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1技术背景随着社会生产力的不断发展，用户需求不断发展提高，市场也不断发展变化，谁能真正掌握市场迎合用户，谁就能够占领先机提高自己的核心竞争力。企业运营中关键资讯传递的畅通可以帮助企业充分利用关键资源，供应链、渠道管理，了解市场抓住商机，从而帮助企业维持甚至提高其竞争地位。作为网络数据存储和流通中心的企业数据中心，很显然拥有企业资讯流通最核心的地位，越来越受到企业的重视。当前各个企业/行业的基础网络已经基本完成，随着“大集中”思路越来越深入人心，各企业、行业越来越迫切的需要在原来的基础网络上新建自己的数据中心。数据中心设施的整合已经成为行业内的一个主要发展趋势，利用数据中心，企业不但能集中资源和信息加强资讯的流通以及新技术的采用，还可以改善对外服务水平提高企业的市场竞争力。一个好的数据中心在具有上述好处之外甚至还可以降低拥有成本。1.1虚拟化简介在数据大集中的趋势下，数据中心的服务器规模越来越庞大。随着服务器规模的成倍增加，硬件成本也水涨船高，同时管理众多的服务器的维护成本也随着增加。为了降低数据中心的硬件成本和管理难度，对大量的服务器进行整合成了必然的趋势。通过整合，可以将多种业务集成在同一台服务器上，直接减少服务器的数量，有效的降低服务器硬件成本和管理难度。服务器整合带来了巨大的经济效益，同时也带来了一个难题：多种业务集成在一台服务器上，安全如何保证？而且不同的业务对服务器资源也有不同的需求，如何保证各个业务资源的正常运作？为了解决这些问题，虚拟化应运而生了。虚拟化指用多个物理实体创建一个逻辑实体，或者用一个物理实体创建多个逻辑实体。实体可以是计算、存储、网络或应用资源。虚拟化的实质就是“隔离”—将不同的业务隔离开来，彼此不能互访，从而保证业务的安全需求；将不同的业务的资源隔离开来，从而保证业务对于服务器资源的要求。数据中心运行的应用越来越多，但很多应用都相互独立，而且在使用率低下、相关隔绝的不同环境中运行。每个应用都追求性能的不断提高，数据中心拥有多种操作系统、计算平台和存储系统。因此，IT机构必须提高运行效率，优化数据中心资源的利用率，才能将节省出来的资金用于开展新的盈利型IT项目。另外，数据中心需要建立永续的基础设施，才能保护各种应用和服务免受各种安全攻击和干扰的危害，才能建立既可以持续改进计算机、存储和应用技术，又能支持不断变化的业务流程的灵活型基础设施。利用整合和虚拟化技术帮助数据中心将计算和存储资源从多个分立式系统转变成可以通过智能网络汇聚、分层、调配和访问的标准化组件，从而为自动化等新兴IT战略奠定基础。数据中心资源的整合和虚拟化正在不断发展，这需要高度可扩展的永续安全数据中心网络基础。网络不但能让用户安全访问各种数据中心服务，还能根据需要实现共享数据中心组件的部署、互联和汇聚，包括各种应用、服务器、设备和存储。适当规划的数据中心网络不仅能保护应用和数据完整性，提高应用可用性和性能，还能增强对不断变化的市场状况、业务重要程度和技术先进性的反应能力。1.2网络虚拟化简介1.2.1网络虚拟化虚拟化技术可以适用于企业网络核心或是边缘的交换机。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交换机的虚拟化路由功能，而不是购买及插入新的机架或者设备来实现这种分隔机制。虚拟化网络概念并不是什么新概念，因为多年来，虚拟局域网(VLAN)技术作为经实践证明切实可靠的一种方法，历来用于在一个以太网交换上或者跨多个交换机来构建安全、独立的局域网网段。而核心机架交换机里面的虚拟化路由功能是可以在第三层分隔企业网络、对内外网络流量提供更多安全和控制的一种类似工具。通过VRF进行隔离在多协议标记交换(MPLS)运营商网络，虚拟路由和转发(VRF)被用于把客户流量分割成独立路由转发的几段流量，这步操作有时在同一个设备上进行。