校園網(wǎng)中服務(wù)器虛擬技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐和思路

朱琪

摘要：服務(wù)器虛擬化技術(shù)是近年來(lái)得到廣泛應(yīng)用的新技術(shù)，通過(guò)實(shí)施過(guò)程中對(duì)問(wèn)題的處理和解決，我們積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，希望能對(duì)相關(guān)的IT人員提供參考，另外，在實(shí)施中我們做了一些設(shè)想，對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)的中小學(xué)信息化建設(shè)提出一些建設(shè)性意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：校園網(wǎng)；服務(wù)器；虛擬化；vSphere

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）02-0054-02

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，服務(wù)器虛擬化除了在企業(yè)中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用外，在校園網(wǎng)中也得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，并且取得了不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)效益。

1 什么是虛擬化？為什么要對(duì)服務(wù)器進(jìn)行虛擬化？

虛擬化是用邏輯的方法對(duì)物理設(shè)備進(jìn)行管理的一種方式。簡(jiǎn)單地說(shuō)就是通過(guò)一定的邏輯管理方法將物理上的一個(gè)設(shè)備模擬成多個(gè)設(shè)備滿足工作需要，在計(jì)算機(jī)中比較常見(jiàn)的把一塊物理硬盤通過(guò)分區(qū)的方法變成多個(gè)磁盤就是一種虛擬化，今天我們討論的虛擬化是將一臺(tái)計(jì)算機(jī)模擬成多臺(tái)機(jī)器進(jìn)行工作。

虛擬化的歷史比較悠久，早期的unix分時(shí)操作系統(tǒng)同時(shí)供多人使用，每個(gè)人都感覺(jué)是獨(dú)占一臺(tái)機(jī)器進(jìn)行工作。后來(lái)，個(gè)人計(jì)算機(jī)的崛起，VMware公司推出工作在操作系統(tǒng)之上的虛擬機(jī)軟件VMware Workstation 軟件，能夠在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上虛擬多個(gè)操作系統(tǒng)進(jìn)行工作，但這個(gè)軟件必須工作在操作系統(tǒng)之上，虛擬出來(lái)的機(jī)器性能受到很大的制約。隨著計(jì)算機(jī)性能的提高，人們發(fā)現(xiàn)服務(wù)器很多時(shí)候工作處于空閑或低負(fù)載的狀態(tài)，為了更有效的利用服務(wù)器資源，WMware 又推出了基于硬件的VMware vSphere，VMware vSphere本身就是一個(gè)操作系統(tǒng)，能夠更有效的管理硬件資源，讓服務(wù)器的得到更有效的利用。

服務(wù)器虛擬化之后，能夠顯著降低設(shè)備采購(gòu)成本，并且節(jié)約資源，管理方便，提高服務(wù)器安全性、可靠性，所以，今年來(lái)，得到了廣泛的應(yīng)用。

2 虛擬化技術(shù)的選擇

現(xiàn)如今，虛擬化是個(gè)熱門話題，各個(gè)主流廠家都推出自己的虛擬技術(shù)。Microsoft Hyper-V、VMware vSphere、Citrix XenServer占據(jù)了市場(chǎng)的巨大部分份額。在服務(wù)器方面VMware vSphere有著絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，故而，在服務(wù)器虛擬化軟件上我們首選VMware vSphere。

3 虛擬化需要解決的關(guān)鍵技術(shù)

無(wú)論是哪個(gè)廠商的產(chǎn)品，在虛擬化過(guò)程中必須要解決以下幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題

1） CPU的虛擬化

將物理CPU虛擬成多個(gè)CPU供相互獨(dú)立的操作系統(tǒng)使用，并且各個(gè)CPU之間互不影響。

2） 內(nèi)存虛擬化

通過(guò)虛擬軟件對(duì)內(nèi)存進(jìn)行統(tǒng)一管理，對(duì)每個(gè)虛擬機(jī)指定內(nèi)存大小，虛擬機(jī)之間內(nèi)存相互獨(dú)立，互不影響，一個(gè)虛擬機(jī)的崩潰不會(huì)影響到其他虛擬機(jī)。

