黃琨

摘要：云計算是當(dāng)前最為流行的IT技術(shù)之一，云計算通過使計算分布在大量的分布式計算機上，使得企業(yè)數(shù)據(jù)中心的運行與互聯(lián)網(wǎng)更相似。云平臺的高擴展性、超大規(guī)模、虛擬化、高可用性、低成本的優(yōu)勢，使得越來越多的校園開始使使用云計算平臺來構(gòu)建校園網(wǎng)。本文主要闡述利用虛擬化云計算對校園網(wǎng)數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)進行設(shè)計。

關(guān)鍵詞：云計算；虛擬化；數(shù)據(jù)中心

引言

云計算技術(shù)是通過虛擬化技術(shù)將資源進行整合，形成資源池---“云”。將“云”資源進行合理分配，然后透過網(wǎng)絡(luò)將龐大的計算處理程序自動分拆成無數(shù)個較小的子程序，再交由多部服務(wù)器所組成的龐大系統(tǒng)計算分析之后將處理結(jié)果以按需方式為用戶提供計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)IT服務(wù)。某高校校園網(wǎng)數(shù)據(jù)中心采用集中架構(gòu)模式，但對于現(xiàn)在校園中龐大的數(shù)據(jù)和海量服務(wù)時，數(shù)據(jù)中心開始在資源利用率、能耗、可靠性各方面都暴露出其缺點，利用虛擬化技術(shù)和云計算技術(shù)對某高校校園網(wǎng)集中式數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)設(shè)計改造，將極大提升其綜合性能和工作效率。

1.云計算的概念

云計算（cloud computing）是由分布式計算（Distributed Computing）、并行處理（Parallel Computing）、網(wǎng)格計算（Grid Computing）發(fā)展來的，是一種新興的商業(yè)計算模型。通俗的理解是，云計算的“云“就是存在于互聯(lián)網(wǎng)上的服務(wù)器集群上的資源，它包括硬件資源（服務(wù)器、存儲器、CPU等）和軟件資源（如應(yīng)用軟件、集成開發(fā)環(huán)境等），本地計算機只需要通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送一個需求信息，遠(yuǎn)端就會有成千上萬的計算機為你提供需要的資源并將結(jié)果返回到本地計算機。

2.虛擬化技術(shù)

虛擬化技術(shù)從本質(zhì)上去講，是指將一臺計算機虛擬為多臺邏輯計算機。在一臺計算機上同時運行多個邏輯計算機，每個邏輯計算機可運行不同的操作系統(tǒng)，并且應(yīng)用程序都可以在相互獨立的空間內(nèi)運行而互不影響，從而顯著提高計算機的工作效率。虛擬化技術(shù)相對于傳統(tǒng)資源管理技術(shù)能擴大硬件容量，簡化軟件重配置的過程，是目前云計算技術(shù)實現(xiàn)的最佳選擇。目前虛擬化技術(shù)分為網(wǎng)絡(luò)虛擬化、存儲虛擬化和服務(wù)器虛擬化、桌面虛擬化、表示層虛擬化和應(yīng)用虛擬化六大類。

3.某校園網(wǎng)數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)設(shè)計

3.1 基于共享的數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)，大多數(shù)采用服務(wù)器與存儲的整合。引入公用存儲，形成存儲池，所有服務(wù)器共同使用共有的存儲池。如圖1所示，基于共享存儲的數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)。

基于共享存儲的數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)，并未實現(xiàn)服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)等資源的完全整合。雖然在一定程度上實現(xiàn)了存儲集中管理、動態(tài)分配，提升了數(shù)據(jù)可靠性。但服務(wù)器之間還相對獨立，無法實現(xiàn)計算資源的整合，如若個別物理服務(wù)器的宕機，就會造成依托于該服務(wù)器的所有業(yè)務(wù)中斷，系統(tǒng)可靠性無法保證。因此，基于共享存儲的數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)，還很難實現(xiàn)高可靠性的容錯、服務(wù)器自動故障遷移、服務(wù)器動態(tài)負(fù)載均衡、資源動態(tài)調(diào)配等問題。

3.2 基于虛擬化云計算數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)實現(xiàn)

將云計算技術(shù)和虛擬化技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的模式，是當(dāng)前的主流技術(shù)。云計算技術(shù)打破基于共享存儲只單一實現(xiàn)存儲共享的方式，將服務(wù)器、存儲形成云資源池統(tǒng)一進行調(diào)配，并采用虛擬化技術(shù)進行整合。數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)管理員按照需求，在云資源池里調(diào)用相關(guān)資源部署所需的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

基于云計算數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)服務(wù)器的虛擬化，同時采用兩種方式。一是“多虛一”技術(shù)，將若干臺物理服務(wù)器，通過虛擬化技術(shù)虛擬為一臺超級服務(wù)器，即服務(wù)器資源池。二是“一虛多”技術(shù)，將服務(wù)器池里的超級服務(wù)器虛擬為多臺虛擬機，在虛擬機上部署相關(guān)應(yīng)用服務(wù)。

除了采用服務(wù)器虛擬化技術(shù)，還需要結(jié)合共享存儲虛擬化技術(shù)，才能實現(xiàn)基于云計算的數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)。如果不采用共享存儲虛擬化，虛擬機的文件必須存儲在具體的物理服務(wù)器上，這樣既無法實現(xiàn)物理服務(wù)器之間的負(fù)載均衡，而且當(dāng)其中某臺物理服務(wù)器宕機，該物理機上運行的虛擬機都將受到影響。無法實現(xiàn)故障的無縫遷移、負(fù)載均衡、動態(tài)資源調(diào)配。

將服務(wù)器虛擬化，再采用共享存儲虛擬化技術(shù)，形成服務(wù)器資源池和存儲資源池，所有虛擬機文件都存儲在共享存儲內(nèi)，物理服務(wù)器并不存儲具體的虛擬機文件，只是擁有一個邏輯“指向”，這樣就很好的實現(xiàn)了負(fù)載均衡和動態(tài)資源的合理調(diào)配。如圖2所示，具備共享存儲虛擬化的數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)。

3基于虛擬化云計算數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的優(yōu)勢

和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)相比，基于虛擬化云計算的數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)，主要具備以下優(yōu)勢。

（1）成本降低

通過對服務(wù)器整合，控制和減少物理服務(wù)器的數(shù)量，明顯提高每個物理服務(wù)器及其CPU的資源利用率，從而降低硬件、運營和維護成本。

（2）提高整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性

當(dāng)任意一臺物理服務(wù)器宕機，云計算平臺能自動將指向”該臺服務(wù)器的虛擬機遷移到其他服務(wù)器開始工作，保證整個系統(tǒng)業(yè)務(wù)不間斷。

（3）提高運營效率

通過虛擬化后，將數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)基礎(chǔ)實施資源進行整合，形成資源池，網(wǎng)絡(luò)管理員可以統(tǒng)一調(diào)配資源部署網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)。

（4）提高設(shè)備利用率

通過虛擬化技術(shù)，可以提高原有設(shè)備的整合度，提高設(shè)備利用率。特別是一些頻臨淘汰或已經(jīng)淘汰下架的設(shè)備可被充分利用。

結(jié)束語：

基于虛擬化云計算數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)相比擁有明顯優(yōu)勢。其具有規(guī)模大、可靠性高、通用性強等優(yōu)點，通過虛擬化和云計算技術(shù)，實現(xiàn)了服務(wù)器、存儲等資源的集中統(tǒng)一管理，為各部門業(yè)務(wù)的穩(wěn)定運行提供了有力的保障。

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