网络虚拟化技术在数据中心中的应用

《中国教育信息化》发行部：ｃｙｌ＠ｉｎｏｅ．ｅｄｕ．ｃｎ　资源建设　

虚拟化技术在高校数据中心建设应用的研究　

刘旭　

（齐齐哈尔医学院现代教育技术中心，黑龙江齐齐哈尔１６１００６）　

摘要：随着高校信息化建设的不断发展高校应用服务器数量大量增加，导致数据中心面临系统管理复　

杂、资源利用率低、安全控制与数据备份困难等问题　本文通过虚拟化技术在数据中心应用实施效果的比较认　

为，网络虚拟化技术适用于校园网数据中心虚拟服务器建设一网络虚拟化技术不但可降低数据中心的建设与　运行成本，而且可简４Ｅ）ｌｇ￣务器管理模式，实现服务器数据快速恢复，提高数据中心的管理与运行水平、　

关键词：虚拟化：数据中心：虚拟机；ｖＭｗａｒｅ　

中图分类号：Ｇ２５０．７４　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３—８４５４（２０１０）ｌｌ一００３３—０２　

一、目前高校数据中心建设的主要问题　

目前高校数据中心建设的主要问题是以应用为单　

位建设系统，主机、存储等系统构件各异，所使用应用软　件均基于不同平台开发．管理上各有不同的单点工具：系　

统扩充上无法统一规划．系统资源无法共享：增加应用　

时，需再一次完全规划系统．势必造成重复购买．总体　

拥有成本较高；各系统独立，造成数据形成孤岛，难以　

共享：难以实施统一备份，数据抽取和远程容灾等高级　应用。这些特点导致数据中心在管理和维护大量服务器　

时面临系统管理复杂、资源利用率低、安全控制与数据　

备份困难等问题。如何解决上述问题成为数据中心建设　与运行中重点考虑的因素。将虚拟化技术应用到校同网　

数据中心建设中，可较好地解决当前数据中心面临的一　

系列问题，为数据中心服务器部署提供了一种新的解决　

方案　

二、数据中心虚拟化方案架构　

数据中心虚拟化分为：网络虚拟化、计算虚拟化、存　

储虚拟化＿二个环节。数据中心网络虚拟化通过数据中心　

内网络设备的多实例等技术实现。数据中心计算虚拟化　

通过ＶＭＷａｒｅ服务器虚拟机技术实现。数据叶１心存储虚　

虚拟化技术在新一代云计算数　

的应用研究　

一计一算ｌｌ机一应＝用一　虚拟机２　回　程，　Ｉ程序Ｉ　Ｉ挂，　Ｉ　

谍作系统　

拟锲件资源　虚拟机１　Ｈ　Ｊｌ　ｌ　ＨＪ　１．．．　ＨＩ　…　

撵作系统　

拟硬什资源。　Ｉ

　２　虚拟化技术的发展过程和现状　

２．１虚拟机演进路径　

虚拟化技术源于大型机。早在上世纪６Ｏ年代，ＩＢＭ公　

司就发明了一种操作系统虚拟机技术，允许在一台主机上　

运行多个操作系统，让用户尽可能地充分利用昂贵的大型　

机资源。随着技术发展和市场竞争的需要，大型机上的技　

术开始向小型机或ＵＮＩＸ，ＥＪ￣．务器移植。ｌＢＭ、ＨＰ和Ｓｕｎ后　

来都将虚拟化技术引入各自高端ＲＩＳＣ￣ＪＥ务器系统中。　经过４０多年的发展，虚拟化技术获得了长足的进　

步，服务器虚拟化技术也随着应用的普及日臻完善。随着　Ｘ８６　Ｊ￣Ｅ务器性能的提升和应用普及，大量的Ｘ８６￣ＪＥ务器已　

经慢慢成为ＩＴ管理的难点，虚拟化技术也开始逐渐在ｘ８６　

架构上流行起来，以控制服务器的无度增长以及提高服务　

器资源的利用率。　

２．２虚拟化技术的现状　

目前有４种类型的虚拟化技术：　

（１）完全虚拟化　

目前最主要的虚拟化方法，使用名为ｈｙｐｅｒｖｉｓｏ　ｒ的　

种软件．在虚拟服务器和底层硬件之间建立一个抽象　

层。ｈｙｐｅｒｖｉｓｏｒ可以捕获ＣＰＵ指令，为指令访问硬件控带ｌ｜　

器和外设充当中介。在完全虚拟化的环境下，ｈｙｐｅｒｖｉｓｏｒ　

运行在裸硬件上，充当主机操作系统，而由ｈｙｐｅｒｖｉｓｏｒ管　

理的虚拟服务器运行客户端操作系统（ｇｕｅｓｔ　ＯＳ）。完全　虚拟化技术的优点是操作系统不用改动就能安装到虚拟　

服务器上；主要缺点是，ｈｙｐｅｒｖｉｓｏｒ给处理器带来开销。　

ＶＭｗａｒｅ和微软的ＶｉＲｕａｌ　ＰＣ是该方法的两个代表性商用产　

品，而基于核心的虚拟机（ＫＶＭ）是面向Ｌｉｎｕｘ系统的开源　

产品。　

（２）准虚拟化　准虚拟化（ｐａ　ｒａ—ｖｉ　ｒｔｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）减轻了处理器的负　