3） I/O的虛擬化。

由虛擬軟件接管計(jì)算機(jī)硬件，操作系統(tǒng)訪問(wèn)的是虛擬的設(shè)備。

4）存儲(chǔ)共享

為了提高安全，部署虛擬軟件時(shí)必須要用到存儲(chǔ)的虛擬化。

4 我們服務(wù)器虛擬化部署的簡(jiǎn)要過(guò)程

1）設(shè)備選型

為了節(jié)約資金，我們采用購(gòu)買和升級(jí)相結(jié)合的方式。購(gòu)買一臺(tái)全新的服務(wù)器和一臺(tái)存儲(chǔ)設(shè)備，同時(shí)，對(duì)一臺(tái)以前的服務(wù)器進(jìn)行升級(jí)，包括內(nèi)存升級(jí)和HBA卡的升級(jí)。這樣就滿足了虛擬化的最低要求。

在升級(jí)過(guò)程中，為了保障從存儲(chǔ)設(shè)備里面讀寫數(shù)據(jù)的速度，我們采用了價(jià)格昂貴的HBA卡，事實(shí)證明，這個(gè)投資時(shí)值得的。

2）綜合布線調(diào)整

統(tǒng)一對(duì)服務(wù)器進(jìn)行一次調(diào)整，完全按照標(biāo)準(zhǔn)化的機(jī)房進(jìn)行建設(shè)。把以前從靜電地板下面穿過(guò)的網(wǎng)線、電源線全部改成從頂部橋架上走。建設(shè)過(guò)程中參考了阜陽(yáng)市智慧城市項(xiàng)目。這樣布線清晰明了，方便以后的排錯(cuò)和調(diào)整。

這是整個(gè)工程最耗費(fèi)時(shí)間的。要把原來(lái)的線拆除，重新安裝橋架、重新布線。運(yùn)營(yíng)商的光纖也要重新熔接，新增機(jī)柜也要安裝到位，里面的設(shè)備也要根據(jù)需要重新擺放。我們足足用了近兩個(gè)月才搞定這些。

3）軟件安裝

在每臺(tái)服務(wù)器上安裝VMware vSphere，連接到存儲(chǔ)上，就可以正常使用了。此時(shí)的每臺(tái)虛擬服務(wù)器被稱為ESXi主機(jī)。

在虛擬服務(wù)器上安裝VMware vSphere時(shí)可以考慮安裝到本地硬盤上，甚至可以安裝到U盤或SD卡上。新的服務(wù)器內(nèi)部都留有USB接口，插入U(xiǎn)盤即可。我們的服務(wù)器上都有硬盤，而且是做了RAID 5的。所以，我們就直接安裝到本服務(wù)器的硬盤上。

在ESXi主機(jī)上分別建立對(duì)應(yīng)的虛擬機(jī)。如：在兩個(gè)ESXi主機(jī)里面同時(shí)建立win2008服務(wù)器。把物理上的服務(wù)器遷移過(guò)來(lái)，就完成了虛擬機(jī)的部署。

在一臺(tái)獨(dú)立PC機(jī)上安裝vCenter，這個(gè)不是必須的，但是，實(shí)現(xiàn)虛擬服務(wù)器的高級(jí)功能都要在vCenter完成。

如果僅僅把一臺(tái)服務(wù)器虛擬化，完全不需要vCenter。vCenter也可以安裝到虛擬機(jī)里面，正常運(yùn)行時(shí)vCenter完全可以關(guān)閉。但是，當(dāng)我們需要熱遷移、負(fù)載均衡、高可靠性等高級(jí)功能時(shí)，vCenter就比不可少。

