国产虚拟化---实现自主可控的云计算产业链的基石

第一篇：国产虚拟化---实现自主可控的云计算产业链的基石

国产虚拟化——实现自主可控的云计算产业链的基石

云计算是一种基于互联网的超级计算模式，通过建立大型的、集中性的远程计算中心，为普通用户提供安全、快速的数据存储和网络计算服务。云计算被认为是网络发展到一定程度必然出现的技术模式，代表下一代互联网计算和新一代的数据中心，云计算产业被认为是继大型计算机、个人计算机、互联网之后的第四次IT产业革命，而云计算之所以在全球范围内带来普遍的关注，是因为它不单纯只是一项新技术，而是因技术而引发的整个信息产业的一次重新洗牌，以及国家竞争力的再次排序。

云计算已成为国家“十二五”规划最重要的战略部署之一，工业和信息化部以及国家发改委于202_年10月18日联合印发《关于做好云计算服务创新发展试点示范工作的通知》，确定在北京、上海、深圳、杭州、无锡等五个城市先行开展云计算服务创新发展试点示范工作，标志着云计算进入加速发展期。各地方也陆续提出了云计算发展规划。截止到202_年2月，全国30个省市城市启动云计算基础设施、云计算服务平台和云计算产业园区建设。由政府统一部署规划和搭建，地方政府投入政策、资源、资金，众多国内外厂商积极参与，分工协作。从短期看，根据对五大试点城市云计算发展情况，业内预计，202_年全国“云计算”产业链规模可能达到7500亿至1万亿元，有望占到当年战略性新兴产业15%以上的产值规模。

但我们必须清醒的认识到，这次的新技术浪潮始作俑者---西方发达国家的IT巨头和核心软硬产品生产商、整体解决方案提供商们在背后推波助澜的核心目的，是制造新的市场需求，拉动他们的发展业绩，因此，绝大部分的市场份额和利润也将为他们所占领。

在国家投入巨资发展云计算产业的战略规划中，如何形成基于自主核心技术的“中国云”总体技术方案和建设标准，掌握云计算和高性能计算的核心技术，打造中国自主可控的云计算产业链，并推进我国实现可靠、低成本的信息化建设，是中国云计算产业发展的关键。

其中，作为云计算核心技术的虚拟化更是关键至关键，基础之基础。

虚拟化技术是云计算底层核心技术之一，它是将各种计算和存储资源充分整合和高效利用的关键技术。虚拟化技术能够形成低成本、高可用、高安全、高扩展性及有弹性的资源池来服务于各种云运算平台的需求。因此为了提供“按需使用，按使用付费”服务模式，云计算供应商必须利用虚拟化技术，只有利用虚拟化，他们才能获得灵活的基础设施以提供终端用户所需的灵活性。

令人忧虑的是，放眼过去，国内虚拟化市场基本上是美国公司一统天下。VMware、Citrix、微软等三大公司在虚拟化领域确立了明显的领先地位，国内大的IT厂商，浪潮，神州数码、曙光等都纷纷跟VMware达成OEM协议，更加剧了对中国虚拟化市场的蚕食。与此形成反差的是，在国内有一家公司，北京世纪红山科技有限公司在202_年就实现了服务器虚拟化软件的出口，签约单位是位列全球财富榜500强、世界最大的独立软件公司之一的CA Tech公司。、成立于202_年的世纪红山科技有限公司，技术创始人张玉昆之前一直在Sun公司从事Solaris系统虚拟化和TCP/IP内核前沿技术开发，积累了丰富的大型基础软件项目开发经验，更重要的是最初创业的一批骨干技术人员都有相关的工作背景和技术储备。202_年他们在硅谷感受到美国虚拟化市场的热度，由此对中国未来市场的乐观憧憬，使他们毅然踏上创业的旅程。在云计算概念还没有全球推广开的时候，红山已经在虚拟化技术方面有了深厚的技术沉淀和积累，展现了对信息技术的前瞻力和良好的国际视野。

202_年5月，世纪红山自主研发的虚拟化软件TurboGate v1.0 正式发布。尽TurboGate v1.0的发布并没有革命性地影响虚拟化市场，但事实上，在Turbo Gate v1.0正式发布的202_年，国内还没有相对成熟的虚拟化软件解决方案。这意味着，世纪红山当时已经在国内虚拟化市场遥遥领先。通过公司英文网站，TurboGate v2.0发布后，一家国外的公司主动找到世纪红山，通过细致的了解和产品测试后，该公司购买了TurboGate v2.0产品，成为TurboGate诞生以来第一家真正的客户。这就是后来的CA Tech公司。202_年，世纪红山又签了三年供货协议。通过CA公司的渠道，红山服务器虚拟化软件已经部署在英国电信(BT Plc.)以及DNS Europe公司。同时也积累了一些国内典型样板客户。

我们IT产业在前几十年都是国外垄断，尤其在基础软件行业，我们没有一家可以在全球市场有一席之地的公司。过去中国的操作系统被美国牵着鼻子走，中国从前做不出类似intel的芯片，标准全是美国、西欧定，跟着他们制定好的标准规则跑。微软操作系统我们也无法超越，我们在信息产业如果没新思路新拓展，中国只能当人家的工厂。而在电子信息产业中国要想领先于世界，云计算是千载难逢的也是唯一的机会。我们要发展新兴战略产业，要警惕受制于人。我们一直落后的基础软件一定可以借助这次技术革新、产业革命寻找到突破点，成长为一家全球性公司。

