基于VMware vSphere高校数据中心的改造

作     者：李雄 

作者单位：武汉工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：冉全

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：高校数据中心 VMware vSphere 虚拟化技术 系统改造 

摘      要：随着我国教育事业的进步,使得高校朝着规模大、多院系的方向进行发展,学校数据中心的数据量也日益增大,而传统高校的数据中心大多以单服务器的形式呈现,日益增多的信息系统就需要更多的服务器来加以支撑,以维持高校数据中心的正常运营,而且由于各个分级部门的服务器之间的差异,使得各类服务器的运维及数据处理存在相应的困难。如何提升高校数据中心的效率及运维成本,是每个运维人员面临的重要课题。为了解决以上的问题,本文引入了虚拟化技术,旨在利用虚拟化技术提高高校数据中心基础架构的灵活性和柔韧性,实现多种业务平台的整合和物理资源的共享,提高数据中心物理资源的利用效率,降低维护使用的人力和物力成本,从而提高系统的可靠性、可扩展性和安全性。本文首先是对高校数据中心的发展过程进行了分析,分析高校数据中心建设过程中存在的问题和实际运营中存在的问题,接着从虚拟化技术相关概念的介绍入手,结合目前数据中心主流发展趋势,论述了对高校数据中心虚拟化改造的背景和意义,然后对数据中心虚拟化的研究现状进行较为系统的介绍,并介绍了本文的研究内容和研究目的。然后,对高校数据中心的发展概况进行了介绍,对高校数据中心的发展趋势和建设需求进行了详细分析,深入论述了虚拟化技术在高校数据中心改造中的作用,介绍了虚拟化技术的起源和发展历程,详细介绍了原生和寄生两种虚拟化技术,并对虚拟化技术的性能进行了分析,并且对本文研究所采用的VMware vSphere进行分析,对其应用模型进行了阐述。接下来,采用VMware vSphere进行高校数据中心的改造,这其中包括对高校数据中心现状的分析、问题的发现,根据发展现状对采用VMware vSphere进行高校数据中心虚拟化的服务器改造需求、网络改造需求和存储系统改造需求进行了分析;在此基础上提出利用现有硬件设备进行整合,并采用VMware vSphere统筹调整系统资源的改造方案,将所有的硬件资源形成一个硬件资源池,通过VMware vCenter Server对其进行分配和调度,并由vComputer负责架构的运算,由vStorage负责架构的存储,由vNetwork负责架构的网络部分,由EXS/EXSi为资源虚拟化提供上层服务,从而实现软硬件资源的合理化配置;并针对服务器设备、网络设备和存储设备三种主要的硬件资源分别进行虚拟化方案的设计,提高三种硬件资源的利用效率;同时针对数据中心虚拟化过程中的在线迁移、资源池、分布式资源调度和服务器的高可用性技术进行了研究和设计。设计过程中,通过对数据的精细化梳理,细化了性能和容量的需求,并按照规划要求,设计了各功能组件的实现方式和高可用性的实现方法,设计了独立的管理组件,实现了系统管理规划目标。在高校数据中心构建完成之后,对改造的高校数据中心的功能进行验证。首先从服务器虚拟化、网络虚拟化、存储设备虚拟化三个方面,对系统软硬件设备的使用效率和资源消耗等进行了分析验证,结果表明高校数据中心建设过程中充分利用了服务器、网络和存储三种虚拟化技术,不仅促进了系统工作效率的提升,同时促进了虚拟化建设过程中资源投资效率的提升;之后是对高校数据中心的虚拟化改造方案的性能进行了分析,通过虚拟前后的CPU占有率、内存使用率、网络利用率、磁盘I/O这四项数据在系统虚拟化前后的对比,表明虚拟化后硬件的空闲资源被充分利用,设备的使用效率较大幅度的上升,能够在较少硬件设施的支撑下实现同样的功能和更好的效果;经过对数据中心虚拟化建设改造成本的控制后发现,数据中心虚拟化建设不仅具有较高的投资回报率,同时也是一项非常重要的绿色环保措施。通过对高校数据中心的改造,可以实现硬件利用效率的提升,运维的难度也相应的减少,同时通过网络的虚拟化,还能使得整个操作系统具有更加良好的安全性和稳定性。最后对全文进行了较为系统的总结和展望,从多个角度总结了高校数据中心虚拟化的现实意义,并对未来发展进行了展望。