虚拟化技术在消防信息化建设中的应用

【前言】虚拟化技术在消防信息化建设中的应用由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。目前全国消防信息化业务系统广泛采用一对一架构。近年来，随着应用业务不断扩展，服务功能不断增多，以及不同系统版本、开发平台、应用业务、开发公司等相互之间协调兼容等因素制约，目前这些已经部署和将来新增加的应用系统都需要单独配置服务器，使得服务器数量直线...

摘 要

消防信息化业务系统广泛采用一对一架构，这些已经部署和将来新增的应用系统都需要单独配置服务器。服务器数量直线上升，产生了诸多管理难题。虚拟化技术是将数台高性能物理服务器通过虚拟化方式整合成服务器集群，根据需要在集群上虚拟出数十立并行运行的虚拟机，是破解一对一架构各种难题的有效途径，既提高了物理服务器的资源利用率，又提供了更便捷的应用业务部署、变更、响应能力。

【关键词】消防 信息化 虚拟化 应用

1 消防信息化系统存在弊端及弥补途径

1.1 引言

目前全国消防信息化业务系统广泛采用一对一架构。近年来，随着应用业务不断扩展，服务功能不断增多，以及不同系统版本、开发平台、应用业务、开发公司等相互之间协调兼容等因素制约，目前这些已经部署和将来新增加的应用系统都需要单独配置服务器，使得服务器数量直线上升，由此导致了诸多管理维护、机房空间占用、能源消耗等诸多难题。

1.2 现有消防信息化系统存在的弊端

在十多年来的消防信息化建设中，应用程序体系结构的迁移、Windows操作系统的多次更新换代、Linux 的快速成长，种种技术变革连续不断地席卷而来，强烈冲击着消防信息化业务管理部门。为重新掌控基础架构而采取的种种策略和措施本身又常常引发更多问题：

1.2.1 服务器使用效率低

消防部队现在的机房内基本上是一台服务器安装一个操作系统，受系统和软件开发平台的限制，一般只部署一种应用业务，即使服务器的运算能力再高，也只能为一种应用业务提供服务，特别是空闲时段，服务器的服务能力白白浪费，服务器资源的综合使用效率极低。

1.2.2 可管理差

应用服务器相对都是单机，如果哪台服务器出现故障，相对应的业务也将中断。其次是系统维护、升级和扩容时需要停机进行，也将造成应用中断。其中一些语音、视频等实时性较强的重要业务系统，一旦中断对工作的影响较大。

1.2.3 兼容性不好

旧应用系统迁移到新服务器，需要和旧系统兼容的硬件平台，新的软件（包括操作系统和应用软件）又常常不能在旧的硬件平台顺利安装运行，而老的代码有时候也很难移植到新的硬件平台上，种种兼容性问题的制约，一般只能用增加服务器单独部署的方法来解决。

1.2.4 服务器维护成本递增

随着时间的推移，新应用的不断增加，服务器数量及能耗在增加；部分服务器过保修期，部件逐渐进入老化期，维护、维修预算费用也逐年增加。

1.3 弥补消防信息化系统弊端的途径

针对上述各种问题和弊端，采用服务器虚拟化来进行服务器资源的整合不失为一条捷径。

简单地说，服务器虚拟化就是将数台硬件服务器通过虚拟化技术整合成服务器集群，并根据实际应用业务需要在集群上虚拟出数十立并行运行且具有不同操作系统的虚拟机，而每台虚拟机都独立拥有一套标准的虚拟硬件，从应用的角度来看，就是数十立运行的服务器。

进一步说，虚拟机相对于物理机而言，有四个方面突破了传统的模式：

（1）虚拟机是一个抽象层。它将物理硬件与操作系统分开，使操作系统脱离了对特定的物理服务器硬件的依赖，从而使服务器硬件资源利用率更高、更灵活、更可靠。

（2）虚拟化允许具有不同操作系统的多个虚拟机在同一服务器集群上独立并行运行。每个虚拟机都有自己的一套虚拟硬件（例如 RAM、CPU、网卡等），可以在这些虚拟硬件系统中加载操作系统和应用程序，无论实际采用了什么物理硬件组件，操作系统都将它们视为一组标准化的服务器硬件资源。

（3）虚拟机封装在文件中，可以象操作文件一样快捷地进行备份、复制、部署，可在及短的时间内将整个系统（完全配置的应用程序、操作系统、BIOS 和虚拟硬件）从一台物理服务器迁移或部署至另一台物理服务器，以实现零停机维护和连续的工作负载整合。