针对企业应用，精简版VRF(一种规模比较小的VRF，不需要MPLS)可以把一个交换机划分成多个虚拟化设备。1.2.2MCE(精简版VRF)的原理根据VPN用户，将MCE路由表划分成几个独立的逻辑实体路由表(virtualroutetable)；然后根据不同VPN用户占用不同的路由表，并根据独立的路由协议实例在不同的路由表中生成路由项。交换机转发引擎根据报文的vpn-id(如ACL或VLAN+端口)索引不同的路由表，并根据目的IP在其内进行查找，然后将报文加上VPN的标识后经过上行链路转发出去。1.3计算虚拟化简介1.3.1计算虚拟化的概念1.计算虚拟化的分类计算虚拟化目前主要有3种不同的类型：虚拟主机：大拆小的思想，将一个独立的硬件服务器虚拟成多个逻辑服务器主要产品：VMWare(业界主流产品)、XEN(开源软件，也有商用产品)应用场合：提高服务器资源的利用率。虚拟对称多处理(SMP)：小并大的思想，将多个物理机器组成一个易于管理的高性能服务器。主要产品：VirtualIron、Qlusters、VMwareSMP应用场合：充分利用一些便宜的性能低的机器，组合成高性能的计算工具。物理计算虚拟化：实现服务器的无状态化，服务器只被看成一个CPU+内存的资源，服务器与OS、IO设备、存储设备无关。可以实现任意组合。主要产品：CISCOVFrame、Egenera应用场合：实现在异构环境下，计算资源的快速变更与快速部署2.虚拟主机的概念什么是虚拟主机?就是将物理服务器、操作系统、及其应用程序“打包”为一个档案-可移动的虚拟机(VM)。简单得讲就是一个物理服务器上运行多个虚拟机，这些虚拟机共享底层硬件，从应用的角度看就象是一个物理服务器，有自己的操作系统，cpu,memory,nic,storage，虚拟的资源。其实，也就是将物理服务器、操作系统、及其应用程序“打包”为一个档案,称为虚拟机(VM)，虚拟机是可移动的，可以提高服务器的利用率；同虚拟机支持操作系统的和数据的备份、实施更加灵活。1.3.2计算虚拟化的特性1.计算虚拟化的特性分区，在单一物理服务器上同时运行多个虚拟机隔离，在同一服务器上的虚拟机之间相互隔离封装，整个虚拟机都保存在文件中，而且可以通过移动和复制这些文件的方式来移动和复制该虚拟机相对于硬件独立，无需修改即可在任何服务器上运行虚拟机2.计算虚拟化的优势虚拟化前每台主机一个操作系统软件硬件紧密地结合在同一主机上运行多个应用程序通常会遭遇沖突系统的资源利用率低硬件成本高昂而且不够灵活虚拟化后打破了操作系统和硬件的互相倚賴通过封装到到虚拟机的技术,管理操作系统和应用程序为单一的个体強大的安全和故障隔离虚拟机是独立于硬件的,它们能在任何硬件上运行1.3.3计算虚拟化的架构计算虚拟化有两个基本架构，一种是寄居架构(HostedArchitecture)，另一种是裸金属架构(”BareMetal”Architecture)。1.寄居架构优点：简单，便于实现缺点：安装和运行应用程序依赖于主机操作系统对设备的支持举例：GSXServer,VMwareServer,Workstation2.裸金属架构优点：虚拟机不依赖于操作系统，可以支持多种操作系统，多种应用，更加灵活缺点：虚拟层内核开发难度较大举例：VMWareESXServer1.4存储虚拟化简介1.4.1定义虚拟存储技术将底层存储设备进行抽象化统一管理，向服务器层屏蔽存储设备硬件的特殊性，而只保留其统一的逻辑特性，从而实现了存储系统集中、统一而又方便的管理。对比一个计算机系统来说，整个存储系统中的虚拟存储部分就像计算机系统中的操作系统，对下层管理着各种特殊而具体的设备，而对上层则提供相对统一的运行环境和资源使用方式。SNIA(StorageNetworkingIndustryAssociation，存储网络工业协会)对存储虚拟化是这样定义的：通过将一个或多个目标(Target)服务或功能与其它附加的功能集成，统一提供有用的全面功能服务。典型的存储虚拟化包括如下一些情况：屏蔽系统的复杂性，增加或集成新的功能，仿真、整合或分解现有的服务功能等。