張斌

（浪潮（北京）電子信息產(chǎn)業(yè)有限公司 北京 100085）

企業(yè)級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器架構(gòu)方案的探索

張斌

（浪潮（北京）電子信息產(chǎn)業(yè)有限公司 北京 100085）

本文首先闡述了企業(yè)級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器架構(gòu)的概述，然后介紹了企業(yè)級(jí)信息化建設(shè)中遇到的問(wèn)題，最后介紹了企業(yè)級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器的技術(shù)應(yīng)用。

企業(yè)級(jí)；應(yīng)用系統(tǒng)；服務(wù)器；架構(gòu)方案；探索

1 企業(yè)級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器架構(gòu)的概述

1.1 硬件層和虛擬層對(duì)應(yīng)IaaS層（Infrastructure as a Service）

主要提供基本架構(gòu)的服務(wù)，比如提供基本的計(jì)算服務(wù)、存儲(chǔ)服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。計(jì)算機(jī)服務(wù)是提供用戶一個(gè)計(jì)算環(huán)境，用戶可以在上面開發(fā)和運(yùn)行自己的應(yīng)用，此環(huán)境一般是包含約定CPU、內(nèi)存和基本存儲(chǔ)空間的虛擬機(jī)環(huán)境，也可以是一臺(tái)物理服務(wù)器，但是對(duì)用戶是透明的。

1.2 軟件平臺(tái)、能力層、應(yīng)用平臺(tái)組成（Platform as a Service）

軟件平臺(tái)層主要提供公共的平臺(tái)技術(shù)，比如統(tǒng)一支撐操作系統(tǒng)，包括使用到的運(yùn)行平臺(tái)，對(duì)應(yīng)用屏蔽了運(yùn)行環(huán)境差異，應(yīng)用只要關(guān)心邏輯即可；也包括統(tǒng)一計(jì)費(fèi)、統(tǒng)一配置、統(tǒng)一報(bào)表等后臺(tái)支撐，各種應(yīng)用利用相應(yīng)的框架進(jìn)行開發(fā)后，即可做到對(duì)外統(tǒng)一界面、統(tǒng)一運(yùn)維管理、統(tǒng)一報(bào)表展示等；也包括分布式緩存、分布式文件系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)等通用技術(shù)，上層應(yīng)用可以根據(jù)自己的需要使用相應(yīng)的API就可以使用到這些通用技術(shù)。

能力層主要提供基本業(yè)務(wù)能力，比如傳統(tǒng)電信服務(wù)中的短信、彩信、wappush等，互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)中的圖片、地圖、天氣預(yù)報(bào)等，隨著IMS興起，也提供IMS中的彩鈴/彩像、IVR等能力。

1.3 軟件服務(wù)層對(duì)應(yīng)SaaS層（Software as a Service）

軟件服務(wù)層主要是對(duì)用戶提供具體的服務(wù)，比如SNS社區(qū)、移動(dòng)U盤、企業(yè)移動(dòng)IM等。

1.4 系統(tǒng)架構(gòu)

GFS將整個(gè)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)分為三類角色：Client（客戶端）、Master（主服務(wù)器）和Chunk Server（數(shù)據(jù)塊服務(wù)器）。Client是GFS提供給應(yīng)用程序的訪問(wèn)接口，它是一組專用接口，不遵守POSIX規(guī)范，以庫(kù)文件的形式提供。應(yīng)用程序直接調(diào)用這些庫(kù)函數(shù)，并與該庫(kù)鏈接在一起。Master是GFS的管理節(jié)點(diǎn)，在邏輯上只有一個(gè)，它保存系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)，負(fù)責(zé)整個(gè)文件系統(tǒng)的管理，是GFS文件系統(tǒng)中的“大腦”。Chunk Server負(fù)責(zé)具體的存儲(chǔ)工作。數(shù)據(jù)以文件的形式存儲(chǔ)在Chunk Server上，Chunk Server的個(gè)數(shù)可以有多個(gè)，它的數(shù)目直接決定了GFS的規(guī)模。GFS將文件按照固定大小進(jìn)行分塊，默認(rèn)是64MB，每一塊稱為一個(gè)Chunk（數(shù)據(jù)塊），每個(gè)Chunk都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的索引號(hào)（Index）。

