教務(wù)系統(tǒng)在超融合集群上應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

魏進(jìn)+王榮祥+賈海天

摘要：教務(wù)系統(tǒng)是學(xué)校日常教學(xué)管理的重要軟件，但是其系統(tǒng)安裝是在老的硬件上面，隨著硬件環(huán)境的升級與優(yōu)化，老的硬件一定不能滿足學(xué)校信息化教學(xué)的需求，目前教務(wù)處的選課系統(tǒng)運(yùn)行在IBM 刀片服務(wù)器 HS21上，存在已經(jīng)運(yùn)行5年之久，刀箱已經(jīng)運(yùn)行將近8年，存在硬件續(xù)保昂貴的問題；另外每到選課高峰期，往往存在Web服務(wù)不響應(yīng)的問題。通過文章實(shí)際分析測試，將選課系統(tǒng)搬到虛擬化平臺的可行性和性能問題，并且最終完成系統(tǒng)遷移到學(xué)校的云環(huán)境中，保障教務(wù)系統(tǒng)能從硬件上集成到云服務(wù)中來，為以后的智慧校園建設(shè)提供技術(shù)支撐與保障。

關(guān)鍵詞：教務(wù)系統(tǒng)；超融合集群；選課

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）21-0234-02

1 引言

Nutanix 超融合設(shè)備在計(jì)算性能、存儲讀寫方面具有比較好的性能，學(xué)校數(shù)管中心調(diào)研分析硬件性能在快速發(fā)展，新的硬件技術(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了軟件技術(shù)的發(fā)展，對學(xué)校的教學(xué)管理速度和質(zhì)量提出了更高的要求。Nutanix組建的一個融合架構(gòu)，架構(gòu)中標(biāo)識出了三個結(jié)點(diǎn)。每個節(jié)點(diǎn)都是一臺Nutanix設(shè)備，每臺Nutanix設(shè)備都是相同的構(gòu)造，支持多個設(shè)備進(jìn)行疊加以便構(gòu)建大型的數(shù)據(jù)中心。

經(jīng)過調(diào)研選用測試設(shè)備如下：

新一代數(shù)據(jù)中心架構(gòu)，如下圖1所示。

Nutanix 超融合架構(gòu)具有如下特點(diǎn)：

1） 將計(jì)算和存儲資源融合在一起；2） 軟件定義的基礎(chǔ)架構(gòu)；3） 分布式架構(gòu)，性能優(yōu)化；4） 自我恢復(fù)的系統(tǒng)；5） 自動化運(yùn)維和深度分析。

2 測試計(jì)劃

測試計(jì)劃在超融合設(shè)備Nutanix上進(jìn)行，系統(tǒng)安全通過防火墻進(jìn)行了必要的設(shè)置，確保系統(tǒng)安全。

1） 安裝Nutanix設(shè)備到核心機(jī)房；2） Nutanix軟件和VM虛擬機(jī)安裝；3） 關(guān)閉正在生產(chǎn)環(huán)境的服務(wù)，遷移數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用系統(tǒng)到Nutanix 虛擬機(jī)；4） 配置遷移到Nutanix設(shè)備中的虛擬機(jī)；5） 修改IP地址，聯(lián)系正方公司獲取客戶端授權(quán)碼；6） 運(yùn)行測試環(huán)境，進(jìn)行模擬選課；7） 安全策略部署，實(shí)現(xiàn)指定端口開放，其他不必要的端口關(guān)閉，防止被攻擊。

3 測試過程及其結(jié)果

采用Loadrunner 壓力測試工具進(jìn)行壓力測試 ，模擬5000人在線選課，每30秒有50個用戶登錄到教務(wù)系統(tǒng)選課，LoadRunner，是一種預(yù)測系統(tǒng)行為和性能的負(fù)載測試工具。通過以模擬上千萬用戶實(shí)施并發(fā)負(fù)載及實(shí)時性能監(jiān)測的方式來確認(rèn)和查找問題，此次來測試Web服務(wù)器壓力。測試過程如下：

