摘 要：隨著信息化建設(shè)的不斷深入，高校信息化建設(shè)過程中出現(xiàn)越來越多的問題，比如欠缺整體規(guī)劃，資源利用率持續(xù)降低和帶來不必要的投資等。本文提出了以資源共享為核心的高校虛擬化應(yīng)用平臺的構(gòu)建方案。在分析高校數(shù)字資源建設(shè)的發(fā)展情況后，本文深入研究了高校虛擬化應(yīng)用平臺的相關(guān)理論，提出了設(shè)計思路和實現(xiàn)方案，并具體闡述了南京理工大學(xué)的虛擬化應(yīng)用平臺的實現(xiàn)過程。通過應(yīng)用體驗，總結(jié)了該平臺優(yōu)勢明顯，具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：虛擬化；資源池建設(shè)；存儲；虛擬機備份

中圖分類號：TP391

隨著高校各大應(yīng)用信息系統(tǒng)的增加，怎么樣對數(shù)據(jù)中心機房的硬件資源進行有效的整合日漸成為信息部門考慮的重點問題，此時，虛擬化技術(shù)作為快速發(fā)展的一門新的硬件資源整合技術(shù)，引起了國內(nèi)外高等院校的高度重視。

高等院校內(nèi)部可能配備有上百個信息系統(tǒng)應(yīng)用，比如教務(wù)、學(xué)生管理、各學(xué)院的門戶網(wǎng)站，這些信息系統(tǒng)都分布在不同的物理服務(wù)器，占用不同的存儲資源，往往一個物理服務(wù)器上面都只部署一個信息系統(tǒng)，導(dǎo)致這些硬件資源的使用率不到20%，同時也意味著需要更多的空間、電源、散熱、網(wǎng)絡(luò)接口、數(shù)據(jù)存儲以及管理人員[1]。因此，從高校的數(shù)字化校園建設(shè)全局出發(fā)，必須對數(shù)據(jù)中心硬件資源進行有效的整合，提高數(shù)字化資源的利用率，高效進行校園網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的運維管理，此時，虛擬化技術(shù)應(yīng)運而生。

1 相關(guān)理論

1.1 虛擬化技術(shù)。通過實現(xiàn)IT基礎(chǔ)架構(gòu)的虛擬化，可以降低IT成本，同時提高現(xiàn)有資產(chǎn)的效率、利用率和靈活性，在全世界，各種規(guī)模的組織都享受著VMware虛擬化帶來的好處。全面虛擬化IT基礎(chǔ)架構(gòu)可以給學(xué)校的IT資源建設(shè)帶來益處[2]。

（1）提高資源的利用率；（2）通過縮減物理基礎(chǔ)架構(gòu)和提高服務(wù)器/管理員比率，降低數(shù)據(jù)中心成本；（3）提高硬件和應(yīng)用程序的可用性；（4）實現(xiàn)運營靈活性；（5）提高桌面的可管理性和安全性。

1.2 服務(wù)器資源池建設(shè)。虛擬化（Virtulization）是表示計算機資源的抽象方法，可以對包括基礎(chǔ)設(shè)施，系統(tǒng)和軟件等計算機資源的表示，訪問和管理進行簡化，并為這些資源提供標準的接口來接受輸入和提供輸出[3]。

服務(wù)器虛擬化通過使用虛擬化管理器（VMM）在一臺物理機上虛擬或運行一臺或多臺虛擬機（VM）。VMM分兩種形式[4]：

Hypervisor VM，直接運行在硬件上，提供接近于物理機的性能，并在I/O上面做了優(yōu)化，主要用于服務(wù)器類的應(yīng)用。

Hosted VM，它運行在物理機的操作系統(tǒng)上，雖然其本身性能不如Hypervisor，但其安裝和使用非常方便，而且功能豐富，比如支持三維加速等特性，常用于桌面應(yīng)用。

1.3 存儲資源池建設(shè)?！疤摂M化存儲”是指把多個存儲介質(zhì)模塊（如不同的磁盤陣列、硬盤等）通過一定的手段集中管理起來，所有的存儲模塊在一個存儲池中得到統(tǒng)一管理，其目的是集中存儲資源，更好的管理存儲為企業(yè)提供資源。

在虛擬存儲環(huán)境下，無論后端物理存儲是什么設(shè)備，服務(wù)器及其應(yīng)用系統(tǒng)看到的都是其物理設(shè)備的邏輯映像。即使物理存儲發(fā)生變化，這種邏輯映像也不會改變，系統(tǒng)管理員不必再關(guān)心后端存儲，只需專注于管理存儲空間，所有的存儲管理操作都變得輕松簡單[5]。圖1是存儲資源建設(shè)的理論架構(gòu)圖。

圖1 存儲資源建設(shè)理念架構(gòu)圖

2 虛擬化應(yīng)用平臺設(shè)計與實現(xiàn)

隨著南京理工大學(xué)信息化建設(shè)的深入，特別是在新信息技術(shù)迅猛發(fā)展的當前，如何實現(xiàn)便于擴展、利于管理、技術(shù)成熟領(lǐng)先的應(yīng)用模式，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心面臨更多的挑戰(zhàn)。目前，我校急需建立虛擬化應(yīng)用平臺，把IT資源、數(shù)據(jù)、應(yīng)用作為服務(wù)通過網(wǎng)絡(luò)提供使用者，能夠?qū)崿F(xiàn)各院系自動、快速的計算和存儲資源申請，使得數(shù)據(jù)中心的專業(yè)化水平和運維管理得到極大提升。

