Ｃｌｏｕｄ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ Ｉ云计算 ＶＭｗａｒｅ的高可用集群 在铁路系统中的应用 一文／李晨光 采用ＴＶＭｗａｒｅ构建高可用性集群后，有效地实现了铁路信息系统的数据高可用性与实时 备份，同时对电力消耗．服务器硬件维护等成本带来明显降幅，极大地方便了技术部门的 日常管理工作。 Ｖｉ￣ｕｏｚｚｏ、Ｂｏｃｈｓ、Ｐａｒａｌｌｅｌｓ、ＱＥＭＵ 虚 移植￣ｌＪＶＭｗａｒｅ ＥＳＸ服务器平台上， ｅ ＥＳＸ，ＥＪＥ务器传输物理系统到逻 等，而最为大家所熟知的自然要数 ＶＭｗａｒＶＭｗａｒｅ和Ｖｉｒｔｕａｌ ＰＣ。虚拟化是指允 辑资源池，虚拟构架提供负载隔离，系 许具有不同操作系统的多个虚拟机在 统和应用程序被分离在包含多虚拟机的 同一物理机上并行运行的一种软 单一台物理服务器上。系统资源按需动 件技术。每个虚拟机都有自己的一套 态地分配到任何操作系统上，提供大型 虚拟硬件（例如ＲＡＭ、ＣＰＵ、网卡 机的性能和服务器资源控制ｏ ＶＭｗａｒｅ ＪＥ务器通过在安全便捷的虚拟机上 等），可以在这些硬件中加载操作系 ＥＳＸｆ统和应用程序。无论实际采用了什么 执行分区和分割服务器资源来简化服务 物理硬件组件，操作系统都将它们视 器的基础构架，确保服务器资源能被远 为一组一致、标准化的硬件。简单地 程管理、自动预制和标准化，实现在一 说，ｘ８６环境下的虚拟化就是通过生成 台物理服务器上运行多个操作系统 一个抽象层，将物理硬件与操作系统 和应用的功能。 分开，从而提供更高的ＩＴ资源利用率 和灵活性。虚拟机封装在文件中，因 系统动态迁移 虚拟机通过ＶＭｗａｒｅ ＥＳＸ￣Ｅ务器 此可以快速对其进行保存、复制和部 配置的应用程序、操作系统、ＢＩｏＳ和 署。可在几分钟内将整个系统（完全 运行在各个服务器上，借助ＶＭｏｔｉｏｎ可 以在不中断业务的情况下，将运行中的 虚拟硬件）从一台物理服务器移至另 虚拟机（包括驱动程序、操作系统、应 一台物理服务器，以实现零停机维护 用程序及配置）从一台服务器迁移到另 一和连续的工作负载整合。 台物理服务器上，从而实现更高效的 资源分配。ＶＭｏｔｉｏｎ通过移动虚拟机， ＶＭｗａｒｅ虚拟化实现的主要 功能 服务器整合 实现零宕机时间的维护行为，使企业网 无需调配停机时间或中断业务操作，就 可以完成对内部硬件和存储的维护。 硬件虚拟化简介 想到ＶＭｗａｒｅ、Ｖｉ ｒｔｕａＩ ＰＣ、Ｘｅｎ、 ＶＭｗａｒｅ虚拟化技术是将一个完整 资源动态分配 ＶＭｗａｒｅ Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ将标准服 务器（处理器、内存、存储以及附加网 ２Ｏ１０ １Ｏ １１３ 说起虚拟化技术，人们就会 的ｘ８６￣Ｅ务器（包括驱动程序、操作系 统、应用程序及配置）封装成虚拟机， Ｉ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉ技术 络）虚拟化，并聚合为可根据需要分配 机在其他服务器上顺利启动。 给虚拟机的逻辑资源池。 ＶＭＷａ ｒｅ ＤＲＳ（ＤｉＳｔ ｒｉｂＵｔｅｄ 源的极大浪费。一些轻量级服务占用单 ＶＭｗａ ｒｅ采用的ＶＭＦＳ文件系统 独的服务器，而高密集运算的应用，却 （Ｖｍｗａｒｅ的专用文件模式，相当于 无法利用闲余的资源。譬如监控中心的 Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｓｃｈｅｄｕｌｅｒ）是一种分布式 ＮＴＦＳ），通过支持ＳＡＮ，ｉＳＣＳＩ／ＮＦＳ等 服务器系统，虽然资源占用极低，但是 服务，可跨越多个逻辑资源池，具有 存储协议，可以允许不同的ＶＭｗａｒｅ，ＥＪ￣． 依旧占用了几台服务器。流程设计系统 动态分配和平衡计算能力，并且根据 务器访问同一虚拟机磁盘文件，这～特 的资源占用极高，但是由于一个萝卜一 业务使用需要和优先级的资源分配规 性使得ＶＭｗａｒｅ ＨＡ的实现非常的简单 个坑，不可能与运行其他业务的服务器 则，在虚拟机之间以智能方式分配可 和方便。