浪潮服務器存儲技術國家重點實驗室開放課題
行業背景 |
一、虛擬化應用分析
1.1數據中心面臨的挑戰
隨著IT技術的飛速發展，互聯網增值服務的不斷擴充，數據中心機房的軟、硬件資源得以極大的豐富。基于傳統IT架構模式下的數據中心，各種問題也在使用中不斷的暴露上。例如，傳統的IT模式以每服務器為一個最小化分割單位，或每個應用為分割單位，或者以每個用戶為一個分割單位。在此種應用分配模式下，有些資源無法有效進行整合，有些應用存在資源嚴重的過程與浪費，有些應用缺面臨資源的極大不足，但又沒有辦法整合資源。
數據中心中，或多或少存在著如下各種問題：
資源利用率低、閑置率高，運行效率低：相當數量的服務器，僅運行規模很小的B/S或C/S架構的應用程序，如OA辦公系統、網站等基礎服務類型，而新型的多核心處理器處于嚴重的空閑狀態，但這些空閑資源又無法被整合、利用。
應急處理響應時間慢、服務保障差：當故障發生時，運維人員在故障定位到服務器后，往往要花費數小時的時間，備份數據，更換硬件，重新安裝操作系統，重新安裝應用軟件，重新導入以前備份的數據，并做各種安全加固。傳統IT架構下的故障恢復，影響緊急處理時間的并非運維技術人員的操作水平，而是傳統應用模式下IT基礎架構固有的特點決定的。一次完整的更換硬件到重新上線，恢復過程一般在4個小時左右。
運行維護成本高：傳統IT架構下，高昂的運行成本通常不在于運維人員的人工成本，而是服務消耗的大量電力、空調制冷等多方面資源，服務器集數越大，閑置的數量越多，運行維護成本就越高。
1.2 數據中心虛擬化概述
關于數據中心虛擬化的概念，各家有不同的定義，其核心思想是一致的，即它是一種方法，能夠通過區分資源的優先次序并隨時隨地能將服務器資源分配給最需要它們的工作負載來簡化管理和提高效率，從而減少為單個工作負載峰值而儲備的資源。
通過數據中心虛擬化，將IT基礎設施架構進行根本性轉變。IT基礎架構最小化單位將從每服務器變成每虛擬環境。通過虛擬化產品的部署，根據不同應用的類型，將每服務器劃分為多個虛擬容器，每個容器容納一種應用，或分配給一個客戶，即實現了將所有物理服務器進行邏輯層面的應用整合，在統一的管理面板上，可以集中對數百個服務器上的上千個虛擬戶環境做統一集中的管理，配置集中存儲，或高可靠性應用。
二、浪潮虛擬化優勢
2.1浪潮虛擬化發展概述
浪潮作為國內第一家服務器研發生產制造商，擁有國內第一個國家高效能服務器、存儲重點試驗室，長年致力于服務器虛擬化技術的研究，在國內服務器市場擁有廣泛的客戶基礎，對客戶需求把握更準確，對服務器虛擬化技術有更深刻的認識。同時浪潮作為Intel全球16個服務器戰略合作伙伴（Country Leader）之一，通過多年的緊密合作與開發，長期對虛擬化前沿技術的信息資源共享，使浪潮虛擬化技術起點更高，在虛擬化應用推廣也起著模范帶頭作用。目前浪潮與Parallels、XenSource、Vmware、微軟等廠商都有著良好合作，浪潮可以根據用戶需求，提供業界先進、穩定可靠的虛擬化解決方案。
2.2浪潮虛擬化介紹
在采用操作系統虛擬化方式中在一臺確定的物理服務器上，安裝基礎的宿主操作系統，而后在宿主操作系統上安裝操作系統虛擬化軟件。通過的資源分割能力，將原先的宿主系統，劃分為若干個虛擬環境，每個虛擬環境作為IDC基礎架構中的一個最小化分割單位，安裝部署相應的用戶，即為一個虛擬專用服務器。
操作系統虛擬化所采用的虛擬化技術和其他虛擬化技術有較大不同，虛擬化位于操作系統架構層，實現了軟件的分割與隔離，每個虛擬環境都是原有操作系統的一部分，無須單獨安裝操作系統，同時也具備原生系統的各方面性能。
#P#三、浪潮操作系統虛擬化系統整體方案
3.1浪潮操作系統虛擬化系統方案設計目標
