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清华大学图书馆 服务器虚拟化实践

清华大学图书馆 服务器虚拟化实践. 陈武 清华大学图书馆系统部 2010年12月10日. 服务器虚拟化需求 虚拟化技术简介 虚拟化规划 平台选型 部署及实施 经验总结. 服务器数量增长. 电子图书、电子期刊、电子论文的各种数据库系统 数字图书馆相关系统：门户、开放链接、电子资源管理、机构库 读者服务系统：馆际互借、参考咨询、代检代查 业务支持系统：邮件、办公自动化、统计. 服务器及相关配套设施增长. 以清华大学图书馆为例： 1996少于5台 1998年达到将近110台 机房二次扩建 UPS和电源三次改造 空调三次扩容 运行成本大幅提升.

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清华大学图书馆 服务器虚拟化实践

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Presentation Transcript

  1. 清华大学图书馆服务器虚拟化实践 陈武 清华大学图书馆系统部 2010年12月10日

  2. 服务器虚拟化需求 • 虚拟化技术简介 • 虚拟化规划 • 平台选型 • 部署及实施 • 经验总结

  3. 服务器数量增长 • 电子图书、电子期刊、电子论文的各种数据库系统 • 数字图书馆相关系统：门户、开放链接、电子资源管理、机构库 • 读者服务系统：馆际互借、参考咨询、代检代查 • 业务支持系统：邮件、办公自动化、统计

  4. 服务器及相关配套设施增长 以清华大学图书馆为例： • 1996少于5台 • 1998年达到将近110台 • 机房二次扩建 • UPS和电源三次改造 • 空调三次扩容 运行成本大幅提升

  5. 降低运行成本的方法 • 服务外包：信息服务外包给第三方公司（成本和服务质量） • 服务整合：多项信息服务整合到同一台服务器上运行（需求复杂和业务隔离性） • 虚拟化技术：在一台物理服务器上运行多个平台（物理服务器性能）

  6. 为什么选择虚拟化 • 计算机的处理能力远远超出单个任务的需求 • 用户希望拥有一个独立且互不干扰的计算环境来分享硬件资源 • 多任务操作系统无法避免应用程序之间的冲突 • 操作系统能够提供用户隔离，但不能提供系统环境隔离

  7. 服务器虚拟化需求 • 虚拟化技术简介 • 虚拟化规划 • 平台选型 • 部署及实施 • 经验总结

  8. 什么是虚拟化技术 • 概念上非常类似于模拟 • 一个系统模拟成另一个或多个系统 • 计算机虚拟：一台计算机模拟为多台计算机 • 在同一个计算机硬件平台上，同时安装并运行多种操作系统

  9. 虚拟化定义 • Illuminata公司的Jonathan Eunice：虚拟化是以某种用户和应用程序都可以很容易从中获益的方式来表示计算机资源的过程，而不是根据这些资源的实现、地理位置或物理包装的专有方式来表示它们。换句话说，它为数据、计算能力、存储资源以及其他资源提供了一个逻辑视图，而不是物理视图。” • IBM公司：虚拟化是资源的逻辑表示，它不受物理限制的约束。

  10. 计算机虚拟化 • 广义来说，现代操作系统都支持虚拟 • 对于每个进程，有它自己的内存地址空间、CPU和外设 • 最早的虚拟机：IBM的System/360，支持递归虚拟，虚拟机又可以进一步分区。 • 发展为现在IBM的zSeries服务器，可以在完全虚拟化环境中运行Linux、AIX或VM应用。

  11. x86的虚拟化方案 • 二进制改写模式：早期的虚拟化软件 • 半虚拟化：Xen • 需要修改操作系统，性能损失较小 • 基于硬件的虚拟化：VMX模式 • 不需要修改操作系统，有一定性能损失 • 具有良好的系统隔离性 • 现在的多种虚拟化软件都采用硬件虚拟化技术

