饶汉村
广东暨通信息发展有限公司
摘要：在现代化互联网信息社会，数据中心就是信息服务体系的最重要核心节点，而数据中心中的管理技术发展建设则是它的重中之重，它以高效率信息服务与信息资源共享构建平台基础，提供技术支撑，保证中心物理空间中数据信息的集中存储、处理、交换、传输与管理，实现多元化应用。本文中将首先探讨数据中心建设与管理的实际意义与发展方向，并围绕中心新技术应用、分类与VMwarevsphere基本架构展开分析，最后重点阐释了数据中心的设计与管理技术措施，逐渐完善该技术科学体系，为数据中心服务者带来更大社会经济效益。
关键词：数据中心；发展方向；虚拟化技术；基本架构；设计；管理
在新世纪，信息技术发展快速且被大范围应用，这使得许多企业单位能够获得快速发展机会，尤其是企业的内部经营管理理念因为信息技术的应用而发生巨大改变。不过，大多数企业与服务器均处于单一对应或一项业务对应多台服务器的不正确资源配置状态，这导致企业不得不增加服务器数量，在管理维护质量与效率上无法有得到有效提高，经常存在服务器长期处于空闲状态或满负荷状态的极端现象。在如此背景下，企业单位的服务器架构成本逐渐增多，电力消耗逐渐加大，数据安全备份与业务稳定访问质量都无法得到有效保证，这也说明了企业业务系统本身是严重缺乏独立性的，它没有相对统一的数据标准与数据库，呈现出严重的信息孤岛现象，不利于对数据业务的全方位整合。所以为企事业单位建立一个具有统一规划功能、可解决上述问题的数据中心是必要的[1]。
1数据中心建设与管理的意义
1.1建设管理意义
信息数据服务是当今社会企业发展建设的重要一环，这不但因为社会发展高度依赖信息化服务，也在于企业希望建立基于基础服务的企业数据中心来适应当前自身信息化发展建设的现实需求。当然，目前许多社会企业并没有将自身业务系统服务资源有效整合的能力与方法，他们必须思考如何改变原有数据中心运行方式，思考提出降本增效、资源整合优化的新方法，合理保障日益增多的企业信息化建设需求。
以信息化建设为基础的企业数据中心拥有高效率运行能力、资源整合能力与简化管理能力，它可为企业大量节约成本，利用当前最先进的虚拟化技术进行信息资源整合，实现操作系统中硬件与软件的绝对分离。为此企业需要合理利用虚拟化技术建立数据中心，全面做到对业务内容的快速部署、数据备份、灾难恢复、动态负载均衡、数据安全保护以及业务系统实时管理与迁移，确保企业数据中心在应用管理方面更加灵活多变，为企业建设一个经济化、安全化、绿色化且高效化的数据中心。
在企业数据中心中，主要利用Vmware软件实现对内部数据中心资源的整合，最终实现对资源内容的动态化分配，提高业务服务可靠性，满足对服务资源的统一化管理，降低管理人员工作难度，这是能够为企业长期节约投入成本的良方之一。所以说，当前社会企业都在追求对数据中心的建立与完善，一方面满足自身发展需求，一方面也履行了对社会的义务责任，这是企业数据中心建设与管理工作的意义所在[2]。
1.2建设管理发展方向
按照美国劳伦斯-伯克利国家实验室的研究表明，如果从服务资源的总计算能力层面看，数据中心中的服务器仅仅使用了16%左右的总计算能力，其资源平均利用率普遍低于30%，这说明许多数据中心中的服务器是长期处于空闲状态的，但即便在空闲状态下，其功耗也会至少达到峰值的50%左右，这说明当前许多数据中心的实际运行情况是高能低效的。而在使用虚拟化技术后，这一情况会得以改观，首先它统一了数据中心中不同规格型号的服务器，从资源聚集角度将数据中心集合起来，最大限度降低能源消耗，让系统在运行过程中更有弹性。所以在未来，合理运用虚拟化技术将是数据中心建设管理的重点发展方向。