浪潮在虛擬化設計及實施經驗，選擇浪潮刀片服務器NX660D作為虛擬化應用的物理服務器，每刀片虛擬多個虛擬化環境。為了保證業務的連續性，同時具有充足的可擴展性，操作系統虛擬化集成的備份功能并配置集中備份。
主要技術指標與特點如下：
端到端管理：客戶通過Web 界面即可了解硬件布局，查看系統與其組件的狀態，隨時洞悉硬件信息，選項卡和導航條提供直觀的導航。網管有更多的時間進行前瞻性維護，并迅速應對突發事件。
遠程管理，IT維護的“天邊”和“眼前”：管理模塊集成BMC、KVM over IP，無論身在何處，只要能登陸互聯網，對于管理員來講，雖然“身在天邊”，服務器卻“近在眼前”。遠程登錄后，通過簡潔的界面上便可對整個系統的狀態了如指掌，并可進行系統配置、分配存儲池和虛擬磁盤、故障設備的切換、電源開關和服務器重啟、系統和數據備份等幾乎除了硬件層面外的所有操作。
快速災難恢復，增強可用性：憑借無磁盤服務器與虛擬化存儲的結合，短短幾分鐘內就即可將故障服務器承載的應用輕松切換到另一臺服務器上，同時，系統快照功能和集中備份能夠輕松實現文件的快速備檔，進一步保障關鍵數據可靠性。此外，N+1電源冗余、硬盤高級RAID、服務器相互冗余、虛擬化存儲等多重安全措施，確保系統可靠穩定，應用高枕無憂。
彈性擴展，效能動三角：采用支持64位內存擴展技術的硬件平臺與軟件平臺, 每刀片提供多個虛擬化環境（兼容32位應用程序）可根據需要在X32和X64位操作系統之間切換，無需更換硬件。
3.2系統方案拓撲結構圖
刀片服務器前端可采用百兆網絡連接刀片內置千兆交換機，并根據就節點數量適當分配帶寬。刀片服務器后端采用千兆內網連接，以增強集中備份的數據傳輸速率。如不滿足千兆內網連接條件，則也可以備份網絡與數據網絡混合傳輸的方案，但這樣將會降低遠程備份存儲的吞吐性能，集中統一管理工具遠程管理控制端可部署在內網，也可以部署在公網方便操作。
3.3 虛擬化系統硬件配置
操作系統虛擬化的運行基礎是底層操作系統，被稱為物理節點，也稱為硬件節點。整個操作系統虛擬化系統所能達到的負載取決于物理節點的實際配置與軟件架構。制約虛擬化容量的主要因素是：CPU、物理內存、磁盤空間、磁盤吞吐、操作系統內核資源。
操作系統虛擬化技術，其意義在于有效的分割、管理、調度資源，虛擬化技術本身并不能憑空創造出新的資源。因此，為虛擬化選擇高性能高可靠性的硬件平臺是非常重要的。近年來IT技術的飛速發展，使得服務器硬件配置得以迅速提高，超線程、64位擴展、多內核技術已經是服務器的入門技術；內存顆粒的大容量化使得服務器內存普遍超越了32位系統內存管理的4GB界限；大容量高性能存儲的大量使用于生產系統。因此，數據中心虛擬化具備了相當充足的硬件支撐條件，適合開展虛擬化。
3.4數據中心的維護規劃
防網絡攻擊
操作系統虛擬化有兩種MAC地址分配方式：路由模式與橋接模式。在路由模式下，所有虛擬化環境和物理節點共用同一個MAC地址。從交換機等網管設備看來，安裝了虛擬化的物理服務器在一個網卡上綁定了多個IP。在橋接模式下，VPS可以有自己獨立的MAC地址，這個MAC地址有系統管理員手工設置。通過在交換機上綁定對應的靜態MAC地址，可避免MAC地址欺騙等來自同網段的惡意網絡攻擊。
災難恢復
在具備集中備份解決方案的場景下，通常可使用集中存儲上的歷史鏡像進行快速的恢復。恢復方法非常簡單，進入任何一種管理工具的界面，點擊對應的VPS，點擊備份列出所有備份歷時，選擇最近的一個備份執行即可。如果遇到了集中存儲設備故障，備份數據無法被有效提取出來，則手工的恢復并重建可恢復所有虛擬化環境的數據。
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