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技术方案 1.1.1什么是虚拟化 通过虚拟化技术将服务器物理资源抽象成逻辑资源，让一台服务器变成几台甚至上百台相互隔离的虚拟服务器，或者让几台服务器变成一台服务器来用，我们不再受限于物理上的界限，而是让CPU、内存、磁盘、I/O等硬件变成可以动态管理的“资源池”，从而提高资源的利用率，简化系统管理，实现服务器整合。 1.1.2实施虚拟化技术可产生的好处 降低物理基础架构的成本 如下图所示，使用了虚拟化技术之后，资源的利用率由8%提升至80%，因而可以保证所有服务应用系统正常运行的同时，物理服务器的使用数量仅为原有数量的8%，机架与电源插座的数量仅为原数量的10%，其他物理设备也得到了较大幅度的精简，达到了简化构架结构及节约大量投入成本的目的  点击加载图片 图2-1 使用虚拟化技术前后的比较 降低数据中心的运营成本（例如：能耗和散热） 物理服务器的数量得到精简后，其运营成本也可得到大幅节约。 对设备占用的空间及维护人员的需求得到降低暂且不说，相应节能减排的时代潮流，所有设备的耗电量也得到了大幅的减少。据权威部门统计，每百台服务器在进行虚拟化之后，耗电量由原来的725MW降低为104MW，不但为全社会的节能减排做出了贡献，还节省了高额的电费支出。  点击加载图片 图2-2 每百台服务器每年所消耗的电量（兆瓦） 提高工作效率、运营灵活性和响应度 通过即时部署，动态补丁应用，零停机维护，内置高可用性，自动灾难恢复等机制，简化了工作流程，提高了工作效率及运营的灵活度，管理员的工作负载得到了大幅提升，同时也达到了节约运营成本的目的。 1.1.3虚拟化技术前景 在本世纪中，各种机构面临重重的成本压力、环保的压力，不断增长的业务压力，都在迫使信息部门更多、更好地采用更为成熟的虚拟化技术，而当前计算机及相关技术的新发展也为进一步采用虚拟技术提供了极为有利的条件。正如摩尔定律所示，CPU速度越来越快，计算机内存和外存的容量和存取速度又有了惊人的发展，硬件成本也有了相应的降低，软件技术和开发工具更加完备而能力大大加强，x86技术的大范围推广应用给虚拟技术的推广应用提供了方便和广阔的平台。 1.2 设计目标 Ø初步建立起 较高实用性的校园虚拟化云平台，包括桌面虚拟化系统平台。 Ø整合办公桌面资源，实现办公桌面集中托管，统一分发。将给老师提供办公桌面电脑的速度提高至10分钟。 Ø实现“桌面随身”的可移动教学办公模式，老师在连接校园网的任何地点都有能力直接使用自己的桌面进行工作。 Ø实现桌面应用软件统一分发能力，将校园网内批量软件升级安装的速度由一周提升到2小时。 Ø实现所有校园信息资源统一规范化管理，并按需自动进行动态资源调配。 Ø对服务器应用、办公桌面进行统一安全管理，确保不会因为服务器或桌面电脑损坏影响教师办公使用。 1.3 技术路线 平台采用私有云架构，综合考虑安全性、可靠性、扩展性、先进性、易用性等方面的因素。云计算以开放的标准和服务为基础，能够提供安全、快速、便捷的数据存储和网络计算服务。云服务体系架构分为三种服务模式，即：基础设施即服务（Iaas）、平台即服务(Paas)、软件即服务（Saas）。本项目中，主要使用在技术上相对成熟的Iaas，以云计算为契机，以IaaS为切入点提供统一的虚拟运行环境，方便进行硬件资源及应用系统的整合。 Iaas服务模式主要依托于服务器、存储及网络资源来构造统一的虚拟运行环境。该模式可以更加灵活地为应用系统分配虚拟服务器和存储空间，为用户分配虚拟计算资源和存储空间，以盘活传统模式下闲置的计算和存储资源，并极大的节约硬件购买和维护成本。 1.4 设计原则 本方案设计将遵循以下设计原则： 先进性原则：采用先进、成熟的信息技术，既要保证系统在满足当前的功能需求，也为将来的功能需求提供条件。 