摘要：本文對虛擬化技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了闡述，分析了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心運行架構(gòu)存在的問題。虛擬化技術(shù)可以解決傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心架構(gòu)的問題，但是通過分析我們知道虛擬化架構(gòu)中存在可靠性不高的問題。本文給出了卷控制器存儲虛擬化技術(shù)可以實現(xiàn)高可用性。

關(guān)鍵詞：云計算；虛擬化；高可用性；存儲虛擬化

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9599 （2012） 21-0000-02

1 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心架構(gòu)存在的問題

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心的架構(gòu)是采用一個煙囪式的方式來架構(gòu)。當(dāng)我們建設(shè)一個新的應(yīng)用系統(tǒng)時，需要單獨采購應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器以及之上運行的系統(tǒng)、中間件和數(shù)據(jù)庫等軟件。這種模式構(gòu)建數(shù)據(jù)中心的架構(gòu)會存在以下幾個方面的問題：

1.1 數(shù)據(jù)中心設(shè)備劇增，能源消耗占據(jù)大量維護(hù)經(jīng)費。隨著數(shù)據(jù)中心信息化應(yīng)用的發(fā)展，有大量的信息化應(yīng)用系統(tǒng)上線運行，隨之而來的服務(wù)器、存儲等硬件設(shè)備大量增加，機(jī)房面積不斷擴(kuò)大，耗電量急劇增長，數(shù)據(jù)中心管理維護(hù)工作量劇增，維護(hù)成本增加。

1.2 數(shù)據(jù)中心資源整體利用率不高。目前計算機(jī)硬件性能提高迅速，數(shù)據(jù)中心物理服務(wù)器上運行的許多應(yīng)用系統(tǒng)負(fù)載并不大，許多服務(wù)器CPU和內(nèi)存占用率在10%以下，照成資源的極大浪費。

1.3 數(shù)據(jù)中心架構(gòu)冗余程度不高，系統(tǒng)不間斷運行時間難以保證。按照每個應(yīng)用系統(tǒng)運行在單獨的應(yīng)用和物理服務(wù)器之上的模式，應(yīng)用系統(tǒng)難以構(gòu)建冗余的系統(tǒng)，系統(tǒng)存在單點故障。如果按照雙機(jī)熱備建設(shè)冗余系統(tǒng)，系統(tǒng)建設(shè)成本將成倍增加。

1.4 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心架構(gòu)僵化，難以彈性滿足當(dāng)前復(fù)雜多變的業(yè)務(wù)需求。實際應(yīng)用中數(shù)據(jù)中心需要面對千變?nèi)f化的業(yè)務(wù)需求，需要根據(jù)業(yè)務(wù)需求的變化調(diào)整資源配置情況。而傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心從資源采購、上線、部署到資源調(diào)整需要較長的時間，難以滿足業(yè)務(wù)變化的需求。

2 虛擬化在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用及存在的問題

目前以VMWARE為代表的虛擬化技術(shù)在許多數(shù)據(jù)中心逐步得到應(yīng)用。虛擬化是一個廣義的術(shù)語，它是資源的邏輯表示，不受物理限制的約束?？梢蕴摂M化的資源范圍廣泛，包括CPU、內(nèi)存、存儲、網(wǎng)絡(luò)以及各種軟件環(huán)境等。

2.1 虛擬化技術(shù)的優(yōu)勢。（1）提高資源利用率。虛擬化技術(shù)能夠?qū)ξ锢碣Y源進(jìn)行顆粒度非常小的劃分，并且能夠動態(tài)調(diào)整分配給每個應(yīng)用的資源，這樣可以確保分配給應(yīng)用的資源與負(fù)載相匹配，從而提高資源的利用率。（2）提高系統(tǒng)不間斷運行時間。虛擬化可以實現(xiàn)服務(wù)器之間的集群，當(dāng)單個物理服務(wù)器發(fā)生故障時，運行在其上的虛擬系統(tǒng)可以自動遷移到其它正常運行的物理服務(wù)器上。在需要對物理資源進(jìn)行維護(hù)時，可以把虛擬系統(tǒng)遷移到其它物理資源上，從而提供不間斷的服務(wù)。同時，虛擬化的系統(tǒng)實際封裝為一個文件或目錄，更加方便對系統(tǒng)進(jìn)行備份和恢復(fù)。（3）降低成本。虛擬化技術(shù)應(yīng)用后，數(shù)據(jù)中心設(shè)備數(shù)量減少，機(jī)房占地面積減少，機(jī)房能耗減少，從而降低采購經(jīng)費。系統(tǒng)運維過程中，虛擬化方便部署、遷移、檢修，從而節(jié)約維護(hù)經(jīng)費。