第二篇：农业虚拟化实现技术和业务收益

通过处理器虚拟化实现技术和业务收益

简介：因服务器 “可能” 需要处理器而为它分配专用处理器的时代已经过去了 — 至少应该过去了。微分区和共享处理器池的 IBM Power™ 处理器虚拟化技术使从 CFO 到系统管理员的所有人都受益。企业可以回收超过一半的 CPU 容量，这会节约大量资金；同时，管理员只需几次鼠标单击即可添加或删除处理资源。本文介绍 University of Pittsburgh Medical Center(UPMC)如何从专用处理器战略转换到虚拟化处理器战略，同时改进对最终用户的服务质量，从而实现财务和运营双重收益。除了收益之外，本文还解释了处理器虚拟化的风险和过程以及为管理这种动态环境而开发的工具。

简介

University of Pittsburgh Medical Center 是一家资产高达 80 亿美元的全球性医疗企业，它使用 IBM Power Systems 服务器和 AIX® 运行许多业务关键型数据库和应用程序。UPMC 在硬件和软件两方面都使用了 IBM 的最新产品，尤其是虚拟化技术。这包括 I/O 虚拟化(VIO)、存储虚拟化(SVC)和 CPU 虚拟化。Power 服务器上的微分区、共享和不封顶的 CPU 等技术已出现很多年了，且对该技术的使用限度随客户而有所不同。

UPMC 的所有 CPU 都放在共享处理器池中。通过最大限度地降低 CPU 标称（然而这对虚拟 CPU 设置比较激进），UPMC 在它的许多 Power 服务器上实现或接近了 80% 的 CPU 利用率。这差不多是虚拟服务器上行业平均值（据报告为 40% 到 50%）的两倍。

处理器虚拟化让 UPMC 能够在不增加成本的情况下非常快速、高效地提供容量。如果一个应用程序出乎意外地需要增加两个 CPU，处理器会立即分配 CPU 而无需人工干预。如果计划外的业务功能或应用程序需要联机，支持它所需的基础设施会在同一天得到创建。

Paul Sikora（负责 IT 改革的 UPMC 副总裁）说：“虚拟化的基础设施能够灵活地调整以满足处理高峰；工作人员可以更快地对 UPMC 的需求做出反应。我们的生产效率更高了，更敏捷，更可靠，而且成本更低。”

这种灵活性已经改变了 UPMC IT 专业人员的工作方式，让他们能够把时间和注意力集中于开发、服务改进和解决复杂的问题。CPU 供应不再是大事了；它是一个标准的过程。UPMC 取得的重大技术和业务收益表明了其他人可能悟出的道理，即：该技术应发扬光大！

当然，CPU 虚拟化也会带来风险。本文讨论 UPMC 转换 CPU 战略的原因、取得的成果以及在管理这种技术时面对的挑战。催化剂 —— 为什么要虚拟化？

UPMC 拥有 20 家医院、400 个门诊所、长期健康设备和一个大型保险计划。UPMC 使用大量型号不同的 IBM Power 服务器，从基于 POWER6® 的 595 到 BladeCenters®。大约三年前，UPMC 遇到了容量问题 — 由于业务增长加速，CPU 需求超过预期，CPU 不够用了。由于增长没有放慢的迹象，UPMC 工程团队需要找到一个能够用现有设备支持业务运营的解决方案。

这个解决方案就是采用微分区和 CPU 共享。在当时，我们很保守地使用了微分区，但是还没有采用不封顶特性。在发现容量问题之后的三个月内，UPMC 对 90% 的 LPAR 采用了不封顶设置，回收了 50% 的处理器。

配置

UPMC 拥有多种 Power 服务器，包括基于 POWER5® 和 POWER6 的 595、570、550 和 blade。本文主要讨论一台基于 POWER6 的 595，它有 56 颗 CPU。规格说明见表 1。

表 1.POWER6 595 规格说明

物理标虚拟 LPAR 型号内存环境

CPU 称 CPU 数量 56x 896 Oracle 数据库、应用服务器和 Web 9119-FHA 45.4 210 60 4.2GHz GB 服务器，开发、测试和生产类这台 Power 595 上驻留 60 个 LPAR。这些 LPAR 涵盖 UPMC 中的各种环境和应用程序类型。这包括 Oracle 数据库、应用服务器和 Web 服务器，它们提供一些对于企业最重要的计算功能。根据设计，UPMC 要把生产和非生产环境放在同一台服务器上，从而尽可能提高资源利用率。通过研究和了解应用程序工作负载的时间规律，UPMC 发现开发和测试工作负载常常出现在生产工作负载高峰之间。根据这一分析结果，我们认为把这些环境放在一起有助于实现更好的全天资源利用率。

另外，这个设计为负载水平变动提供了应变机制。当一台 Power 服务器的利用率接近它的最大容量时，UPMC 工程师开始寻找可以迁移到替代硬件的 LPAR，从而释放 CPU 和内存资源。当需要迁移时，让开发或测试 LPAR 在工作时间停机比安排在生产应用程序停机更容易。

监视、警报、调整、重复

在虚拟化环境中，比较有挑战性的任务之一是监视和警报。如果在有 56 颗 CPU 的服务器上将 LPAR 配置为使用 210 颗 CPU，那么当利用率达到 56 时应该怎么做？答案很简单：不要让它达到 56。

UPMC 使用一套工具和技术确保任何 Power 服务器上的 CPU 利用率不会接近最大可用 CPU 数量。它开发和应用了大量虚拟监视器和自动化警报工具，帮助确保总是有容量可用。

UPMC 使用 Ganglia 监视它的 Power 和 AIX 基础设施。尽管这个工具的基本功能非常强大，但是 UPMC 决定进一步定制它，“围绕” Ganglia 及其他容量和性能监视工具开发了自己的 Web 门户，让它们能够创建定制的视图。（关于 Ganglia 的更多信息见参考资料。）

它为 UPMC 提供的众多视图之一是 Power Server Overview。这个概况视图显示所有 UPMC Power 系统的服务器级 CPU 利用率。图 1 显示 UPMC 的一台 Power 595 服务器上的典型 CPU 利用率。

