文｜劉躍

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心面臨的困境與挑戰(zhàn)

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心隨著應(yīng)用業(yè)務(wù)的擴(kuò)展，數(shù)據(jù)量的激增，需要大幅度增加服務(wù)器數(shù)量，這使得管理工作日趨復(fù)雜，也暴露出數(shù)據(jù)中心的物理空間日趨緊張的困境。

從實際情況來看，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心面臨以下幾個問題：一、高成本，硬件采購成本、運(yùn)營和維護(hù)成本高；二、可用性低，系統(tǒng)維護(hù)、升級或擴(kuò)容時常需要停機(jī)進(jìn)行，中斷業(yè)務(wù)，新服務(wù)器和應(yīng)用的部署時間過長，難以實現(xiàn)系統(tǒng)的快速部署，快速升級和維護(hù)系統(tǒng)，企業(yè)需要提高服務(wù)器的可用性與可靠性；三、不易管理，服務(wù)器數(shù)量的大幅度增加使得管理復(fù)雜化，企業(yè)需要引入更好的備份和恢復(fù)管理方案；四、資源浪費(fèi)，服務(wù)計算資源，在非高峰期利用率不足；五、兼容性差，系統(tǒng)和應(yīng)用遷移到新的硬件需要考慮新舊系統(tǒng)兼容問題；六、無法快速提供獨(dú)立的測試環(huán)境。

在建設(shè)節(jié)約型社會的背景下，需要降低服務(wù)器的數(shù)量，以便節(jié)省數(shù)據(jù)中心空間，減少相應(yīng)的電力和空調(diào)需求，降低數(shù)據(jù)中心的能耗。還需要減少對專業(yè)技術(shù)服務(wù)人員的需求，降低相應(yīng)的成本。

虛擬化數(shù)據(jù)中心與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的比較分析

為克服傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器環(huán)境下存在的諸多問題，及應(yīng)用部署方式所造成的弊端，業(yè)界提出虛擬架構(gòu)軟件的服務(wù)器虛擬化架構(gòu)理念，并已有類似虛擬化產(chǎn)品整體解決方案。

采用該方案，在一定程度上，簡化了服務(wù)器集群管理的復(fù)雜性，提高了整體系統(tǒng)的可用性，減少了投資成本，服務(wù)器計算資源的利用效率也得到提高。

我們從幾個方面，來對比分析虛擬化數(shù)據(jù)中心與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心。

1.數(shù)據(jù)中心建設(shè)效率

采用傳統(tǒng)方式構(gòu)建數(shù)據(jù)中心，比如行政事業(yè)單位新采購服務(wù)器，部署新信息化應(yīng)用的流程至少會包括，需求調(diào)研、審定，項目立項、方案設(shè)計和評審，以及組織招標(biāo)、采購、實施、測試、試運(yùn)行、驗收等環(huán)節(jié)。經(jīng)過這樣的一套流程下來，整個項目需要花費(fèi)很多時間和精力，建設(shè)效率較低，新系統(tǒng)遲遲無法上線。

部署虛擬化數(shù)據(jù)中心之后，如果某部門因新增業(yè)務(wù)提出使用服務(wù)器的需求，只需向該虛擬化數(shù)據(jù)中心申請，從虛擬化數(shù)據(jù)中心云平臺中按需為該部門劃分若干臺虛擬的服務(wù)器，只需要很短的時間，馬上就可以開始投入使用。不再需要考慮服務(wù)器硬件的架構(gòu)問題，也不用考慮服務(wù)器占地空間問題，不需要額外增加人手做系統(tǒng)維護(hù)，更不需要關(guān)心招標(biāo)等事宜，把精力更多放在實際業(yè)務(wù)上來。

2.服務(wù)器資源利用率

對于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，服務(wù)器在選型的時候，必須滿足應(yīng)用的峰值處理需要，因此造成大量處理資源被閑置起來形成極大的浪費(fèi)，服務(wù)器很多時間的使用率都低于10%。

