虛擬化技術(shù)在河北開放大學(xué)教務(wù)管理系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

趙欣楠 邢士賓 馮紅嬋

摘 要 省級電大教務(wù)管理系統(tǒng)是維系各教學(xué)中心與中央電大的重要樞紐，也是教學(xué)中心正常教學(xué)、管理的重要保障，針對目前教務(wù)管理系統(tǒng)出現(xiàn)的諸多問題，本文提出服務(wù)器虛擬化解決方案，為學(xué)校各項網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)服務(wù)提供新的機遇。

關(guān)鍵詞 教務(wù)管理系統(tǒng) 虛擬化 服務(wù)器虛擬化

中圖分類號：G647 文獻標識碼：A

Application of Virtualization Technology in Hebei Open

University Educational Management System

ZHAO Xinnan[1]， XING Shibin[2]， FENG Hongchan[1]

（[1] Baoding Radio & Television University， Baoding， Hebei 071051；

[2] Hebei Radio and TV University， Shijiazhuang， Hebei 050080）

Abstract Provincial TV educational management system is to maintain each teaching center， and an important hub for Central Radio and TV， but also teaching centers normal teaching， it is important to protect management， for the current educational administration system has many problems， this paper presents a server virtualization solution， provide new opportunities for for the school items network services.

Key words educational management system； virtualization； server virtualization

廣播電視大學(xué)系統(tǒng)是個龐大的教學(xué)體系，開設(shè)專業(yè)齊全，教學(xué)資源零散而豐富，面向?qū)ο蟾潜椴既珖鞯?，這就需要一個管理便捷、運維融合的開放管理系統(tǒng)。對上傳下達的省級電大而言，省版教務(wù)管理系統(tǒng)是維系各教學(xué)點和中央電大的重要樞紐。目前以河北電大為基礎(chǔ)的河北開放大學(xué)正在籌建實施階段，虛擬化技術(shù)可以將省校硬軟件資源和環(huán)境進行邏輯化，大大簡化教務(wù)管理人員的工作方式，提供工作效率，為學(xué)校教務(wù)系統(tǒng)的發(fā)展帶來了新的機遇。

1 河北省電大教務(wù)管理系統(tǒng)的運行模式

目前河北電大使用的教務(wù)管理系統(tǒng)采用J2EE技術(shù)開發(fā)，是基于B/S結(jié)構(gòu)分布式Web應(yīng)用系統(tǒng)，涵蓋教務(wù)、學(xué)籍、考務(wù)三大主要功能模塊，涉及課程及教學(xué)資源、專業(yè)規(guī)則、學(xué)籍、考務(wù)、成績、畢業(yè)審核等內(nèi)容?，F(xiàn)在河北電大下設(shè)141個教學(xué)點，注冊在籍學(xué)生115809人，開設(shè)專業(yè)54個，管理課程1058門。

整個教務(wù)管理系統(tǒng)分為兩級平臺，實行四級管理，分為五類用戶。兩級平臺即在物理結(jié)構(gòu)上分為中央和省兩級，由中央電大和省電大安裝服務(wù)器，提供網(wǎng)絡(luò)寬帶和技術(shù)支持，市縣級電大只需登錄瀏覽器訪問進行操作。中央、省、教學(xué)點這三級就可以完成教務(wù)管理的絕大部分功能，市級管理功能被弱化。中央、省、市、教學(xué)點、學(xué)生五類用戶通過瀏覽器登陸各自平臺，來實現(xiàn)對相應(yīng)平臺功能的操作。

教務(wù)管理系統(tǒng)服務(wù)器是單機運行，該教務(wù)系統(tǒng)承擔(dān)多用戶的能力比較弱，在課程注冊和報考的用戶高峰期，CPU使用率接近100%，經(jīng)常造成服務(wù)器無響應(yīng)等問題，需重啟服務(wù)器，造成工作延誤。一旦服務(wù)器硬件或系統(tǒng)出現(xiàn)故障，短時間內(nèi)無法修復(fù)，將影響全省正常教務(wù)管理工作。

2 虛擬化技術(shù)

虛擬化是一種邏輯角度分配資源的技術(shù)，通常指計算元件在虛擬的基礎(chǔ)上運行，也就是將計算機的硬件資源或軟件環(huán)境進行邏輯化，消除其物理的限制，從而更加方便地轉(zhuǎn)換資源，擴大容量，簡化配置過程。通過配置一至兩臺物理服務(wù)器，可以虛擬出若干臺專用服務(wù)器，從使用角度看，每臺服務(wù)器各自獨立，從管理角度看，服務(wù)器統(tǒng)一進行維護。

虛擬化技術(shù)目前主要指CPU虛擬化、內(nèi)存虛擬化、存儲虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化。通過虛擬化技術(shù)將大量的硬件差異抹除，將零散的資源在邏輯上變成一個大資源池，使CPU、內(nèi)存、存儲資源都得到統(tǒng)一，通過一個中心的管理平臺，對所有資源進行統(tǒng)一調(diào)配，最大程度降低管理的復(fù)雜度。

