基于Hyper—V的虛擬化技術(shù)在廣播電臺(tái)的應(yīng)用研究

寇俊麗

摘 要 介紹國(guó)家新聞出版廣電總局二〇二二臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱二〇二二臺(tái)）采用Hyper-V虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)提供穩(wěn)定可靠承載平臺(tái)的實(shí)例，通過(guò)對(duì)項(xiàng)目背景、原理、部署、意義的詳細(xì)介紹，實(shí)踐證明采用此技術(shù)可以減少臺(tái)站的信息化維護(hù)成本，人力資源投入，重要的是可以為無(wú)線廣播電視安全播出提供可靠穩(wěn)定的服務(wù)器應(yīng)用平臺(tái)，具有十分重要的推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞 Hyper-V；實(shí)時(shí)遷移；服務(wù)器虛擬技術(shù)

中圖分類號(hào) G2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-0360（2018）07-0043-03

無(wú)線電臺(tái)管理局信息化建設(shè)10余年來(lái)，通過(guò)臺(tái)平臺(tái)等基礎(chǔ)設(shè)施和各類應(yīng)用服務(wù)的搭建，每個(gè)臺(tái)站都配備了一大批服務(wù)器，產(chǎn)品品牌和型號(hào)不盡相同，部署年份不盡相同，需要的備件數(shù)量和更新維護(hù)費(fèi)也逐年增大，而核定的信息化維護(hù)經(jīng)費(fèi)有限，必須通過(guò)技術(shù)手段減少服務(wù)器數(shù)量，減少維護(hù)經(jīng)費(fèi)。

同時(shí)，隨著無(wú)線局的信息化建設(shè)的飛速發(fā)展，自動(dòng)化平臺(tái)的重要程度越來(lái)越重要，保證業(yè)務(wù)不間斷就是保證安全播出不中斷，需要一些核心業(yè)務(wù)不間斷運(yùn)行。傳統(tǒng)的單個(gè)應(yīng)用服務(wù)部署在一臺(tái)服務(wù)器上，單個(gè)服務(wù)器的硬件和操作系統(tǒng)故障都可能造成業(yè)務(wù)中斷，這就需要一個(gè)可以保證業(yè)務(wù)不間斷運(yùn)行的平臺(tái)。

為此，2013年底，二〇二二臺(tái)建設(shè)基于Hyper-V的虛擬化平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目。

1 虛擬化技術(shù)原理

1）虛擬化技術(shù)簡(jiǎn)介及發(fā)展現(xiàn)狀。虛擬化技術(shù)可以對(duì)存儲(chǔ)單元進(jìn)行高效使用，同時(shí)可以更好的利用系統(tǒng)的運(yùn)算處理能力。對(duì)服務(wù)器進(jìn)行虛擬化是該技術(shù)的重中之重，它可以實(shí)現(xiàn)在物理服務(wù)器上建立多個(gè)虛擬服務(wù)器的過(guò)程，即通過(guò)虛擬化技術(shù)我們可以在同一臺(tái)服務(wù)器上真正同時(shí)運(yùn)行多個(gè)具有獨(dú)立虛擬分區(qū)和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的操作系統(tǒng)，可分別提供類似網(wǎng)站門戶服務(wù)、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)等不同的應(yīng)用。具有多實(shí)例、隔離性、CPU虛擬化、內(nèi)存虛擬化、設(shè)備與I/O虛擬化、負(fù)載均衡、快速部署、統(tǒng)一管理等

特性[1-3]。

目前，基于hypervisor方式的VMware、Citrix、Microsoft三大虛擬化服務(wù)廠商中，對(duì)其產(chǎn)品進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，Citrix Xen Server只能提供具有有限功能的免費(fèi)的虛擬化產(chǎn)品，而VMware的企業(yè)級(jí)虛擬化產(chǎn)品成本很高。

Hyper-V虛擬技術(shù)是微軟公司推出的虛擬化技術(shù)產(chǎn)品，不同層次的虛擬化技術(shù)都能提供針對(duì)性的虛擬化服務(wù)，但是企業(yè)只有為其整個(gè)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)實(shí)施綜合性的虛擬化技術(shù)戰(zhàn)略，才能發(fā)揮出虛擬化技術(shù)的真正優(yōu)勢(shì)。微軟提供了從數(shù)據(jù)中心到桌面一整套全面的虛擬化技術(shù)產(chǎn)品、工具和服務(wù)[4-5]。

