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构建完全虚拟化的数据中心新日

发布时间:2020-01-15 18:38:25 阅读: 来源:绷缝机厂家

大部分的IT组织都在某种程度上实现了服务器、存储器或者网络系统的虚拟化,但是要想充分享受到虚拟化带来的好处,则需将这3项结合起来。x86服务器虚拟化已有近10年的时间,技术相对成熟。存储器虚拟化虽然不那么成熟,但纷繁多样的虚拟化产品如今已遍地开花。局域虚拟网络(VLANs)和私人虚拟网络(VPN)这种形式的网络虚拟化也有很多年的历史,现在一些新的网络虚拟化的形式正逐渐出现在人们的视野。

本文将会统观虚拟化服务器、存储器和网络系统,并进一步探究如何通过自动化网络交换构建统一的服务器、存储和网络环境。

服务器虚拟化

虚拟化早在20世纪60年代由IBM公司开发,主要应用于大型机以实现对那些昂贵硬件的最大化利用。到了80、90年代,商用服务器逐渐普及,使得硬件价格快速下跌,虚拟化随之渐渐淡出人们的视线,而在单个服务器运行单一程序的时代也悄然而至。不尽人意的是,企业为了应对保障高峰期以及未来增长的需求开始过量购置服务器,这导致了服务器的使用效率只有15%甚至更低。

1999年,VMware针对windows机器推出了服务器虚拟化软件,轻而易举地实现了在单个服务器上运行多个程序,并同时将服务器利用率提高到了80%。有了VMware这样的解决方案,服务器能够通过管理程序被分割为多个虚拟机,每个功能虚拟机都能作为独立的操作环境在服务器上运行。如今,已有很多公司,像思科、微软、红帽和甲骨文等都在提供服务器虚拟化产品。

虚拟化大大降低了服务器数量,从而节省了不少空间、以及能源和冷却所需的资源。现今,约有80%的大型数据中心都已经实施了服务器虚拟化,这使得针对某个特定应用而动态配置资源成为可能,有力推动了软件即服务(SaaS)和云计算技术这些新的技术趋势的到来。

然而,我们不能忽略虚拟化带来的复杂性的增加。尽管省去了大量服务器带来的麻烦,管理员却需要花费心思来管理成百上千甚至成千上万台虚拟机。另外,应用程序的运行不仅要求服务器的虚拟化,也要求整个IT栈、存储器和网络系统全部实现虚拟化。这样一来,管理程序就变得更加复杂,整个虚拟环境的管理问题依然存在。

存储虚拟化

虚拟服务环境极端灵活—虚拟机使得配置应用程序变得更为简单—但数据中心需要同样灵活的存储基础设施来保证所有应用的正常运行。由于虚拟机替代了关联到特定存储资源上的单个服务器,为了避免闲置服务器上存储空间的浪费,存储虚拟化势在必行。存储虚拟化能够使存储资源的利用率增长到原来的3倍之多,这必然会为公司获得更高的投资回报率。

存储虚拟化涉及到多项技术,如数据迁移、高速缓存、数据快照和精简配置。每个运营商在实现存储虚拟化时采取的方法各异,有基于主机的软件、存储设备或网络硬件等。存储虚拟化既可以采用带内或对称虚拟实现,这种情况下服务器可直接访问虚拟缓存数据,也可以采用带外或不对称虚拟实现,这种情况下驱动设备会查找相关文件的控制数据然后允许服务器直接访问该数据。不管使用哪种方法,总能实现灵活存储,并易于管理,同时,又保证了虚拟机及应用程序的顺利运行。

存储虚拟化使数据迁移和各存储单元间的数据复制变得简单易行,并且存储虚拟化还允许服务器灵活地利用任意存储设备中的存储空间,大大提高了存储设备的利用率。目前,存储虚拟化最大的不足之处就是缺乏行业标准(各个运营商都坚持使用自己的方式)以及难以在两个(或者不同)虚拟环境中实现自由转换—构建虚拟存储环境往往比实现深度利用容易得多。

网络虚拟化

服务器与存储设备之间联系的桥梁是网络。如今,我们不难发现,网络的虚拟化正在有效地解决服务器和存储虚拟化所带来的人为操作、成本、失误以及低效等方面的问题。在虚拟化环境中,网络系统需要从内部数据静态关联转变成能够跟虚拟机和虚拟存储资源一起被自动调配的动态资源。现在市场上已有支持此功能的新产品。

