云计算中部署虚拟化的解决方案

杨新泉

（菏泽学院计算机与信息工程系，山东 菏泽 274015）

【摘　要】分析和阐述了部署虚拟化的解决方案，包括规划部署环境，部署虚拟器件，激活虚拟器件。

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关键词 虚拟器件；面向服务；投资回报

数据中心采用虚拟化能够显著地提高服务器利用率，缩短服务部署时间，减少能耗、制冷和维护等成本。然而不可否认的是，虚拟化技术同时带来了新的问题：在管理层次上增加了虚拟机层，增加了资源管理和调度的复杂性。另外，面向服务的架构（Service Oriented Architecture，SOA）催生了大量的由松散耦合的功能模块组成的业务，当这些业务被部署在数据中心时需要更加快捷、便利。因此，在数据中心构建虚拟化环境时，用户应该进行投资回报分析，根据自己的业务需求来规划数据中心的计算资源、存储资源和网络资源，并选择适合的虚拟化厂商和产品来寻找虚拟化环境的管理能力及成本的平衡点。

1　规划部署环境

下面将根据构建虚拟化环境的三个步骤即投资回报分析、资源规划和虚拟化平台厂商及产品的选择来分别介绍相关的关键技术。

第一个步骤是投资回报分析。作为企业的管理人员，最关心的是自己的投资能否获得更高的回报，对数据中心实施虚拟化同样要考虑这样的问题，在实施虚拟化之前进行投资回报（Return On Investment，ROI）分析就显得尤为重要。投资回报分析是通过一系列的经济学方法对数据中心内各种资源的成本进行处理分析，得到数据中心实施虚拟化以后效益是否能够提高的预测值。通常，在分析过程中需要考虑直接投资成本和间接投资成本。比较常见的直接投资成本包括：服务器硬件设备成本、网络硬件设备成本、存储设备成本、配套制冷设备成本、虚拟化软件成本、构建虚拟化环境的时间成本和相关设施的维护成本等。另外，还需要结合服务器硬件性能和虚拟化软件来考察数据中心的整体虚拟化能力，这个能力决定了该数据中心能够容纳的虚拟机的数量，从而间接得出能够容纳的虚拟化解决方案数量。很多虚拟化厂商都提供简单的计算工具方便用户计算投资回报率，比如VMware公司的在线ROI计算器、PlateSpin公司的PlateSpin Reco。对于复杂的大型数据中心，用户也可以找第三方的专业公司来分析投资回报率。

第二步是资源规划。数据中心的资源主要包括三人类：计算资源、存储资源和网络资源。计算资源是指物理服务器的计算处理能力，和CPU、内存相关；存储资源是指数据中心的存储能力，和磁带、磁盘、存储系统的空间相关；网络资源是指数据中心的网关、子网、带宽和IP等资源。通过虚拟化技术，数据中心里面的各种资源被整合成了统一的资源池。资源规划就是要研究如何把由虚拟器件组成的解决方案部署在虚拟化环境里，合理分配资源，并且保证资源的高效利用。资源规划一般从计算资源规划入手，资源规划者在能够保证虚拟化解决方案所需要的计算资源的前提下，再考虑与存储、网络资源池分配相适应的资源。对于计算资源，常用的衡量指标是VM/Core，它指单台物理机的CPU里每个核（Core）上所运行的虚拟机的数量。如果单台物理服务器的计算资源无法满足解决方案服务的需求，就需要用到多台服务器资源。这时，虚拟机的负载均衡就成为很重要的因素。可以保证规划阶段分配的资源能够得到充分利用。当然，还需要考虑存储资源的I/O负载均衡、网络资源的带宽均衡等。在产品方面，VMware公司推出的资源规划辅助工具Capacity Planner能够帮助数据中心更方便地进行规划。IBM公司的全球技术服务部（GTS）也提供了相关的服务来帮助客户对数据中心现有资产做出评估，并在战略上实现资源规划。

第三步是虚拟化平台厂商及产品的选择。在第二章我们曾简单介绍了x86平台下的主流虚拟化厂商。目前，主流的企业级虚拟化平台有VMware公司的ESX Server、 Xen及微软公司的Hyper-V。用户在进行选择时，需要综合考虑这些产品的价格、功能、兼容性，找到适合自己的产品。从价格上来说，VMware ESX Server按服务器的内核数量来计价，Hyper-V是随着Windows Server 2008系统一同发售的，而Xen有两个版本：商业版（Critix XenServer)和开源版，其中开源版可以免费下载和使用。从功能上来说，各个厂商都提供了基本的虚拟化平台及虚拟机管理命令。在这些功能之外，VMware提供了集成化的数据中心管理平台Virtual Infrastructure，以及之上的迁移、容错、备份等套件，XenServer也有对应的数据中心管理工具，微软Hyper-V的附加功能目前比较少。从兼容性上来说，Xen和VMware都对Linux系统有很好的兼容性，在Windows平台下，VMware也能够提供大部分管理功能，并支持创建Windows虚拟机，作为Windows一部分的Hyper-V能够对Windows操作系统提供良好的支持。

