服務(wù)器虛擬化在學(xué)校一卡通中的應(yīng)用

馬原

摘 要：隨著虛擬化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，服務(wù)器虛擬化的“一卡通”在國內(nèi)各大高校中應(yīng)運(yùn)而生，一卡通在高校中的使用便利優(yōu)勢(shì)使得一卡通系統(tǒng)具有很高的可用性以及相關(guān)人員便于管理與維護(hù)。本文從虛擬化技術(shù)出發(fā)，詳細(xì)闡釋了服務(wù)器虛擬化在校園一卡通系統(tǒng)中的應(yīng)用，對(duì)一卡通系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)的調(diào)整，突出校園卡的服務(wù)質(zhì)量與用戶體驗(yàn)，使一卡通更好地為高校的廣大學(xué)生服務(wù)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)一卡通的管理與維護(hù)。

關(guān)鍵詞：服務(wù)器虛擬化；學(xué)校一卡通；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：G250.76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009 — 2234（2018）09 — 0144 — 03

引言

由于信息化技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，校園一卡通作為信息化技術(shù)的主要體現(xiàn)方式，手機(jī)APP、支付寶、微信等支付軟件已層出不窮，與此同時(shí)對(duì)于服務(wù)器也有更高的要求，一卡通已逐步向虛擬化的服務(wù)器過渡，但由于其技術(shù)不夠成熟，使得校園網(wǎng)的很多資源不能完全利用。有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)自助服務(wù)系統(tǒng)的不穩(wěn)定現(xiàn)象，長此以往很容易出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰，對(duì)于相關(guān)人員則需要做好對(duì)校園網(wǎng)虛擬化技術(shù)加強(qiáng)的措施以及合理的應(yīng)對(duì)方法。

一、虛擬化技術(shù)

早先對(duì)于虛擬化技術(shù)的基本概念出現(xiàn)在20世紀(jì)六十年代美國計(jì)算機(jī)學(xué)家的學(xué)術(shù)論文《Time Sharing in Large Fast Computers》中，論文作者克里斯托弗對(duì)其進(jìn)行闡述：在計(jì)算機(jī)的領(lǐng)域中，虛擬化技術(shù)主要是將一些不可分割的物理資源以一種特殊的邏輯資源方式重新整合這些物理資源，這種特殊的方式使得物理資源沒有限制，促進(jìn)了虛擬化技術(shù)進(jìn)一步提升。市場上的一些虛擬化產(chǎn)品主要是主流的虛擬化產(chǎn)品，對(duì)于在高校校園中軟件虛擬化主要體現(xiàn)在三點(diǎn)：（1）我們?cè)谑褂眯@網(wǎng)的虛擬化技術(shù)時(shí)，必須對(duì)校園網(wǎng)進(jìn)行徹底的虛擬化，既是將其建立在抽象的軟件系統(tǒng)當(dāng)中，對(duì)不同的虛擬軟件進(jìn)行模擬，使得不同類型的系統(tǒng)在虛擬機(jī)上良好地運(yùn)行下去。（2）在構(gòu)建校園網(wǎng)的虛擬化過程中，我們可以使得一部分主機(jī)進(jìn)行虛擬化，就會(huì)盡量減少主機(jī)的承載負(fù)荷，這樣不僅可以提高虛擬的這種性能，而且可以實(shí)現(xiàn)虛擬的機(jī)的完全透明化。（3）系統(tǒng)的虛擬化的操作很重要。系統(tǒng)的虛擬化可以有效提供運(yùn)行效率，虛擬化技術(shù)對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，客戶機(jī)可以用不同的程序進(jìn)行控制，盡可能地提高運(yùn)行的效率。

二、服務(wù)器虛擬的優(yōu)勢(shì)

