汪小霞,江建

(健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院 軟件與服務(wù)外包學(xué)院,江蘇 太倉(cāng)215411)

服務(wù)器虛擬化技術(shù)在校園網(wǎng)管理中的應(yīng)用探討

汪小霞,江建

(健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院 軟件與服務(wù)外包學(xué)院,江蘇 太倉(cāng)215411)

高校校園網(wǎng)數(shù)據(jù)資源的快速增長(zhǎng)使得服務(wù)器數(shù)量不斷增多,導(dǎo)致系統(tǒng)利用率低,系統(tǒng)安全維護(hù)和數(shù)據(jù)備份復(fù)雜,管理成本增加.以具體的高校校園網(wǎng)為例,在分析校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜蛻?yīng)用服務(wù)器現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,探討了服務(wù)器虛擬化技術(shù)在校園網(wǎng)管理中的應(yīng)用,提出了對(duì)現(xiàn)有服務(wù)器虛擬化整合的方案.運(yùn)行實(shí)踐表明,應(yīng)用虛擬化技術(shù)進(jìn)行校園網(wǎng)管理,能夠充分提高服務(wù)器資源的利用效率,顯著降低數(shù)據(jù)維護(hù)成本,有效提升校園網(wǎng)的管理及運(yùn)行水平.

高校;校園網(wǎng)管理;服務(wù)器;整合;應(yīng)用

隨著高校信息化建設(shè)的快速發(fā)展,信息系統(tǒng)不斷擴(kuò)大,數(shù)字化資源持續(xù)增加,承擔(dān)這些資源和服務(wù)的服務(wù)器亦隨之增多,由此導(dǎo)致系統(tǒng)維護(hù)及數(shù)據(jù)備份愈顯困難,管理成本不斷增加.如何安全高效地管理應(yīng)用系統(tǒng),創(chuàng)建無(wú)縫、靈活、快捷地操作眾多系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境,進(jìn)而降低管理和運(yùn)營(yíng)成本,已成為高校校園網(wǎng)亟待解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題.而虛擬化技術(shù)的問(wèn)世,使這些問(wèn)題可以得到很好地解決.利用虛擬化技術(shù)合理整合服務(wù)器,能夠充分提高服務(wù)器利用率,降低管理成本,并有效提高系統(tǒng)的安全性和可維護(hù)性.

1 服務(wù)器虛擬化技術(shù)

服務(wù)器虛擬化(Server Virtualization)是指多個(gè)操作系統(tǒng)在同一時(shí)間一起運(yùn)行在同一臺(tái)主機(jī)上.通過(guò)虛擬化技術(shù),一臺(tái)機(jī)器可以同時(shí)支持如Linux、Windows、Unix等操作系統(tǒng)一起運(yùn)行,而不需要重啟機(jī)器以切換操作系統(tǒng)[1].簡(jiǎn)單而言,服務(wù)器虛擬化是將物理機(jī)器、操作系統(tǒng)及其應(yīng)用程序“打包”成為一個(gè)文件,稱(chēng)之為Virtual Machine(VM).正是通過(guò)VM實(shí)現(xiàn)的虛擬化,提高服務(wù)器的利用率,降低了系統(tǒng)管理的復(fù)雜度,促進(jìn)了服務(wù)器的可用性,從而減少服務(wù)器的需求數(shù)量,節(jié)省了投資和維護(hù)成本.

對(duì)服務(wù)器進(jìn)行虛擬化的軟件稱(chēng)為虛擬機(jī)軟件.虛擬機(jī)軟件作為VM的具化形式,是實(shí)現(xiàn)服務(wù)器虛擬化的主要手段.利用虛擬機(jī)軟件,可以在一臺(tái)服務(wù)器上運(yùn)行多臺(tái)虛擬服務(wù)器,這些虛擬服務(wù)器之間獨(dú)立運(yùn)行,互不干涉,對(duì)使用者而言,與使用獨(dú)立服務(wù)器沒(méi)有任何區(qū)別[2].VMWARE公司的VMware Infrastructure 50就是一款比較成熟的服務(wù)器虛擬化軟件.