实用性原则：充分考虑到质量管理和流程控制的实际需要，并留有一定的余地，即在设计中构造明晰的体系结构，便于更改。 可扩充性原则：采用面向对象的设计思想和开发技术以及构件设计思想，保证在用户的需求发生变化和增加时，使系统的修改量减到最小。 开放性及标准化原则：由于本系统涉及许多硬件设备和外部应用软件，为了更好地和各种硬件设备和应用软件接口，在设计时，应提供主要的接口标准,所有软、硬件产品必须选择符合开放性和国际标准化的产品和技术。 安全原则：系统设计时应充分考虑系统的安全，提供备份的功能，保证当系统出现硬件或软件的故障时，能进行恢复；另外，应对用户进行权限管理，保证信息的安全。 利旧原则：系统设计时应充分考虑对于原有环境中的软硬件的整合与利旧，充分保护信息资产的原始投资，降低成本。 1.5 方案架构设计  点击加载图片 如上图所示,用户虚拟化系统平台由服务器、存储系统、容灾备份系统、光纤交换机、虚拟化平台软件等模块组成。其中，服务器通过虚拟化平台软件组成高可用集群模式提供统一的计算处理资源池；存储系统用于整合目前的应用服务平台数据，实现数据资源的虚拟化整合与管理；容灾备份系统用于系统的整体备份；光纤交换机提供高速的存储数据访问链接。 1.7 功能设计 1.7.1虚拟化应用平台功能 中央控制台集中管理 中央控制台使客户能够通过一个控制台统一管理数据中心内的所有主机和虚拟机，这样既可优化资源和降低成本，提高网络的可用性和安全性，又能简化维护环境，提高了维护人员的工作效率。 中央控制台平台包含若干个重要组件，这些组件将协同工作，为企业提供可扩展的虚拟化管理中心。管理服务器将清单和性能信息存储在数据库中，提供对主机和虚拟机的集中管理点。中央控制台代理提供主机与管理服务器之间的连接。管理员可以通过客户端访问软件从任意一台 Windows PC 访问中央控制台，或者使用中央控制台的网页访问功能通过任意 Web 浏览器进行远程访问。可以跨管理服务器复制角色和权限，让管理员能够从一个控制台管理多个中央控制台。搜索引擎可使客户快速查找到位于企业任何位置的虚拟机、主机或任何其他清单对象。 虚拟化系统克隆 根据系统模板部署虚拟操作系统，可简化系统部署流程，节约大量的人力成本，可避免由于部署过程中个别参数的差异性而导致的系统应用过程可能遇到的异常，并在个别应用服务发生异常时，根据同类应用服务的相关参数进行快速的异常排查，以恢复应用的正常服务 系统在线转换 系统在线复制技术简化从物理架构向虚拟架构的迁移，可以让用户不需要重新安装操作系统和应用，通过打包方式，将原来的物理服务器轻松迁移到虚拟平台上来。这不仅简化了流程，也降低了迁移风险 自动精简配置 在本功能中采用了一种高性能的集群文件系统，此文件系统可提供针对虚拟机优化的存储虚拟化功能。每个虚拟机都封装在一小组文件中，集群文件系统则是这些文件在物理 SCSI 磁盘和分区上的默认存储系统。在虚拟机重新启动时或在虚拟机实时迁移期间，该集群文件系统会利用共享的存储确保数据完整性。 常规文件系统在特定的时间只允许一台服务器读写同一文件，而本集群文件系统允许多个 虚拟化主机实例在文件级别同时读写同一存储位置。磁盘锁定功能可确保多个虚拟化主机安装实例不会同时开启一个虚拟机。 本集群文件系统卷可在不中断服务的情况下在同一 LUN 上扩展，并且虚拟机磁盘也可以在不中断且不停机的情况下扩展，可让用户分配比实际购买的容量更多的存储容量，从而获得更高的存储利用率。过去，应用程序管理员在评估和设定容量需求时，需要将未来不断增长的容量需求考虑在内。这样过量部署容量常常导致空间闲置，这与在服务器空间中过量部署 RAM 的问题类似。自动精简配置功能使管理员只需管理可用存储空间的利用率，虚拟机可访问比实际占用空间更多的存储空间. 