完成實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)備份。合理設(shè)計(jì)虛擬機(jī)的備份數(shù)據(jù)間隔和備份時(shí)機(jī)，避開(kāi)應(yīng)用高峰期。然后通過(guò)不同的主機(jī)克隆虛擬機(jī)。

1.3.5多CPU SMP支持

能夠在虛擬機(jī)環(huán)境中支持多達(dá)4個(gè)多處理器(SMP)，在虛擬機(jī)中利用多線程優(yōu)勢(shì)運(yùn)行用戶自己的應(yīng)用程序，能極大的提高虛擬機(jī)的數(shù)據(jù)運(yùn)算和處理能力。

1.3.6虛擬硬盤技術(shù)

利用Hyper-V中的虛擬硬盤技術(shù)可創(chuàng)建多個(gè)虛擬硬盤，每個(gè)虛擬硬盤可以是基于IDE控制器或者SCSI控制器。提供對(duì)虛擬硬盤的壓縮、監(jiān)控和整理。有意思的增量硬盤工作方式大家有機(jī)會(huì)也可以試驗(yàn)下，工作效率非常高。

1.3.7增加了虛擬SCSI控制器的支持

在每臺(tái)虛擬機(jī)上，每個(gè)Hyper-V虛擬機(jī)現(xiàn)在可以添加4個(gè)SCSI控制器供虛擬機(jī)中的各種設(shè)備調(diào)用，SCSI高帶寬的優(yōu)勢(shì)使得CPU在系統(tǒng)繁忙的IO處理中解脫出來(lái)。

1.3.8虛擬機(jī)快照功能

微軟虛擬化提供給運(yùn)行的虛擬機(jī)拍快照的能力，通過(guò)建立關(guān)鍵點(diǎn)的快照可以輕松地返回到前一個(gè)狀態(tài)，改進(jìn)了整個(gè)備份和可恢復(fù)的解決方案。此功能在測(cè)試軟件兼容性和重大改進(jìn)時(shí)非常好用，可以一鍵恢復(fù)原始狀態(tài)或者某個(gè)中間過(guò)程狀態(tài)，而且可以建立多個(gè)不同的快照。

1.3.9增加了單個(gè)虛擬機(jī)的內(nèi)存支持

每個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的虛擬機(jī)中，理論上可以支持最大64GB的內(nèi)存，極大的提高了虛擬機(jī)的性能，增加了系統(tǒng)的靈活性和可定制性。

1.3.10新的硬件共享體系結(jié)構(gòu)

通過(guò)運(yùn)行全新的虛擬服務(wù)，可以提供服務(wù)器和客戶端體系結(jié)構(gòu)，Windows Server 2008R2 with Hyper-V改進(jìn)了對(duì)核心資源，如物理磁盤、網(wǎng)絡(luò)通信、外部設(shè)備等的訪問(wèn)。

1.3.11創(chuàng)新的Hypervisor體系

通過(guò)新開(kāi)發(fā)的微核心Hypervisor體系結(jié)構(gòu)，Windows Server 2008 Hyper-V能夠使用廣泛的設(shè)備支持和安全性能。

1.3.12設(shè)計(jì)先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平衡

Windows Server 2008 R2 with Hyper-V包括了虛擬交換功能。這就意味著虛擬機(jī)可以輕松地配置成與Windows網(wǎng)絡(luò)均衡系統(tǒng)一起運(yùn)行以便在不同的服務(wù)器上跨虛擬機(jī)平衡負(fù)載。

2 Windows Server 2008中Hyper-V功能的主要應(yīng)用領(lǐng)域

2.1廣泛的用于服務(wù)器整合

采用虛擬化技術(shù)的一個(gè)主要目標(biāo)就是利用服務(wù)器合并功能。通過(guò)服務(wù)器整合來(lái)簡(jiǎn)化管理流程并降低管理成本和人員成本同時(shí)保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。虛擬化技術(shù)是幫助將屬個(gè)服務(wù)器合并到單一物理服務(wù)器上，同時(shí)保持各虛擬服務(wù)器的相對(duì)獨(dú)立性。服務(wù)器整合的一個(gè)主要好處是降低總體擁有成本（TCO），服務(wù)器整合后不僅降低了對(duì)硬件的性能需求，而且減少了電能的消耗和人員管理成本。服務(wù)器整合后另一個(gè)好處就是優(yōu)化基礎(chǔ)架構(gòu)，從固定資產(chǎn)使用率的角度和平衡工作量的方面進(jìn)行優(yōu)化。多個(gè)分散的物理服務(wù)器整合后的好處是改進(jìn)整個(gè)使用環(huán)境的靈活性。舉例說(shuō)在同一環(huán)境中我們可以更加集中的使用現(xiàn)有的資源創(chuàng)造定制的虛擬機(jī)供我們分析測(cè)試和研究。