图 1.Power 服务器概况

创建这个视图的原因之一是为 CPU 利用率建立缓冲、警告和危险阈值。这些阈值都是软限制，都与 Power 服务器概况视图和 UPMC 的自动监视和警报解决方案相关联。缓冲阈值

在 UPMC，“缓冲” 是 CPU 利用率的一个逻辑阈值，它向 Power 服务器管理员和 UPMC IT 管理层表明服务器满负载。换句话说，如果 CPU 利用率经常达到缓冲阈值，就认为服务器满负载了并禁止构建新的 LPAR。留出 20% 的 CPU 以应对预期的利用率波动。这些使用量波动是某些业务过程造成的，比如月底的结帐和报告。除了应对常规的业务周期之外，留出 20% 还可以让 LPAR 处理器在出现计划外负载增加时有增长空间。警告阈值

当 Power 服务器利用率略微超过缓冲阈值时（准确地说，超过两个 CPU），就会触及警告阈值（在图形上没有显示）。这个事件触发一个警报，这个警报自动进入 UPMC 事件管理系统，进而通知所有 Power 服务器管理员。应该检查警告，但是不一定要采取措施。受过培训的管理员会在服务器触发警告之后密切监视它。管理员会检查一个或多个 LPAR 上是否出现了 CPU 利用率快速增加的趋势。希望 LPAR 只是偶尔出现高峰，因此导致 CPU 利用率超过缓冲阈值并达到警告阈值。但是，如果管理员发现利用率增加的趋势是持续的，就需要采取进一步的措施。这些措施包括：

联系使用这个 LPAR 的应用程序团队，了解是否增加了新的进程或负载。查明是否可以减少负载。

 登录 LPAR 并搜索失控的进程。如果找到了，就停止或调整有问题的进程。 把这个 LPAR 迁移到利用率低的 Power 服务器上。

临界阈值

当 Power 服务器处理器利用率大于或等于可用物理处理器总数的 88% 时，一个危险警报自动进入 UPMC 事件管理系统并通知所有 Power 服务器管理员。临界警报需要立即采取措施。受过培训的管理员把这种警报看作紧急情况，会采取适当措施降低 CPU 利用率。如果警报的原因是一个或多个 LPAR 出现短时间负载高峰，系统常常可以自己处理。但是，与警告警报一样，UPMC IT 人员会与 LPAR 的用户联系，了解使用量超过正常水平的原因。

如果 CPU 利用率长时间保持在临界阈值水平，而且没有下降的趋势，就应该关闭不重要的生产 LPAR 及其进程，从而防止 Power 服务器达到 100% CPU 利用率。分析警报

Ganglia 门户（见图 2）是对 UPMC 的 CPU 警告和临界警报进行分析的首选工具。原因很简单，它可以在几秒内提供 “Server to LPAR” 视图。更具体地说，在 Ganglia 屏幕上，可以简单看到整个画面中每个 LPAR 使用的物理 CPU 数量。

图 2.Ganglia cpu_used 视图：服务器级

这个简单的视图的效果非常好，有助于很快地找到问题。Power 管理员可以快速地查明哪些 LPAR 的 CPU 利用率增加了，哪些没有。了解这些信息之后，可以使用其他工具判断造成利用率增加的原因。权值的作用

权值是一个与不封顶 CPU 结合使用的设置。当有多个 LPAR 争用可用的处理周期时，虚拟机监控程序根据权值分配这些周期。权值越高，LPAR 获得的周期比例越大。

尽管 UPMC 使用权值（见表 2 和表 3），但是并不依靠权值确保 LPAR 的服务水平。UPMC 只是考虑到允许 Power 服务器上的所有处理器都被占用太危险了，因此让虚拟机监控程序根据权值分配处理器周期。多个共享处理器池

到撰写本文时，UPMC 的实验室仍然在测试多个共享处理器池特性。这种技术看起来有助于 UPMC 改进使用共享处理器的方式。UPMC 没有非生产 Power 服务器。生产、测试和开发 LPAR 在所有 Power 服务器上混合部署。当 UPMC 实现多个共享处理器池时，它将集成在生产环境中。因此，必须先在实验室环境中进行非常仔细的规划和充分的测试。标准：确保系统不失控

随着虚拟化成为 UPMC 中的常规活动，对虚拟资源的请求越来越常见。当内部客户认识到实现请求是多么简单之后，构建 LPAR、添加 CPU 和内存等请求成了家常便饭。业务实践方式的这种变化暴露出 IT 部门的一个弱点：对分配多少资源和分配给谁缺乏控制能力。随着资源日益紧张，分配决策的制定越来越困难，显然必须开发新的过程来增强责任意识。

这一需求催生出了新规则和新文档。这包括 CPU 和内存的预算模型、标准文档（详细描述客户会得到什么以及谁负责支持它）等许多内容。

Power AIX 管理员设计了他们的 Gold Image LPAR 并编写了文档（表 2 和表 3）。这定义了 “模板” LPAR 和其他标准，大多数客户在请求构建新的 LPAR 时会默认接受这种标准的 LPAR。这意味着，除非通过应用程序规模审查发现需要更多资源，一般情况下使用标准的 LPAR CPU 设置。

表 2.Gold Image CPU 设置标称虚拟 CPU 模式类型.2 2 不封顶共享 SMT

表 3.Gold Image 权值设置

生产生产数生产应用服务器和开发/测开发/测试开发/测试应用服务器VIO 据库 Web 服务器试 VIO 数据库和 Web 服务器 250 225 200 75 50 25 通过使用 Dynamic Logical Partitioning(DLPAR)，可以经济高效地对每个 LPAR/应用程序进行 load and see 基准测试。如果 UPMC 标准 LPAR 模板无法满足应用程序的 CPU 需求，Power 管理员可以在发现需求后的几分钟内通过 DLPAR 简便地在 LPAR 中添加更多资源，确保分配适当的 CPU 数量。