虚拟化是作用在一个或者多个实体上的，而这些实体则是用来提供存储资源或服务的。1.4.2虚拟化的方法存储的虚拟化可以在三个不同的层面上实现，包括了基于专用卷管理软件在主机服务器上实现，或者利用阵列控制器的固件(Firmware)在磁盘阵列上实现；再或者是利用专用的虚拟化引擎在存储网络上实现。具体使用哪种方法来做，应根据实际需求来决定。1)基于主机的虚拟化如果仅仅需要单个主机服务器(或单个集群)访问多个磁盘阵列，就可以使用基于主机的存储虚拟化技术。此时，虚拟化的工作通过特定的软件在主机服务器上完成，而经过虚拟化的存储空间可以跨越多个异构的磁盘阵列。这种类型的虚拟化通常由主机操作系统下的逻辑卷管理软件(logicalvolumemanager)来实现。它们在主机系统和Unix服务器上已经有多年的广泛应用，目前在Windows操作系统上也提供类似的卷管理器。2)基于存储设备的虚拟化当有多个主机服务器需要访问同一个磁盘阵列的时候，可以采用基于阵列控制器的虚拟化技术。此时虚拟化的工作是在阵列控制器上完成，将一个阵列上的存储容量划分为多个存储空间(LUN)，供不同的主机系统访问。智能的阵列控制器提供数据块级别的整合，同时还提供一些附加的功能，例如：LUNMasking、缓存、即时快照、数据复制等。配合使用不同的存储系统，这种基于存储设备的虚拟化模式可以实现性能的优化。3)基于存储网络的虚拟化以上都是一对多的访问模式，而在现实的应用环境中，很多情况下是需要多对多的访问模式的，也就是说，多个主机服务器需要访问多个异构存储设备，目的是为了优化资源利用率—多个用户使用相同的资源，或者多个资源对多个进程提供服务，等等。在这种情形下，存储虚拟化的工作就一定要在存储网络上完成了。这也是构造公共存储服务设施的前提条件。1.4.3网络虚拟化技术在存储网络层面进行虚拟化的方法已经成为虚拟化的明确方向，这种虚拟化工作需要使用相应的专用虚拟化引擎来实现。目前市场上的SANAppliances专用存储服务器，或是建立在某种专用的平台上，或是在标准的Windows、Unix和Linux服务器上配合相应的虚拟化软件而构成。在这种模式下，因为所有的数据访问操作都与SANAppliances相关，所以必须消除它的单点故障。在实际应用中，SANAppliance通常都是冗余配置的。SANAppliances可以两种形式来控制存储的虚拟化：直接位于主机服务器和存储设备的数据通道中间(带内，In-Band)；或者位于数据通道之外(带外，Out-of-Band)，仅仅向主机服务器传送一些控制信息(Metadata)，来完成物理设备和逻辑卷之间的地址映射。1)带内虚拟化如所示，带内虚拟化引擎位于主机和存储系统的数据通道中间，控制信息和用户数据都会通过它，而它会将逻辑卷分配给主机，就像一个标准的存储子系统一样。因为所有的数据访问都会通过这个引擎，它就可以实现很高的安全性。就像一个存储系统的防火墙，只有它允许的访问才能够通行，否则就会被拒绝。带内虚拟化的优点是：可以整合多种技术的存储设备，安全性高。此外，该技术不需要在主机上安装特别的虚拟化驱动程序，比带外的方式易于实施。其缺点为：当数据访问量异常大时专用的存储服务器会成为瓶颈。目前市场上使用该技术的产品主要有，IBM的TotalStorageSVC，HP的VA、EVA系列，HDS的TagmaStore，NetApp的V-Series及H3C的IV5000。2)带外虚拟化带外虚拟化引擎是一个数据访问必须经过的设备，通常利用Caching技术来优化性能。带外虚拟化引擎物理上不位于主机和存储系统的数据通道中间，而是通过其它的网络连接方式与主机系统通讯。于是，在每个主机服务器上，都需要安装客户端软件，或者特殊的主机适配卡驱动，这些客户端软件接收从虚拟化引擎传来的逻辑卷结构和属性信息，以及逻辑卷和物理块之间的映射信息，在SAN上实现地址寻址。存储的配置和控制信息由虚拟化引擎负责提供。该方式的优点为