服務(wù)器虛擬化有多種定義，但核心思想是一致的，即通過區(qū)分資源的優(yōu)先次序，并隨時隨地將服務(wù)器資源分配給最需要它們工作負載來簡化管理和提高效率，從而減少為單個工作負載峰值而儲備的資源。從這個角度考慮，虛擬化技術(shù)可以通過兩個方向來幫助服務(wù)器合理地分配資源，一個方向是把一個物理的服務(wù)器虛擬成若干個獨立的邏輯服務(wù)器，另一個方向就是把若干分散的物理服務(wù)器虛擬為一個大的邏輯服務(wù)器。

3 虛擬化技術(shù)在河北開放大學(xué)教務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用

河北電大目前共使用服務(wù)器15臺，支撐10個應(yīng)用平臺在運行，相對于教務(wù)管理系統(tǒng)服務(wù)器，其他業(yè)務(wù)的系統(tǒng)的服務(wù)器利用率不高，大部分服務(wù)器CPU使用率不超過10%，磁盤剩余空間很大，造成硬件資源嚴重浪費。

在整個辦公網(wǎng)絡(luò)，每個服務(wù)器都是單機運行，沒有熱備，一旦服務(wù)器硬件或系統(tǒng)出現(xiàn)故障，就會直接影響正常辦公使用。如果需要將數(shù)據(jù)進行遷移，則需要重新搭建業(yè)務(wù)系統(tǒng)，工作量大，難度也很大。

為解決諸多問題，需要有效整合服務(wù)器資源。虛擬化技術(shù)能提升現(xiàn)有服務(wù)器的利用率，合理動態(tài)分配物理資源，提高系統(tǒng)的可管理性、降低服務(wù)成本，提高服務(wù)器的使用效率，解決應(yīng)用系統(tǒng)單點故障，提高業(yè)務(wù)連續(xù)性，改善各業(yè)務(wù)系統(tǒng)運行及維護狀態(tài)。

整個虛擬化平臺主要由兩種不同功能的物理機組成，一種是提供計算機資源的普通物理機服務(wù)器，另一種是裝載平臺管理系統(tǒng)的物理機服務(wù)器。所有物理機之間都通過路由器或交換機等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行連接，實現(xiàn)節(jié)點互通。如圖1所示。

圖1 服務(wù)器虛擬化平臺示意圖

在整個虛擬化平臺中，管理中心是整個平臺的核心，主要負責(zé)虛擬機的創(chuàng)建和刪除、物理資源的管理、虛擬資源池化處理、監(jiān)控物理機和虛擬機的運行，當虛擬機資源出現(xiàn)緊張，能及時從資源池中臨時抽調(diào)資源添加到虛擬機中，當物理機出現(xiàn)故障時，能將業(yè)務(wù)遷移到其他閑置的物理機上，從而保證整個虛擬平臺各業(yè)務(wù)的順利進行。

在整個虛擬化平臺中，利用一臺服務(wù)器做存儲備份，提高整個平臺的安全性。在虛擬平臺運行時，可能會出現(xiàn)部分虛擬機任務(wù)過重，而一部分虛擬機基本沒有任務(wù)的情況，這就需要使用一臺服務(wù)器做負載均衡，負責(zé)對各虛擬機的負載進行分析，選擇出當前負載最低的虛擬機，并通知管理中心進行任務(wù)分配，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)負載均衡和容錯處理。通過負載均衡，在教務(wù)管理系統(tǒng)運行中如果遇到用戶高峰期CPU無法響應(yīng)情況下，虛擬化平臺可以及時調(diào)用資源池中其他空閑資源彌補不足，保障教務(wù)管理系統(tǒng)的順利運行。

由于虛擬化平臺作為服務(wù)器使用，再利用一臺服務(wù)器建立DNS服務(wù)和數(shù)據(jù)存儲服務(wù)，來對整個平臺的網(wǎng)絡(luò)通過地址和主機名稱進行統(tǒng)籌管理。

總之，虛擬化技術(shù)對教務(wù)管理系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)用提供了新的機遇，對整個學(xué)校的辦公網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、教學(xué)改革產(chǎn)生了巨大的影響。通過搭建服務(wù)器虛擬化平臺，服務(wù)器的利用率大幅提高，專門的存儲熱備設(shè)備提高了系統(tǒng)的安全性和容災(zāi)性能，搭建新業(yè)務(wù)平臺不再依賴硬件，只需在管理中心部署虛擬機即可提供服務(wù)，大大降低了后期的投入。

基金項目：2013年河北省高等學(xué)校人文社會科學(xué)研究青年基金項目《虛擬化技術(shù)在河北開放大學(xué)教務(wù)管理系統(tǒng)中應(yīng)用研究》（SQ131017）

參考文獻

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