2 服務(wù)器虛擬化在校園網(wǎng)中的應(yīng)用

2.1 校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜蛻?yīng)用服務(wù)器現(xiàn)狀

我校校園網(wǎng)采用3層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),包括核心層、匯聚層和接入層.核心層采用2臺(tái)銳捷萬(wàn)兆核心路由交換機(jī)S6800E系列,相互備份和負(fù)載均衡.匯聚層采用萬(wàn)兆匯聚交換機(jī),支持萬(wàn)兆上聯(lián)和全千兆下聯(lián),提供萬(wàn)兆骨干,千兆備份.接入層采用千兆安全智能交換機(jī),千兆上聯(lián),并支持GSN(全局安全網(wǎng)絡(luò))同步布置.出口采用防火墻加路由器部署方式,防火墻主要負(fù)責(zé)出口的安全控制,路由器負(fù)責(zé)出口的NAT和策略路由,打造校園網(wǎng)出口.校園網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示.

圖1 校園網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意Fig.1 Structure diagram of campus network topology

從圖1可見(jiàn),我校的校園網(wǎng)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器包括精品課程服務(wù)器、資產(chǎn)管理系統(tǒng)服務(wù)器、正方教務(wù)在線(xiàn)服務(wù)器、網(wǎng)站集群動(dòng)態(tài)生成服務(wù)器、網(wǎng)站集群靜態(tài)發(fā)布服務(wù)器、數(shù)字化信息平臺(tái)服務(wù)器等.但在校園網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中這些服務(wù)器的利用率很低,大都只有15%左右.即便如此,由于該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的擴(kuò)展能力,一旦需要數(shù)據(jù)中心開(kāi)通何種服務(wù),安裝相應(yīng)軟件就必須購(gòu)買(mǎi)一批服務(wù)器,使得新增服務(wù)器只為某種單一的軟件服務(wù),造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi).大量的服務(wù)器不但加重了服務(wù)器的維護(hù)工作,也增加了安裝和維護(hù)費(fèi)用.同時(shí),與服務(wù)器配套機(jī)房以及空調(diào)的使用,也造成了額外的資金消耗[3].因此,目前校園網(wǎng)形態(tài)已難以適應(yīng)高效、低耗、方便、安全的信息化建設(shè)需求.高校對(duì)于新型網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境的期待益顯迫切.

2.2 對(duì)現(xiàn)有服務(wù)器虛擬化整合的方案

為提高服務(wù)器資源的使用率,降低設(shè)備采購(gòu)成本,提高業(yè)務(wù)的連續(xù)性以及為將來(lái)新型應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)提供靈活方便的資源使用平臺(tái),擬對(duì)現(xiàn)有服務(wù)器進(jìn)行虛擬化整合.該整合項(xiàng)目需求可歸納為以下幾點(diǎn)：

1)平臺(tái)搭建.搭建VMware vSphere 5.0的虛擬化平臺(tái).

2)實(shí)現(xiàn)服務(wù)器高可用性(HA).當(dāng)硬件故障導(dǎo)致服務(wù)器宕機(jī),HA將在集群中其他虛擬機(jī)主機(jī)上為故障主機(jī)的虛擬機(jī)重新分配資源.

3)Vmotion動(dòng)態(tài)遷移.Vmotion能在兩臺(tái)正在運(yùn)行的服務(wù)器之間進(jìn)行實(shí)時(shí)遷移,具有零停機(jī)性能,能夠大幅度提高服務(wù)器的可用性,保證交易數(shù)據(jù)的安全性.

4)完善數(shù)據(jù)備份和安全.建立快速的備份還原機(jī)制,以及完善的數(shù)據(jù)安全機(jī)制,以應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)災(zāi)難[4].

根據(jù)以上項(xiàng)目需求,我校對(duì)現(xiàn)有服務(wù)器采用2臺(tái)富士通或HP高性能服務(wù)器和一臺(tái)SAN網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)進(jìn)行現(xiàn)有服務(wù)器虛擬化整合.整合后的校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示.這是一種雙鏈路冗余的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)解決方案,每臺(tái)服務(wù)器均配置2塊雙端口多功能HBA光纖卡或千M網(wǎng)卡分別連到2臺(tái)FC光纖或千M交換機(jī)上,再通過(guò)交換機(jī)連接到存儲(chǔ)上.這種配置模式不僅可以保證任何一臺(tái)物理主機(jī)服務(wù)器出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),所有應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)正常地切換到另外一臺(tái)服務(wù)器,還可以保證當(dāng)網(wǎng)絡(luò)鏈路中任何一個(gè)環(huán)節(jié)(例如某一網(wǎng)口、網(wǎng)線(xiàn)、交換機(jī))出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),系統(tǒng)都不會(huì)宕機(jī).