通过应用这种 CPU 规模调整方法，UPMC 发现许多应用程序并不需要应用程序所有者或应用程序厂商最初请求的 CPU 资源量。建议的资源量常常超过实际需要量 30%。CPU 虚拟化很适合应付这种情况，因为它允许管理员灵活地配置虚拟 CPU 设置，不需要把应用程序可能根本不使用的资源与应用程序绑定在一起。

结束语

人人都知道 Power 处理器虚拟化有许多好处，包括提高利用率、降低成本和提高灵活性。但是，这种技术的限制不太为人所知。这些限制有多严重？到什么程度会抵消掉收益？ UPMC 仍然在研究并与 IBM 探讨这些问题。无论最终答案是什么，目前已经确定运行共享的不封顶微分区处理器环境是正确的选择。

显然，需要以全新的方式管理 CPU 资源。定制的监视和警报是关键：知道您有什么，充分使用所有资源，避免资源耗尽。后续努力方向

处理器虚拟化只是 UPMC IT 转换计划的一小部分。UPMC 还在几个方面使用了虚拟化，包括存储(SVC)和 I/O(VIO)。这显著降低了 IT 成本并提高了效率。以后要采用哪些技术？Active Memory Sharing，它支持在多个 LPAR 之间共享物理内存；高级的虚拟监视系统，这让 UPMC 能够查看所有虚拟和物理设备之间的关系，包括服务器、磁盘、网络、电源等等；以及我们最喜欢的 Live Partition Mobility。在 202_ 年，UPMC 把 400 个 LPAR 从基于 POWER5 的服务器迁移到了基于 POWER6 的服务器，每次迁移需要不到一小时的停机时间。在 202_ 年，UPMC 还要再做一次迁移，到那时根本不需要停机了。

UPMC 和 IBM 建立了战略伙伴关系，利用他们各自的经验共同为医疗行业开发和推广新技术。

第三篇：利用VMWARE实现医院的服务器虚拟化

利用VMWARE实现医院的服务器虚拟化

耿雪峰

摘要：医院对信息系统的依赖越来越高，医院的信息系统就越来越多，虚拟化这一新技术运用于医院信息化建设的优势就体现出来，本文对虚拟化技术在我院的应用做一分析介绍。

关键词：医院信息化服务器虚拟化

Abstract:

The hospital depend on information system more and more, the hospital information system is more and more.Use of virtualization which is a new technology in the construction of hospital information advantage reflected.In this paper, the virtualization technology application in our hospital to do an analysis introduction.Keywords: hospital information,server,virtualization 随着信息化水平的提高，现代医院对信息系统的要求也越来越高，对医疗信息系统的依赖程度也越来越高，信息化建设和基础建设一样，是医院发展的重要内容，一般一个信息系统至少需要部署一台服务器，医院使用的信息系统越来越多，医院的信息机房里的服务器也越来越多，导致建成的机房在越来越多的设备面前显得力不从心，设备越多，UPS负荷越来越大，供电能力越来越大，制冷要求越来越大，空调功率越来越大，机房的面积要求越大，这样的建设方式存在很多问题：

１、设备众多，管理复杂。每个系统都有相对的软硬件资源，相互独立，配置、备份、容灾都要分别实施，管理难度极大。

２、资源利用率低，运行成本高。每个系统独占一台或几台服务器，但每台服务器的利用率很低，硬件设备的投入和运行成本很大。

３、系统灵活性差，可扩展性不高。硬件资源固定在每个系统上，随着系统的应用，对硬件资源的需求越来越高，导致原采购设备几年就需要换代才能不影响系统性能。４、业务上线时间长，硬件、软件到位慢。每个系统的上线都要进行软硬件预算、审批、采购、安装、调试等过程，环节多，耗时长，制约上线进度。

５、能源消耗大。大量的服务器及其他硬件的运行，需要消耗巨大的能量。加上医院信息系统本身的种类多、业务连续性高、维护时间少等要求，因此，“烟囱式”的建设模式已不适应医院的信息化建设，医院经过多方调研论证，决定使用VMware的虚拟化技术来解决信息化建设的上述问题。

一般来说，VMware vSphere 的组成要件有：

１、ESXi虚拟平台，它能安装和运行在裸机上，不需要服务器操作系统的支持，为安装、管理和控制虚拟机提供一个完整的具有高级资源管理功能的高效灵活的虚拟主机平台。

２、Vcenter Server管理平台，是管理ESXi虚拟环境的模块，能在各个级别提供可扩展的集中控制功能，使管理员能够从一个位置深入了解虚拟基础架构的集群、主机、虚拟机、存储、客户操作系统和其他关键组件等所有信息，使得整个虚拟化环境变得易于管理。

３、DRS(Distributed Resourcd Scheduler)负载均衡，Vmware DRS跨资源池不间断地监控利用率，并根据反映了业务需要和不断变化的优先事务的预定义的规则，在多个虚拟机之间智能地分配可用资源。当虚拟机遇到负载增大时，Vmware DRS将通过在资源池中的物理服务器之间重新分布虚拟机来自动为其分配更多资源。

