“軍隊(duì)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)”升級(jí)及其服務(wù)器虛擬化部署

卞亞紅，王士勇，張 力，羅 虹

第二軍醫(yī)大學(xué)：1 訓(xùn)練部信息管理中心；2 信息化辦公室， 上海 200433

·技術(shù)與教育·

“軍隊(duì)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)”升級(jí)及其服務(wù)器虛擬化部署

卞亞紅1，王士勇2，張 力1，羅 虹1

第二軍醫(yī)大學(xué)：1訓(xùn)練部信息管理中心；2信息化辦公室， 上海 200433

針對(duì)第二軍醫(yī)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)改版升級(jí)的實(shí)際情況,介紹了原系統(tǒng)恢復(fù)、新平臺(tái)部署、數(shù)據(jù)庫(kù)遷移和原數(shù)據(jù)導(dǎo)入的服務(wù)器虛擬化技術(shù)及實(shí)施。

軍隊(duì)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)；數(shù)據(jù)遷移；虛擬化技術(shù)

“軍隊(duì)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)”是由總參軍訓(xùn)部于2002年研制和配發(fā)的。近年來(lái)，由于教育理念的轉(zhuǎn)變和服務(wù)器硬件設(shè)備的不斷老化和損壞，使得原系統(tǒng)已經(jīng)不能很好地適應(yīng)學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的發(fā)展和需要[1]。為解決“軍隊(duì)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)”中存在的軟、硬件風(fēng)險(xiǎn)，提高系統(tǒng)的性能和增強(qiáng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的擴(kuò)展性[2]，2013年全軍軍事教育訓(xùn)練技術(shù)研發(fā)中心對(duì)原系統(tǒng)進(jìn)行了改版和升級(jí)，并對(duì)全軍各大院校和基層單位相關(guān)人員進(jìn)行了技術(shù)培訓(xùn)。2014年，借系統(tǒng)升級(jí)契機(jī)，我們對(duì)機(jī)房進(jìn)行了改造，利用虛擬化技術(shù)重新部署服務(wù)器。該文分析了第二軍醫(yī)大學(xué)“軍隊(duì)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)”運(yùn)行情況，介紹了系統(tǒng)升級(jí)、服務(wù)器虛擬化改造、原數(shù)據(jù)庫(kù)和資源遷移的實(shí)施。

1 軍隊(duì)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)改造前情況

“軍隊(duì)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)”于2003年基于Window 2000環(huán)境構(gòu)建，由4臺(tái)服務(wù)器(數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、素材服務(wù)器、視頻服務(wù)器、試題庫(kù)服務(wù)器)和2臺(tái)硬盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備組成(一臺(tái)為素材存儲(chǔ)、一臺(tái)為視頻存儲(chǔ))，結(jié)構(gòu)部署如圖1所示。

圖1 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)改造前部署結(jié)構(gòu)

經(jīng)過(guò)十多年的運(yùn)行，系統(tǒng)的軟硬件及其部署架構(gòu)在性能和安全上已經(jīng)不能滿足現(xiàn)行教學(xué)的需要，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

1.1 硬件老化、故障率高

近些年，系統(tǒng)硬件故障頻出。存儲(chǔ)和服務(wù)器中的硬盤(pán)幾乎全部更新過(guò)，損壞的頻率非常高，日益增加的硬件老化，導(dǎo)致系統(tǒng)極不穩(wěn)定，曾一度處于崩潰狀態(tài)，使系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行。

1.2 存儲(chǔ)空間使用受限制

存儲(chǔ)空間使用超過(guò)90%，數(shù)據(jù)庫(kù)備份量每天增長(zhǎng)，在后期應(yīng)用軟件的部分升級(jí)中，數(shù)據(jù)空間的使用量顯著增長(zhǎng)，原存儲(chǔ)已配滿，無(wú)法擴(kuò)容磁盤(pán)。

1.3 服務(wù)器CPU使用率高

自2003年以來(lái)，軟件功能多次升級(jí)，大幅增加了數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的使用率，在高峰期間，部分應(yīng)用的系統(tǒng)資源其CPU負(fù)荷率已接近100%。