服務(wù)器的虛擬化主要是將物理資源以邏輯資源的形式呈現(xiàn)出來，它可以使得CPU，磁盤，I/O，內(nèi)存等硬件成為一種動(dòng)態(tài)管理，使得服務(wù)器不受影響地進(jìn)行整合，最終達(dá)到服務(wù)器的虛擬化。對(duì)于服務(wù)器的虛擬的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在兩點(diǎn)：（1）一般來說，計(jì)算機(jī)硬件性能的提升，使用率可以提高5%-15%，而虛擬化技術(shù)則可以使資源的使用率提升到60%-80%以上，這對(duì)于計(jì)算機(jī)本身的維護(hù)成本，計(jì)算機(jī)的損耗有很大的降低功效。（2）提高使用效率，相較于傳統(tǒng)的服務(wù)系統(tǒng)，虛擬化的架構(gòu)下的系統(tǒng)更能使其負(fù)荷量降低，運(yùn)行較順暢。

三、高校校園網(wǎng)中軟件虛擬化

1.從三個(gè)方面可以對(duì)校園網(wǎng)進(jìn)行虛擬化，第一是對(duì)校園網(wǎng)的虛擬化，具體操作是將虛擬機(jī)建立在抽象的硬件系統(tǒng)當(dāng)中，處理的過程中是用虛擬化技術(shù)操作的，前提條件是務(wù)必加強(qiáng)虛擬機(jī)的管理。由于硬件的種類不同，模擬的虛擬軟件也不同，因此種類不同的硬件需要不同的虛擬軟件來操作運(yùn)行，這樣才會(huì)使高校的校園網(wǎng)徹底虛擬化，便于為人類提供更好的服務(wù)。

2.校園網(wǎng)中的數(shù)據(jù)比較龐大且復(fù)雜，我們可以使主機(jī)進(jìn)行虛擬化，使得減輕其負(fù)荷，這樣主機(jī)的運(yùn)行性能會(huì)加快一些，尤其是在子系統(tǒng)的建設(shè)中，通常采用虛擬化的應(yīng)用型接口，使得一些指令能夠穩(wěn)妥運(yùn)行。但在一些使用也存在著各種各樣的弊端，消除這些弊端的方法則是使客戶機(jī)器與虛擬技術(shù)能夠很好地結(jié)合起來。

3.系統(tǒng)的虛擬化也是極其重要的。系統(tǒng)的虛擬化會(huì)逐步提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，虛擬技術(shù)對(duì)系統(tǒng)的優(yōu)化之后，這樣很容易將軟件系統(tǒng)中的vmm可以消除并處理掉，避免這種虛擬技術(shù)與主機(jī)發(fā)生沖突，給工作人員造成不必要的困擾。

四、高校校園網(wǎng)中虛擬化技術(shù)的應(yīng)用

1.服務(wù)器虛擬化使用前的狀況

首先我們以某一高校的一卡通為例，校內(nèi)在校生大約16000人，教職工人員2000人，用卡人數(shù)合計(jì)17000人，計(jì)算機(jī)設(shè)備400臺(tái)，對(duì)于一卡通通常的運(yùn)營設(shè)備主要在銀行、支付寶、微信、圖書館會(huì)問對(duì)接，數(shù)字化校園對(duì)接等服務(wù)器中，每個(gè)服務(wù)器運(yùn)行時(shí)間長，有時(shí)會(huì)伴隨應(yīng)用程序在服務(wù)器中出現(xiàn)沖突，嚴(yán)重會(huì)出現(xiàn)癱瘓狀態(tài)，主要是因?yàn)檫\(yùn)行的管理資源較多，利用資源的能力不夠靈活。

2.服務(wù)器虛擬在校園一卡通中的實(shí)現(xiàn)

（1）虛擬化平臺(tái)的選擇

目前絕大多數(shù)高校選擇“VMware vSphere”服務(wù)器虛擬化軟件，另外組合VMware VCenter Server管理主機(jī)，學(xué)生通過瀏覽器可以訪問其數(shù)據(jù)中心。

（2）服務(wù)器虛擬化架構(gòu)

我們順應(yīng)高校校園一卡通的發(fā)展與應(yīng)用需求，將配置較高的服務(wù)器組合原有的服務(wù)器，以數(shù)據(jù)中心為媒介建立虛擬化的服務(wù)器，服務(wù)器可每個(gè)配備2塊光纖通道適配器，可降低主機(jī)的承載負(fù)荷量，進(jìn)一步提升系統(tǒng)的適用和運(yùn)行效率。