４、vSphere HA（High Availability）高可用性，当服务器或者操作系发生故障时，可以在其他可用的主机上重启虚拟机。

５、VMotion动态迁移，可将正在运行的虚拟机从一台物理服务器移动至另一台物理服务器，而不影响最终用户。

我院目前使用了IBM3850两台高端服务器共一个EMC存储来做虚拟主机，在其上运行了FTP、病房护士站、电子病历、住院医生站、门诊医生站、排队叫号、医保管理、医院信息管理、病案统计、药房管理、体检管理、综合信息查询等十几个专业系统，较好地利用了每个面向不同专业的系统在不同时间电对主机的不同需求，通过近一年的使用和比较，相对原来的物理服务器技术，利用虚拟技术有如下优点：１、减少了重复投资，提高了资源利用率如不实用虚拟机技术，单十几台服务器投资就比利用虚拟技术大得多，而且每台服务器的利用率都比较低，形成事实上的资源浪费。

２、降低了运行和维护成本十几台服务服务器的耗电量差不多要十几个千瓦，还要使用相当功率的空调来降温，而利用虚拟机技术不到三个千瓦，所需空调容量也小得多，设备少了，维修成本自然下降，所以利用虚拟机技术，明显降低了运行和维护成本。

３、提高了备份效率如果不实用虚拟技术，十几套系统的备份需要十几个备份节点，工作量可想而知，现在利用虚拟技术只要备份虚拟主机，明显提高了备份效率。４、简化了系统管理利用Vcenter Server可以对各虚拟服务器进行有效管理，统一了管理手段和管理界面，提高了管理效率。我院通过对虚拟化技术的引进，对医院信息系统的建设和服务器等硬件设备的采购产生了深远的影响，大大提高了信息系统的上线周期，降低了设备采购成本，简化了日常管理，节约了医院的人、财、物，取得了较好的效益。

参考文献：

【１】潘愈嘉，甘渭河，江建中，等．桌面云技术应用于医院信息系统的实现与效益分析[J]，中国数字医学，202_(9)15-17 【２】刘剑锋．

VMware在新电子病历系统的实践与总结[J]，中国数字医学，202_(7)53-55；

【３】刘锋．

企业存储虚拟化与服务器虚拟化探析[J]，软件导刊，202_(04)145-146 【４】马秀芳，李红岩．计算机虚拟化技术浅析[j]，电脑知识与技术202_(33)9408-9409

耿雪峰：安徽省铜陵市人民医院信息中心，244000,安徽省铜陵市笔架山路468号

第四篇：基于VMware vSphere SDK的虚拟化客户应用程序实现

服务器虚拟化技术可以大大提高对服务器的整合和管理效率,便于快速部署各种应用。该文首先简要介绍了VMware vSphere平台的组成结构,然后详细描述了如何利用VMware vSphere SDK开发灵活、简洁并具有友好界面的VMware vSphere客户应用程序的流程步骤和实现方法。

关键词:VMware vSphere SDK;C#;虚拟化技术;客户应用程序;Manager Of Reference(MOR)Completion of the Virtualization Client Applications Based on VMware vSphere SDK

CHEN Bo1,2, TANG Ling-li1, ZHOU Zhong-hai1, YUAN Zhi-ping1

(1.Jiangnan Computing Technology Institute, Wuxi 214083, China;2.95846 PLA Troops, Fuzhou 350000, China)

Abstract: Server virtualization technology can improve the efficiency of server integration and management greatly, and it also can be convenient to deploy all kinds of application.At first, this paper introduces the architecture of VMware vSphere platform simply, and then describes how to use the VMware vShpere SDK to develop the flexible, compact VMware vShpere client application with friendly interface in detail.Key words: VMware vSphere SDK;C#;virtualization technology;client applications;manager of reference(MOR)

近年来,随着计算机技术、网络技术的发展,许多企事业单位配备了越来越多的应用系统,相应地,服务器的数量也越来越多。但是这些服务器通常只能承载单一的应用服务,过高的服务器硬件配置将使得服务器的优越性能难以得到充分利用,从而造成资源浪费;而过低的硬件配置又怕不能满足后续的用户需求;此外,服务器数量的逐年增加也使得管理变得日益复杂。而虚拟化技术的引入能够提高服务器的利用率、加快应用部署的速度,从而提供高可靠性、高可用的应用服务。

虚拟化技术是当前大型数字化中心进行硬件资源整合和提高能效的重要技术之一,主要有完全虚拟化、部分虚拟化和操作系统层虚拟化三种方式。虚拟化是一个抽象层,它打破了物理硬件与操作系统的物理连接。服务器虚拟化系统就是通过虚拟化技术从服务器中虚拟出多个客户机进行统一的整合管理,而这些客户机可以相互独立运行安装不同的操作系统和应用程序。作为一个面向用户的系统,如何能够设计一个具有简洁友好界面的虚拟化客户应用程序,以便更好地满足用户灵活有效地管理服务器虚拟化系统,是一个有待解决的问题。VMware vSphere SDK工作原理

1.1 组成结构图

VMware vSphere是VMware公司开发的构建云计算架构的最佳平台,使用VMware vSphere来构建云计算基础架构,可以减少运行的服务器数量,降低资金成本和运营成本。VMware vSphere虚拟化多个系统间的基础物理硬件资源,同时为数据中心提供大量虚拟资源。作为云操作系统,VMware vSphere可作为无缝和动态操作环境管理大型基础架构(例如CPU、存储器和网络),同时还管理复杂的数据中心。VMware vSphere主要由以下基本组件构成:ESX主机(主服务器)、vCenter Server(虚拟中心服务器)、vSphere SDK、vSphere Web Access或vSphere Client等,组成结构图如图1所示。

VMware vSphere SDK是一种为VMware和第三方解决方案提供标准界面以访问VMware vSphere功能的开发包。VMware vSphere Web Services SDK 4.0是VMware提供的最新软件开发包,包含了VMware vSphere API实现的所有必需组件,其中包括WSDL文件、各种库文件、帮助文档和例程,是一个服务器虚拟化系统的二次开发平台。我们可以利用这个平台开发灵活方便的客户应用程序来管理、监控和维护VMware vSphere组件。