在线系统迁移 在线系统迁移是一项革命性技术，它可以将正在运行的虚拟机在不停机的情况下从一台服务器移到另一台服务器，从而保持服务始终可用。虽然在线系统迁移需要用户手动执行，但是该功能也是自动负载均衡等功能的基础，这些产品可在预定义条件下自动移动虚拟机。 在线系统迁移是第一款实现虚拟机分发的功能，它创造了条件，使您可以根据需要移动工作负载，以便保持服务级别和性能目标。现在可以实现不安排停机时间、不中断业务运营的情况下执行硬件的维护工作。 自动故障转移（HA） 自动故障转移可实现虚拟机的自动重启，它会从位于资源池中的其他服务器主机而不是刚刚停机的主机处获取资源。由于硬件故障失去一台虚拟化主机并不是一场灾难性事件，这仅仅意味着可用的资源池减少了。在集群中失去一台主机只会使资源减少，而不会丢失虚拟机。自动故障转移功能可检测故障主机，管理资源的重新分配，并在另一台虚拟化主机上重新启动故障主机的虚拟机。自动故障转移易于使用，可以为虚拟机中运行的应用程序提供经济高效的高可用性。无需专门的备用硬件，也不需要集成其他软件，就可以将停机时间和 IT 服务中断时间降至最低。自动故障转移可以实现 IT 环境的高可用性，而且避免了单一操作系统或特定于应用程序的故障切换解决方案带来的成本和复杂性。  点击加载图片 不停机故障切换(FT) 不停机故障切换可在服务器出现故障时为应用程序提供持续可用性，防止停机和数据丢失，可在虚拟化环境中提供操作连续性和高水平的正常运行时间，且简单易用、成本低廉。 企业可以利用不停机故障切换功能防止因硬件故障导致应用程序中断。与关键的企业级应用程序相关的停机将造成巨大的损失，并会导致业务中断。传统解决方案通过硬件冗余或构建集群来解决上述问题，这样不但操作复杂而且成本高昂。自动故障切换则通过自动重启备用服务器上的虚拟机来解决服务器故障问题，不停机故障切换在确保高可用性方面达到了全新的水平，它可以完全消除硬件故障导致的停机，同时操作简便、成本低廉且适合所有应用程序。 在线存储迁移 在线存储迁移功能对异构存储阵列执行的操作与在线系统迁移对物理服务器执行的操作相同。在线存储迁移可以将虚拟机磁盘文件从一个共享存储位置重新分配到另一个共享存储位置，并具有与在线系统迁移相同的优势：即：零停机、连续的服务可用性和全面的事务完整性。 这些优势适用于在许多情况下管理存储容量和性能。比如，从一个存储阵列迁移到另一个存储阵列，或将虚拟机磁盘文件移动到位于光纤通道阵列上经过性能优化的 LUN。在线存储迁移的无中断特性意味着 IT 可以更积极地管理和平衡存储容量，并且减少 I/O 性能问题。 自动负载均衡 自动负载功能将符合业界标准的服务器及其附带的网络和存储器聚合到一个共享的计算、网络和存储资源池中，可动态地分配和平衡计算容量以保证对资源的最优访问。 具体而言，自动负载均衡具有以下四大优势：一，可主动监视容量利用率，并以智能化的方式自动平衡资源池中的虚拟机，以达到服务级别要求；二，自动负载均衡可根据已定义的业务优先级和不断变化的容量需求，在不同的虚拟机之间分配可用的计算容量；三，在管理资源分配时，不会导致资源池中的虚拟机停机；四，可优化 IT 环境，使资源与业务目标相一致，同时确保硬件资源的灵活性和有效利用。 智能化的电源管理 智能化电源管理功能可持续监控自动负载均衡集群中的资源需求。如果在低利用率期间集群的资源需求减少，自动负载均衡就会整合工作负载以降低集群的功耗。如果在高利用率期间工作负载的资源需求增加，智能化电源管理就会将已关闭的主机重新联机以确保符合服务级别。IT 组织可通过自动负载均衡减少能耗和散热成本，实现自动化管理数据中心的能源效益。 |
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