基于vSphere的高校数据中心虚拟化构建

李 勇， 杨华芬

(曲靖师范学院 信息工程学院， 云南 曲靖 655011)

近年来，随着高校信息化建设进程的加快，校园网内增加了许多不同类型的信息管理系统，如教务管理系统、图书管理系统、人事管理系统、财务管理系统、OA办公自动化系统、资产管理系统、科研管理系统等。随着教学管理与运行方式的改变，类似于目标考核管理系统、实验教学平台、学生宿舍管理系统等应用服务的需求也将增加，再加上教学对桌面环境、资料存储与共享的应用需求，一所高校需要购置几十台专用服务器并建立专门的数据中心，才能满足校园网内用户的多种需求。实现几十台服务器高效管理与运行，尽可能地减少运行维护成本、降低能耗、提高设备使用率、方便用户使用，是建立数据中心的过程中需要解决的一个重要问题[1]。采用Vmware vSphere虚拟化技术对服务器进行虚拟化部署，可以很方便地进行服务器的日常管理和升级维护，能够减少服务器日常管理运行成本和后期新增服务器的成本。对服务器进行虚拟化之后，管理员可以根据用户需求从资源池中为用户灵活分配CPU、内存、存储空间等硬件资源，既能够更好地满足用户的需求，又能提高服务器的利用率[2]。除此之外，对服务器进行虚拟化构建之后，还可以快速、方便地为用户创建虚拟主机，为用户提供远程桌面环境。用户通过远程桌面登录虚拟主机，即可部署各种应用环境，极大地方便了用户的使用，是从技术上解决服务器高效管理与运行的有效方案[3]。

1 vSphere虚拟化技术简介

市场上主流的虚拟化技术有VMware vSphere、RedHat KVM、Citrix XenServer、Hyper-V[4]。VMware vSphere虚拟化技术以其虚拟化程度高、跨平台且兼容性强、存储服务方式灵活等优点而被广泛使用[5]。

VMware vSphere提供了一整套用于对服务器资源进行统一配置、集中管理的虚拟化解决方案，主要由VMware Esxi、VMware vCenter、vSphere Client等几部分组件构成。其中，VMware Esxi是一款安装在服务器上的linux版网络操作系统，是整个虚拟平台的资源宿主机，主要用于支持虚拟网络、存储管理、内存CPU资源调度等相关功能；VMware vCenter是一个强大的宿主机和虚拟机集中管理组件，是整个虚拟化平台的控制管理中心；vSphere Client则是一个远程登录与管理的客户端组件，可以为用户登录vCenter控制管理中心，或者直接登录宿主服务器提供友好的可视化操作视图。

2 虚拟化构建

2.1 环境构建

曲靖师范学院信息工程学院数据中心采用vSphere技术方案进行虚拟化部署，其环境建设的拓扑结构如图1所示。

图1 数据中心环境建设拓扑结构

数据中心的工作环境主要包括基础运行条件、网络运行环境、服务器集群和存储器空间的扩展。

(1) 基础运行条件。数据中心是整个教学资源存储的中心，设备需要全年24小时开机运行，要求有稳定的供电电源、空间恒温恒湿、防静电干扰，因此，对机房铺设专用防静电、防尘地板，安装了机房专用稳压电源和艾默生DME12WT1精密空调。

(2) 网络运行环境。为保证校园网内的用户可以高速访问数据中心的资源，采用1 Gbit LAN光纤接入校园网络，使用2台DS300光纤通道交换机组成冗余光纤通道协议存储区域网络，用于保障数据中心服务器集群内的数据存储速率和安全性。

(3) 服务器集群。使用数据中心现有的8台服务器来构建虚拟化平台服务器集群，其中4台为DELL T710塔式服务器，每台有2个处理器插槽、8个型号为Intel Xeon E5506的2.13 GHz CPU、16 GB机身内存、2 TB硬盘存储空间；另4台为HP ProLiant DL388 Gen9机架式服务器，每台有2个处理器插槽、12个型号为Intel Xeon E5-2609 v3的1.9 GHz CPU、32 GB机身内存、2 TG硬盘存储空间。除此之外，8台服务器中都配有4个网络接口卡，为服务器连接网络提供足够的冗余接口。