1） 創(chuàng)建測1試腳本；在測試環(huán)境中，LoadRunner在物理計(jì)算機(jī)上使用 Vuser 代替實(shí)際用戶。Vuser以一種可重復(fù)、可預(yù)測的方式模擬典型用戶的操作，對系統(tǒng)施加負(fù)載。

2） 回放腳本； 通過錄制一系列典型用戶操作（例如教務(wù)系統(tǒng)），已經(jīng)模擬了真實(shí)用戶操作。將錄制的腳本合并到負(fù)載測試場景之前，回放此腳本以驗(yàn)證其是否能夠正常運(yùn)行。回放過程中，可以在瀏覽器中查看操作并檢驗(yàn)是否一切正常。

3） 為負(fù)載測試準(zhǔn)備腳本。

當(dāng)多個用戶同時使用應(yīng)用程序時，該應(yīng)用程序是否仍可以運(yùn)行？如果可以，應(yīng)用程序的性能是否會下降到不可接受的程度？為負(fù)載測試準(zhǔn)備腳本，并設(shè)置該腳本以收集響應(yīng)時間數(shù)據(jù)。

4） 負(fù)載載測試環(huán)境。

負(fù)載測試是指在典型工作條件下測試應(yīng)用程序，例如，學(xué)校同時有幾千人同時在同一個教務(wù)系統(tǒng)上選課。需要設(shè)計(jì)測試來模擬真實(shí)情況。為此，要能夠在應(yīng)用程序上生成較重負(fù)載，并安排向系統(tǒng)施加負(fù)載的時間（因?yàn)橛脩舨粫猛瑫r登錄或退出系統(tǒng)）。還需要模擬不同類型的用戶活動和行為。

本文的目標(biāo)是創(chuàng)建一個場景，模擬5000學(xué)生同時登錄，搜索課程，進(jìn)行選課，查看課程情況并退出。

5） 運(yùn)行負(fù)載測試。選課前情況如圖2所示。

選課后WEB應(yīng)用端情況如圖3所示。

DB數(shù)據(jù)庫端如圖4所示。

LoadRunner測試結(jié)果如圖5所示。

5000人選課，在Nutanix設(shè)備，大概在2小時左右完成。Windows 資源見WEB端資源圖，由于選課人數(shù)太多，Web資源利用率過高，可能導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。

4 結(jié)論和建議

經(jīng)過在Nutanix設(shè)備進(jìn)行超融合測試，得出如下結(jié)論：

1） 整個教務(wù)系統(tǒng)，瓶頸在WEB服務(wù)器。

2）建議將現(xiàn)有教務(wù)系統(tǒng)軟件移到虛擬化平臺。主要考慮硬件過保和性能。

3） Nutanix超融合架構(gòu)中運(yùn)行生產(chǎn)環(huán)境，讀寫IO性能優(yōu)勢。Nutanix倡導(dǎo)的軟件驅(qū)動的超級計(jì)算平臺將計(jì)算、虛擬化與存儲融為一體，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心快速“瘦身”，簡化配置部署，提升運(yùn)維效率，并且可持續(xù)擴(kuò)展的新型基礎(chǔ)架構(gòu)。

4） 選課系統(tǒng)進(jìn)入虛擬化平臺后，建議在CPU性能高的服務(wù)器上運(yùn)行，可零時增加CPU內(nèi)核或者增加Web服務(wù)器。

經(jīng)過分析，后期完成如下工作：

1） 遷移教務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)到目前的IP-SAN存儲中。

2） 在選課期間增加WEB應(yīng)用服務(wù)器，提高選課速度，必要時建設(shè)負(fù)載均衡服務(wù)器。

3） 遷移數(shù)據(jù)庫期間利用學(xué)校私有云容量優(yōu)勢，擴(kuò)充教務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫空間。

4） 在目前學(xué)校的云平臺，配置適當(dāng)?shù)挠?jì)算資源給教務(wù)系統(tǒng)，提升教務(wù)系統(tǒng)的效率。

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通用性：通過應(yīng)用虛擬化，可以使任何一個程序都能在云系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)共享和運(yùn)行。