1.2 接口函数

主要接口函数如下:

//建立一个服务器连接,ManagedObjectReference(受管对象引用)类型是一个指向对象的指针,其中_this参数指定一个特定的SessionManager受管对象引用,userName参数指定连接的服务器的用户名,password参数指定该用户名所对应的密码,locale参数指定所在区域,缺省为服务器的所在区域。

CreateVM_Task(ManagedObjectReference _this, VirtualMachineConfigSpec config, ManagedObjectReference pool, ManagedObjectReference host);

//在指定目录下创建一个新的虚拟机,其中_this参数指定一个特定的Folder受管对象引用,config参数指定新建虚拟机的相关配置,pool参数指定该虚拟机所在的资源池,host参数指定该虚拟机所在的目标主机。

RetrieveProperties(ManagedObjectReference _this,PropertyFilterSpec[] { specSet });

//取回相关实体的属性,包含与虚拟机相关的信息,实现对虚拟机的监控,其中_this参数指定一个特定PropertyCollector受管对象引用,specSet参数指定需要获得属性的清单。

ReconfigVM_Task(ManagedObjectReference _this, VirtualMachineConfigSpec spec);

//对虚拟机进行重新配置,实现对虚拟机的管理,其中_this参数指定需要重新配置的虚拟机,spec参数指定需要重新配置的相关值。客户应用程序功能模块

该客户应用程序系统是创建、管理、操作虚拟机的主界面,并可以访问虚拟机控制台。包括:虚拟机创建模块、虚拟机操作模块、虚拟机管理配置模块、虚拟机监控模块,功能模块图如图2所示。各功能模块完成的功能如下:

虚拟机创建模块:完成虚拟机的创建工作,包括虚拟机硬件资源的分配、操作系统的选择等;

虚拟机操作模块:完成对已建虚拟机的各项操作,包括对虚拟机的电源操作、快照操作、克隆迁移操作等;

虚拟机监控模块:监控主机的CPU、内存、存储器、网络等资源的使用情况;

虚拟机管理配置模块:查看并动态分配主机服务器的CPU、内存、电源、存储器、网络等资源给各个虚拟机。客户应用程序开发步骤和实现方法

3.1 开发环境

搭建vSphere系统环境。首先在各主服务器上安装VMware ESX 4.0,然后在虚拟中心服务器中安装Windows 202_操作系统,并在上面安装VMware vCenter Server。安装完成之后进行网络配置。

3.2 开发工具

VMware推荐使用Java或者C#作为开发语言。本实例中我们选择C#作为开发语言,Microsoft Visual Studio 202_作为开发环境。另外,开发客户应用程序所需要的工具包括Microsoft.NET Framework 2.0和vSphere Web Services SDK 4.0,所需的动态链接库包括AppUtil.dll,Vim25Service2005.dll,VimService2005.dll,Vim25Service2005.XmlSerializers.dll, VimService2005.XmlSerializers.dll,VMware.Security.CredentialStore.dll等。这些动态链接库可通过正确设置环境变量,并运行vSphere Web Services SDK 4.0工具包中的Build2005产生。

3.3 开发方法

客户应用程序的开发既可采用浏览器/服务器(B/S)模式(如vSphere Web Access),也可采用客户端/服务器(C/S)模式(如vSphere Client),本文选择客户端/服务器(C/S)模式实现开发。在Microsoft Visual Studio 202_中新建一个项目,并添加上述动态链接库以及Web引用,之后就可以进行客户应用程序的功能开发。下面简要说明整个客户应用程序的开发过程。

3.3.1 连接服务器的实现

用SDK创建客户应用程序首先应该连接到服务器。

SimpleClient可以实现连接到服务器、与服务器的通信,并可获得该服务器下相关实体的一些信息。步骤如下:

Step1 //创建一个特定于服务器MOR

_svcRef = new ManagedObjectReference();

_svcRef.type = “ServiceInstance”;

其中MOR(managed object reference),即受管对象引用,受管对象具有特定于服务器的MOR。MOR是指向对象的指针。

Step2 //VMA代理实例化

_service = new VimService();

Step3 //获得ServiceContent对象

_sic = _service.RetrieveServiceContent(_svcRef);

Step4 //调用Login方法实现与服务器的连接

if(_sic.sessionManager!= null){

_service.Login(_sic.sessionManager, username, password, null);}

Step5 //获取服务器相关信息

_sic.getAbout().getFullName();

_sic.getAbout().getApiType();

_sic.getAbout().getApiVersion()等。

3.3.2 创建虚拟机的实现

连接到服务器之后,可以在主服务器上创建新的虚拟机。主要步骤如下:

Step1 //VMA代理实例化

_service = cb.getConnection()._service;

Step2 //创建相关MOR数据对象

ManagedObjectReference dcmor

= cb.getServiceUtil().GetDecendentMoRef(null,“Datacenter”,dcName);ManagedObjectReference hfmor

= cb.getServiceUtil().GetMoRefProp(dcmor, “hostFolder”);

Step3 //创建VirtualMachineConfigSpec数据对象

VirtualMachineConfigSpec vmConfigSpec

=vmUtils.createVmConfigSpec(vmname,datastorename,int.Parse(disksize),crmor, hostmor);

Step4 //调用CreateVM_Task方法实现虚拟机的创建

ManagedObjectReference taskmor

= _service.CreateVM_Task(vmFolderMor, vmConfigSpec, resourcePool, hostmor);

3.3.3 虚拟机监控的实现

可以对已经创建的虚拟机实现监控。步骤如下:

Step1 //初始化

private static AppUtil.AppUtil cb = null;

static VimService _service = cb.getConnection()._service;

static ServiceContent _sic = cb.getConnection()._sic;

Step2// 对PropertyFilterSpec进行实例化

PropertySpec pSpec = new PropertySpec();

