服务器虚拟化技术在服务器资源管理中的应用研究

屈明强

摘要：随着我国互联网技术的快速发展，企业信息化建设也在逐步完善，计算机已经开始应用到了企业管理工作中的各个方面，任何业务部门的正常运转都离不开计算机技术。而随着业务的快速迭代，用户数据量的日益增加，业务连续性高停机时间窗口越来越小，对于服务器的敏捷部署、业务不停机的数据迁移、IT服务的快速响应级别要求越来越高，而怎样有效的利用现有资源，构建一个投入成本低、运行高效、管理便捷的IT计算资源管理中心的建设，在IT相关方面研究中成为了一个重要的研究课题。该文主要从引入服务器虚拟化技术出发，利用虚拟化技术来实现对服务器资源整合，同时分析该技术应用的优势。虚拟化技术的引入使服务器硬件资源有效性方面得到了较大程度的提升，首先能够提升服务器物理资源的利用效率，同时提供了更加高效的服务器高可用性保障措施以及业务连续性，降低停机窗口及时间，降低服务器的总体运营成本，提高IT部门服务响应时间。该文主要对虚拟化技术相关理论以及其在服务器资源管理过程中的应用进行分析研究。

关键词：服务器；虚拟化技术；资源管理

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）14-0022-03

服务器虚拟化技术的应用为服务器资源管理中带来了诸多优势，比如说提高业务连续性、提升资源利用效率等，也正是因为这些优势使得该技术开始得到IT领域研究人员的积极认可，并逐步成为信息化领域服务器技术发展中的必然趋势。通过在服务器资源管理应用虚拟技术，首先能够提升服务器物理资源的利用效率，同时提供了更加高效的保证业务连续性的方法，有效降低服务器的总体运营成本。利用该项技术能够把服务器资源包含硬件资源和软件资源科学的分配到若干个虚拟机上，针对不同的应用实现底层计算资源的虚拟化支持，同时在另外一个方面虚拟技术使得同一企业级服务器同时独立的运行不同的操作系统成为了可能，利用服务器虚拟化技术有效解决了当前物理服务器的CPU以及内存资源利用较低的问题。

1服务器虚拟化技术概述

伴随着全球信息化改造节奏的不断加快，VirtualizationTechnolegy（虚拟化技术）开始得到了互联网研究人士的关注，它已经开始在IT信息化建设中的许多方面得到了广泛的应用。随着这些年的发展，Virtualization技术已经十分成熟，从最初时期的纯软件虚拟化，之后又经历了纯硬件的时期，到现在已经已经形成了软件与硬件相互结合的虚拟化技术。而如果采用当前的虚拟化技术，在一台具备虚拟技术的服务器上完全能够实现几十台甚至更多的虚拟机的运行，这样能够在很大程度上提升服务器硬件资源的利用率，鉴于虚拟机技术这一方面的优势，该技术已经成为了互联网研究人员的宠儿。

服务器虚拟化技术，较为简单的说也就是在一个电脑上或者说一个主机上面，通过安装虚拟机管理软件来运行多台主机，而在主机操作系统内部运行的操作系统可以具备不同的操作系统，而使用同一个主机的硬件资源。在应用过程中虚拟软件为每台虚拟机虚拟出它运行所需的硬件资源，而不是直接运行在真实的物理资源上，比如虚拟机所需的CPU、内存、硬盘等资源，都是通过服务器虚拟化层以虚拟硬件的方式呈現给虚拟机使用，在进行通信过程中可以采用特定的工具来完成硬件数据的访问，这一工具可以是虚拟化监控器（Virtual Machine Mon-itor，VMM），在进行虚拟机的运行过程中，对于操作体验方面同实际的物理机是一样的，实际运行过程中跟虚拟化前的物理机是完全一致的，上层操作系统是无法感知到运行在虚拟硬件还是物理硬件上。

虚拟化技术最初的出现在上一世纪的六十年代中由国外的学者克里斯托弗提出，之后该概念被更多的人采用，IBM是对于虚拟技术进行最早的研究，并进行实际应用的厂家，最开始进行生成过程中主要采用MIT来完成开发的CTSS虚拟化产品。但是在最初时期，人们进行虚拟化技术研究主要注重于对于硬件资源的高效利用，主要原因在于在计算机研发的最初时期，硬件的成本较高，而对于硬件资源的高效利用在一定程度上能够为企业节省资金投入。而虚拟化的研究过程最终随着硬件资源价格的不断降低而一度终止，直到上一世纪的八十年代中，虚拟化技术的应用点开始有所改变，人们开始把虚拟化技术应用于高端服务之中，在进入新世纪之后，计算机应用开始有了快速的发展，而服务器的性能要求也在不断提升，同时数据信息量以及业务的不断扩展，研究人员发现利用虚拟化技术提升硬件资源利用在很大程度上能够降低服务器的需求。在这一时期虚拟化技术有了快速的发展。就目前而言虚拟化技术被应用在许多领域，同时该技术也在不断的趋于成熟。