1.4 系統(tǒng)架構(gòu)陳舊缺陷

2003年構(gòu)建平臺(tái)的操作系統(tǒng)為Window 2000，采用SQL Server 2000為底層數(shù)據(jù)庫(kù)，IIS發(fā)布應(yīng)用。微軟已經(jīng)不再支持Window 2000及SQL Server 2000補(bǔ)丁升級(jí)，存在重大安全隱患。

1.5 單點(diǎn)故障頻發(fā)

改造前服務(wù)器及存儲(chǔ)的架構(gòu)設(shè)計(jì)存在單點(diǎn)故障問(wèn)題，出現(xiàn)故障時(shí)，恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)，且無(wú)法保證數(shù)據(jù)恢復(fù)的完整性。

1.6 功能的局限性

系統(tǒng)缺乏有效的交互手段，信息交流不通暢，阻礙了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)封閉，升級(jí)困難，難以適應(yīng)教育理念和信息技術(shù)的高速發(fā)展。

2 軍隊(duì)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)服務(wù)器虛擬化改造實(shí)施方案

針對(duì)以上問(wèn)題，同時(shí)為規(guī)避后期未知的風(fēng)險(xiǎn)，我們確定新購(gòu)高配置服務(wù)器，利用VMware虛擬服務(wù)器軟件部署方案，整合原有服務(wù)器功能。改造后的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 改造后網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)部署結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)架構(gòu)的改造主要為以下幾個(gè)方面：

①新增華為服務(wù)器3臺(tái)，采用虛擬化方式部署，組建虛擬化應(yīng)用服務(wù)器集群，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用服務(wù)器資源動(dòng)態(tài)分配和高可用性。

②新增管理服務(wù)器1臺(tái)，作為備份服務(wù)器。

③新增負(fù)載均衡設(shè)備，提高了整體運(yùn)行性能，實(shí)現(xiàn)了智能化的流量管理，滿足了多人同時(shí)在線應(yīng)用的最佳負(fù)載均衡需求。

④數(shù)據(jù)存儲(chǔ)1臺(tái)，使用目前市場(chǎng)上最先進(jìn)和最穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)SAN架構(gòu)，具備FC和IP SAN融合組網(wǎng)能力，通過(guò)備份盤(pán)跨框熱備保護(hù)硬盤(pán)，能夠智能識(shí)別系統(tǒng)熱點(diǎn)數(shù)據(jù)，并自動(dòng)復(fù)制到在SSD硬盤(pán)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高性能傳輸，提高系統(tǒng)效率。

⑤24口光纖交換機(jī)，用于存儲(chǔ)SAN架構(gòu)，為高性能的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)提供了保障。

⑥控制終端實(shí)現(xiàn)了PC機(jī)對(duì)服務(wù)器監(jiān)管與維護(hù)功能，有效提高了服務(wù)器維護(hù)、管理與備份的效率。

3 軍隊(duì)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)遷移及構(gòu)建流程

3.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)恢復(fù)辦法

改造前的原系統(tǒng)素材服務(wù)器主板及存儲(chǔ)的多塊硬盤(pán)出現(xiàn)故障，導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰、數(shù)據(jù)丟失，已無(wú)法提供服務(wù)，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遷移。由于原系統(tǒng)(DELL 2650)型號(hào)陳舊且已停產(chǎn)，沒(méi)有替換的備機(jī)，只能通過(guò)原系統(tǒng)的備份文件，采用Ghost軟件在虛擬機(jī)環(huán)境下恢復(fù)操作系統(tǒng)，采用P2V技術(shù)，將原系統(tǒng)還原至新服務(wù)器；通過(guò)原系統(tǒng)的備份數(shù)據(jù)文件，恢復(fù)數(shù)據(jù)。

3.2 改造后網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)環(huán)境部署

平臺(tái)部署基于虛擬化環(huán)境，應(yīng)用服務(wù)器采用Wind- ows 2008 R2操作系統(tǒng)，以JAVA為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，基于J2EE多層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，具有很好的跨平臺(tái)特性和極強(qiáng)的復(fù)用性和安全性。平臺(tái)遵循Apache License，具有強(qiáng)大的二次開(kāi)發(fā)系統(tǒng)功能，平臺(tái)以全球著名的開(kāi)源項(xiàng)目Sakai為基礎(chǔ)，有豐富的模塊和工具，可不斷更新[3]。