同服务器虚拟化一样,网络虚拟化已经存在了相当长的一段时间。局域虚拟网络(VLANs)和私人虚拟网络(VPNs)使得网络管理员能够在物理网络中通过进行不同的关联性、安全性和服务质量的配置建立起虚拟网络。随着用户对IT环境的灵活性的要求不断提高,虚拟网络则必须能够支持动态的服务器环境,而这个环境是可以和服务器与存储环境一同被动态创造、调整和移动的。

例如,新的网络虚拟化功能使网络管理中的关联性、安全性和服务质量的自动化程度得到了进一步提高。每当虚拟机被迁移时,局域虚拟网络(VLANs)和与该虚拟机相连的端口配置文件也要随之迁移。由于现在的数据中心都是通过独立的服务器、存储器和网络管理小组来进行管理,所以每当局域虚拟网络(VLANs)和端口配置文件迁移时,必须要向网络小组提交申请。但这如果是发生在一个庞大的公司或组织机构中,往往需要耗费数小时甚至数天的时间,这对于构建服务器虚拟化以实现动态迁移和变更的构想来说,是个很大的打击和弊端。任何企业和组织都希望尽可能以最小的投入获取最大的回报,但是如果无法实现服务器和存储设备之间动态、虚拟的网络连接,运行的程序越多则意味着所花费的时间和成本越多。另外,由于需要网络管理员人工监控网络的变更或人工操作局域虚拟网络(VLANs)和端口配置的迁移,这又为本来就任务繁重的团队增添了额外负担。

虚拟化的环境对网络基础设施的要求也有所不同。虚拟化的环境会产生更大的网络流量,和更大的波峰值和波谷值。这意味着必须要对网络系统进一步设计,以使其拥有更高的网络吞吐量和处理能力以应对更大的波峰值和波谷值(这需要交换机有更强的缓冲能力)。这同时意味着必须实施更高程度的网络自动化,以保证动态的服务器和存储资源变更不会因为网络自身的原因而变得缓慢。

由于网络要为存储器和服务器提供关联,虚拟网络同多个存储和服务器虚拟产品及技术之间的交互工作就变得异常重要。例如,网络需要支持多个运营商的管理程序、多种虚拟化管理工具之间的关联性和网络行业的相关标准,这些使得IT技术能够从特定的运营商或网络架构中解放出来。

虽然在数据中心堆栈中实施自动化的动态网络层是一个全新的构想,但一些运营商已经开始通过使用自动化交换机来实践这一想法。自动化交换机能够动态移动局域虚拟网络(VLANs)和端口配置,并将潜在问题通知给管理员,并且还可以接替网络管理人员处理虚拟服务器和虚拟存储环境中一些繁重的工作。

组织结构问题

虚拟技术的出现正在逐步引起企业组织的结构性变化。传统上,公司往往拥有分离的服务器、存储器和网络管理小组。每个管理小组只负责各自职责范围内的基础设备,并且相互之间鲜有交流。过去,这种模式很有效果,是因为之前的IT技术设施都是静态的,并且服务器、存储设备以及网络之间有严格定义的界面和接口。

然而,虚拟化的出现改变了这一切。服务器之间虚拟机的迁移不仅会对服务器环境造成影响,同时也影响着存储资源和网络系统。在传统的管理模式中,服务器管理员会同存储和网络管理员协作来应对这一改变。而在当今的虚拟环境中,虚拟机往往需要进行瞬间转移,这就迫切要求在服务器、存储设备和网络之间实现集成和自动化。虚拟化管理员必须及时按需对资源进行迁移,而不是等待其他管理小组的到来以人为地变更资源状况。

虚拟技术同时也使得技术间的界限发生了变化,这导致了不少管理问题的出现。例如,如今的管理程序中不少都包含了虚拟网络交换机或虚拟交换机(vSwitch)。虚拟交换机受控于管理控制台,通常由虚拟管理员直接控制,这意味着网络系统中物理的部分受控于网络管理员,同时,虚拟的部分受控于虚拟管理员,这会引起网络政策可能出现不一致的状况,进而会导致网络安全或者网络性能方面的问题。以太网虚拟桥接(EVB)等新标准就是为了解决这些问题而制定的,虽然这些标准仍在进一步完善中,但是需要管理员进一步考虑如何对虚拟环境加以管理的问题。

综述

虽然向动态虚拟数据中心的转变正在给企业组织带来难题,新技术的使用也使管理人员面临各种挑战,但是最终结果会证明这是很值得的。最后企业会发现,一个真正意义上的动态虚拟中心会更加易于管理,对终端用户的需求响应更快。网络自动化有效保证了服务器和存储设备流量管理能够在数据中心内部自动实现变更,使得网络自身也同与之相连的服务器和存储器一样变得虚拟且动态化。

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