2.2 當(dāng)前虛擬化采用的系統(tǒng)架構(gòu)以及存在的問題。目前虛擬化常見采用的架構(gòu)如圖1所示。

其中服務(wù)器進(jìn)行HA群集，每臺VMware ESX服務(wù)器配有一個HA代理，檢測其它主機(jī)的心跳信號。當(dāng)一臺ESX主機(jī)發(fā)生故障時，虛擬機(jī)會自動遷移到群集中其它正常的物理主機(jī)上。這種遷移并不會改變操作系統(tǒng)狀態(tài)，虛擬機(jī)中的連接狀態(tài)不會丟失，因此對客戶端的業(yè)務(wù)不會有影響。

在此系統(tǒng)架構(gòu)中，所有的文件存放在存儲中，當(dāng)存儲發(fā)生故障時，所有的虛擬機(jī)將發(fā)生故障，不能提供服務(wù)，因此整個系統(tǒng)架構(gòu)存在著單點故障。同時，大量的虛擬機(jī)應(yīng)用需要訪問集中的存儲，導(dǎo)致存儲I/O易成為整個系統(tǒng)的瓶頸。

3 虛擬化架構(gòu)改造

3.1 存儲同步容災(zāi)虛擬化架構(gòu)。如圖2所示，利用存儲容災(zāi)軟件實現(xiàn)兩套存儲之間進(jìn)行同步復(fù)制。當(dāng)主存儲發(fā)生故障時，可以進(jìn)行人工存儲切換，切換過程中需要重新啟動運行的虛擬機(jī)。在存儲發(fā)生故障時，系統(tǒng)會中斷服務(wù)，切換過程根據(jù)運行虛擬機(jī)和群集大小需要一定的時間。此方案的缺點是存儲必須是同構(gòu)的，成本高，不能實現(xiàn)存儲的統(tǒng)一管理，系統(tǒng)切換需要較長的時間。

3.2 基于卷控制器存儲虛擬化的虛擬機(jī)架構(gòu)。在傳統(tǒng)的存儲架構(gòu)中，每種存儲系統(tǒng)都自成一體，難以形成統(tǒng)一的整體，因此就構(gòu)成了一個個的信息孤島?；诰砜刂破鞯拇鎯μ摂M化可以把SAN中的各種異構(gòu)存儲整合成一個資源池，提高存儲資源使用率和按需分配存儲空間、性能和功能等。它可以實現(xiàn)存儲資源的統(tǒng)一管理以及不同存儲系統(tǒng)間的容災(zāi)備份和數(shù)據(jù)遷移，從而達(dá)到存儲的虛擬化。

如圖3所示，我們在虛擬機(jī)架構(gòu)中引入了基于SVC卷控制器存儲虛擬化。

通過SVC可以統(tǒng)一管理異構(gòu)的存儲資源，屏蔽不同廠商存儲管理的復(fù)雜性。根據(jù)每個應(yīng)用重要性的級別，可以統(tǒng)一分配不同性能的存儲資源，同時對一些虛擬機(jī)可以通過FlashCopy在成本較低的存儲設(shè)備上進(jìn)行備份。對于不間斷運行高的應(yīng)用，可以利用SVC的鏡像功能實現(xiàn)存儲鏡像，在一臺存儲設(shè)備發(fā)生故障時，不影響前端的虛擬機(jī)應(yīng)用，實現(xiàn)零切換。

4 結(jié)束語

當(dāng)前虛擬化應(yīng)用在各個數(shù)據(jù)中心得到了迅猛的發(fā)展，大量的業(yè)務(wù)應(yīng)用運行在虛擬化平臺上。虛擬化平臺的重要性愈發(fā)突顯，對虛擬化平臺不間斷運行時間提出了很高的要求。本文通過基于卷控制的存儲虛擬化構(gòu)建了高可用的存儲虛擬化平臺，大大提高了虛擬化平臺應(yīng)用的不間斷運行時間和可靠性。

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