2数据中心建设与管理应用的新技术
2.1虚拟化技术的应用
在数据中心研究中，虚拟化技术的应用就是对中心中现有资源的分区与组合，可将其理解为一种虚拟化管理技术。其本质就是在数据中心中增加一个虚拟化层面，将其中底层的实体资源抽象转化为另外一种表现形式，不断从底层向上层提供具有与原始运行环境相一致的接口，保证软件始终处于这一统一接口环境下运行。具体来讲，虚拟化技术将数据中心中的物理资源从底层抽象转化为逻辑资源，然后屏蔽实际网络架构，对不同网络数据包进行转发实现对数据的有效隔离，将原本实体资源的独立壁垒完全打破，可实现对原有资源的优化配置与访问过程，此时的资源即可按照实际需求进行自动分配，以帮助数据中心创造更大价值。
2.2虚拟化技术的分类
虚拟化技术种类偏多，如果从其基本架构上来看，它可划分为寄居与裸金属两种形式，其中寄居架构代表对已存在系统的虚拟机安装过程，裸金属架构代表在固有物理硬件上直接安装虚拟化系统为用户提供虚拟化服务。在数据中心建设进程中，虚拟化技术主要用于对数据中心系统、网络以及应用程序进行全方位整合，实现对资源利用率的有效提高，同时为企业节约大量成本。企业若要增强信息化管理能力就必须对基础设施进行虚拟化改良，例如对软件程序的虚拟化改良。在这一改良过程中，虚拟化技术就可划分为系统虚拟化、基础设施虚拟化、软件程序虚拟化这三大分类类型。它从硬件到软件实现了数据中心的全面虚拟化改良，可确保企业用户在不同智能终端上都能运行企业数据中心管理重要程序，增加了企业信息化运作的灵活度。
2.3 VMware vsphere的基本架构
VMware vsphere是当前虚拟化技术产品的主流代表，它的应用范围广且应用性能可靠，可实现对服务器、存储器以及网络的全方位虚拟化操作，并完全支持虚拟机管理部署、在线迁移等技术内容，在该产品中就包括了vmotion、vclient、vcenter等重要组件。由于它采用了原生架构作为基础，所以VMware vsphere对硬件的支持效果良好，它主要通过ESXI Server并发运行多个虚拟机，并利用Virtual Center创建虚拟机管理服务器，实现对企业资产的有效管理与利用过程。在该产品的支持下，企业数据中心可灵活运用数据中心，并能大幅度降低数据中心的建设资金投入与日常运行维护成本，对数据中心所需电力、散热与使用空间的建设需求也能得到有效满足。而且，该产品与数据中心中其它硬件的兼容能力很强，可实现对数据中心的全虚拟化管理，可运行x86架构以上系统，可按照CPU数量进行收费，且拥有VMware Converter迁移工具来在线迁移、导入第三方虚拟系统，最后能够利用Virtual Center对数据中心虚拟机进行物理监控，提高管理维护水平。基于上述特点，以下给出VMware vsphere的基本架构，它应该由对外接口层、对内管理层以及虚拟化层三大部分组成，其中接口层面向Vsphere Client客户端，而管理层与虚拟化层则共同构建了具有强大可扩展性的Vcenter Server其中包含了应用程序服务模块与基础架构服务模块。架构可扩展性能够满足硬件升级操作，应对系统中资源需求逐渐增多的情况，它通过hot add与DRS对虚拟机进行数据动态迁移（迁移到其它物理服务器上），其中hot add可保证虚拟机在不停止状态下大量添加内存和CPU资源内容，提高VMware vsphere架构的连续性与扩展性[3]。
3数据中心的设计
3.1设计思路