ObjectSpec oSpec = new ObjectSpec();

PropertyFilterSpec pfSpec = new PropertyFilterSpec();

pfSpec.propSet = new PropertySpec[] { pSpec };

pfSpec.objectSet = new ObjectSpec[] { oSpec };

Step3 //调用RetrieveProperties方法获得虚拟机的相关信息,以实现对虚拟机的监控

ObjectContent[] ocs = new ObjectContent[20];ocs=_service.RetrieveProperties(_sic.propertyCollector,new PropertyFilterSpec[] { pfSpec });3.3.4 虚拟机管理配置的实现

对已经创建的虚拟机进行管理配置,步骤如下:

Step1//初始化

private static AppUtil.AppUtil cb = null;

private ManagedObjectReference _virtualMachine = null;

Step2//实例化

_virtualMachine=cb.getServiceUtil().GetDecendentMoRef(null, “VirtualMachine”, vmName);

VirtualMachineConfigSpec vmConfigSpec = new VirtualMachineConfigSpec();

Step3 //调用ReconfigVM_Task方法实现虚拟机的重新配置

ManagedObjectReference tmor

= cb.getConnection()._service.ReconfigVM_Task(_virtualMachine, vmConfigSpec);程序演示略… 结束语

目前企事业单位的服务器虚拟化整合是数字化应用部署的一个趋势,不仅可以有效地利用有限的设备经费,还能够满足企事业单位应用服务种类的不断增加、数据库资源数量不断增长的需求。而自己开发的客户应用程序可以为用户提供一个方便简洁灵活的操作界面,实现与主服务端和虚拟中心服务器之间的交互,以达到从客户需求的角度有效管理和使用整个计算机系统的目标。

参考文献:

[1] vSphere Web Services SDK Programming Guide(vSphere Web Services SDK 4.0)[EB/OL].http://.[2] Developer’s Setup Guide(VMware vSphere Web Services SDK 4.0)[EB/OL].http://.[3] VMware vSphere简介[EB/OL].http://.[4] 王石.精通Visual C#202_-语言基础、数据库系统开发、Web开发[M].北京:人民邮电出版社,202_.[5] 金海,廖小飞.面向计算系统的虚拟化技术[J].中国基础科学,202_(6):12-18.[6] 金海等.计算系统虚拟化——原理与应用[M].北京:清华大学出版社,202_.

第五篇：云计算实现医学数据中心的模型探析

云计算实现医学数据中心的模型探析

来源: diyipaper.com

1.引言

云计算的出现，使建立医学云成为可能，以云计算为基础的医学数据中心应成为主要的模型趋势，即本文所称的云式模型．当然，随云而来的问题也很多，包括云计算实现技术问题，云价值及计费问题云计算的安全性问题，数据和交换标准问题，以及相关的法律法规建设问题等等．这些问题既于云计算技术相关，也存在着特定于医学数据中心的性质．所以，医学数据中心的发展与云计算的发展息息相关，相互促进．云式医学数据中心将随着云计算技术的发展而逐渐成为主流的医学数据中心模型。

2.云计算从202_年至今，人们开始逐步认识云计算，IT界对云计算给信息产业乃至整个世界将带来的变革性影响拥有共识，但对云计算本身的定义却存在不同的意见，归纳起来有下面几种：

云计算是一种新出现的计算模式，它能高效部署应用程序，并以低价敏捷响应业务需求．云计算是一种计算风格，其基础是用公共或私有网络实现服务、软件及处理能力的交付。

云计算的重点是用户体验，而核心是将计算服务的交互与底层技术相分离。

云计算是通过互联网交付的服务，是指通过数据中心提供这些服务的硬件和软件系统．云计算是以大规模数据中心为代表的物理门户，这些物理门户是IT业务基础架构的主干。

抽取关键因素，云计算的实质是建立数据中心，实现数据的存储和计算，以互联网为基础提供基础架构、平台或软件的有偿服务．云计算就像是信息公用电厂，接人云的需求者，不必购买硬件设备，不必购置、安装软件，不必建立或维护私有数据中心，可以付费方式获得云提供的各种计算服务。这种服务是多层次的，包括基础架构的服务、平台的服务和软件的服务等多个层次．云集中体现了IaaS(Infrastructure as a Service)，PaaS(Platform as a Service)和SaaS(Software as a Service)．应该说，对云计算而言，一切是服务，服务是一切。

3.医学数据中心现代文明国家，必须具备完善的国家健康信息系统，依赖之为国民提供医疗、健康保障．建设国家健康信息系统的首要问题是创建国家医学数据中心，而国家医学数据中．ZIS域医学数据中心为基础和初级阶段．就我国的现实情况而言，首先需要创建区域医学数据中心。

当前医疗信息化建设的主要问题是各个区域内不同医疗机构中患者的基础信息和各种临床信息资源分散、重复、孤立，导致有效信息闲置、信息重复不一致、单一局部的信息造成片面的诊断印象等等．断裂的信息链致使难以实现数据一知识．行为的信息利用机制，难以落实用数据说话的科学工作模式．同时，医学信息中缺失健康人群的基础数据的存储，难以为突发重大灾情或疫情时实施有效、有力的措施提供数据基础．缺乏信息整合致使整个医疗信息的使用消耗高、效率低、效果差。

问题的核心在于医院信息化建设的实施主体或者覆盖范围具有很大的局限性，多数以医院本身为边界，没有真正地突破医疗单位所形成的自然边界，形成区域医学数据中心．因此，当前医疗信息化建设的主要工作应当是针对目前缺乏的社会医药系统之间、医疗保障系统之间、居民健康档案之间的互联互通进行建设和数据整合，使当前相互割裂的、以收费为中心的医院信息系统，转换为以患者为中心的区域医学数据中心。