5 服務(wù)器虛擬化的效果

服務(wù)器虛擬化之后，變化也是非常巨大。

首先，精簡(jiǎn)了服務(wù)器的數(shù)量。以前，為教務(wù)、網(wǎng)站等每一個(gè)系統(tǒng)都配置一臺(tái)服務(wù)器，服務(wù)器的數(shù)量越來(lái)越多，感覺(jué)每年都要購(gòu)買服務(wù)器。購(gòu)買的標(biāo)準(zhǔn)不一，有塔式的，有機(jī)架式的，擺放在機(jī)柜里，既不美觀也不方便管理。現(xiàn)在，兩臺(tái)服務(wù)器加一臺(tái)存儲(chǔ)就可以完全替代以前所有的服務(wù)器了。甚至機(jī)柜都可以節(jié)約一個(gè)。

其次，節(jié)約了能源。顯而易見(jiàn)，服務(wù)器數(shù)量上的精簡(jiǎn)帶來(lái)的是電力消耗的減少。

再次，管理方便。以前對(duì)服務(wù)器的操作一般是在機(jī)柜前通過(guò)KVM切換器進(jìn)行操作，雖然直接，但環(huán)境差，噪音大。很難長(zhǎng)時(shí)間站在機(jī)柜前操作?，F(xiàn)在，完全可以在任意一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，輕松實(shí)現(xiàn)，安裝系統(tǒng)、配置服務(wù)器、刪除服務(wù)器等所有的操作。可以一邊喝茶、一邊聊天，輕松愜意的工作。我們把常用的軟件光盤鏡像都拷貝到存儲(chǔ)里面，在vCenter中制作好常用的系統(tǒng)模板，安裝系統(tǒng)時(shí)可以迅速、快捷的從模板中調(diào)用。

比如，我們學(xué)校財(cái)務(wù)需要兩臺(tái)服務(wù)器，就是在ESXi里面新建兩臺(tái)服務(wù)器，直接從模板導(dǎo)入win2008系統(tǒng)，最后在路由器里面做好相應(yīng)的端口映射，整個(gè)過(guò)程不超過(guò)20分鐘。

我們又把學(xué)校里面的相關(guān)的教務(wù)管理、圖書管理、web服務(wù)器等都遷移到虛擬機(jī)里面。從理論上講我們現(xiàn)在兩臺(tái)ESXi加上一臺(tái)存儲(chǔ)完全可以替代以前的所有服務(wù)器。實(shí)際運(yùn)行效果非常理想，穩(wěn)定性超過(guò)預(yù)期。

6 服務(wù)器虛擬化的應(yīng)用設(shè)想

年初我有幸訪問(wèn)和參觀了阜陽(yáng)市周邊縣市的近10所小學(xué)，有農(nóng)村小學(xué)、也有縣城小學(xué)。從發(fā)展的角度來(lái)看，現(xiàn)在小學(xué)里面的硬件條件比起以前有了很大提高。

每個(gè)學(xué)校都有寬帶接入，速度都在20M以上；教室里幾乎都有班班通多媒體系統(tǒng)；很多教師上課時(shí)也采用多媒體教學(xué)，效果比起以前有很大提高。

但是，在多數(shù)農(nóng)村小學(xué)里面也暴露出很多問(wèn)題，比如，管理跟不上，好多農(nóng)村小學(xué)里面的多媒體設(shè)備上都有一層厚厚的灰塵，這個(gè)電子設(shè)備的大忌卻是普遍存在的。各個(gè)學(xué)校的計(jì)算機(jī)維護(hù)力量薄弱，對(duì)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用還停留在比較低級(jí)的階段，在學(xué)校里面沒(méi)有資金也沒(méi)有力量架設(shè)服務(wù)器。在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，這種狀況不會(huì)有太大改變。

更為重要的是，農(nóng)村小學(xué)的信息技術(shù)老師缺乏，每個(gè)老師除了教學(xué)任務(wù)外，還要負(fù)責(zé)機(jī)房和電教設(shè)備的維護(hù)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，積極性不高。對(duì)于IT行業(yè)的新技術(shù)了解的并不及時(shí)，繼續(xù)教育按學(xué)時(shí)計(jì)算，但一般都是教學(xué)方面的，技術(shù)方面的繼續(xù)教育少之又少。

