虚拟主机服务应用技术研究

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圜贲
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1 第 7 卷第 4 期 2012 年 12 月震灾防御技术 Technology for Earthquake Disaster Prevention Vol. 7, No. 4 Dec., 2012 李永红, 周娜, 房晓亮, 吴晨,2012. 虚拟主机服务应用技术研究. 震灾防御技术,7(4): 虚拟主机服务应用技术研究 1 李永红 1 ) 2 周娜 ) 1 房晓亮 ) 1 吴晨 ) 1) 山东省地震局, 济南 ) 中国地震台网中心, 北京摘要云技术是现代数据中心建设的关键技术之一, 采用虚拟化技术, 可提高设备的使用效率, 节约建设资金, 缩减系统运行维护成本, 增加业务系统运行的连续性和可靠性本文结合山东省区域地震数据中心虚拟化技术的应用实践, 总结了服务器虚拟化的成功经验, 可为地震及相关行业数据中心虚拟主机服务建设方面提供借鉴与指导关键词 : 云技术虚拟主机服务引言虚拟化, 包括网络安全服务器存储应用 ( 应用程序虚拟桌面 ) 等, 是现代信息技术发展的方向本文围绕十一五山东区域数据中心虚拟主机服务的建设需求, 总结了服务器虚拟化的关键技术建设经验存在的缺点与不足, 旨在为服务器虚拟化的建设提供借鉴与指导 1 现状地震系统十五项目建设完成后, 山东地震区域数据中心部署了近 60 台服务器, 其中在公共信息服务方面的服务器近 20 台 ( 表 1), 主要承载网站内部办公邮件 DNS FTP 网络运行管理等应用支撑表 1 区域中心服务器应用情况一览表 Table 1 List of regional application center server 序号服务器名称 CPU 内存硬盘内存利用率硬盘使用率 CPU 利用率电源功率网络接口 1 网站服务双核 2G 73G % 9.2% 600W 2 个 2 邮件服务双核 2G 73G % 0.33% 600W 2 个 3 DNS 服务双核 2G 73G % 0.66% 600W 2 个 4 Rac 集群 1 4 核 4G 150G % 1.55% 600W 2 个 1 基金项目山东省地震局十一五重点项目 [ 收稿日期 ] [ 作者简介 ] 李永红, 男, 生于 1978 年工程师主要从事服务器和存储方面的建设与研究 eqwww@163.com

2 4 期李永红等 : 虚拟主机服务应用技术研究 445 序号服务器名称 CPU 内存硬盘内存利用率硬盘使用率 CPU 利用率电源功率网络接口 5 Rac 集群 2 4 核 4G 150G % 1.58% 600W 2 个 6 电子政务双核 2G 73G % 1.24% 600W 2 个 7 即时通讯单核 1G 73G % % 600W 2 个 8 公文传输单核 1G 73G % 2.349% 600W 2 个 9 ftp 应用双核 2G 73G % 0.63% 600W 2 个 10 Ladp 双核 2G 73G % 0.774% 600W 2 个 11 Cacti 双核 2G 73G % 0.891% 600W 2 个 12 Czsjgx 双核 2G 73G % 0.298% 600W 2 个 13 Nagios 单核 1G 73G % 1.5% 600W 2 个 14 补丁分发单核 1G 73G % 2.124% 600W 2 个 15 网页防篡改双核 2G 73G % 40% 600W 2 个 16 政务公开双核 2G 73G % 0.36% 600W 2 个 17 考勤系统双核 2G 73G % 0.612% 600W 2 个 18 数字图书馆双核 4G 73G % 51.6% 600W 2 个 19 Oel5 双核 4G 73G % 1.368% 600W 2 个 20 Dns2 服务双核 2G 73G % 0.722% 600W 2 个从表 1 可以看出, 每个应用独占 1 台物理服务器, 系统在日常运行的过程中主要存在以下问题 : (1) 服务器资源利用率较低 9 台服务器 CPU 利用率低于 1%,7 台服务器 CPU 利用率在 1% 3% 之间,2 台服务器 CPU 利用率在 40% 以上 ;14 台机器的内存利用率在 10% 以下 (2) 能耗大, 日常运行成本高若每台服务器按照 500W 的耗电量计算, 日耗电量约 240 度, 按照每度电 0.6 元计算, 年运行电费约万元, 还不包括机房空调运转, 冷却服务器所产生的热量所需的用电消耗 (3) 占用机房空间网络资源多 20 台服务器占据了 3 个 42U 的标准服务器机柜, 占用了 40 个交换机端口 (4) 应用系统存在单点故障, 业务连续性差目前, 各种应用单机部署单机运行, 一旦出现单个物理服务器故障, 服务器所承载的业务必定造成中断 2 需求随着山东省防震减灾各项业务系统信息化建设的需求不断增加以及现有服务器设备的逐渐老化 ( 一般服务器等电子元器件设备的生命周期为 5 年 ), 十一五期间山东省地震局按照资源整合统筹规划的建设思路, 对区域中心服务器方面的建设需求进行了梳理, 设计了区域中心服务器虚拟化建设方案, 以支撑专业应用和公共信息服务系统 3 关键技术虚拟化是采用硬件和软件的分区分时部分或者全部的设备模拟仿真服务质量保障 ( QoS) 等一种或多种技术, 将计算机资源分割成多个可执行环境的框架或方法 (Amit Singh, 续表