實(shí)時更新：通過云端海量數(shù)據(jù)收集到的情況，能夠?qū)Ω鞣N應(yīng)用做到第一時間的更新，并通過層級下放，迅速將更新結(jié)果發(fā)布至客戶端。

個性化：可以由用戶自定義個性化的虛擬應(yīng)用，也可選擇用戶熟悉的虛擬環(huán)境。

4 虛擬化平臺

虛擬化平臺是指面向開發(fā)人員開放的，可嵌入到云端的各種應(yīng)用的一個統(tǒng)一接口，開發(fā)人員可以通過將自己的應(yīng)用通過平臺置于云端，并利用云系統(tǒng)運(yùn)行為客戶提供各種定制化的服務(wù)。虛擬化平臺的特稱及功能如下：

語言兼容：支持各種主流開發(fā)工具級程序語言，如：VB、VC、VC++、Java、C#、Delphi、Basic等。

嚴(yán)格審查：對于上傳至云端的各種開發(fā)成品都要進(jìn)行嚴(yán)格的審查，審查內(nèi)容包括開發(fā)人員身份驗(yàn)證，軟件知識產(chǎn)權(quán)認(rèn)證及安全性認(rèn)證。

測試模擬：對即將推出的開發(fā)產(chǎn)品進(jìn)行真實(shí)環(huán)境模擬測試，以驗(yàn)證推出后的服務(wù)效果。

有償服務(wù)：通過合理的計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，保障開發(fā)人員的利益，虛擬平臺同事也得到一定比例服務(wù)費(fèi)用。

升級更新：服務(wù)提供者可對自己的產(chǎn)品進(jìn)行不定期的更新，以完善自身的服務(wù)，而平臺對開發(fā)人員開放完善的升級和更新接口。

監(jiān)控管理：對于虛擬平臺上的各種操作，要有完善的監(jiān)控日志、實(shí)時告警等手段，保障安全合法運(yùn)行。

5 虛擬化桌面

虛擬化桌面即是將用戶完全從自身終端解放出來，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的無差異化。云端將用戶完整的應(yīng)用環(huán)境記錄下來，用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)，在云端高性能的硬件和無差異的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境來運(yùn)行各種應(yīng)用程序，運(yùn)行虛擬化桌面具有以下接入標(biāo)準(zhǔn)和功能：

管維集中：為用戶提供服務(wù)的軟件將集中的管理在服務(wù)器端，對于相關(guān)的數(shù)據(jù)將在云端進(jìn)行集中的維護(hù)和管理，同時也可減少現(xiàn)場工作。

連貫使用：用戶在本地完成操作后，云端將保持用戶的操作記錄和配置情況，確保用戶在下次登錄時能夠保持操作的連貫性。

故障恢復(fù)：用戶的桌面環(huán)境將以虛擬機(jī)的形勢被保存下來，通過對虛擬機(jī)的操作記錄及用戶備份，能夠快速發(fā)現(xiàn)故障并及時回復(fù)，恢復(fù)過程中通過熱遷移的方式讓用戶端能夠無故障感知。

云計(jì)算從本質(zhì)上講，是向用戶提供虛擬化的服務(wù)。從云計(jì)算到虛擬化的跨越過程中，實(shí)現(xiàn)了資源利用率的最大化，通過創(chuàng)建高度虛擬化的平臺，實(shí)現(xiàn)了資源的充分共享，最終實(shí)現(xiàn)應(yīng)用、數(shù)據(jù)、存儲等資源以服務(wù)的形式提供給網(wǎng)絡(luò)客戶，極大的提高了工作效率，降低了客戶的使用成本，同時也幫助客戶提升了安全等級，更好的滿足各種客戶的需求。隨著科技的發(fā)展，云計(jì)算與虛擬化必將成為未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必由趨勢，也將推動互聯(lián)網(wǎng)科技走上一個新的高度。