（3）存儲(chǔ)規(guī)劃

從某種程度上來講，存儲(chǔ)的規(guī)劃在性能上要考慮到其安全性，完整性，對(duì)于一些雜而亂的數(shù)據(jù)需要存儲(chǔ)，備份等，需要運(yùn)用數(shù)據(jù)中心的EMC存儲(chǔ)系統(tǒng)，虛擬機(jī)文件系統(tǒng)將集中存儲(chǔ)在FC-SAN中，種類不同的虛擬服務(wù)器會(huì)在存儲(chǔ)方面上減少單點(diǎn)故障，高校校園卡一卡通與虛擬技術(shù)的結(jié)合，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)將其劃分為兩個(gè)RAID GROUP，RAID GROUP 1，使之作為存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)盤，主機(jī)設(shè)備可為RAID 0，并將其具體劃分。

3、服務(wù)器虛擬化的效果

虛擬的服務(wù)器建立玩之后，我們可以將老式的，傳統(tǒng)的服務(wù)器逐步淘汰，減少服務(wù)器的數(shù)量，提升服務(wù)器的工作效率，使得虛擬服務(wù)器無論在應(yīng)用方面還是在穩(wěn)定性方面較傳統(tǒng)的服務(wù)器有顯著的提升作用，虛擬化技術(shù)可以整合物理資源，在校園一卡通的服務(wù)器上的運(yùn)用會(huì)更加完善。

四、校園“一卡通”系統(tǒng)的建設(shè)模式

高校中校園“一卡通”系統(tǒng)的建設(shè)模式通常分為三類模式：

1.國家或者高校的相關(guān)技術(shù)人員對(duì)其進(jìn)行管理，學(xué)校具有一定的主動(dòng)性。但在運(yùn)營期間若資金短缺或者學(xué)校的管理不當(dāng)，很容易在管理和技術(shù)方面上出現(xiàn)問題，發(fā)達(dá)地區(qū)的高校，資金周轉(zhuǎn)能力大一級(jí)管理方面比較有序的高校一般采用這種模式。

2.由銀行或者一些運(yùn)營商投資錢財(cái)，引用高科技技術(shù)來進(jìn)行管理，學(xué)校一把不需要進(jìn)行投資，運(yùn)營商通常會(huì)讓高校的老師去進(jìn)行管理，這樣會(huì)節(jié)約一些費(fèi)用。這種模式一般是民辦高校采用的模式，主要是民辦學(xué)校在資金以及管理方面都比較匱乏，與此同時(shí)這種模式也更加適合民辦學(xué)校。

3.折中模式，以學(xué)生為主要客戶，銀行對(duì)高校進(jìn)行投資，學(xué)校也給予銀行一些幫助，將推出一些技術(shù)人員以及廠商等于銀行合作，學(xué)?？梢?guī)劃一些建設(shè)，做一些整體的設(shè)計(jì)以及分布實(shí)施的策劃，實(shí)現(xiàn)學(xué)校的“一卡通”建設(shè)。在后期的工作中主要以“一卡通”為主，以身份證和手機(jī)APP開發(fā)相關(guān)的功能和應(yīng)用，促進(jìn)了校園的“一卡通”在通訊領(lǐng)域中不斷地發(fā)展，鑒于這種運(yùn)營的優(yōu)勢(shì)，絕大部分高校都會(huì)采用這種這種模式，持續(xù)不斷地找到新的業(yè)務(wù)增值點(diǎn)，達(dá)到互惠互利的最終目的。

五、VMware vSphere服務(wù)器虛擬化在高校校園一卡通中的應(yīng)用

在一卡通的建設(shè)中，我們采用HP R690服務(wù)器，加上構(gòu)筑的虛擬化資源服務(wù)器，通過相關(guān)的服務(wù)器劃分相應(yīng)的功能服務(wù)器，總體資源利用率在在30%左右，使用了64個(gè)CPU和128G的內(nèi)存，可以運(yùn)用動(dòng)態(tài)的服務(wù)資源，我們可以保障業(yè)務(wù)的安全運(yùn)行。相較于傳統(tǒng)的一卡通的服務(wù)器，在數(shù)量上我們節(jié)約了硬件服務(wù)器的數(shù)量，在速度上比虛擬服務(wù)器比物理服務(wù)器更快，難度上更是大大節(jié)省了人力和物力的資源，促進(jìn)了業(yè)務(wù)的不斷的運(yùn)行，使一卡通在虛擬服務(wù)器中既安全又可靠地運(yùn)行下去。