從走訪的各個(gè)學(xué)校來(lái)看，短期內(nèi)通過(guò)統(tǒng)一采購(gòu)、配送的方式可以迅速改善農(nóng)村偏遠(yuǎn)學(xué)校的硬件條件。我們省的農(nóng)村小學(xué)大都是通過(guò)近十年實(shí)施的農(nóng)遠(yuǎn)工程、班班通等添加的設(shè)備。目前看來(lái)，做的已經(jīng)很不錯(cuò)了。但是短期內(nèi)卻無(wú)力改變農(nóng)村小學(xué)管理薄弱，技術(shù)力量差的局面。我見(jiàn)到一個(gè)老師，一個(gè)人要負(fù)責(zé)全中心校的辦公電腦維護(hù)，工作量之大，不可想象。

隨著信息化進(jìn)程的加快，各個(gè)農(nóng)村中小學(xué)也會(huì)有架設(shè)自己服務(wù)器的要求。除硬件外，僅僅對(duì)服務(wù)器的日常管理大部分學(xué)校都是無(wú)法勝任的。

我們?cè)诜?wù)器虛擬化之后，有這么一個(gè)設(shè)想：既然小學(xué)里面沒(méi)有力量建設(shè)，那么我們可以在每個(gè)縣或市建立一個(gè)中心機(jī)房，通過(guò)服務(wù)器的虛擬化，給每個(gè)學(xué)校分配一臺(tái)服務(wù)器，進(jìn)行統(tǒng)一建設(shè)，完全可以滿足各個(gè)學(xué)校的要求，降低各個(gè)學(xué)校的維護(hù)難度，每個(gè)學(xué)校只需要能上網(wǎng)就可以使用服務(wù)器了。以現(xiàn)在的硬件能力，每臺(tái)虛擬服務(wù)器可以提供30-50臺(tái)服務(wù)器，甚至更多，那么每個(gè)縣只需要幾臺(tái)服務(wù)器就可以滿足全縣小學(xué)的要求了。

如果采用這種集中地管理方式，能夠節(jié)約大量的建設(shè)資金，并且從根本上解決了農(nóng)村小學(xué)財(cái)力有限，無(wú)法建設(shè)和維護(hù)服務(wù)器的尷尬局面，能讓農(nóng)村小學(xué)和城市學(xué)校一樣享受IT技術(shù)帶來(lái)的便利。

參考文獻(xiàn)：

[1] 武韜.服務(wù)器虛擬化技術(shù)提高服務(wù)的穩(wěn)定性研究[C]//中國(guó)高等教育學(xué)會(huì)教育信息化分會(huì)第十二次學(xué)術(shù)年會(huì)，2014：5.

[2] 徐琦.服務(wù)器虛擬化技術(shù)在高校校園網(wǎng)中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)教育信息化， 2013（1）：66-68.

[3] 于耳，盛靖.數(shù)字化校園服務(wù)器虛擬化整合[J]. 中國(guó)教育網(wǎng)絡(luò)， 2009（Z1）： 118-121.

[4] 張偉.基于校園網(wǎng)的中學(xué)教育資源庫(kù)建設(shè)與應(yīng)用研究[D].山東師范大學(xué)，2006：49.

[5] 曾偉.基于云服務(wù)的高校信息化研究[J]. 中小企業(yè)管理與科技， 2014（35）： 第198-198頁(yè).

[6] 季新文.基于云計(jì)算的昆一中智慧校園分期建設(shè)方案設(shè)計(jì)、分析與研究[D].云南大學(xué)，2015：111.

[7] 陳先碧.開源虛擬化技術(shù)在民辦高校教學(xué)管理中的探索[J]. 中國(guó)新通信， 2015（3）：55.

[8] 倪喜琴.利用VMware部署校園網(wǎng)站服務(wù)器虛擬化解決方案[J]. 安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)， 2016（3）： 13-16.