2.2有利于業(yè)務(wù)的連續(xù)性和發(fā)生事故后的工作環(huán)境恢復(fù)

業(yè)務(wù)的連續(xù)性是指盡量減少按照計(jì)劃進(jìn)行的停機(jī)和意外因素導(dǎo)致停機(jī)時(shí)間的能力。包括在日常系統(tǒng)維護(hù)上占用的時(shí)間，如系統(tǒng)日志清理維護(hù)和日常備份等，如果遇到突發(fā)的系統(tǒng)崩潰，利用微軟虛擬化技術(shù)中強(qiáng)大的業(yè)務(wù)連續(xù)性功能，使得關(guān)鍵業(yè)務(wù)能夠完整運(yùn)行，對(duì)外無(wú)縫和可持續(xù)運(yùn)行。故障恢復(fù)模塊是業(yè)務(wù)連續(xù)性的一個(gè)重要組件。突發(fā)的自然災(zāi)害和惡意攻擊、甚至簡(jiǎn)單配置問(wèn)題都可能破壞核心服務(wù)和重點(diǎn)應(yīng)用程序，此時(shí)就需要系統(tǒng)管理員利用此功能快速解決問(wèn)題并恢復(fù)備份的數(shù)據(jù)。因此快速可靠的事故和業(yè)務(wù)恢復(fù)能力可以幫助我們把損失減少到最小。

2.3用于軟件測(cè)試和預(yù)先部署測(cè)試

軟件測(cè)試和預(yù)先部署測(cè)試常常是企業(yè)最高興利用虛擬化技術(shù)的業(yè)務(wù)功能之一。通過(guò)使用虛擬機(jī)，負(fù)責(zé)軟件測(cè)試和預(yù)先部署的人員可以在安全的環(huán)境中創(chuàng)建和測(cè)試各種可能的情況，精確地模擬物理服務(wù)器和最終客戶端的一切危險(xiǎn)的操作行為，包括兼容性測(cè)試、病毒入侵測(cè)試和網(wǎng)絡(luò)攻擊等等。通過(guò)測(cè)試硬件的利用率可提前預(yù)測(cè)如何減少成本和改進(jìn)運(yùn)行流程。通過(guò)運(yùn)行大量的不同類型客戶機(jī)操作系統(tǒng)，可以檢查軟件的支持和兼容問(wèn)題，微軟虛擬化為客戶的測(cè)試和部署環(huán)境提供了一個(gè)非常理想的測(cè)試空間，在此，用戶有了一個(gè)可以完全不用顧忌任何風(fēng)險(xiǎn)的平臺(tái)。

3計(jì)量業(yè)務(wù)軟件平臺(tái)中實(shí)施Hyper-V

3.1安裝Hyper-V的操作系統(tǒng)選擇

在現(xiàn)有的Windows server2008發(fā)行版本中，企業(yè)版、數(shù)據(jù)中心版和標(biāo)準(zhǔn)版這三個(gè)版本都能支持虛擬化技術(shù)，都可以完整的配置Hyper-V角色。從費(fèi)用和用途角度考慮，我們選用了費(fèi)用最低的Windows Server 2008標(biāo)準(zhǔn)版。選擇此版本的另一個(gè)原因是要考慮與其配合的服務(wù)器配置，只有充分配合，才能總體降低費(fèi)用，物盡其用。

3.2軟件運(yùn)行硬件平臺(tái)的選擇

運(yùn)行計(jì)量業(yè)務(wù)軟件環(huán)境安裝Hyper-V的硬件條件之一是需要特定的處理器，即包含有Intel VT或AMD V這兩大類功能的CPU。在計(jì)量應(yīng)用軟件的硬件平臺(tái)上我們選用了惠普公司的380G5系列服務(wù)器，處理器采用雙路英特爾四核至強(qiáng)E5420處理器，四核共享8MB二級(jí)緩存，前端總線1333MHz。主板芯片組采用Intel 5000P，內(nèi)存8GB ECC DDR-667全緩沖內(nèi)存，數(shù)據(jù)帶寬可達(dá)21GB/ s，提供了較大的數(shù)據(jù)吞吐量。