  12. 虚拟化架构

  13. 服务器虚拟化的优点（1） • 提高计算机资源利用率 • 降低能耗，降低总拥有/运行成本 • 系统环境隔离 • 服务器合并 • 快速、动态的业务调度 • 资源动态分配：虚拟化是资源的逻辑表示，它不受物理限制的约束。

  14. 服务器虚拟化的优点（2） • 零宕机迁移、灾备和快速恢复——业务连续性 • 维持老系统业务持续运行 • 多操作系统需求（测试/研发），快速部署应用 • 增强系统安全 • 简化或整合服务器的管理

  15. 常见虚拟化产品 • VMWare vSphere/VMWare Server • 思杰公司的XenServer • 微软公司的Windows Server 2008和Hyper-V Server 2008 • KVM/RHEV • Virtual Iron

  16. 服务器虚拟化需求 • 虚拟化技术简介 • 虚拟化规划 • 平台选型 • 部署及实施 • 经验总结

  17. 虚拟化规划 • 现状分析 • 确定目标 • 预算估计 • 实施方法及周期

  18. 现状分析 • 物理服务器数量(2008年)：110台 • 服务器用途： • 数据库厂商镜像 • 数据库本校镜像 • 业务支持服务器 • 服务器购置成本、折旧、维护费用 • 空调、电源、UPS等

  19. 确定虚拟化目标 • 多数服务器资源（CPU）利用率较低 • 系统由第三方开发，要求较高的隔离性 • 服务器虚拟化技术发展多年，相对比较成熟 • 目标：部署服务器虚拟化技术来达到缩减图书馆运行服务器数量，降低购置成本、维护成本和运行成本

  20. 预算估计 • 虚拟化软件费用 • 新增加硬件投资 • 实施虚拟化所需要人员 • 相关的技术培训

  21. 实施方法及周期 • 实施方法 • 集中实施，迁移现有服务器 • 逐渐实现迁移 • 选择逐步实施虚拟化的方案，周期相对较长 • 暂时未考虑为虚拟化购买存储设备，需要大容量存储的应用不考虑迁移 • CPU密集性应用暂缓迁移

  22. 服务器虚拟化需求 • 虚拟化技术简介 • 虚拟化规划 • 平台选型 • 部署及实施 • 经验总结

  23. 虚拟化软件 • VMWare vSphere/VMWare Server • 思杰公司的XenServer • 微软公司的Windows Server 2008 R2和Hyper-V Server 2008 R2 • KVM/RHEV • Virtual Iron/Oracle VM

  24. VMware • 市场占有率高 • 应用兼容性好 • 硬件兼容性好 • 有免费版的VMware Server/VMware vSphere Hypervisor • 付费版的VMware vSphere提供企业功能，但授权费用较高

  25. VMware Server/VMware vSphere Hypervisor

  26. XenServer • 安全小巧的虚拟化平台 • 高性能的虚拟化技术 • 支持Intel和AMD的CPU虚拟化技术：Intel-VT和AMD-V。 • 先进的x86平台虚拟化技术 • 开放源代码

  27. XenServer版本 • Free Edition：Proven virtualization platform that delivers uncompromised performance, scale, and flexibility at no cost. • Advanced Edition：Key high availability and advanced management tools that take virtual infrastructure to the next level. • Enterprise Edition：Essential integration and optimization capabilities for production deployments of virtual machines. • Platinum Edition：Advanced automation and cloud computing features for enterprise-wide virtual environments.

