服務(wù)器虛擬化在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用探析

摘 要：隨著計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的蓬勃發(fā)展，虛擬技術(shù)也發(fā)展迅速，使高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室有了更大的發(fā)展空間。在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室中使用服務(wù)器虛擬化技術(shù)，能夠以較低的計(jì)算機(jī)硬件成本構(gòu)建先進(jìn)的平臺(tái)。通過對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行整合，大大提高現(xiàn)有服務(wù)器的使用率。本文通過分析高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)狀，提出應(yīng)對(duì)其服務(wù)器應(yīng)用虛擬化技術(shù)，并對(duì)其技術(shù)的應(yīng)用和優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了初步的探討和分析。

關(guān)鍵詞：服務(wù)器虛擬化；計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP391.9

1 引言

近年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)等實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，得到了快速的更新和發(fā)展。為了培養(yǎng)具有高新技術(shù)的計(jì)算機(jī)方面的人才，許多高校對(duì)計(jì)算機(jī)設(shè)備的投入很大，但是即使這樣，實(shí)驗(yàn)室建好后很快又落后于當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展，很難滿足高校教育新技術(shù)的需要。針對(duì)當(dāng)前存在的問題，在高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中引入服務(wù)器虛擬化技術(shù)和產(chǎn)品，建立新一代的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)是一個(gè)迫切的需求。由此可以提高服務(wù)器的服務(wù)能力和支撐水平，從而使設(shè)備的利用率也得到了一定的提高，設(shè)備管理和維護(hù)的工作量也得到了有效的降低。

2 高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的狀況

計(jì)算機(jī)學(xué)科的特點(diǎn)之一就是理論聯(lián)系實(shí)際，勤動(dòng)腦，多動(dòng)手，因此實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)教學(xué)極其重要。僅靠課堂講解使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)的理論知識(shí)就想讓學(xué)生學(xué)好計(jì)算機(jī)是困難的，必須讓學(xué)生實(shí)際操作，將學(xué)到的理論知識(shí)在實(shí)驗(yàn)中得到驗(yàn)證和鞏固，學(xué)生才能有效的運(yùn)用計(jì)算機(jī)解決其他專業(yè)問題。

然而，目前很多高校的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室為了方便管理，統(tǒng)一維護(hù)，導(dǎo)致了諸多問題：為BIOS設(shè)置了密碼，學(xué)生無法進(jìn)行BIOS的設(shè)置的練習(xí)；主板上加裝了硬盤保護(hù)卡，學(xué)生無法安裝和使用新軟件；禁用了計(jì)算機(jī)的控制面板，導(dǎo)致學(xué)生無法完成有關(guān)操作系統(tǒng)方面的部分實(shí)驗(yàn)。

在計(jì)算機(jī)維護(hù)課程的實(shí)驗(yàn)中，涉及到對(duì)磁盤進(jìn)行修改的試驗(yàn)，如硬盤分區(qū)、格式化、操作系統(tǒng)安裝、優(yōu)化、驅(qū)動(dòng)程序的安裝等，都無法讓學(xué)生自己完成，直接阻礙了培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐應(yīng)用能力。

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的試驗(yàn)中，關(guān)于各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的配置、交換機(jī)和路由器的配置的試驗(yàn)，如局域網(wǎng)的架設(shè)、網(wǎng)絡(luò)配置與管理、IIS、FTP、Mail等，需要用到多臺(tái)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。而目前絕大多數(shù)高校的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室條件有限，在學(xué)完課程理論知識(shí)后學(xué)生無法進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，導(dǎo)致在將來無法解決工作中遇到的實(shí)際問題。

在操作系統(tǒng)課程的試驗(yàn)中，學(xué)生沒有機(jī)會(huì)進(jìn)行操作系統(tǒng)的安裝、調(diào)試等實(shí)驗(yàn)。因?yàn)橐话愕挠?jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室都是預(yù)裝的家用操作系統(tǒng)，并且對(duì)硬盤實(shí)施了保護(hù)措施，學(xué)生不能對(duì)操作系統(tǒng)實(shí)施比較復(fù)雜的配置工作和高級(jí)的應(yīng)用。

3 服務(wù)器虛擬化技術(shù)及其應(yīng)用

3.1 服務(wù)器虛擬化概念。服務(wù)器虛擬化是指將服務(wù)器的物理資源抽象成邏輯資源，讓一臺(tái)物理的服務(wù)器變成多臺(tái)互相隔離的虛擬服務(wù)器，不受限于物理上的界限。讓物理服務(wù)器的CPU、磁盤、內(nèi)存、I/O等硬件變成可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理的“資源池”，從而提高資源的利用率。通過簡(jiǎn)化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器的整合，使服務(wù)器對(duì)應(yīng)平臺(tái)的變化具有較強(qiáng)的適應(yīng)力。

3.2 服務(wù)器虛擬化技術(shù)的作用。服務(wù)器虛擬化技術(shù)通過拆分、整合、遷移等手段，在很多行業(yè)中得到了很好的應(yīng)用，取得了不錯(cuò)的效果。

拆分：當(dāng)某一個(gè)服務(wù)器的性能比較高，但作業(yè)負(fù)載較小時(shí)，就使得硬件資源就沒有被充分、合理地使用，造成了資源浪費(fèi)。這時(shí)就可以使用拆分虛擬技術(shù)，將這個(gè)高性能的服務(wù)器拆分為多個(gè)服務(wù)器，拆分了的服務(wù)器在物理上沒什么變化，但它們?cè)谶壿嬌鲜窍嗷オ?dú)立的，可以在同一時(shí)間提供多個(gè)服務(wù)器的服務(wù)。