六、“一卡通”服務(wù)器虛擬化的具體規(guī)劃及實(shí)施

1.數(shù)據(jù)庫服務(wù)器升級(jí)規(guī)劃及其實(shí)施

虛擬化的校園“一卡通”絕大部分是引入虛擬技術(shù)，但也有一些數(shù)據(jù)是以“物理資源”的形式存在的，以前核心數(shù)據(jù)通常使用富士通，在后續(xù)的使用的過程中由于其成本較高，可以用PC替換之前的服務(wù)器，進(jìn)一步提高工作效率，在配備存儲(chǔ)方面看，我們可將一些日志以及不同的文件邏輯分區(qū)，備份也可以遠(yuǎn)程操作，可在本地和NAS各存儲(chǔ)一份，提高虛擬化服務(wù)器“一卡通”的適用性和穩(wěn)定性。

2.非數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的規(guī)劃及實(shí)施

核心數(shù)據(jù)庫的服務(wù)器基本上是以物理資源存在的，而其他數(shù)據(jù)則是以虛擬化的技術(shù)引用過來的，我們可以利用相關(guān)的組件建立一套完整的數(shù)據(jù)中心，可從不同的角度來看，對(duì)服務(wù)器的虛擬化進(jìn)行一系列的規(guī)劃。下面從主機(jī)和組件等方面的虛擬化進(jìn)行規(guī)劃。

（1）從“一卡通”服務(wù)器的穩(wěn)定性考慮，主機(jī)集群規(guī)劃實(shí)施

在一卡通的系統(tǒng)中，通常會(huì)有多個(gè)前置服務(wù)器，有時(shí)為了服務(wù)器的流暢，需要加入一些生產(chǎn)服務(wù)器和測試服務(wù)器，這樣就可以創(chuàng)立一個(gè)主機(jī)群，會(huì)有多個(gè)主機(jī)運(yùn)行，如果一個(gè)主機(jī)出現(xiàn)故障，主機(jī)上的虛機(jī)就會(huì)遷移到另外的計(jì)算機(jī)上，做到一個(gè)及時(shí)替補(bǔ)的作用，又不會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)癱瘓，會(huì)正常運(yùn)行下去。即便在增加服務(wù)器的情況下，只要?jiǎng)?chuàng)建虛擬機(jī)便可運(yùn)行。

（2）一卡通服務(wù)器備份及資源需求動(dòng)態(tài)變化角度-組件功能規(guī)劃與應(yīng)用

通常一卡通的信息會(huì)有一個(gè)備份，這就需要服務(wù)器尤其是Web服務(wù)器，可將其備份，使其信息數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，學(xué)生偶爾會(huì)有丟失一卡通，則會(huì)通過掛失業(yè)務(wù)來找到它。另外，也會(huì)出現(xiàn)服務(wù)器服務(wù)突然中斷，相關(guān)技術(shù)人員可以通過備份迅速找到另一臺(tái)以達(dá)到代替的效果，可實(shí)現(xiàn)一卡通的快速支付與應(yīng)用。

一卡通通常作為消費(fèi)類的一種工具，辦理業(yè)務(wù)會(huì)有高峰和低谷之分，特別是在高峰期間，服務(wù)器需要不斷地去處理大量的交易流水，這種情況對(duì)于運(yùn)行會(huì)有一定的負(fù)荷量，而虛擬化技術(shù)則會(huì)自動(dòng)調(diào)配，會(huì)創(chuàng)建動(dòng)態(tài)的DRS，達(dá)到運(yùn)營的動(dòng)態(tài)平衡，使處理業(yè)務(wù)的高峰期的服務(wù)器正常運(yùn)行。