  28. XenServer功能 • 免费版：XenServer hypervisor / XenMotion live migration / VM Disk Snapshot and Revert / XenCenter multi-server management / Resilient distributed management architecture / Conversion tools • 高级版：High availability / Memory optimization / Performance alerting and reporting

  29. XenServer功能 • 企业版：Automated workload balancing / Heterogeneous pools / Host power management / Provisioning services (virtual) / Role-based administration / Live memory snapshots and reverts / Citrix StorageLink • 铂金版：Lifecycle management / Provisioning services (physical) / Site recovery

  30. XenServer的软件提供商 • XenServer，现在已经被Citrix收购 • Virtual Iron，提供基于Xen的虚拟化管理产品包Virtual Iron。 • RedHat/CentOS • Novell

  31. Windows Server 2008 R2和Hyper-V Server 2008 R2 • 微软公司产品 • 免费的Hyper-V Server 2008 R2 • Windows Server 2008 R2不同版本附带不同的虚拟客户机授权 • 微软推荐Hyper-V Server 2008 R2可用于测试和开发、服务器整合、分支办公室整合、桌面虚拟化 • 进入市场时间相对较短，但是依靠微软，发展潜力巨大

  32. Windows Server 2008 R2和Hyper-V Server 2008 R2 • 服务器硬件虚拟化：直接在硬件上运行虚拟化 • 操作系统内嵌功能 • 要求x64处理器，要求启用DEP（数据执行保护） • 能够同时运行32位和64位虚拟机 • 多处理器虚拟机 • 大内存支持 • 支持VLAN

  33. KVM • 集成到Linux 2.6内核中 • Linux进程执行模式：Kernel和User，KVM增加第三种执行模式Guest • 支持硬件虚拟化 • KVM包括二个组件： • 设备驱动程序管理虚拟化硬件 • 模块PC硬件的用户空间组件

  34. 基于KVM的体系架构

  35. 虚拟化软件选择 • 采用XenServer • 性能表现良好，尤其是I/O性能。 • 已经有一定市场规模，有成熟应用。 • 预算有限 • 逐步实施虚拟化 • XenServer提供了与CentOS/RHEL的良好整合

  36. 硬件平台选择 • 采用双插座四核处理器大内存的PC服务器，不使用刀片 • PC服务器具有成熟的应用经验 • 初期只考虑迁移较小的应用系统，不需要占用太多资源 • 少量采用IP-SAN存储设备，用于灵活支持虚拟化应用

  37. 服务器虚拟化需求 • 虚拟化技术简介 • 虚拟化规划 • 平台选型 • 部署及实施 • 经验总结

  38. 虚拟服务器部署 • 服务器准备 • 硬件安装 • 软件准备 • 软件安装 • 网络配置 • 存储配置

  39. 应用系统迁移 • 大部分应用系统，采用重新部署的方法，之后迁移数据 • 要求具有原来系统的安装文档 • 需要仔细测试 • 旧系统不受任何影响，可以随时切换回旧平台少量进行P2V迁移

  40. 应用兼容性 • 与应用提供商沟通 • 多数应用支持虚拟化平台 • 少量应用需要进行测试和修改 • 个别应用不支持虚拟化

  41. 灾难备份 • 迁移到虚拟化平台的应用系统，可以很容易实现灾难备份 • 相对关键应用还可以考虑负载均衡或高可用解决方案

  42. 测试和开发平台部署 • 快速部署新系统 • 用于测试和开发目的 • 节省平台投资 • 加快应用开发进度 • 加快数据库试用进度

  43. 智能聊天机器人

  44. 最新动态

  45. 服务器虚拟化需求 • 虚拟化技术简介 • 虚拟化规划 • 平台选型 • 部署及实施 • 经验总结

  46. 服务器虚拟化应用 • 虚拟服务器30多台 • 应用数量不断增长，但物理服务器数量由110台下降到90台 • 机房能耗下降 • 机房空间、空调暂不需考虑扩容 • 虚拟服务器更容易实现灾难备份，提高系统可靠性

  47. 虚拟化技术应用风险及控制 • 系统额外开销 • 多个系统在一台服务器，服务器硬件故障导致多个系统停止运行 • 平台系统维护复杂度提高 • 硬件配置需要适度提高 • 虚拟化产品缺乏互通标准 • 迁移并不完全可靠，包括P2V和V2V • 集中存储的高风险 • 虚拟化产品并不是免费的 • 虚拟化滥用

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