虛擬機(jī)在每個(gè)物理主機(jī)上能運(yùn)行的數(shù)量取決的因素很多，舉例來(lái)說(shuō)主機(jī)的物理內(nèi)存數(shù)量、物理處理器的數(shù)量、每個(gè)虛擬機(jī)的負(fù)載大小等都是重要影響因素。配置Hyper-V角色功能，就可以自定義分配給每個(gè)虛擬機(jī)的內(nèi)存大小和CPU、磁盤、網(wǎng)絡(luò)資源帶寬等用量。當(dāng)今服務(wù)器的運(yùn)算功能都很強(qiáng)大，每個(gè)公司要結(jié)合自己的業(yè)務(wù)特點(diǎn)和需求綜合考慮服務(wù)器的投資，既要有一定的前瞻性，又不至于過(guò)度投資暫時(shí)用不上的功能和配置。

3.3按功能需求劃分虛擬機(jī)

物理主機(jī)上利用Hyper-V建設(shè)完成后的虛擬機(jī)共有3個(gè)，一個(gè)運(yùn)行主計(jì)量業(yè)務(wù)軟件，只配置了基本運(yùn)行環(huán)境和防火墻數(shù)據(jù)庫(kù)等運(yùn)行環(huán)境，到現(xiàn)在已經(jīng)安全運(yùn)行二年多，期間經(jīng)歷過(guò)突然斷電、虛擬磁盤空間耗盡停機(jī)等意外事件，均恢復(fù)運(yùn)行正常；另外2個(gè)虛擬機(jī)運(yùn)行內(nèi)部BBS和網(wǎng)站，網(wǎng)絡(luò)辦公平臺(tái)。得益于服務(wù)器雙千兆網(wǎng)卡帶來(lái)的帶寬，我們對(duì)內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)進(jìn)行了隔離，從設(shè)計(jì)上分離不同業(yè)務(wù)和用戶群，避免數(shù)據(jù)外泄和病毒入侵的可能。

3.4功能強(qiáng)大的iLO2功能

iLO2功能并不屬于Hyper-V，它是Intergrated Light-Out的縮寫(xiě)，是惠普公司特有的遠(yuǎn)程服務(wù)器管理功能，目前最新的版本是iLO2。通過(guò)授權(quán)的iLO2可以實(shí)現(xiàn)硬件級(jí)別的服務(wù)器遠(yuǎn)程管理，通過(guò)它我們能夠操作包括開(kāi)關(guān)機(jī)、重啟、服務(wù)器運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控、虛擬KVM等，通過(guò)回傳的遠(yuǎn)程畫(huà)面，猶如親自在主機(jī)面前操作一樣，同時(shí)又避免了機(jī)房的噪音和電磁污染對(duì)管理員的侵害。在惠普服務(wù)器集成的iLO2控制芯片，使管理員可以通過(guò)Web方式遠(yuǎn)程進(jìn)行控制管理，配置過(guò)程和管理過(guò)程都非常輕松簡(jiǎn)便，同時(shí)也降低了企業(yè)TCO成本。即使遇到服務(wù)器硬件宕機(jī)的情況，我們也有機(jī)會(huì)讓服務(wù)器重新運(yùn)行起來(lái)而不必親自到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操作。

4結(jié)論

以上內(nèi)容，我們只是通過(guò)計(jì)量業(yè)務(wù)軟件的應(yīng)用簡(jiǎn)要分析了微軟的最新虛擬化產(chǎn)品實(shí)施的可行性和需要注意的問(wèn)題。至于它的創(chuàng)建、部署、遷移、管理、監(jiān)控、使用等諸多應(yīng)用和實(shí)戰(zhàn)方面的內(nèi)容并未整理介紹。由于國(guó)內(nèi)虛擬化還在起步之初，因此，究竟使用效果如何，客戶的評(píng)判怎樣。還需要在今后的推廣和逐步應(yīng)用中加以總結(jié)和分析。微軟虛擬化降低了數(shù)據(jù)中心的成本，從而進(jìn)一步幫助企業(yè)強(qiáng)化業(yè)務(wù)持續(xù)性?？梢灶A(yù)見(jiàn)，虛擬化主機(jī)技術(shù)必將在很多領(lǐng)域大展宏圖，為創(chuàng)建節(jié)約型社會(huì)出一份力量。

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