（3）一卡通服務(wù)器運(yùn)行管理角度-虛擬化服務(wù)器運(yùn)行管理規(guī)劃及實(shí)施

用VMware vCenter Operations Management Suite 組件，監(jiān)控vCenter Server ESXi主機(jī)，相關(guān)技術(shù)人員可以從中了解虛擬機(jī)的具體運(yùn)行情況，依據(jù)運(yùn)行情勢(shì)可初步判斷主機(jī)，虛擬機(jī)和存儲(chǔ)的一些聯(lián)系，由此可推斷出整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況。

（4）一卡通安全穩(wěn)定角度-虛擬化網(wǎng)絡(luò)與存儲(chǔ)的規(guī)劃及實(shí)施

一卡通作為大眾使用的消費(fèi)工具，包含有重要的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)以及傳輸對(duì)服務(wù)器有了一定的要求，虛擬化的服務(wù)器在這兩方面都會(huì)達(dá)到一定的保障，因此這為高校學(xué)生的服務(wù)提供了很大的便利。

七、實(shí)施服務(wù)器虛擬化，提升“一卡通”服務(wù)水平

首先，虛擬化的管理很大程度上可以節(jié)省很多的環(huán)節(jié)，不論是從人力還是物力，都可以免去許多的不必要環(huán)節(jié)，譬如購買硬件配置等，既不需要再去購買，也可以同時(shí)節(jié)省了人力。只需要安裝上一臺(tái)服務(wù)器就可以對(duì)其進(jìn)行管理，省時(shí)省力，可謂是一舉兩得。另外，使用虛擬化的管理體系也可以增加穩(wěn)定性與可靠性，人們可以根據(jù)所需的情況來決定虛擬機(jī)的配置，這樣就可以極大的提升高校信息化服務(wù)的整體水平，當(dāng)增加了一個(gè)應(yīng)用的時(shí)候，人們只需要增加一個(gè)服務(wù)器即可，不再像以前那樣的動(dòng)用許多的人力物力才可以完成，而且效率也比之前高了許多。最后，我們來說說如何具體的操作，與之前的在管理一卡通時(shí)同時(shí)要管理硬件、服務(wù)器以及其他設(shè)備不同，一卡通的管理人員無需再去管理后者，只需管理自己的業(yè)務(wù)，當(dāng)需要服務(wù)器時(shí)，只需向虛擬機(jī)發(fā)起申請(qǐng)就可以，所以它極大的提高了效率，也減輕了一卡通管理人員的負(fù)擔(dān)。通過以上三點(diǎn)的論述，虛擬化管理已經(jīng)是在管理上是必不可少的了，它提高了效率，減輕了管理人員的負(fù)擔(dān)，給整個(gè)的一卡通管理帶來了極大的便利，提高了一卡通的服務(wù)水平，在高校中，一卡通服務(wù)水平的提升可以直接給學(xué)生及老師帶來許多的方便，學(xué)生和老師僅使用一張一卡通就可以做任何的事情，非常的方便，這也就提高了高校里的整體的生活水平。

八、結(jié)束語

虛擬化技術(shù)在一卡通中的應(yīng)用，逐漸改變了一卡通服務(wù)器的配備方式，對(duì)于其服務(wù)性能在穩(wěn)定性，靈活性以及可擴(kuò)展性都有很大的提升。就目前情況而言，虛擬化技術(shù)引入到一卡通當(dāng)中，且對(duì)服務(wù)器進(jìn)行升級(jí)，我們已經(jīng)體會(huì)到虛擬化高校中校園"一卡通"系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，服務(wù)質(zhì)量也在逐漸提升，但在使用的過程中其穩(wěn)定性以及安全性還有待增強(qiáng)，我們相信技術(shù)的進(jìn)步會(huì)使得虛擬化技術(shù)和產(chǎn)品逐漸提升高校信息化服務(wù)水平。

〔參 考 文 獻(xiàn)〕

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〔2〕劉百祥.面向校園信息化業(yè)務(wù)特征的虛擬化平臺(tái)架構(gòu)〔J〕.中國高等教育學(xué)會(huì)教育信息化分會(huì)第十二次學(xué)術(shù)年論文集，2014.

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〔責(zé)任編輯：侯慶?！?/p>