区域医学数据中心的建设，意在整合区域内不同医疗机构中患者或健康人群的各种临床诊疗信息资源，在相对集中的逻辑与物理环境中，构建一个以存储和处理患者或健康人群临床诊疗信息为核心的，覆盖多学科多专业的，面向区域内主要临床医疗机构、卫生行政主管部门和社会公众的医学数据资源共享平台．区域性医学数据中心的建设以医疗、预防、保健、康复为服务主线，以健康人群和患者的医疗活动需求为基础。

建设区域医学数据中心是解决当前医疗信息化建设存在问题的唯一途径，也是实现202_年3月17日中共中央国务院发布((关于深化医药卫生体制改革的意见的新医改方案指定目标的唯一方法，实施并完善公共卫生服务体系、医疗服务体系、医疗保障体系和药品供应保障体系等四大医药卫生体系，建立并形成四位一体、覆盖城乡居民的立体的医疗体系结构，以保障新服务、新医辽、新医保和新供应的国家政策的贯彻执行，这一切必须建立在整合的医学数据中心之上。

数据中心是云计算的核心，因此，一切是服务，服务是一一切应该成为建立数据中心的宗旨。

4.各类模型的分析对医学数据中心模型及其发展趋势进行分析，本文将医学数据中心模型划分为分体式(局部集中)，大集中式，B／S、C／S混合分布式和云式，在进一步阐述各种模型的基本特征的基础上，主要对目前大量存在的分体式模型进行分析，从而指出云式医学数据中心将成为主流模型。

4．1分体式我国经过20年的医院信息化建设，HIS(Hospital Information System)在大中城市的覆盖率基本达到100％，这种信息系统建立在以医院为核心的私有数据中心基础上，局限在各医疗单位所形成的自然边界内，致使各医疗单位之间、医疗单位与卫生行政管理机构之间、各机构与社会公众之间缺乏医学数据资源共享平台，距离新医改四位一体的、立体的医疗体系结构距离甚远，距离区域医学数据中心、国家医学数据中心的距离还很远．基于本文的分类方式，这种私有数据中心为分体式模型。

它建立在以医院为基本单位的自有硬件资源上，多数采用C／S体系结构，覆盖范围为医院内部．其意义主要在于代替了大量人力劳动，提高了效率．如，电子处方在医院内部的流通，为配药中心的药品发放、护士的处方实施提供了便捷、准确的依据，使处方流转速度加快，改善了医疗服务的流程．再如，护士以PDA等设备连接医院局域网，上传每日查房记录的病人的相关数据，医生就可随时查阅系统自动完成的体温变化曲线等信息．使用个人电脑或各种手持设备，通过局域网享用服务器程序提供的计算，这使得C／S结构成为当前的主导模式。

分体式私有数据中心的困境在于①系统复杂：各医院HIS运行在特定的硬件资源和软件平台上，依赖特定的数据库，业务流程的变更都必须最终体现在对HIS的维护甚至重构上．②单一用途：对于任何业务变更或新的需求，都必须提供相应的硬件配置，并购买或自编制软件以实现．硬件配置的底线是满足最大的理论需求值，即使最大负荷从来或很少达到也同样无法缩减配置开销．③利用率低：无论是病患信息、还是基础设施普遍存在重复建设和空置现象，如多数服务器的处理能力只用了不到1／4．④能耗巨大：全国复制出多于几十万个私有数据中心，都有类似的硬件、运行类似的软件、由类似的技术人员进行日常维护和研发．⑤风险：各医疗单位必须承担技术过时和系统故障的风险，这对他们而言不是长项。

分体式私有数据中心的重要特征是数据与服务的紧密依赖，这使得流程变更越来越困难，开销和技术支持都是沉重的难以为继的负担．结果是，IT对各医疗单位而言不只非常重要、不可缺少，也成为直接影响其竞争力的主要因素，这是不科学的，同时对以医疗为专业的企业不够公平。

4．2大集中式大集中式数据中心是一种理想方式．金融业的某些业务采用大集中式数据中心的运作方式，其运行效果也令人基本满意．金融业有着良好的大集中式的基础，这应该与其组织结构有着较为密切的关系，如各银行均由总行、分行、支行和营业部等组成分层架构，它们之间容易形成统一的数据标准和交换规则，有资源和管理权限的保障．如，各行汇兑可以采用固定时间于清算中心集中清算的方法；各行对储户卡的分级管理也由总行直接控制。

对于医学数据中心而言，大集中式不只存在实现困难，也并不适用．集中模型虽最大限度地维护了数据的安全和一致性，同时却带来了不可克服的问题．各医疗机构对中心数据的超强依赖，导致权限受约束，应变能力降低．基于集中模型的数据中心，其安全事故、灾难的影响面和破化程度都可能大大增加。

4．3 B／S、C／S混合分布式B／SL5儿圳、C／S混合分布式模型实质上是区域医学数据中心的雏形，基于各医疗机构的相对独立性，以及和各医疗机构间数据交换的弱频繁性和弱实时性，合理配置集中与分布数据，形成基于B／S、C／S结构、集中和分布相结合的混合模型。

B／S、C／S混合分布式相当于在医疗系统内部建立私有的医学云．但云中心区域的各服务器等设施的系统开销和组织架构既昂贵又复杂，事实上没有专门的技术机构和经费支持中心的存在和运转，很难落在实处．目前实现的替代方案是仍然依靠分体式私有数据中心存储及计算数据，同时为每一种需要交换的信息设计数据接口，由人工通过接口进行数据转换，之后集中通过网络批量上传数据，甚至通过拷盘的形式携带数据到目的地，这远不是真正意义上的区域数据中心．最为根本的问题是，B／S、C／S混合分布式模型没能解决分体式模型存在的问题。