2.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。虛擬化的計算資源采用在空間、電力資源、管理上優(yōu)勢明顯的刀片服務(wù)器，存儲利用現(xiàn)有的EMC VNX5300，并對其進行擴容，目前共有30塊600GB 15krpm SAS硬盤，30塊2TB 7200rpm NL-SAS硬盤以及相關(guān)的容量許可，利用其性能及擴展性對云計算平臺提供存儲支撐。圖2展示了南京理工大學(xué)虛擬化應(yīng)用平臺的網(wǎng)絡(luò)拓撲圖。

圖2 虛擬化應(yīng)用平臺網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

2.2 設(shè)計方案。本方案中采用一套VMware VSphere服務(wù)器虛擬化軟件，實現(xiàn)業(yè)務(wù)的在線遷移、HA等高級功能，利用原有VNX5300并對其擴容，原來的服務(wù)器仍然是可以正常運行的，設(shè)計方案是把兩者融合一起，以滿足云計算平臺對存儲性能與容量的需求。利用刀片服務(wù)器作為計算節(jié)點，簡化管理，部署兩臺DS300的24口8GB光纖交換機作為核心數(shù)據(jù)存儲網(wǎng)絡(luò)，組成完整的云計算體系平臺，為后期私有云的建立架構(gòu)好基礎(chǔ)架構(gòu)。

2.3 虛擬機規(guī)劃。對于相同操作系統(tǒng)虛擬機做統(tǒng)一虛擬機模板，方便新添加應(yīng)用時的部署和避免反復(fù)安裝系統(tǒng)的繁瑣，模版虛擬機只劃分1個系統(tǒng)分區(qū)，根據(jù)應(yīng)用的不同需求再增加數(shù)據(jù)分區(qū)，今后虛擬機硬盤空間不夠，可在線添加新的磁盤，也可使用VCenter converter工具對虛擬機的現(xiàn)有分區(qū)進行擴容。

VCenter converter是虛擬機的遷移工具，可以在線將物理機或虛擬機遷移至指定的VMware虛擬化環(huán)境，并可調(diào)整現(xiàn)有磁盤分區(qū)的大小。

2.4 虛擬機備份。VMware Data Recovery為小型環(huán)境中的虛擬機提供簡單、經(jīng)濟高效、無代理的備份和恢復(fù)。

圖3 虛擬機備份機制

VMware Data Recovery 備份模塊具有以下一些特性：（1）虛擬機的無代理、基于磁盤的備份和恢復(fù)，可以實現(xiàn)虛擬機或文件級別的恢復(fù)；（2）增量備份和消除重復(fù)數(shù)據(jù)以節(jié)約磁盤空間，為虛擬機提供快速、簡單和完整的數(shù)據(jù)保護；（3）通過vCenter實現(xiàn)集中式管理和經(jīng)濟高效的存儲管理。

2.5 平臺實現(xiàn)。結(jié)合實際情況，我?；谔摂M化技術(shù)構(gòu)建一個虛擬化應(yīng)用平臺，并在該平臺上成功實現(xiàn)學(xué)校信息系統(tǒng)的部署。

圖4 虛擬化平臺實現(xiàn)信息系統(tǒng)的部署

3 結(jié)束語

目前，高校虛擬化應(yīng)用平臺運行穩(wěn)定，通過不斷地完善基礎(chǔ)設(shè)施虛擬化的建設(shè)，最終構(gòu)建一個校園虛擬化云服務(wù)平臺，將會極大地提高校園數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施資源的利用率，降低IT日常運維管理的復(fù)雜度，進一步提升校園信息化系統(tǒng)對外服務(wù)水平，同時也很大程度地降低了學(xué)校IT投資費用，為高水平人才培養(yǎng)構(gòu)建了一個一流的實驗、教學(xué)和科研環(huán)境。

參考文獻：

[1]游小明.新型云計算服務(wù)器的設(shè)計與實現(xiàn)[J].計算機工程，2011（11）.

[2]陳小軍，張璟.虛擬化技術(shù)及其在制造業(yè)信息化的應(yīng)用綜述[J].計算機工程與應(yīng)用，2010（23）.

[3]李趙春，程玉柱.基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬儀器測試教學(xué)實驗系統(tǒng)[J].大學(xué)物理實驗，2013（01）：28-30.

[4]Berkay Erder，Aynur Akar.Remote accessible laboratory for error controlled coding techniques with the labview software[J].Procedia-Social and Behavioral Sciences，2010（02）：372-377.

[5]Neiger G et al.Int el virtualizat ion t echnology：H ardw aresu pport f or eff ici ent processor vi rtu aliz at ion.Int el T ech nologyJournal，2006（03）：167-177.

作者簡介：陳思（1987-），女，碩士，助理工程師，主要研究方向：無線網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議；束乾倩（1981-），女，碩士，工程師，主要研究方向：信息系統(tǒng)管理；李華峰（1973-），男，博士，高級工程師，主要研究方向：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；涂慶華（1974-），男，碩士，處長，主要研究方向：網(wǎng)絡(luò)安全和信息化建設(shè)；湯東陽（1988-），男，碩士，助理工程師，主要研究方向：計算機科學(xué)與技術(shù)。

作者單位：南京理工大學(xué) 信息化建設(shè)與管理處，南京 210094；中國石油化工股份有限公司石油物探技術(shù)研究院，南京 211103