1.5 采用中心服務(wù)器模式

GFS采用中心服務(wù)器模式來(lái)管理整個(gè)文件系統(tǒng)，可以大大簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，從而降低實(shí)現(xiàn)難度。Master管理了分布式文件系統(tǒng)中的所有元數(shù)據(jù)。文件劃分為Chunk進(jìn)行存儲(chǔ)，對(duì)于Master來(lái)說(shuō)，每個(gè)Chunk Server只是一個(gè)存儲(chǔ)空間。Client發(fā)起的所有操作都需要先通過(guò)Master才能執(zhí)行。這樣做有許多好處，增加新的Chunk Server是一件十分容易的事情，Chunk Server只需要注冊(cè)到Master上即可，Chunk Server之間無(wú)任何關(guān)系。如果采用完全對(duì)等的、無(wú)中心的模式，那么如何將Chunk Server的更新信息通知到每一個(gè)Chunk Server，會(huì)是設(shè)計(jì)的一個(gè)難點(diǎn)，而這也將在一定程度上影響系統(tǒng)的擴(kuò)展性。

1.6 由于只有一個(gè)中心服務(wù)器，元數(shù)據(jù)的一致性問(wèn)題自然解決

當(dāng)然，中心服務(wù)器模式也帶來(lái)一些固有的缺點(diǎn)，比如極易成為整個(gè)系統(tǒng)的瓶頸等。GFS采用多種機(jī)制來(lái)避免Master成為系統(tǒng)性能和可靠性上的瓶頸，如盡量控制元數(shù)據(jù)的規(guī)模、對(duì)Master進(jìn)行遠(yuǎn)程備份、控制信息和數(shù)據(jù)分流等。

2 企業(yè)級(jí)信息化建設(shè)中遇到的問(wèn)題

2.1 企業(yè)級(jí)信息化建設(shè)中存在的問(wèn)題

（1）基礎(chǔ)硬件資源利用率較低。在一臺(tái)服務(wù)器上只部署一個(gè)應(yīng)用程序，硬件資源（內(nèi)存和CPU）的使用率僅為最大工作量的1～15%。

（2）機(jī)房空間、電費(fèi)等成本日益增加。因?yàn)槊總€(gè)應(yīng)用程序都需要一臺(tái)物理服務(wù)器，所以隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，信息中心會(huì)購(gòu)置大量服務(wù)器，與此同時(shí)，將導(dǎo)致電費(fèi)、空調(diào)制冷成本及其他一些設(shè)施成本增加。

（3）服務(wù)器故障和災(zāi)難風(fēng)險(xiǎn)大。當(dāng)服務(wù)器的一些硬件損壞，或操作系統(tǒng)的一系列問(wèn)題等造成一些關(guān)鍵業(yè)務(wù)停止，會(huì)嚴(yán)重影響用戶的使用和企業(yè)正常運(yùn)營(yíng)，增大運(yùn)維人員的管理壓力。

2.2 信息虛擬化的優(yōu)勢(shì)

作為云計(jì)算的主要支撐技術(shù)的虛擬化技術(shù)越來(lái)越多地被運(yùn)用到企業(yè)信息中心，通過(guò)虛擬化技術(shù)，將物理服務(wù)器上的硬件資源分配給每一臺(tái)正在運(yùn)行的虛擬機(jī)，每一臺(tái)虛擬機(jī)都會(huì)認(rèn)為自己是一臺(tái)獨(dú)立的服務(wù)器，并不影響其他虛擬機(jī)運(yùn)行，操作系統(tǒng)或程序上的錯(cuò)誤不會(huì)造成其他操作系統(tǒng)損壞。在一臺(tái)物理服務(wù)器上運(yùn)行多個(gè)虛擬機(jī)，不僅能降低物理服務(wù)器的數(shù)量和管理維護(hù)成本，還能提高服務(wù)器的利用率。當(dāng)業(yè)務(wù)發(fā)展時(shí)，可通過(guò)快速部署新的虛擬機(jī)，根據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用分配資源大小。

3 企業(yè)級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器的技術(shù)應(yīng)用

3.1 技術(shù)要點(diǎn)

采用虛擬服務(wù)器技術(shù)來(lái)提高服務(wù)器的管理與使用效率的過(guò)程中，主要的技術(shù)要點(diǎn)包括以下這幾個(gè)方面。第一個(gè)方面是利用VMware Converter將物理服務(wù)器轉(zhuǎn)換成虛擬機(jī)，這樣就能夠?qū)⑵渖w到VMware VI3虛擬架構(gòu)中，同時(shí)還需要利用VMware Virtual Center Management Server對(duì)這些相應(yīng)的虛擬機(jī)進(jìn)行整合管理。