如图１所示。 用资源。 共用。 当虚拟机遇到负载增大的 资源动态分配的实现 ＶＭｗａｒｅ ＤＲＳ可以持续不断地监 情况时，ＤＲＳ首先根据既定资 源分配规则评估其优先级，如 果合理，则通过在物理服务器 之间重新分配虚拟机来分配其 控ＶＭｗａ ｒｅ主机集群中资源池的利用 率，并能根据商业需要在虚拟机中智能 地分配其所需的资源。一旦将服务器整 合到资源较少的物理主机上，虚拟机的 资源需求往往会成为意想不到的瓶颈， 全部资源需求很有可能超过主机的可用 资源。 ＶＭｗａｒｅ ＤＲＳ提供了一 自动化 图１ ＶＭｗａｒｅ ＨＡ的实现 他资源。动态资源分配可以确 保容量能优先分配给优先级最 高的应用程序，同时又能实现 资源总体利用率的最大化。 高可用性保障 ＶＭｗａｒｅ ＨＡ（Ｈｉｇｈ Ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ） 机制，通过持续地平衡容量将虚拟机迁 移到有更多可用资源的主机上，确保每 为所有在虚拟机中运行的应用程序提供 了便于使用、经济高效的高可用性。当 基Ｊ二ＶＭｗａｒｅ铁路信息系统高 町刚性集群系统的实现 我们单位在ＶＭｗａｒｅ项目的应用上 个虚拟机在任何节点都能及时调用相应 的资源。 服务器发生故障时，受影响的虚拟机将 在留有备用容量的其他服务器上自动重 取得了较好的成效，从而保证了业务运 高可用性的实现 启。ＶＭｗａｒｅ ＨＡ将停机时间和服务中 行不问断，最大限度地发挥了硬件系统 件或安装附加软件。 ＶＭｗａ ｒｅ ＨＡ为所有在虚拟机中 断减至最低，同时不需要专门的备用硬 效益，并且管理方便、维护简单、部署 运行的应用程序提供易于使用、经济 新系统快捷、权限分工明确，促进了铁 高效的高可用性，当服务器发生故障 时，受影响的虚拟机会在集群中留有 备用容量的其他主机上自动重启。ＨＡ ＶＭｗａｒｅ ＨＡ不会局限于某一操作 路系统工作效率的极大提高。 系统或特定的应用程序故障切换，在整 个虚拟化环境中提供始终如一的高可用 总体情况 性。其工作方式是在每台服务器上放置 一将停机时间和服务中断减至最低，同 我们的中心机房自２００３年建立以 时不需要专门的备用硬件和安装附加 ＶＭｗａｒｅ ＨＡ为整个虚拟化环境提 个代理，与其他服务器保持“心跳信 来，虽然２００６年经过一次改造，但是 软件。号”，ＶＭｗａｒｅ ＨＡ对资源池中的虚拟 设备大部分依ＩＢ沿用以前的旧设备。在 机进行持续的监控，在虚拟机中安装的 经过多年的运行之后，中心机房现有的 供始终如一的高可用性，而且对操作系 代理程序可以在各个虚拟机之间维持 大部分服务器以及作为服务器使用的兼 统和特定应用程序的故障切换解决方案 “心跳”。当ＶＭｗａｒｅ发现虚拟机失去 容电脑都面临着设备老化问题，不少的 的成本和复杂性没有。“心跳”时，就会尝试在其他ＶＭｗａｒｅ 服务器基本处于淘汰的情况，近期因服 服务器上重新启动失效的虚拟机。 理服务器发生宕机，资源池中都有足够 ＶＭｗａｒｅ ＨＡ会保证任何时候当物 况更是频繁发生。 工作原理如下页图２所示。当物理 务器宕机导致的一些部门业务中断的情 服务器Ｃ发生故障时，心跳检测发现服 务器Ｃ发生故障，Ｃ上的资源会自动迁 除了系统内部冲突之外，还存在 移到Ａ和Ｂ服务器上，以保持业务的高 的硬件资源，使失效的服务器中的虚拟 因不合理调配服务器资源导致的系统资 可用性。１１４程序员 Ｃｌｏｕｄ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ Ｉ云计算 维护等情况，也 能够保证所有的 业务都正常运行， 客户端访问服务器 也不产生业务中断 的现象。 新的服务 器虚拟化架构中 另一个重点是 ＶＭｗａｒｅ ＨＡ的部 ２０１０ ＳＡＰ Ｗｏｒｌｄ Ｔｏｕｒ－￣ ９月３日，以“蕴韬略更卓越”为主 题的２０１０ ＳＡＰ Ｗｏｒｌｄ ＴｏｕｄＬ京峰会召开。 