3.3 原系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)遷移過(guò)程

遷移過(guò)程主要存在以下困難：原系統(tǒng)服務(wù)器年代久遠(yuǎn)，系統(tǒng)已無(wú)法啟動(dòng)，且與新服務(wù)器的操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)不同。經(jīng)過(guò)深入分析和全面衡量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)關(guān)系后，進(jìn)行了如下操作，安全地進(jìn)行了數(shù)據(jù)遷移，其過(guò)程如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)遷移過(guò)程示意圖

①安裝MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)。

②用移植工具進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)比較，并根據(jù)比較的結(jié)果修改數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，用移植工具維護(hù)源數(shù)據(jù)庫(kù)和目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)之間表的對(duì)應(yīng)關(guān)系，設(shè)定數(shù)據(jù)同步的相關(guān)配置。

③利用遷移工具遷移數(shù)據(jù)庫(kù)，驗(yàn)證系統(tǒng)在新數(shù)據(jù)庫(kù)中是否正常運(yùn)行，并進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)化工作。

3.4 原系統(tǒng)資源遷移過(guò)程

原系統(tǒng)經(jīng)過(guò)十多年的使用，學(xué)校已構(gòu)建了大量的網(wǎng)絡(luò)課程和資源。為了快速、方便、安全地將原系統(tǒng)中的課程遷移到新系統(tǒng)中，主要有以下幾個(gè)關(guān)鍵步驟：

①單位及用戶遷移。系統(tǒng)中的單位和用戶遷移過(guò)程有四步：查詢?cè)到y(tǒng)中的單位和用戶；將查詢結(jié)果另存為.csv文件；利用Excel工具，將.csv文件轉(zhuǎn)為.xls文件；將.xls文件導(dǎo)入到新系統(tǒng)中。

②課程及資源遷移。把原系統(tǒng)教材服務(wù)器上的數(shù)據(jù)文件拷貝到新系統(tǒng)服務(wù)器上；利用新系統(tǒng)配發(fā)的系統(tǒng)遷移工具進(jìn)行遷移。

3.5 新系統(tǒng)運(yùn)行測(cè)試

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)服務(wù)器虛擬化部署后，主要從系統(tǒng)穩(wěn)定性、系統(tǒng)故障切換等方面進(jìn)行了測(cè)試。

①測(cè)試系統(tǒng)穩(wěn)定性。主要測(cè)試在高負(fù)荷工作狀態(tài)下系統(tǒng)的穩(wěn)定性[4]。經(jīng)過(guò)測(cè)試，在拷機(jī)48 h連續(xù)運(yùn)行過(guò)程中，vCenter會(huì)持續(xù)報(bào)警，VM1主機(jī)CPU利用率異常，但主機(jī)操作功能均正常。結(jié)果表明，在高負(fù)荷環(huán)境下系統(tǒng)均能穩(wěn)定運(yùn)行。

②測(cè)試故障切換。對(duì)系統(tǒng)故障切換主要是考察VMware HA是否及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障主機(jī)和及時(shí)進(jìn)行故障切換[5]。測(cè)試表明：將模擬主機(jī)發(fā)生故障的主機(jī)VM1網(wǎng)線拔出，vCenter立刻報(bào)警主機(jī)離線，并且顯示虛擬機(jī)在VM2上重新啟動(dòng)。證明了VMware HA可以在一臺(tái)主機(jī)發(fā)生故障時(shí)在很短時(shí)間內(nèi)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行切換，滿足網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)對(duì)于業(yè)務(wù)連續(xù)性的要求。

3.6 系統(tǒng)的備份和恢復(fù)策略

在數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)程序中，采用VCB(VMware con- solidated backup)軟件，為虛擬機(jī)提供了集中式備份工具。實(shí)現(xiàn)集中式備份服務(wù)器來(lái)保護(hù)虛擬機(jī)，這樣既可滿足數(shù)據(jù)的同步，又不影響系統(tǒng)的正常使用。

3.7 基于Web應(yīng)用的負(fù)載均衡

由于學(xué)校平臺(tái)訪問(wèn)量較大，同時(shí)在線會(huì)造成單臺(tái)服務(wù)器資源耗盡，影響用戶體驗(yàn)，因此采用多臺(tái)Web應(yīng)用服務(wù)器作為前臺(tái)，配置了負(fù)載均衡設(shè)備，提高了整體運(yùn)行性能，實(shí)現(xiàn)了智能化的流量管理，滿足了多人同時(shí)在線應(yīng)用的最佳負(fù)載均衡需求。