（4）虚拟化将所有物理硬件以虚拟硬件形式列入资源池，由集群按照规定分配给所部署的虚拟机。即使集群中的某台物理服务器出现故障，虚拟机依然能从资源池分配到运行所必须的虚拟硬件资源，从而保证了应用业务能够持续不间断地运行，不论是硬件服务器的维护还是扩容，都非常灵活。

2 消防信息化业务系统虚拟化解决方案

2.1 虚拟化方案简介

首先，将多个企业级高端服务器组成虚拟化主机集群，将整个集群的CPU、内存、网卡等以虚拟硬件的方式加入资源池，通过在资源池上创建虚拟机的方式部署业务系统，并允许虚拟机在资源池内随负载的变化而动态迁移，以灵活获取更多必须的虚拟硬件资源。集群特有的高可扩展性，保证了系统平台的横向扩展能力。同时借助虚拟机集群软件的高可用功能，保证了上层虚拟机的可靠性，降低物理主机失效对应用业务造成的影响。

其次，将数十台虚拟机组成负载均衡集群，以满足高并发业务系统的需求。所有高并发业务系统客户端的请求都通过智能负载均衡设备到达相应的负载均衡集群，而返回客户端的数据则可以旁路的方式到达目标地址。

最后，在整体架构的存储部分，部署冗余的FC SAN网络，均以可靠性和可扩展性为主要目标。

总之，虚拟化方案，可以构建一个新型的消防信息化系统平台体系，有效整合服务器硬件资源，提高物理服务器的资源利用率，提供更快捷的应用业务部署、变更能力，同时在智能负载均衡设备的支持下，提高部分应用业务的响应能力和服务质量。

2.2 SAN集中存储保障了虚拟服务器的动态迁移

虚拟集群一般采用SAN集中存储方式，这样可以将每个虚拟机的文件系统创建在共享的SAN集中存储阵列的VMFS文件系统中，让不同物理服务器上的虚拟机都可以访问到虚拟机被封装成了档案和若干相关环境配置的文件，通过基于虚拟化的分布式基础结构服务消除单点故障，从而保障了虚拟机在物理机之间的动态迁移。

2.3 虚拟化解决方案功能特点

2.3.1 实现物理服务器整合、保护投资

虚拟化可以将原有的物理主机（ESX server）有效整合，创建多个虚拟机（VM），这些虚拟机相互充分隔离，任何一个出现问题，不会影响其他的虚拟机。此外，通过将许多操作系统及其应用运行在几台物理主机上，增加了物理机的资源利用率，有效地遏制了物理服务器数量的高速增长，实现了平台统一管理。

2.3.2 虚拟机部署快速，管理灵活

虚拟机以被封装的档案和若干相关环境配置文件的方式集中存储在共享的SAN存储阵列的VMFS文件系统中，可以象文件一样进行无限复制、移动等操作，所以虚拟化技术可以象复制文件一样便便捷地部署、迁移虚拟机，从而极大节约了安装操作系统和部署应用业务而消耗的大量人力和时间成本，极大地减少了配置新服务器以及恢复服务器系统到干净初始状态的时间，实现了虚拟机在物理主机之间的快速迁移。

2.3.3 快速变更系统的服务能力

虚拟机的封装特性决定了虚拟化技术可以快速的克隆出多个部署着同样应用系统的虚拟机，结合负载均衡设备，提高系统对某个应用的处理能力。随着这个应用系统的访问增加或减少，可以智能克隆方式动态增加或减少承载相同应用业务的在运行虚拟机数量，动态提高该应用业务的响应能力和服务质量或为其他的虚拟机释放资源。从而提高了的物理硬件资源的利用率。

2.3.4 虚拟机动态迁移保障了业务的持续性

VMotion（虚拟机动态迁移）功能利用虚拟机的封装性和硬件独立性，可以将一个正在运行的虚拟机从一个物理服务器上迁移到另外一个物理服务器上，而该虚拟机上运行的服务不间断。

同时，还可以将一个虚拟机从一个存储位置迁移动到另外一个存储位置。

这样，通过在主机间和存储间施行虚拟机动态迁移，可以大大提高业务的持续性，降低硬件维护带来的宕机时间。

2.3.5 资源自动调度和负载均衡

当某个虚拟机上的应用负载加重的时候，虚拟机监控管理机制会自动将其他处在同一物理主机上的部分或全部虚拟迁移到负载较轻的物理主机上（被迁移的虚拟机的服务并不中断），让该该虚拟机占据更多的虚拟硬件资源，从而实现资源的自动调度和负载均衡。