各方人士与ＳＡＰ全球高级管理人员齐聚一 堂，深入研讨ＳＡＰ公司的商务软件及各 类应用如何帮助企业实现更好的运营。会 上，ＳＡＰ公司联席ＣＥＯ孟鼎铭指出，中国 是ＳＡＰ的重要战略市场，将继续加大对中 署，它是整个服 ＾ 国市场的投入，而实时性、无线性以及强 大的领导力将成为未来的发展趋势。 ● Ｃ 务器系统安全、 图２ ＶＭｗａｒｅ ＨＡ工作原理 可靠运行的一道防线。传统的热备机方 式最大的问题就是容易造成资源的大量 创新工厂首个投资项目出炉 ９月９日，创新工场旗下首个投资项 目Ｔａｐａｓ手机操作系统投入市场。夏普 宣布旗下部分新款手机将预装Ｔａｐａｓ， 高可用性集群系统的实现 闲置，在正常运行状态下，所有备机服 资源动态分配和高可用性的实现 务器都处于闲置状态，不仅造成计算资 为构建高可用性集群系统提供了有力的 源的空耗，而且还浪费大量的电力和散 保障，采用ＶＭｗａｅ构建铁路企业高可 热资源，投资回报率非常低。 用性集群，不需要为系统中的每台服务 器分别添置备用服务器，就可以有效 地降低系统成本，在基于ＶＭｗａｒｅ的企 华为、海尔、天语等其他３家手机厂商也 会力挺。据Ｔａｐａｓ项目负责人张磊介绍， Ｔａｐａｓ提供的是一套解决方案，不仅包括 结束语 我们单位采用ＶＭｗａｍ构建高可用 用户手机上的操作系统也包括很多云端服 务，用户在家有电脑可以跟手机互动，在 外面没有电脑单独一个手机一样有好的使 用体验。 业高可用性集群中，备用服务器安装 性集群，可以有效地实现铁路信息系统 了ＶＭｗａｒｅ ＥＳＸｆＪＥ务器，与数据库服务 的数据高可用性与实时备份；充分利用 器、Ｗｅｂ服务器、ＯＡｆＪ￣．务器和文件服 系统原有设备，不必大量购置高性能服 第五届敏捷中国大会召开新闻发布会 ９月１ ４日，敏捷中国大会主办方 Ｔｈｏｕｇｈｔ Ｗｏｒｋｓ召开主题为“敏捷十年 务器等构成高可用性集群，同时采用数 务器和交换机等设备，可以降低构建高 据库备份服务器实现差额计划备份。 使用ＶＭｗａｒｅ提供的虚拟基础架构 可用系统的成本。 实践证明，该解决方案可以确保 软件开发大变革”的新闻发布会，回 解决方案，服务器不再需要随着业务增 铁路设计院信息系统服务的不间断性， 加而添加，整个ｌＴ基础架构能得到有效 提高整个铁路信息系统的高可用性，同 顾十年间软件开发行业发生的变化，展现 敏捷开发从诞生，到日益受到开发人员 控制并可充分发挥效能。只有当整体资 时对电力消耗、服务器硬件维护等成本 源出现不足的时候，才需要增加服务 带来明显降幅，极大方便了技术部门的 器。而且对系统资源的添加也非常简 日常管理工作。０ 单，不再需要做繁琐的硬件维护以及业 关注，到如今深远影响到软件开发实践ｊ 的全过程。据悉，敏捷宣言创始人Ｍａｒｔｉｎ ｌ Ｆｏｗｌｅｒ、精益软件思想与方法的先驱和领ｌ 袖Ｍａｒｙ Ｐｏｐｐｅｎｄｉｅｃｋ等也将出席本次大会ｌ 并发表主题演讲。 Ｊ务迁移，只需要简单地将新服务器安装 ＶＩ３软件，并添加到已有的ＶＩ３架构中即 可，新增资源将自动分配到各个最需要 的业务环境中。 在ＨＡ和ＤＲＳ功能的共同支撑下， 李晨光，就职于中国 中铁，资深网络专 ＩＢＭ全球首个物联网技术中心在京成立ｌ ＩＢＭ物联网技术中心在京启动，伴随着物联网技术中心的启动，ＩＢＭ中国研究院１５周年庆典也同时举行。该中心旨在为物联网相关研究提供一个开发创新平台， 让合作伙伴们能在一个真实与模拟相结合的环境中研究、孵化技术，加速技术创新和验证。 ‘ 家，在ｌＴ领域工作１ ０ 年，ｌＢＭ精英讲师，先 后从事过软件开发、 系统及网络管理、信息 虚拟机的稳定、不问断运行得到了保 证，而且，在没有搭建Ｃｌｕｓｔｅｒ环境的 情况下，迁移、升级依Ｉ１９能不中断服 系统项目集成、网络安全管理等工作。 ｌ ｌ ｌ ｌ ｌ ｌ ｌ务。哪怕是硬件升级、添加，正常停机 ＿责任编辑：董世晓（ｄｏｎｇｓｘ＠ｃｓｄｎ．ｎｅｔ） ２０１０ １Ｏ １１５