采用了虛擬化技術(shù)之后，將多臺服務(wù)器部署整合到一臺服務(wù)器上去。通過虛擬化技術(shù)，所有真實服務(wù)器的硬件資源形成一個統(tǒng)一的硬件平臺，虛擬服務(wù)器可以調(diào)度使用整個硬件平臺的資源。當(dāng)某一個應(yīng)用對資源有突發(fā)需求時，有閑置處理資源的服務(wù)器可以馬上支援過于繁忙的服務(wù)器，以實現(xiàn)資源的動態(tài)調(diào)度。

3.擴(kuò)展性

采用虛擬技術(shù)后，提高數(shù)據(jù)中心的處理能力，只需要增加更多的物理服務(wù)器即可。在擴(kuò)展的時候，可以隨時按照需要增加服務(wù)器的數(shù)量。增加服務(wù)器的數(shù)量來增強(qiáng)整個虛擬化平臺的處理能力時，只需要增加一臺真實服務(wù)器，安裝好虛擬化軟件，然后加入這個虛擬化集群。

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心重新配置時，要面臨系統(tǒng)復(fù)雜性及新舊系統(tǒng)兼容問題。

4.可靠性

采用了虛擬化技術(shù)構(gòu)建數(shù)據(jù)中心后，某臺服務(wù)器的故障不會對整個系統(tǒng)造成任何影響，運(yùn)行的虛擬機(jī)以及虛擬機(jī)上運(yùn)行的業(yè)務(wù)不會因為一臺物理存在服務(wù)器故障而停機(jī)，從而獲得全面的高可靠性保護(hù)。

采用傳統(tǒng)技術(shù)的數(shù)據(jù)中心則不然，一臺服務(wù)器的故障會造成部分的業(yè)務(wù)中斷。如果傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心發(fā)生硬件故障，通常要停機(jī)來進(jìn)行硬件更換。

5.部署和遷移

我們通常的部署方式需要在服務(wù)器上安裝操作系統(tǒng)，搭建運(yùn)行環(huán)境，安裝應(yīng)用軟件，再進(jìn)行應(yīng)用軟件的配置等。采用虛擬化技術(shù)部署的虛擬機(jī)系統(tǒng)類似一個虛擬機(jī)文件，對虛擬機(jī)文件進(jìn)行復(fù)制操作，立刻就可以將一個虛擬機(jī)變成兩份完全一樣的虛擬機(jī)，極易部署和遷移。一旦部署完成并且運(yùn)行起來，只需要登錄到中心管理服務(wù)器上，就可以管理所有虛擬機(jī)服務(wù)器。

圖1：虛擬化數(shù)據(jù)中心邏輯結(jié)構(gòu)

虛擬化數(shù)據(jù)中心方案構(gòu)建與邏輯結(jié)構(gòu)

1.方案構(gòu)建

采用虛擬化技術(shù)構(gòu)建數(shù)據(jù)中心時，在每臺待部署服務(wù)器上都安裝配置虛擬架構(gòu)套件，構(gòu)成虛擬服務(wù)器載體，通過集中控制管理中心對所有物理服務(wù)器管理，形成一個計算云。虛擬服務(wù)器根據(jù)自身服務(wù)的負(fù)載情況，動態(tài)在每臺物理服務(wù)器上遷移，充分利用物理服務(wù)器的計算資源。

在單臺物理服務(wù)器上，利用服務(wù)器強(qiáng)大的處理能力，可生成多個虛擬服務(wù)器。每一個虛擬服務(wù)器，從功能、性能和操作方式上等同于傳統(tǒng)的單臺物理服務(wù)器，在每個虛擬服務(wù)器上，選擇適用的操作系統(tǒng)進(jìn)行安裝配置，再安裝應(yīng)用軟件，這樣每個物理服務(wù)器就變成虛擬架構(gòu)服務(wù)器上的數(shù)個虛擬機(jī)，增強(qiáng)了系統(tǒng)和應(yīng)用的可用性，提高系統(tǒng)的靈活性和快速響應(yīng)，完美的實現(xiàn)了服務(wù)器虛擬架構(gòu)的整合，從而提高資源利用率，降低成本。

2.邏輯結(jié)構(gòu)

采用虛擬化技術(shù)之后，所有的真實服務(wù)器將構(gòu)成一個統(tǒng)一的硬件平臺，這個數(shù)據(jù)云平臺上里面包含著計算資源。如圖所示。