整合：在某些情況下，某些需要內(nèi)存空間大、高性能處理器等特定的服務(wù)，需要性能很高的服務(wù)器。在不添加新設(shè)備的前提下，運(yùn)用服務(wù)器虛擬整合技術(shù)，將多個(gè)性能一般的服務(wù)器整合成一臺(tái)高性能的服務(wù)器，從而來滿足平臺(tái)高性能的要求，避免了重新購買高性能設(shè)備的難題。

遷移：當(dāng)兩臺(tái)邏輯服務(wù)器的負(fù)載不均衡時(shí)，可以動(dòng)態(tài)的調(diào)整兩臺(tái)服務(wù)器的性能。比如，為提高其中一臺(tái)服務(wù)器的性能，可以將其他一臺(tái)邏輯服務(wù)器的閑置的一部分資源動(dòng)態(tài)的加入到這臺(tái)邏輯服務(wù)器中。

3.3 服務(wù)器虛擬化的架構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)所使用操作系統(tǒng)的不同，建立與之相對(duì)應(yīng)的虛擬服務(wù)器。根據(jù)每個(gè)應(yīng)用平臺(tái)的負(fù)載、存儲(chǔ)空間、并發(fā)用戶數(shù)等各項(xiàng)參數(shù)，在物理服務(wù)器上建立相應(yīng)的虛擬服務(wù)器。并為虛擬服務(wù)器分配所需要的硬盤存儲(chǔ)、CPU、內(nèi)存以及相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)類型等，通過建立冗余的虛擬環(huán)境，不僅能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速拷貝，又可以及時(shí)地對(duì)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的災(zāi)難進(jìn)行恢復(fù)，有效的提升了系統(tǒng)的實(shí)用性。

通過將物理服務(wù)器上現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫（Oracle，SQL Server等）進(jìn)行整合，使用服務(wù)器虛擬化軟件中的遷移功能將各個(gè)服務(wù)器中的系統(tǒng)遷移到虛擬服務(wù)器上，然后建立數(shù)據(jù)庫群。這樣不僅可以保證數(shù)據(jù)庫后臺(tái)的高可靠性，而且還能極大地提高物理服務(wù)器的使用率，有效的降低了管理的復(fù)雜度。

根據(jù)服務(wù)種類的不同，將功能相同或相近的應(yīng)用整合在一起。比如：Web服務(wù)、FTP服務(wù)、E-Mail服務(wù)等可以轉(zhuǎn)移到相同的虛擬機(jī)上，同時(shí)使用虛擬機(jī)的IP地址，提高系統(tǒng)安全性能。

4 服務(wù)器虛擬化在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)勢(shì)

基于虛擬化技術(shù)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室相對(duì)于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室，在經(jīng)過不斷的實(shí)踐證明其具有明顯的優(yōu)勢(shì)，包括：

4.1 穩(wěn)定高效，易于部署。由于有了虛擬化平臺(tái)的有效輔助，虛擬操作變得信手拈來，并且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于配置、維護(hù)和管理。使用者只需在圖形界面上進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作，就可以完成非常復(fù)雜的工作。在采用虛擬化的平臺(tái)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以大量的減小系統(tǒng)維護(hù)的工作量和管理的強(qiáng)度。

4.2 易于搭建，能夠支持多門試驗(yàn)教學(xué)。現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)資源不僅可以支持同時(shí)建立和啟用上百臺(tái)臺(tái)虛擬機(jī)，更重要是的是可以支持不同的操作系統(tǒng)，如：DOS、Unix、Linux、Solaris和Windows等。通過使用這上百臺(tái)各種類型操作系統(tǒng)的虛擬機(jī)，可以輕松的構(gòu)建出功能齊全的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，滿足更高層次的教學(xué)實(shí)踐要求。

4.3 效率高，大大降低了建設(shè)成本。在虛擬技術(shù)的支持下，只需要一臺(tái)服務(wù)器和一套虛擬化軟件，就不僅可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)服務(wù)器的功能，還可以為高校極大地節(jié)約購買硬件設(shè)備的費(fèi)用。相對(duì)于基于多臺(tái)物理服務(wù)器的傳統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)方式，這種虛擬化解決方案只需一半左右的建設(shè)成本。

4.4 延長硬件平臺(tái)的使用壽命。服務(wù)器物理硬件平臺(tái)虛擬化之后，只需要升級(jí)虛擬軟件就可以支持更新的操作系統(tǒng)。因此無需對(duì)硬件平臺(tái)進(jìn)行更新，從而延長了系統(tǒng)的使用壽命。

5 結(jié)語

綜上所述，服務(wù)器虛擬化可以從技術(shù)和管理兩方面緩解高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的投入不足、資源緊缺等情況，也為構(gòu)建新型教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供了一種切實(shí)可行的嶄新思路。采用虛擬化技術(shù)構(gòu)建的試驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)不僅節(jié)約采購設(shè)備的經(jīng)費(fèi)，還能夠滿足高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的多樣性、復(fù)雜性、實(shí)驗(yàn)性的需求。在不增加硬件設(shè)備投入的前提下，通過充分利用現(xiàn)有設(shè)備，發(fā)掘其的潛力，提升其利用效率，給學(xué)生提供更好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和條件。伴隨著虛擬化技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬化的理念和虛擬化的技術(shù)解決方案一定會(huì)在在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中發(fā)揮更加積極的作用。

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作者簡(jiǎn)介：楊立博（1977.9-），山東茌平人，碩士，工程師，研究方向：數(shù)據(jù)庫技術(shù)，軟件安全。

作者單位：山東財(cái)經(jīng)大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，濟(jì)南 250014