3.2 資源利用方面

可以進(jìn)行分布式資源調(diào)配，具體過(guò)程就是將可用的資源以及優(yōu)先事務(wù)協(xié)調(diào)起來(lái)，同時(shí)對(duì)勞動(dòng)力密集型與資源密集型操作進(jìn)行優(yōu)化，最終也就能夠保證應(yīng)用需要的資源[3]。最后就是要建立VI3 Enterprise版本，這樣就能夠利用VMotion技術(shù)將運(yùn)行中的虛擬機(jī)從一臺(tái)物理機(jī)上轉(zhuǎn)移到另外一臺(tái)物理機(jī)上，這樣就能夠保證服務(wù)不會(huì)發(fā)生中斷。通過(guò)這樣一種方式就能夠有計(jì)劃的對(duì)服務(wù)器進(jìn)行維護(hù)與升級(jí)，并且還能夠?qū)?yīng)用失效的硬件提前遷移走，最終將資源的利用率最大化。

3.3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)中最重要的一步，也是主要的工作內(nèi)容。具體可以將物理服務(wù)器、處理器、內(nèi)存以及磁盤等連接在一起，可以將操作系統(tǒng)以及相關(guān)的應(yīng)用程序全部都隔離到安全且能夠隨時(shí)移植的虛擬機(jī)中。再通過(guò)基礎(chǔ)架構(gòu)的虛擬機(jī)將系統(tǒng)中的資源按照實(shí)際情況分配下去，這樣就能夠達(dá)到主機(jī)級(jí)容量的利用率以及服務(wù)器資源的控制。

（2）虛擬機(jī)具備了在資源池中的任何一個(gè)物理服務(wù)器上運(yùn)行的功能，因此也就能夠隨時(shí)在物理服務(wù)器之間進(jìn)行轉(zhuǎn)移，通過(guò)這個(gè)系統(tǒng)將硬件資源都聚合到了資源池中，還能夠優(yōu)化IT環(huán)境，讓硬件資源能夠更靈活的應(yīng)用。

3.4 技術(shù)特點(diǎn)

在虛擬服務(wù)器技術(shù)應(yīng)用于服務(wù)器管理的過(guò)程中，ESX Server是直接安裝在虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)各個(gè)主機(jī)服務(wù)器的硬件中。同時(shí)ESX Server還為整個(gè)系統(tǒng)提供了一個(gè)非常穩(wěn)定的虛擬化層，這樣就能夠讓每個(gè)服務(wù)器都能夠容納多個(gè)虛擬機(jī)，而虛擬機(jī)也能夠在一個(gè)物理服務(wù)器上并行運(yùn)行。服務(wù)器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)使得ESX Server能夠全面控制各個(gè)虛擬機(jī)的服務(wù)器資源，同時(shí)也能夠達(dá)到接近本機(jī)水平的虛擬機(jī)的性能及可拓展性。

通常情況下，單個(gè)的ESX Server能夠容納128個(gè)運(yùn)行中的虛擬機(jī)，如果是處于典型的工作負(fù)載下，每一個(gè)主機(jī)處理器都能夠讓3～10個(gè)虛擬機(jī)同時(shí)運(yùn)行，通過(guò)在多個(gè)虛擬機(jī)之間共享物理服務(wù)器資源，就能夠大大提高硬件的利用率，并能夠進(jìn)一步降低資金的成本。同時(shí)ESX Server還能夠?qū)Ω鞣N資源進(jìn)行非常精細(xì)的管理，它通過(guò)虛擬機(jī)運(yùn)行中共享的物理服務(wù)器資源，能夠讓服務(wù)器的利用率達(dá)到最大化，也能夠?qū)⑻摂M機(jī)隔離開來(lái)。

4 結(jié)語(yǔ)

企業(yè)級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器是虛擬服務(wù)器技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于管理人員一定要掌握好服務(wù)器的使用方法和技能，定期的參加技術(shù)培訓(xùn)。只有熟練的運(yùn)用服務(wù)器，才能更好的參與到企業(yè)的管理中來(lái)。

[1]（美）BillBlunden.楊濤，譯.虛擬機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010（11）.

[2]陳少龍.基于虛擬化技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)控制系統(tǒng)模型研究[D].北京郵電大學(xué)，2012（03）.

[3]劉武，吳建平，段海新.用VMware構(gòu)建高效的網(wǎng)絡(luò)安全試驗(yàn)床[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2009（05）.

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