(4) 存储器空间的扩展。为了尽可能地给用户提供更大的数据存储与备份空间，同时又提高资源服务中心内部主机之间数据交换与迁移的速率，在服务器机身提供的16 TB硬盘存储空间的基础上，添置有1台型号为VNX5400的EMC统一存储器，用于扩展存储空间。VNX5400中安装有21×400 GB企业级固态硬盘和4×1.2 TB机械硬盘，企业级固态硬盘和机械硬盘混合搭配使用，既保证了独立存储的空间，又保证了服务器到存储设备之间的数据传输速率。

2.2 虚拟化步骤

基于虚拟化平台构建数据中心的过程可以概括为以下个几步骤。

步骤1:根据数据中心运行的服务器、存储设备等对运行环境的要求，完成校园网的接入、光纤通道存储区域网的构建、空调及防尘防静电地板等的安装改造。

步骤2:在选择的8台服务器上安装VMware Esxi 5.5，构建服务器集群的宿主机，根据数据中心的IP规划给服务器配置好网络连接，使用其接入校园网和光纤通道存储区域网，服务器的安装部署过程可参考文献[6]。

步骤3:将VNX5400存储器载入宿主服务器，以扩展服务器的存储空间，在宿主服务器中挂载存储的详细过程参见文献[7-8]。

步骤4:用一台VMware Esxi宿主机创建一个虚拟主机，并在该虚拟主机安装配置VMware vCenter虚拟化管理中心和管理登录端组件vSphere Client，以方便管理员远程登录vCenter中心管理虚拟化平台。然后再通过Client客户端登录vCenter中心完成主机的添加、新建数据中心、新建群集等部署操作[9-12]。

步骤5:构建虚拟主机模板，通过模板克隆功能为用户分配虚拟主机，为用户使用服务器中的资源提供虚拟桌面应用环境。

2.3 虚拟化效果

经过上述虚拟化部署之后，登录vCenter中心，可以看到如图2所示的虚拟化平台使用效果。

图2 虚拟化平台使用效果

从图2可以看出，该虚拟化平台包含8个主机、80个处理器、9个数据存储、1个群集以及64个虚拟机和模板。群集中启用了vSphere DRS容错机制和vSphere HA虚拟主机迁移机制，包括159 GHz CPU资源、197.46 GB内存、18.20 TB存储的硬件资源池，用于支持64个虚拟机和模板运行时对硬件资源的需求。

从上述构建过程可知，虚拟化平台采用了1 Gbit LAN光纤接入校园网络和光纤通道协议存储区域网络，可以实现对服务器管理的远程操作。管理员不需要每次都进入机房对服务器进行管理操作，且可以对所有服务器中的硬件资源构建资源池进行集中调配使用。因此，从使用的效果上来看，该平台具有管理方便、资源配置使用灵活、网络冗余安全性高、服务器与存储设备之间数据传输速度快、节能省电等优点。但是，由于构建成本等因素的限制，曲靖师范学院的虚拟化平台数据中心目前只整合了8台服务器和存储设备，资源池中的CPU、内存、存储空间等硬件资源相对不足，只能够支持本部门60名教师的日常教学使用。因此，它服务的用户面还较窄，且在服务器之间进行虚拟主机的克隆与部署时速度较慢。

3 结语

基于vSphere虚拟化技术构建的数据中心克服了服务器单台运行管理方式的许多缺点，是一种提高服务器使用效率、方便管理的有效技术解决方案。虚拟化平台的数据中心的构建在技术和使用层面有很大优势，其存在的不足之处需要进一步完善。

References)

[1] 杨小红.高校服务器虚拟化策略与管理[J].计算机与网络，2017，43(2):110-112.

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[3] 孟凡立，孙荣，徐明.高校虚拟化数据中心建设探索[J].实验室研究与探索，2012，31(12):62-66.

[4] 温荷，万里.基于KVM的云桌面虚拟化实验设计[J].实验技术与管理，2016，33(5):132-134，142.

[5] 韩宝刚.虚拟化技术在存储系统中的应用研究[J].计算机与网络，2008(24):49-51.

[6] 许娜.基于VMware ESX Server的实验教学平台建设[J].实验室研究与探索，2011，30(9):202-205.

[7] 何鹏.浅谈VMware Esxi主机挂载存储解决方案[J].信息系统工程，2016(4):105-106.

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[9] 舒慧东.基于虚拟技术的实验室融合[J].实验室研究与探索，2011，30(9):206-209.

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[11] 姜昌金，陶桦，黄琦，等.桌面虚拟化技术在校园网环境的应用[J].实验技术与管理，2011，28(5):103-105.

[12] 赵迎春.桌面虚拟化在图书馆的应用[J].情报科学，2012(2):82-84，95.