2）Hyper-V技術(shù)原理及優(yōu)勢(shì)。Hyper-V虛擬化技術(shù)主要包含管理器、堆棧及用于交互的I/O塊。采用分區(qū)技術(shù)的虛擬管理器可以為服務(wù)程序提供不同的運(yùn)行區(qū)塊，通過(guò)堆棧與交互I/O塊的配合可以實(shí)現(xiàn)區(qū)塊之間的數(shù)據(jù)傳輸。Hyper-V可以將業(yè)務(wù)部署在Hyper-V群集上，提高整體系統(tǒng)的容錯(cuò)性。虛擬機(jī)可以依據(jù)設(shè)置的條件自動(dòng)遷移和實(shí)時(shí)遷移，將虛擬化應(yīng)用程序在不停機(jī)的前提下快速地移植到備機(jī)中。高效的進(jìn)程管理模式使虛擬服務(wù)機(jī)具備了熱加載資源的能力。網(wǎng)卡，存儲(chǔ)單元，輸入輸出設(shè)備等都可以通過(guò)此方式添加[6]。

Type-1 VMM是Hyper-V架構(gòu)體系的一種，此結(jié)構(gòu)中VMM（virtual machine monitor虛擬機(jī)監(jiān)視器）位于虛擬機(jī)OS與硬件之間運(yùn)行。Hyper-V采用“微內(nèi)核化”的方法建立管理程序，此方法可以減小系統(tǒng)的體積，也具有更優(yōu)越的硬件訪問(wèn)模式[7]。由其提供硬件支持服務(wù)可以降低性能損失，也不需要為虛擬機(jī)開(kāi)發(fā)專用的驅(qū)動(dòng)程序。Hyper-V對(duì)硬件設(shè)備的兼容性源于Windows平臺(tái)上大量的硬件驅(qū)動(dòng)設(shè)備。

2 項(xiàng)目部署

1）系統(tǒng)架構(gòu)。針對(duì)不同的應(yīng)用，Hyper-V主機(jī)的部署模式分為單Hyper-V主機(jī)和多Hyper-V主機(jī)，單Hyper-V主機(jī)可以提高服務(wù)器的利用率但是無(wú)法提高可靠性，存在單點(diǎn)故障，所以該項(xiàng)目部署多Hyper-V主機(jī)，考慮到投資成本，項(xiàng)目部署2個(gè)Hyper-V主機(jī)。系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1。

2）Hyper-V主機(jī)物理服務(wù)器選型。Hyper-V主機(jī)是Hyper-V角色的載體，因此在選擇服務(wù)器時(shí)

建議：

（1）處理器選擇：處理器必須技術(shù)，這是一個(gè)硬性的要求，內(nèi)核越多越好，頻率越高越好。

（2）內(nèi)存選擇：越多越好，建議不少于32G。

（3）網(wǎng)卡選擇：至少三塊卡。

一塊用于Hyper-V主機(jī)的管理用途，兩臺(tái)主機(jī)間的通訊，心跳網(wǎng)絡(luò)。參看圖2。

一塊或多塊用于虛擬機(jī)之間業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，參看

圖3。

注意，這里的網(wǎng)卡是一臺(tái)虛擬交換機(jī)，所有虛擬機(jī)只要選擇的這個(gè)網(wǎng)卡，就相當(dāng)于接入了這塊網(wǎng)卡所在的網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)網(wǎng)卡的數(shù)量，群集可以建立多個(gè)虛擬交換機(jī)，比如內(nèi)部、外部、專用等，滿足不同業(yè)務(wù)的需要。

一塊用于Hyper-V主機(jī)和存儲(chǔ)之間的通訊，此處強(qiáng)烈建議使用HBA卡或者10GE網(wǎng)卡，該項(xiàng)目使用了10GE網(wǎng)卡，參看圖4。

（4）存儲(chǔ)設(shè)備的選型，Hyper-V主機(jī)的磁盤盡可能選擇15K轉(zhuǎn)速的磁盤，使用獨(dú)立磁盤冗余陣列（RAID）保護(hù)技術(shù)。該項(xiàng)目為保證存儲(chǔ)讀取速度，群集節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B和存儲(chǔ)三臺(tái)服務(wù)器單獨(dú)安裝了10GE網(wǎng)卡，接入一臺(tái)存儲(chǔ)交換機(jī)，服務(wù)器和存儲(chǔ)之間使用iSCSI服務(wù)連接存儲(chǔ)的共享磁盤和仲裁磁盤，數(shù)據(jù)讀取速度達(dá)到1.25G/S，參看圖5。