3.8 系統(tǒng)升級(jí)后的應(yīng)用效果

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)升級(jí)是一項(xiàng)復(fù)雜而細(xì)致的工程，它具有跨平臺(tái)、跨數(shù)據(jù)庫(kù)及數(shù)據(jù)量大等特點(diǎn)[6],升級(jí)后的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)具有很好的跨平臺(tái)特性和極強(qiáng)的復(fù)用性和安全性[7]；具有便捷的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)管理與監(jiān)控功能；實(shí)現(xiàn)了負(fù)載均衡同時(shí)能滿足1 000人并發(fā)訪問(wèn)，包括視頻流、多媒體數(shù)據(jù)流以及數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)；用戶端的響應(yīng)速度較以前有了顯著提升，較好地滿足了教學(xué)科研需求。

實(shí)踐證明，基于VMware的服務(wù)器虛擬化整合，有效地解決了學(xué)校原有的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)物理服務(wù)器資源利用率低的問(wèn)題，顯著提升了服務(wù)器資源的利用效率；虛擬集群技術(shù)實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器不間斷工作，提高了服務(wù)器的安全性和可靠性，大幅降低了單點(diǎn)故障率[8]；利用vCenter對(duì)虛擬服務(wù)器進(jìn)行集中管理，明顯減輕了系統(tǒng)管理者的工作量；解決了軟件運(yùn)行環(huán)境不兼容、維護(hù)困難等問(wèn)題。服務(wù)器虛擬化是高校數(shù)字化數(shù)據(jù)建設(shè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。此次系統(tǒng)升級(jí)以虛擬化技術(shù)為切入點(diǎn)，以機(jī)房改造為契機(jī)，以網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)升級(jí)為目標(biāo)，使整體管理邁出了重要的一步。全新的服務(wù)器虛擬化部署，解決了傳統(tǒng)服務(wù)器管理模式的困擾，加快了服務(wù)器部署時(shí)間，提供了集中化管理、資源優(yōu)化和自動(dòng)操作功能，更有效提高了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)建設(shè)效率和響應(yīng)能力。

[1]楊少春,徐華松.軍隊(duì)院校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)用教程[M].上海：第二軍醫(yī)大學(xué)出版社，2004:1-2

[2]王新舸,柯水洲.軍隊(duì)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)管理與維護(hù)[M].北京：藍(lán)天出版社，2013:1-2

[3]王栓杰，李春鵬,王昌勝．服務(wù)器虛擬化技術(shù)在校園網(wǎng)中的應(yīng)用探析[J]．信息系統(tǒng)工程，2012(5)：74-75

[4]張克東,莊燕濱.軟件工程與軟件測(cè)試自動(dòng)化教程[M].北京:電子工業(yè)出版社,2002:35-38

[5]誠(chéng)愷科技.VMware vSphere HA主機(jī)狀態(tài)故障排除方法[EB/OL].http://www.cqeis.com/news_detail/newsId=1551.html,2014-09-19

[6]李燦召,孫玉晶.ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)跨平臺(tái)升級(jí)方案研究和實(shí)施[J].硅谷,2012(21):109-111

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[8]連英姿.淺談網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的集群技術(shù)[J].科技信息,2007(25):361-363

Upgrading of the Military Network-based Teaching System and its server virtualization deployment

BianYahong1,WangShiyong2,ZhangLi1,LuoHong1

1CenterofInformationManagementofTrainingdepartment;2InformatizationOffice,SecondMilitaryMedicalUniversity,Shanghai200433,China

Based on the actuality of correcting and upgrading of the Military Network-based Teaching System of Second Military Medical University, the paper introduces serve virtualization technologies and their implementation regarding recovery of the original system, deployment of the new platform, database migration, and raw data import.

military network-based teaching system; data migration; virtualization technology

2015-05-21

卞亞紅(1973-)，女，江蘇靖江人，碩士，講師，主要研究方向：信息技術(shù)在醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用。

羅虹(1981-)，女，江西吉安人，博士，講師,主要研究方向：信息技術(shù)在醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用。 電話：021-81870319；E-mail:luohong_wsy@126.com

G434

A

1004-5287(2015)05-0523-03

：10.13566/j.cnki.cmet.cn61-1317/g4.201505013