虚拟机监控软件的这种负载均衡功能可以自动平衡物理主机的负载，为应用业务的服务质量的响应速度提供有力保障。

2.3.6 高可用性

在VMware vSphere虚拟化集群中，当一台物理服务器发生故障的时候，该主机上的所有虚拟机都可以在集群中其他的服务器上重新启动，这种方法称为虚拟化HA （High Availability，高可用性）。通过虚拟化技术提供的高可用、资源调度和备份功能，提高了业务的持续性。

虚拟机HA方案是一种经济有效的适用于所有应用的高可用性解决方案，可以消除单点故障，不需要独占的stand-by 硬件，用于关键性的不可中断的业务。另外，虚拟机和物理机之间也可以使用第三方的Cluster HA软件来保证业务的高可用性，比如RoseHA、MSCS等。

2.3.7 高容错性

通过在不同的主机上运行相同的虚拟机，可以在硬件出现故障的时候，实现零宕机时间、零数据损失故障切换。

2.3.8 节约能源

虚拟化的DPM（智能化电源管理）功能可以充分降低数据中心的能耗，实现节能减排。虚拟化方案本身是在少量高性能物理服务器上虚拟出10-20倍以上物理服务器数量的的虚拟服务器，而DPM功能可以随着服务器集群整体资源需求的增加或较少时自动将虚拟机集中迁移到部分物理服务器上运行，从而动态增加或减少在运行物理服务器的数量，有效降低数据了中心的能耗，实现节能减排。

3 虚拟化产品简介

3.1 VMare Vsphere4

VMware vSphere 4产品套件，包括ESX Sever与vCenter Server两部分。vCenter Server是中心管理端，一套VCenter可以管理200个物理主机、2000个虚拟机，是一套比较成熟的商用虚拟化方案，占全球虚拟化产品市场份额的89%。本文也是以该虚拟化方案为背景撰写。

3.2 Citrix XenServer 5.0

Citrix XenServer 5.0是Citrix出品的服务器半虚拟化方案，源自于开放原始码Xen。XenServer 5.0虚拟化图形接口管理工具，可在同一界面，管理多台的XenServer服务器。

3.3 Parallels®； Server for Mac

Parallels®； Server for Mac是一款面向 Mac 平台的基于虚拟分区技术的虚拟化解决方案，功能强大、易于使用。

3.4 Parallels®； Server 4 Bare Metal

Parallels®； Server 4 Bare Metal 是一款面向裸机系统且基于虚拟分区技术的功能强大的易用型虚拟化解决方案。

3.5 Parallels®；Virtuozzo Container

Parallels®；Virtuozzo Container 是业内领先的面向企业和服务商的服务器虚拟化解决方案，该解决方案基于虚拟环境，同时有 Linux/Unix 和 Windows 两个版本，为客户提供卓越的性能、集成功能、可用性及价值。

3.6 MS Windows Server 2008 Hyper-V

MS Windows Server 2008 Hyper-V微软Hyper-V虚拟化平台，是以Xen的虚拟化技术为基础开发而成的，这个虚拟化平台目前已整合在64位的Windows Server 2008操作系统，并成为系统内的服务器角色之一。

3.7 Virtual Iron Extended Enterprise Edition 4.4

Virtual Iron Extended Enterprise Edition 4.4 采用Xen Open Source 3.1 Hypervisor的虚拟技术开发而成，区分为单机版Single Server Edition与企业版Extended Enterprise Edition两种，后者具备动态转移LiveMigrate，并有高可用性（High Availability，HA）的LiveRecovery容错功能。

参考文献

[1]刘爱军，樊景博.虚拟机技术在计算机实验教学中的探讨[J].商场现代化，2007（24）.

[2]舒云星等.基于VMware的虚拟计算机实验系统[J].实验室研究与探索，2006，25（09）.

[3]马霞歌.VMware在Linux操作系统教学中的应用研究[J].中国教育信息化，2009，（6）.

[4]袁金艳.多虚拟机快速部署机制的研究[D].武汉：华中科技大学，2008.

[5]沐士光等.虚拟化技术探讨.中小企业管理与科技，2009（07）.

作者单位

榆林市公安消防支队 陕西省榆林市 719000