圖2 整合后的虛擬化拓?fù)銯ig.2 Virtualized topology after integration

3 應(yīng)用效果

我校校園網(wǎng)經(jīng)過(guò)虛擬化改造,在實(shí)際運(yùn)行中取得了顯著效果.主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1)降低了投資成本.通過(guò)將精品課程、Web服務(wù)統(tǒng)一布置到虛擬集群中,將原來(lái)由10臺(tái)服務(wù)器承擔(dān)的任務(wù)分配到了4臺(tái)服務(wù)器上,從而減少了服務(wù)器投資成本.

2)服務(wù)器資源的利用率得到了提高.運(yùn)用虛擬化技術(shù)后,服務(wù)器資源利用率由原來(lái)的15%提高到60%,服務(wù)器的硬件資源得到了充分運(yùn)用.

3)節(jié)省了存儲(chǔ)空間,降低了能耗.使用虛擬化技術(shù),我校整合掉大量低層次服務(wù)器,緩解了網(wǎng)絡(luò)中心存放空間,降低了UPS負(fù)載和能耗.

4)管理效率和安全性得到了提高.通過(guò)使用虛擬化工具,各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)控、動(dòng)態(tài)遷移、災(zāi)難預(yù)警和計(jì)劃備份,管理效率得到了提高,系統(tǒng)的可用性和數(shù)據(jù)的安全性也得以提升[5].

4 結(jié)語(yǔ)

我校校園網(wǎng)應(yīng)用虛擬化技術(shù)后,隨著投資成本降低,服務(wù)器資源利用效率提高,業(yè)務(wù)連續(xù)性也得到了提升.構(gòu)建了具備HA(高可用性)、Vmotion(動(dòng)態(tài)遷移)的虛擬化基礎(chǔ)架構(gòu)平臺(tái),并實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用系統(tǒng)的平穩(wěn)遷移.服務(wù)器獲得了較為靈活地分配資源的能力,用一個(gè)平臺(tái)管理所有的服務(wù)器,使整個(gè)系統(tǒng)的管理得到了簡(jiǎn)化,提高了管理效率.但是應(yīng)當(dāng)看到,由于在現(xiàn)有基礎(chǔ)上改造的虛擬化平臺(tái)易產(chǎn)生額外的系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo),因此應(yīng)當(dāng)考慮適度提高硬件配置,并制定適合于VMware虛擬化平臺(tái)的整套硬件、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)部署方案.如何設(shè)計(jì)更加合理的虛擬化方案是我們今后努力的方向.

[1] Bort J.Server Virtualization：Controlling Server Spraul[J].IEEE Communications Magazine,2003,41(2)：126-133.

[2] 杜俊.服務(wù)器虛擬化技術(shù)在地方電大校園網(wǎng)中的應(yīng)用[J].江西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2013,26(1)：57-60.

[3] 劉之光.虛擬化技術(shù)在中職學(xué)校數(shù)字化校園建設(shè)中的應(yīng)用[J].信息通信,2013,27(3)：105.

[4] 何禹,胡宇鴻,王一波.虛擬化技術(shù)在校園網(wǎng)數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用[J].電子科技大學(xué)學(xué)報(bào),2007,36(6)：1416-1464.

[5] 葛廷霞,李伶.VMware虛擬化技術(shù)在圖書(shū)館服務(wù)器整合中的應(yīng)用：以中國(guó)人民大學(xué)圖書(shū)館服務(wù)實(shí)踐為例[J].信息系統(tǒng),2011,34(11)：126- 128.

On application of server virtualization technology in campus network management

WANG Xiao-xia,JIANG Jian
(School of Software and Service Outsourcing,Suzhou Chien-Shiung Institute of Technology,Taicang,Jiangsu 215411,China)

Rapid increase of campus network data in colleges leads to the continuous increase of server,which results in low use ratio of servers,complicated safety maintenance and data backup of the system and increase of administrative cost.Taking specific college campus network as an example,this paper discusses application of virtualization technology in campus network management based on analysis of current situation of campus network topology and application server.Based on that,it puts forward scheme of virtualized integration of existing servers.Application practice shows that campus network management with virtualization technology can increase use ratio of server resources,reduce data maintenance cost and improve management and operation level of campus network effectively.

colleges;campus network management;server;integration;application

TP 302

B

2095- 3550(2014)03- 0035- 03

2014- 02- 11

汪小霞,女,上海人,副教授 ,碩士,研究方向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)安全.

E- mail：42521466@qq.com

(責(zé)任編輯:趙國(guó)淮)