利用虚拟化技术为企业设计数据中心，将数据中心中原本的实际物理资源全部转化为可直接管理的虚拟化逻辑资源，如此可保证数据中心中的所有主要硬件资源实现透明化运行，也能够改变对传统业务内容与设备使用方式的重新部署，满足虚拟化技术背景下的资源自动分配需求。按照虚拟化理论与企业数据中心运作的实际状况，可从数据中心中的服务器、企业网络与存储器3个方面展开虚拟化过程，围绕服务器虚拟化核心建立网络与存储设备虚拟连接，改变企业数据中心的原有架构，提升各类服务其的运作效率[4]。
3.2设计内容
3.2.1服务器的设计部署
服务器采用虚拟化技术进行设计部署，它将服务器中原有的硬件资源通过虚拟技术构建形成逻辑资源，时刻保证资源独立性，进而达到在同一台物理机上运行多个相互独立操作系统与业务的目标。如此操作不但能最大限度发挥物理机硬件性能，也能满足服务器中的不同业务发展需求。
按照企业实际情况，对服务器进行虚拟化优化调整，建设硬件设施基础，再利用VMware虚拟化技术实现对业务系统与服务器的有效整合。在服务器虚拟化实施过程中要首先在物理机上安装VMware ESX server配置虚拟层，并在ESX server上创建虚拟机，再安装VMware Vcenter sever，统一管理虚拟机与服务器，最后在PC端安装Vcenter client展开访问管理工作。通过这一系列操作，可以将企业所需要数据资源迁移到ESX server上，满足业务迁移需求，满足对服务器、资源性能的统一化管理与调配，完成对业务系统的动态迁移。具体来说，服务器的设计部署就应当包含了环境搭建、测试、迁移与性能调整4部分内容。
在完成服务器设计部署后，要对其进行管理，建立Vcenter Server层次结构，并基于多种显示方式创建虚拟机，并对其性能进行查看管理，创建拥有多台虚拟机的数据中心，并将ESX/ESXi服务器加载到集群管理模块中，激活licnese。由于需要配置多台虚拟机，所以需要通过其模板功能实现虚拟机配置，在vsphere client选择创建典型和自定义两种虚拟机，根据要求提供相应设置信息，然后进行系统迁移。通过虚拟化技术设计服务器可保证做到对它的多方面改变，例如它的服务器数量从原来的30台变为4台，整合比例相当高；它的业务系统部署方式发生改变，不再采用传统的系统软件、升级补丁安装模式，而是采用了统一的木板快速部署各个类型系统，优化丰富开发环境。另外，它的备份恢复方式、管理维护方式、服务保障维护方式、数据中心能耗等等都会被改良[5]。
3.2.2网络虚拟化的设计部署
数据中心的网络虚拟化设计部署应该结合服务器虚拟化展开，为网络提供访问与隔离，这其中要通过VMware vsphere提供网络访问元素，即vNetwork元素。该元素能够让处于不同ESXi服务器上的虚拟机全部链接在一个实际的物理交换即上，真正构建互联网络通信体系，更易于实现网络虚拟化操作，例如虚拟交换机、虚拟分布家换机等等都能实现这一操作。
一般要在服务器端设置3个vlan接口，并进行标签标注，明确端口组，添加于虚拟机中，准确明确每一个网卡具体属于哪一个vlan标签，同时设定不同地址段，再通过设定物理网卡面向外界发送流量，形成ESXi主机分布式标准交换机设定模式。从设计功能应用方面来讲，它主要通过虚拟交换机组合形成多个网络适配器，再通过vswitch虚拟机进行流量传输，将适配器与外部网络联系起来，保证虚拟机随时访问外部网络。在vswitch中，网络虚拟机可实现虚拟机之间的相互通信，保证做到虚拟网络与现实物理网络相互通信关联，并在数据中心网络虚拟化过程中同时实现对主机以及虚拟机的网络设定管理。网络虚拟化后的数据中心设计部署可实现单个物理网卡与网络之间的相互互通，提高硬件设备利用效率，充分共享网络资源。同时它降低了对网络建设的成本投入，有效规避了因物理隔离而造成的投入成本增加与网络设置改变情况，确保企业数据中心在网络资源运营方面更便捷，减少重复部署工作，简化高效管理措施。