2服务器虚拟化基本概念

在服务器管理中，服务器虚拟化是一种在现有硬件平台上，采用虚拟技术构建虚拟计算资源，实现传统物理服务器计算功能的技术。实际上，计算机虚拟化技术在服务器管理中的应用就是虚拟服务器技术。在服务器管理中，虚拟化技术的作用包括：

1）整合资源：可以通过整合若干台硬件设备，得到一台足以高性能的逻辑设备，用以满足特殊客户端的性能要求；

2）拆分资源：通过拆分资源利用率低，闲置的硬件设备，得到若干个逻辑设备，并将其转让给客户端使用，起到优化配置硬件资源的作用；

3）迁移资源：在不影响逻辑设备运行状态的情况下，可以实现闲置资源在逻辑设备之间的动态迁移，甚至还能将其迁移至远程计算机中。所以，以虚拟化技术为跳板，虚拟服务器在服务器管理中具有如下优势：第一，充分发挥软、硬件资源的效用。在虚拟服务器的支撑下，无论有应用系统有多少个，都可以在同一台服务器上运行。另外，通过整合、拆分、迁移硬件资源之后，能够大大增强原硬件设备的性能，因为可用资源已经被科学地分配到了每一个虚拟机上。第二，控制成本，简化管理。虚拟服务器缩短了部署、安装、维护工作的流程，节省了一些不必要的开销，有效控制了扩建机房、购置新服务器、散热处理方面的成本。第三，降低了系统维护的难度。虚拟服务器在进行升级和更新的状态下也能提供应用服务，如此高效的运作状态一方面提供了理想的软件调试环境，另一方面有效地控制了测试成本。第四，保证了系统的安全。在虚拟服务器中，各子系统之间互不干扰彼此的运作，并且能在系统出现故障时，及时恢复已丢失和损坏的数据。

3服务器虚拟化应用的必要性

随着企业信息化服务开展速度的不断加快，许多不同的信息管理系统，而对于企业管理而言，对于各种不同结构的系统，采用之前数据管理技术开始不能够满足应用需求，在系统的服务器方面开始需要解决更多的问题。

1）系统管理软件平台数量不断证件，服务器需求不断增加。

2）服务器硬件资源利用利率较低。由于资源利用率较低，同时相关应用服务数据需求的提升相关直接形成了巨大的矛盾，对于提升硬件服务器资源利用服务器数量随着应用系统的增加而大量增加，而且相当一部分应用服务器的利用率很低。

3）在进行服务器管理过程中没有完成双机系统，使得灾难恢复难以实现。信息软件平台会由于硬件故障或者病毒破坏或者由于人为误操作等原因，会使得应用软件平台服务器产生数据丢失的问题。数据备份系统首先应当保证的就是数据的基本安全，但是为了能够满足系统具备应用的连续性的需求，就要系统能够实现双机系统支撑。然而就当前而言，双机系统在应用过程中主要集中于核心应用，在其他方面还有待进一步的改善。

4）對于以往的服务器系统，在进行调整或者升级过程较为复杂，由于没有双机运行机制，难以完成自动升级过程。而在必须系统升级过程中，就会在一定程度上，影响用户的使用。

针对上面所提出的对于当期服务器系统的各方面的管理问题，都可以通过对虚拟服务器技术的采用，从而在服务器管理系统的硬件平台上安装虚拟CPU、内存、硬盘等来完成基本的操作系统硬件操作需求，完成一个类似于双机运行的操作环境，这样就能够在一定程度上实现服务器的优化管理、保证业务运行的不间断性。

4 VMware服务器分析

1）VMware虚拟化基本技术介绍

首先对于当前应用较为广泛的VMware的特性主要分为以下几个方面：一个物理主机上能够利用虚拟技术按照多个虚拟服务器，而在实际的应用过程中，各个逻辑服务器能够同时运行，同时在操作过程中表现方面完全跟物理服务器一致；在进行虚拟机设置按照过程中，相关直接的虚拟机是相互隔离的，同时虚拟机在硬件主机中主要以文件夹的形式存在于硬盘中，而其这类文件夹能够被直接拷贝，存储到其他位置；在系统内部的虚拟机对于主机而言是独立存在的，能够在配置不同的服务器上运行；是一个应用十分广泛的虚拟机管理软件，该软件资源管理的具体内容包含有如下几个部分。