3 446 震灾防御技术 7 卷 2004) 虚拟化是一个抽象层, 它将物理硬件与操作系统分开, 从而提供更高的 IT 资源利用率和灵活性目前有多家公司或开源项目, 如 VMware Xen(Citr ix/ 其他基于 Xen 的产品 ) Parallels(Virtuozzo) Microsoft(Hyper-V) 等 ( 表 2), 提供服务器虚拟化产品或技术服务 ( 李建军,2008) 表 2 主要的虚拟化技术厂商 ( 项目 ) Table 2 Leading virtualization technology suppliers 厂商 ( 项目 ) 产品 ( 技术 ) 名称备注 VMware VMware Infrastructure SWSoft Virt uo zzo OpenVZ CIT RIX XenServer Virtual Iron Virtual Iron Xen 开源的虚拟化技术,Xen hypervisor Microsoft Novell,Red 原来有 Virtual Server( 桌面上的虚拟化产品叫做 Virt ual P C), 2008 年 3 月发布的 Windows server 2008 中集成了 Hyper-V, 提供虚拟化功能在其 linux 发行版内整合了虚拟化组件 ( 模块 ), 基于 Xen 或者 KVM (Kennel-based Virtual Machine ) Oracle Oracle VM, 基于 Xen, 现在免费 SUN Solaris Container HP VSE IBM 有最完整的虚拟化解决方案备注 : 专做虚拟化产品 ( 技术 ) 的厂商 ; 开源虚拟化 ( 技术 ) 项目 ; 可提供软硬件一体化方案的厂商 ; 提供 ( 或在操作系统中内置 ) 虚拟化产品的系统软件厂商 3.1 VMware(ESX server) VMware 公司于 1999 年将虚拟化技术首次引入 x86 计算平台,VMware Infrastructure 是将操作系统从运行它的底层硬件 ( 包括处理器内存磁盘以及网络等设备, 转换到一个逻辑的运算资源池 ) 中抽离出来, 操作系统及其应用程序被隔离到安全可移动的虚拟机中虚拟机可以在资源池中的任一物理服务器上根据需求和优先级, 动态地分配资源, 无需宕机便可在服务器之间无缝地转移从而实现 IT 资源的优化, 确保虚拟主机的高可用性和安全性提高硬件资源的使用效率, 满足不断变化的业务需求 3.2 Xen(Citrix/ 其他基于 Xen 的产品 ) Xen 是一个 Open Source 的项目, 提供了一个强大的 hypervisor 支持 x86 x86_64 IA64 PowerPC 和其他的 CPU 架构, 支持 Windows Linux Solar is 和其他多种版本的 BS D 多种操作系统近几年来, 作为最优秀的开源虚拟化软件,Xen 收到了广泛的关注, 先后受到 Red Hat SUS E 等 Linux 领袖乃至 IBM 和微软等业界巨头的青睐 2007 年 8 月 Citrix 收购 XenSource, 推出 Xen Server Novell 的 SUSE Linux Enterprise Server 10 是基于 Xen 的第一个带有集成式虚拟化技术的操作系统产品 Red Hat Enterprise Linux 5 在 2006 年底也提供集成的 XenSource 技术 2007 年 11 月,Oracle 也推出了基于 Xen 的虚拟化产品 Oracle VM