使用的時候，我們可以將這個處理資源云平臺劃分為若干臺虛擬的服務(wù)器，每一臺虛擬服務(wù)器在使用的時候與物理真實服務(wù)器沒有區(qū)別，同樣需要在上面安裝操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。

在這種邏輯結(jié)構(gòu)下，用戶不需要關(guān)心真實服務(wù)器數(shù)量、連接方式，也不需要關(guān)心虛擬服務(wù)器與真實服務(wù)器的對應(yīng)關(guān)系。虛擬服務(wù)器可直接使用，其部署及運(yùn)行方式與真實服務(wù)器完全一樣。

數(shù)據(jù)中心虛擬化的效果

對于虛擬化數(shù)據(jù)中心，服務(wù)器數(shù)量、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、機(jī)架、其它外設(shè)等支撐設(shè)備會大幅減少，機(jī)房環(huán)境更簡潔明了，并實現(xiàn)“節(jié)能減排”。經(jīng)過服務(wù)器的不斷擴(kuò)容，逐漸擴(kuò)大虛擬化的范圍和規(guī)模，最后形成“云計算”架構(gòu)的IT基礎(chǔ)框架，通過集中管理和監(jiān)控虛擬機(jī)，對所有物理服務(wù)器及其上的虛擬服務(wù)器進(jìn)行統(tǒng)一管理，實現(xiàn)自動化以及簡化資源調(diào)配。集中化的管控中心可以完成絕大部分的IT管理職能，降低管理成本，實現(xiàn)IT管理水平的提升。

總的來說，數(shù)據(jù)中心虛擬化，帶來的各項改善，還體現(xiàn)在減少信息系統(tǒng)整體的各項成本上。

1.整體硬件成本的降低

通過虛擬化技術(shù)，打破服務(wù)器與服務(wù)器之間的隔閡，將多臺服務(wù)器構(gòu)建成一個統(tǒng)一的硬件平臺，實現(xiàn)資源共享，從而降低服務(wù)器處理性能的浪費(fèi)，從而降低硬件成本。

服務(wù)器數(shù)量的減少，也會帶來網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)量的減少，降低周邊設(shè)備的成本。

通常我們需要購買雙份的服務(wù)器硬件以形成硬件的冗余，來運(yùn)行重要的不允許停機(jī)的業(yè)務(wù)，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心存在無法共享冗余資源的問題。采用虛擬化技術(shù)的數(shù)據(jù)中心，采用極少的冗余硬件資源供所有應(yīng)用共享的形式，降低用于災(zāi)難恢復(fù)的硬件構(gòu)建成本。

2.降低整體運(yùn)營成本

所需服務(wù)器數(shù)量的減少，也就減少了電力消耗，降低電力成本。

虛擬化數(shù)據(jù)中心在做類似傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的舊服務(wù)器升級改造時，業(yè)務(wù)的遷移很容易，擁有快速的部署、遷移和恢復(fù)能力，節(jié)省了業(yè)務(wù)遷移、硬件改造升級所要花費(fèi)的人力物力和時間成本。

通過部署虛擬化，對所有服務(wù)器進(jìn)行統(tǒng)一管理，提升系統(tǒng)管理員勞動生產(chǎn)率。

3.降低意外成本

采用虛擬化，相當(dāng)于為每一臺服務(wù)器均構(gòu)建了冗余系統(tǒng)，形成整個系統(tǒng)的全冗余，構(gòu)建整個系統(tǒng)的高可用性，減少了宕機(jī)的機(jī)會，避免因此造成的損失。

綜述

綜合來看，通過實施虛擬化，提高了系統(tǒng)可用性和可靠性，提高了安全系數(shù)。數(shù)據(jù)中心虛擬化后很方便地實現(xiàn)了服務(wù)器的整合，同時大幅減少了物理服務(wù)器的數(shù)量，減輕了數(shù)據(jù)中心的空間壓力?？梢詫π孪到y(tǒng)新應(yīng)用實現(xiàn)快速部署，并保證了快速升級和系統(tǒng)維護(hù)，滿足了對系統(tǒng)的靈活配置，對原來的應(yīng)用進(jìn)行了有效分離，更是優(yōu)化了測試、開發(fā)等流程所需要的資源分配工作。■