2　部署虚拟器件

准备工作完成以后，就可以进行虚拟器件的部署了。部署虚拟器件是将虚拟器件支持的解决方案交付给用户的过程中最重要的一个环节，即虚拟机实例化的阶段。在明白了如何创建虚拟器件和发布虚拟器件之后，部署阶段所要做的工作就是使虚拟器件适应新的虚拟化环境，并将其承载的解决方案交付给用户。

部署虚拟器件的流程大致可以分为以下6个步骤：

1）选择虚拟器件并定制化；

2）保存定制化参数文件为OVF Environment文件；

3）选择部署的目标物理机；

4）复制虚拟器件的镜像文件和配置文件；

5）启动虚拟器件；

6）在虚拟器件中进行激活。

目前，比较主流的部署工具都能够完成流程中的前5步操作，而第6步操作在虚拟机内部进行。

3　激活虚拟器件

虚拟器件部署的最后一个步骤是在虚拟器件内部读取OVF Environment文件的信息，根据这些信息对虚拟器件内的软件进行定制，这个过程被称为虚拟器件的激活（Activation）。根据激活的自动化程度及功能，激活可以划分为：完全手动的激活、基于脚本的手动激活、单个虚拟器件的自动激活、组成解决方案的多个虚拟器件的协同激活。下面将分别介绍这几种场景。

完全手动的激活适用于所有的虚拟器件，用户在虚拟器件内部读取OVF Environment文件的内容，判断其中的配置项属于哪个软件，并根据自己的知识对该软件进行配置。显然，这种场景对用户的要求较高，要求用户了解OVF Environment文件的格式，能够读懂其中的内容，并具备对各种操作系统、中间件、应用软件进行配置的知识，即使用户具备这些知识，但是由于配置过程非常复杂，也可能因为误操作或者系统异常终止而导致激活失败。

脚本技术可以简化激活的过程。脚本是由虚拟器件的创建者、发布者编制的，在激活过程中，用户只需要调用配置脚本，并将OVF Environment文件中的配置信息作为脚本的输入参数，就可以完成激活，用户不需要了解激活脚本的工作流程，因此也不需要具备对各种软件产品进行配置的知识。不过这种方式对用户仍有一定的要求，一是用户需要读懂OVF Environment文件的内容；二是用户需要了解激活脚本暴露的接口格式，并将OVF environment文件对应的内容传给脚本；三是用户需要了解并协调多个脚本的执行过程，因为在激活中，多个软件的激活可能需要遵循一定的顺序。自动化激活正是为了满足上面的几个要求。

一个典型的自动化激活单个虚拟器件的工具的（下转第196页）（上接第130页）工作原理如下：在虚拟器件启动过程中，激活工具从虚拟磁盘中获取OVF Environment文件，根据激活的先后顺序读取OVF Environment文件的参数，执行激活脚本，配置虚拟器件中的软件，在不需要用户干预的情况下，得到定制化的可用的虚拟器件。这样的部署方式改进了传统的软件安装和部署方式，免去了那些费时并且容易出错的部署步骤，比如编译、兼容性和优化配置，并且这种方式在虚拟资源池智能管理器的支持下能够做到完全自动化，非常适合在虚拟环境中对软件和服务进行快速部署。目前，很多公司开发的虚拟器件都内置了简单的激活工具，例如IBM Activation Engine作为一个自动化激活工具，在IBM公司发布的虚拟器件中得到了广泛使用。

多个虚拟器件会组合成一个解决方案，而在激活过程中，这些虚拟器件可能有配置参数的依赖关系和激活顺序关系。通过在虚拟器件内部植入具备网络通信功能的激活工具，可以统筹整个解决方案的激活过程，协作地完成解决方案的激活。当然，这需要借助现有的OVF文件中定义的参数依赖关系及激活顺序。

4　结束语

当虚拟器件被创建、发布以后，它们需要通过某种方式被部署到数据中心里才能被用户使用。在这个阶段，我们首先要考虑如何规划虚拟化环境，选择合适的虚拟化厂商和产品，将数据中心的计算资源、存储资源和网络资源进行虚拟化，从而保证虚拟器件能够在虚拟化环境里面正常运行，这些内容属于规划部署环境的范畴。部署虚拟器件的内容是把虚拟器件部署到虚拟化环境里面的具体步骤及相应的关键技术。最后，激活虚拟器件包括在虚拟器件内部对于虚拟器件模板进行实例化的过程和技术。通过这三个过程，虚拟器件就可以最终被用户使用了。

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参考文献

［１］广小明.虚拟化技术原理与实现[M].北京:电子工业出版社,2012.

［２］万川梅.云计算与云应用[M].北京:电子工业出版社,2014,01.

［３］周庆辉.云计算实践指南[M].北京:机械工业出版社,2010,05.

［责任编辑：汤静］