4 4 期李永红等 : 虚拟主机服务应用技术研究 Parallels(Virtuozzo) Virtuozzo 是一款成熟唯一主要用于生产型服务器的虚拟化软件产品, 旨在采用先进的虚拟化技术最大化利用服务器资源, 在单个物理服务器上创建多台完全隔离的虚拟环境 (VE 运转与独立服务器完全一样 ), 实现了硬件许可证的共享, 支持分布式计算平台资源的弹性有效管理 Virtuozzo 虚拟化技术在提高资源利用率的同时, 还大大降低了软件和管理成本 (PConline,2011) 3.4 Microsoft(Hyper-V) Hyper-V 是微软最新推出的服务器虚拟化解决方案, 微软具有全面的从数据中心到桌面虚拟化的产品, 桌面有 Virtual PC, 服务器有 Virtual Server Hyper-V 和 Virtual Server 虽同为服务器虚拟化产品, 但 Hyper-V 采用了类似 VMware Xen 那样的具有 hypervisor 的架构, 相比 Virtual Server 有了突破性的进展 4 应用实践本文的服务器虚拟化实施主要是采用 VMware 公司的完全虚拟化技术 ( 表 3), 并开展了 Citr ix 虚拟化测试器虚拟化技术应用测试 ( 表 4) 表 3 基于 vmware 服务器虚拟化技术设备配置一览表 Table 3 List of equipment configuration based on VMware Server virtualization technology 序号软硬件名称主要性能与技术指标数量备注 1 服务器 2 存储 4 台浪潮服务器 NF5280M2, 双核 Xeon E GHz 内存 32 GB DDR3,146GB 硬盘 1 台曙光 I620r-F,Inter Woodcrest 双核 1.6G 2 EMC AX4-5i 双控,4 个 1Gb iscsi 主机接口,40 颗 1000GB 7200 转 SATA 硬盘交换机 cisco3560 DRAM 内存 :128MB FLASH 内存 1 4 虚拟化软件 vsphere 表 4 基于 Citrix 服务器虚拟化技术设备配置一览表 Table 4 List of equipment configuration based on Citrix server virtualization technology 序号软硬件名称主要性能与技术指标数量备注 1 服务器 2 台 IBM3560,Xeon 5520 四核处理器,2.26GHz, 内存 32 GB DDR3, 300GB 硬盘 2 3 交换机 Cisco 虚拟化软件 XenServer6.0 XenApp6.0 XenDesktop Vmware 虚拟化方案采用 4 台浪潮 NF5280M2 服务器构建硬件平台, 使用高性能的 Emc AX4-5i0 磁盘阵列作为 iscsi 架构的数据存储, 分配 8T 的存储空间为服务器虚拟化提数据存储, 虚拟化软件采用 vsphere Citrix 虚拟化测试采用 2 台 IBM 服务器以及 XenServer6.0 XenApp6.0 XenDesktop5 等 Ctrix 虚拟化

5 448 震灾防御技术 7 卷产品, 进行了物理服务器虚拟化虚拟主机 HA 桌面虚拟化等方面的测试 5 结论通过应用虚拟化技术, 较好地解决了物理服务器资源利用率低维护困难部署较慢等问题, 降低了运行维护成本 (1) 节约资源 4 台物理服务器虚拟化后, 替代了区域中心原有 20 台服务器支撑的业务, 节约了机房空间资源 (72U 减少为 8U) 网络资源 ( 原 40 个网路接口, 现 12 个 ), 降低了能耗 ( 服务器耗电量从 8.3KVA 降低到 2.3 KVA) (2) 提升安全通过虚拟主机的 HA 等功能, 保证虚拟服务器连续稳定运行 ; 虚拟主机服务的数据存储在 EMC 存储系统上, 增加虚拟主机文件和数据的安全阵列的硬盘可靠性要远远高于普通服务器硬盘, 同时其良好的硬盘检测与故障处理功能, 可大大降低因硬盘原因导致的数据丢失 (3) 提高效率通过虚拟主机的导入导出等功能, 简化操作系统的部署与恢复, 提高了系统恢复时间通过桌面虚拟化和应用虚拟化, 简化了客户端应用部署, 增加了用户数据的安全性 (4) 存在的不足一方面, 虚拟化技术可以实现多台物理服务器资源整合, 而虚拟化技术不能将一个应用分布运行在多台物理硬件上另一方面, 对于某些特殊要求的应用系统, 虚拟主机服务不能满足业务数据处理的要求, 如测震数据流存储 Mysql 数据库服务器参考文献李建军,2008. 服务器虚拟化技术. 百度文库, 0c7b3cfb0242a8956bece45c.html. Amit Singh, An Introduction to Virtualization. publications/ virtualization/. PConline,2011. Virtuozzo 虚拟化软件安装与配置指南. skills/0711/ html

6 4 期李永红等 : 虚拟主机服务应用技术研究 449 Study of Virtual Hosting Service Technology Application Li Yonghong 1), Zhou Na 2), Fang Xiaoliang 1) and Wu Chen 1) 1) Earthquake Administration of Shandong province, Jinan , China 2) China Earthquake Network Center, Beijing , China Abstract Cloud technology is one of the key techniques in data construction and management. Virtualization technology can enhance the equipment efficiency, reduce both data construction cost and maintenance expense. This technology may increase the continuity and reliability in system operating. On the practical experience of the data center construction project in Shandong region,we summarize the key technology of server virtualization. The successful experience of virtual host service will be used in the earthquake and related industry data center construction. Key words: Cloud technology; Virtual host; Service

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