虚拟化数据中心　

ｒ７　着数据集中在企业信息化领域的展开，企业级数据中　Ｉ　心的建设成为当前行业信息化的新热点。传统数据中　

心的关键需求是性能、安全、永续，随着应用的展开，服务　

器、存储、网络在数据中心内的不断增长和集中，引起了更　

多的问题。　

数据中心虚拟化的基础网络技术趋势，既延续了传统数　

据中心性能、安全、永续的基本需求，又进一步简化网络架构，　

更有力地支撑应用层面虚拟化，降低运维复杂度，提高灵活性。　

网络虚拟化　基于Ｈ３Ｃ数据中心统一交换架构，网络虚拟化技术也　

随着数据中心业务需求出现了不同的形式。　

网络虚拟化——纵向分割　

如果把一个企业网络分隔成多个不同的子网络，它们使　

用不同的规则和控制，用户就可以充分利用基础网络的虚拟　

化路由功能，而不是部署多套网络来实现这种隔离机制。　

出于将多个逻辑网络隔离、整合的需要，ＶＬＡＮ、　

ＭＰＬＳ—ＶＰＮ、Ｍｕｌｔｉ—ＶＲＦ技术在路由环境下实现了网络访问　

的隔离，虚拟化分割的逻辑网络内部有独立的数据通道，终　

端用户和上层应用均不会感知其他逻辑网络的存在。但在每　

个逻辑网络内部。仍然存在安全控制需求，对数据中心而言，　

访问数据流从外部进入数据中心，则表明了数据在不同安全　

等级的区域之间流转，因此，利用虚拟化安全技术，将一台　

安全设备可分割成若干台逻辑安全设备（成为多个实例），从　

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而能很好地满足虚拟化的深度强化安全要求。　

网络虚拟化——横向整合　

使用智能弹性架构（ＩＲＦ）虚拟化技术，用户可以将多台设　

备“横向整合”起来组成一个“联合设备”，并看作单一设备进　

虚拟化技术的应用场景

虚拟化技术是一种将实体资源转化为虚拟形式的技术，通过将物理资源（如服务器、存储和网络设备）进行抽象和隔离，使得多个虚拟资源可以共享同一个物理资源，从而提高资源利用率和灵活性。虚拟化技术在各个领域都有广泛的应用，本文将重点介绍虚拟化技术在数据中心、云计算和网络领域的应用场景。

一、数据中心的虚拟化应用场景

1. 服务器虚拟化

服务器虚拟化是虚拟化技术最常见也是最典型的应用场景之一。通过将一台物理服务器划分为多个虚拟机，每个虚拟机可以运行不同的操作系统和应用软件，实现资源的共享和隔离。这种方式可以大大提高服务器的利用率，同时降低硬件成本和维护成本。

2. 存储虚拟化

存储虚拟化是将多个存储设备进行抽象，形成一个统一的存储池，并将存储资源按需分配给虚拟机。通过存储虚拟化，可以有效管理和利用存储资源，提高数据访问的性能和可用性。此外，存储虚拟化还可以简化存储管理操作，提高数据的可靠性和安全性。

3. 网络虚拟化

网络虚拟化是将物理网络资源进行虚拟化，将网络资源按逻辑上的需求进行划分和隔离。通过网络虚拟化，可以实现虚拟机之间的通信隔离，提高网络带宽的利用率，同时也可以简化网络管理操作。此外，网络虚拟化还可以实现跨物理网络的互联，提供更灵活和可扩展的网络架构。

二、云计算的虚拟化应用场景

1. IaaS云服务

基础设施即服务（Infrastructure as a Service，IaaS）是云计算的一种服务模式，通过虚拟化技术可以将物理资源（如服务器、网络设备和存储设备）提供给用户作为云服务。用户可以根据自身需求，随时申请、释放和扩展所需的虚拟资源，实现按需分配和弹性扩展。

2. PaaS云服务

平台即服务（Platform as a Service，PaaS）是云计算的另一种服务模式，通过虚拟化技术可以将应用开发和部署的平台提供给用户作为云服务。用户可以利用虚拟化技术创建开发、测试和运行环境，实现快速开发和部署应用程序的需求。