3）Hyper-V主機(jī)的部署與設(shè)置。在部署Hyper-V主機(jī)之前，承載該主機(jī)的服務(wù)器的windows server 2012和存儲(chǔ)服務(wù)器的操作系統(tǒng)需要加入同一個(gè)域。然后在windows server 2012的“添加角色和功能”向?qū)⒂肏yper-V主機(jī)，按照提示一步一步安裝。請(qǐng)注意在安裝過(guò)程中選擇名稱為“內(nèi)網(wǎng)”的網(wǎng)卡作為虛擬網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。

Hyper-V主機(jī)的設(shè)置主要用來(lái)管理Hyper-V的運(yùn)行環(huán)境，包括虛擬磁盤、虛擬機(jī)、物理GPU、NUMA跨越、實(shí)時(shí)遷移、存儲(chǔ)遷移、復(fù)制配置、鍵盤、鼠標(biāo)釋放健。設(shè)置完成后對(duì)Hyper-V主機(jī)中所有的虛擬機(jī)有效[8]。

4）Hyper-V主機(jī)的日常管理。Hyper-V主機(jī)的日常管理任務(wù)主要是配置虛擬機(jī)環(huán)境。其中，創(chuàng)建任務(wù)（創(chuàng)建虛擬機(jī)、創(chuàng)建硬盤、軟件、磁盤管理任務(wù)（編輯磁盤，檢查磁盤）以及虛擬交換機(jī)管理器的使用，快照的使用參看圖6，日常其他設(shè)置參看圖7，Hyper-V提供了直觀可視化操作，按照提示一步一步操作即可。

3 項(xiàng)目效益

二〇二二臺(tái)Hyper-V的虛擬化應(yīng)用項(xiàng)目運(yùn)行兩年以來(lái)，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，沒(méi)有出現(xiàn)一次故障。同時(shí)為5項(xiàng)新業(yè)務(wù)需求提供承載平臺(tái)，而沒(méi)有投入一分錢的硬件。以每年新采購(gòu)兩臺(tái)服務(wù)器算，每年可減少硬件投入6萬(wàn)元，減少電費(fèi)、能源消耗1萬(wàn)元，據(jù)此推算每年最少可以節(jié)約7萬(wàn)元維護(hù)經(jīng)費(fèi)。次項(xiàng)目提高了二〇二二臺(tái)信息化維護(hù)水平，節(jié)省了大量信息化維護(hù)人力物力。提高了二〇二二臺(tái)信息化系統(tǒng)的保障等級(jí)，為安全播出自動(dòng)化平臺(tái)提供了穩(wěn)定可靠的服務(wù)支撐。兩年來(lái)再?zèng)]有采購(gòu)過(guò)一臺(tái)服務(wù)器，同時(shí)將運(yùn)行超過(guò)年限的服務(wù)器承載的業(yè)務(wù)全部遷移到Hyper-V的虛擬化平臺(tái)，淘汰陳舊的服務(wù)器，節(jié)能降耗，騰出機(jī)柜空間。該項(xiàng)目為我局其他單位提供可供借鑒的經(jīng)驗(yàn)，Hyper-V的虛擬化平臺(tái)部署在我局投入大規(guī)模應(yīng)用屬于先例，為其他臺(tái)站應(yīng)用提供了思路和經(jīng)驗(yàn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

采用Hyper-V的虛擬化應(yīng)用實(shí)現(xiàn)符合信息化發(fā)展的大趨勢(shì)，基于Hyper-V搭建的虛擬化服務(wù)器具有系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng)、管理簡(jiǎn)潔快速、業(yè)務(wù)遷移迅速、資源利用率高的優(yōu)點(diǎn)。因此，采用此技術(shù)可以減少臺(tái)站的信息化維護(hù)成本，人力資源投入，重要的是可以為無(wú)線廣播電視安全播出提供可靠穩(wěn)定的服務(wù)器應(yīng)用平臺(tái)，使原來(lái)很多單一故障點(diǎn)的業(yè)務(wù)可以安全穩(wěn)定的運(yùn)行，既可以減少計(jì)劃內(nèi)業(yè)務(wù)中斷（如檢修），又可以從計(jì)劃外的故障中快速恢復(fù)。通過(guò)項(xiàng)目在二〇二二臺(tái)的可靠應(yīng)用，充分驗(yàn)證Hyper-V虛擬化技術(shù)可以提高信息化系統(tǒng)的使用效率，并大幅降低硬件配置的成本，提高了安全播出的等級(jí)。在廣電系統(tǒng)中具有十分重要的推廣意義。

參考文獻(xiàn)

[1]陸英南.基于微軟Hyper-V的虛擬化技術(shù)[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2008（5）：971-973.

[2]鄭毅.應(yīng)用Hyper-V技術(shù)進(jìn)行服務(wù)器虛擬化[J].電腦與信息技術(shù)，2016，24（5）：37-38，50.