21 VMware服务器虚拟化方案介绍

在现在服务器管理技术中，要完成服务器资源的更好的整合，VMware所采用的具体办法是利用一部分是服务器当成虚拟服务器管理平台主机，同时在该主机服务器上配置好VSpheres核心组件ESix50软件的裸机，最终完成更多了虚拟机（VM）的安装，同时在能够提升物理服务器的业务处理能力，另外一方面也要保证安装好的每一个虚拟服务器能够在性能和结构上与之前单机服务器运行时差异不大，这样能够保证系统的使用与操作的延展性能。对于安装的虚拟机对于操作系统的选择可以有多种选择，比如说windows或者Linux操作系统；同时安装所需要的应用软件，便能够在本机物理服务器中完成各种不同业务办理整合任务，如图2是整合框架图。

通过虚拟化集群建设的搭建，可以实现物理服务器中所包含的每一个虚拟机完成统一管理任务同时完成系统内资源的动态监控。vCenter进行虚拟化集群建设的主要应用软件，它的存在能够保证当前虚拟机的运行环境稳定性以及应用可靠性，在进行该软件配置过程中需要以虚拟机（VMware vCenter AP-Pliance）的形式来完成vCenter的具体配置，与此同时还需要一台物理服务器单独当成vSphere开发套件中的vCenter服务器。该物理服务器能够为IT环境完成一种集中管理形式，进而提升虚拟机服务器系统的易用性，同时提升资源利用率，另外一方面采用了分布式的业务管理形式也能够保证各个方面数据的安全可靠性。与此同时对于虚拟机的不断使用，能够扩大虚拟化集群的应用规模，从而能够更多的提供软件应用。

服务器虚拟化方案这里主要是把安装VMware vsphere5的多路物理服务器作为核心机构，图3中采用了2台服务器，在这里对其具体的连接方法进行说明。

VMware Tools保证虚拟机正常稳定运行的重要组件，而根据安装的虚拟机的操作系统的不同，要具有不同的VMwareTools，一方面能够提升虚拟机系统的具体显示效果，改善鼠标与键盘的具体操作效果，能够为虚拟机提供更好性能的虚拟网卡，也可以直接完成ESX服务器的关机、重启等基本操作指令；在进行虚拟配置过程中，对于VMware Tools的主要工具的安装也具有很大的必要性，ESX服务器的组件结构如图4所示。

3）成本优势

据不完全统计，在完成了虚拟架构整合之后，使得服务器的硬件资源的利用率从以往的最高的百分之二十提升了三到四倍，采用了虚拟化技术之后，在很大程度上降低了对传统服务器的规模需求，主要原因在于当前应用的一台物理服务器能够直接通过虚拟技术虚拟出20台满足不同应用需求的具有不同配置的虚拟机，充分提升了系统的应用资源服务器，节省了整体系统运行资金成本。

4）安全性分析

VMware主要通过VMotion、vSphere HA、vSphere Fault Tol-erance（FT容错）以及VMware Distributed Resource Scheduler（DRS）来确认虚拟系统能够稳定安全运行；首先要确认系统能够保证虚拟机可以在不停机的情况下从一台物理机转移出来并转移到另外一个物理主机上面，进而能够尽可能的减少由于设备服务器停机给网络系统造成的应用影响，VMotion的具体实现过程如图5所示：

vSphere HA基于VMotion技术原来的功能性虚拟应用软件工具，它可以完成集群中所有的ESX Server，在对ESX物理服务器进行实时监测过程中，倘若监测到系统故障后，能够自动重启在该虚拟机集群中故障影响的虚拟机，来保障系统的基本运行。

vSphere Fault Tolerance（FT容错）的实现主要过程是首先选取同一个虚拟机集群中的两天物理服务器，把同一个虚拟器应用服务运行在两台物理机中，当其中一个出现故障时，能够实现实时切换，最终保证系统实现零宕机；同时也能够避免数据损失情况的发生，确保系统业务服务的安全性与稳定性。

VMware Distributed Resource Scheduler（DRS）持续性监控服务器资源的使用情况，对业务的级别进行优先级评估，按照优先级为应用程序进行动态资源分配，实现负载平衡。

5结束语

在服务器管理中，每一个虚拟机都在同一物理服务器内运行，它与独立的服务器并无任何区别，无论有多少应用，都可以通过直接创建新的虚拟服务器来满足应用需求，而且服务器管理人员可在不影响服务器运行状态的情况下，将虚拟机从一个服务器移至另一个服务器。在服务器管理中应用虚拟服务器技术，可以有效地控制机房服务器的数量，提升服务器资源的利用率。

随着虚拟化技术的创新发展和应用成熟，相信会有更多的价值被发现——因为虚拟化不单是指某一种具体的技术，而是一种新的理念——如何最大化地利用资源、提高效率和降低成本。