3.2.3存储虚拟化的设计部署
企业数据中心存储虚拟化的主要目的是通过主机与存储层之间建立虚拟层，以实现对数据的存储服务，快速改变系统中前台物理主机对后台存储层服务器的过度依赖，提高对存储资源的利用效率，满足数据的无缝迁移要求。在这里，可采用VMware vsphere虚拟化技术实现对虚拟存储架构的良好管理，同时考虑数据安全与数据一致性，确保数据中心中的80%以上数据都能实现共享与分配存储。在分配存储过程中，需要了解系统对数据的实际需要，基于存储设备需求划分存储池，确保多个应用在数据存储功能方面都有良好表现。
在存储虚拟化的设计部署中，可采用多种方法，例如基于直连主机的解决方法、基于网络接入存储的虚拟化方法、基于存储区的网络虚拟化方法等等。这里主要介绍了数据中心存储区的网络虚拟化设计过程，首先采用光纤通道通过光纤交换机配合HBA卡连接存储服务器，并建立专门的数据存储网络与光通道，提高传输速率，数据交换可在数据中心内部任意节点之间选择展开，并保证在多种操作系统中实现对系统的无缝扩充与数据共享管理。
4数据中心的管理
在企业数据中心管理进程中，需要对其虚拟化技术应用进行评估管理，保证数据管理过程更加容易。具体来讲，它主要通过vCenter进入虚拟化平台展开虚拟化管理，观察数据中心中设备的实际运行状态与信息数据。就以虚拟化技术应用后的数据中心管理评估为例，它主要对服务器性能中的各项数据进行评估，了解在虚拟化技术应用前后服务器性能的变化，如表1。
在表1对比后可发现，虚拟化技术应用后服务器的资源得到了更好利用，这说明数据中心的管理技术实现了全面优化，网络传输能力也得到加强。在如此情况下，单台服务器在能耗不变状况下其利用率有所提高，且数据中心的整体运行稳定性也有改善[6]。
总结：
在企业数据中心建设与管理中引入虚拟化技术应用可大幅度降低服务器使用数量，提高对各项资源的利用效率，保证新业务系统部署时间大幅度降低，合理规避业务系统受到单台物理服务器严重限制导致设备维护成本持续增加的尴尬情况。总体来讲，新技术的应用与数据中心建设与管理对策的实现可提升中心本身的虚拟化安全防护水平，且保证虚拟化技术应用与VMware vsphere基本架构以及其它设备强势联合，更有利于数据中心中信息数据的交流与共享。
参考文献：
[1]罗尉丹,林浩.数据中心管理关键技术研究[J].数字技术与应用,2018,36(7):97-98.
[2]黄宏聪.DCIM建设与数据中心基础设施管理[J].科技资讯,2018,16(25):8-9.
[3]卫薇,王斌.云计算数据中心虚拟机节能管理机制研究[J].电力大数据,2019,22(6):35-40.
[4]邓维,廖小飞,金海.基于虚拟机的数据中心能耗管理机制[J].中兴通讯技术,2012,18(4):15-18.
[5]杨照岩,滕红丽,谷小青, 等.服务器虚拟化技术在高校数据中心建设中的应用[J].农业网络信息,2013(11):107-109.
[6]胡进娟.高校虚拟化平台建设方案研究[J].电子元器件与信息技术,2018(10):27-29.
论文作者:饶汉村
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/27
标签：数据中心论文; 服务器论文; 技术论文; 企业论文; 虚拟机论文; 资源论文; 网络论文; 《中国西部科技》2019年第23期论文;