服務(wù)器虛擬化技術(shù)在高校信息化建設(shè)中的應(yīng)用

蘇州百年職業(yè)學院 任學東

當前，高校普遍將信息化建設(shè)作為提高教學質(zhì)量和管理效率的重要手段。隨著信息系統(tǒng)數(shù)量的增加，如果高校仍采用傳統(tǒng)的系統(tǒng)部署方式，會導致數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器、交換機等硬件設(shè)備的數(shù)量不斷增加，而資源的利用率卻很低。近年來，服務(wù)器虛擬化技術(shù)發(fā)展很快并得到了廣泛應(yīng)用，為解決這些問題提供了有效的方法。本文將對服務(wù)器虛擬化技術(shù)進行介紹，并分析其在高校信息化建設(shè)中的應(yīng)用和優(yōu)勢。

隨著計算機技術(shù)的應(yīng)用和普及，高校信息化建設(shè)也得到了快速發(fā)展，依靠信息技術(shù)為手段進行的教學改革不斷深化，高校的教學和管理模式都發(fā)生了很大變化。相應(yīng)地，用于教學、科研及日常管理方面的應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)量越來越多，傳統(tǒng)方式下需要為每個應(yīng)用系統(tǒng)配置一臺專用的物理服務(wù)器，這會導致服務(wù)器、存儲設(shè)備、交換機等硬件設(shè)備的數(shù)量不斷增加。設(shè)備利用率低、能耗高、管理維護工作量大等問題變得越來越突出。高校很難繼續(xù)依靠傳統(tǒng)的方式來支撐教育信息化的發(fā)展，因此有必要探索新的解決方案。近年來，虛擬化技術(shù)發(fā)展很快，可以在單個物理服務(wù)器上安裝并獨立運行多個操作系統(tǒng)，利用虛擬化技術(shù)推動企業(yè)和高校信息化建設(shè)的發(fā)展已成為當前趨勢，日益受到信息技術(shù)人員的重視。

1 虛擬化技術(shù)

虛擬化是一種信息資源管理技術(shù)，即對諸如服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)和存儲之類的實際物理設(shè)備進行封裝和抽象，呈現(xiàn)出新的組成形態(tài)，這些新虛擬出的邏輯資源擺脫了原有資源物理地點和物理狀態(tài)方面的限制，從而使用戶可以更好地利用這些資源。在實際工作環(huán)境中，有些設(shè)備性能很高但利用率不足，而有些設(shè)備則性能較低難以滿足實際需要，虛擬化技術(shù)可以對這些物理設(shè)備進行封裝，重新組合成虛擬資源池，然后進行重新分配，從而實現(xiàn)對物理資源的共享。虛擬化技術(shù)可以提高IT資源的利用率和可用性，同時也便于對設(shè)備進行管理和維護，近年來，虛擬化技術(shù)已經(jīng)在很多方面得到了發(fā)展和應(yīng)用，其中就包括服務(wù)器領(lǐng)域。

針對服務(wù)器的虛擬化技術(shù)是將傳統(tǒng)物理服務(wù)器中的實體資源進行抽象，從而形成可以動態(tài)管理的虛擬資源池。在虛擬化系統(tǒng)架構(gòu)上可以通過管理軟件創(chuàng)建一個或多個虛擬機，并從資源池中分配一定數(shù)量的邏輯資源給虛擬機。每個虛擬機在功能上相當于一臺獨立的傳統(tǒng)物理服務(wù)器，可以單獨安裝操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。這樣就可以實現(xiàn)在一臺物理服務(wù)器上同時運行多個虛擬服務(wù)器的功能，大大提高了資源的利用率。

2 高校信息化建設(shè)中的常見問題

隨著教育信息化的發(fā)展，高校普遍具有多個業(yè)務(wù)系統(tǒng)，傳統(tǒng)方式下需要為每個業(yè)務(wù)系統(tǒng)至少配備一臺服務(wù)器，這會導致服務(wù)器以及相關(guān)輔助設(shè)備的數(shù)量不斷增加，進而產(chǎn)生很多問題。

資源利用率低。在業(yè)務(wù)系統(tǒng)的部署過程中，對服務(wù)器等設(shè)備的選型通常是根據(jù)供應(yīng)商和高校信息化人員的經(jīng)驗來判斷，為了降低風險，相關(guān)人員往往傾向于推薦性能偏高一些的設(shè)備，尤其是在具體要求不太明確的情況下更是如此。因此，高校數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器數(shù)量很大，但資源利用率卻往往很低，造成很大程度的浪費。

業(yè)務(wù)系統(tǒng)部署時間長。在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心環(huán)境中，部署新的業(yè)務(wù)系統(tǒng)通常需要經(jīng)過繁瑣的過程，從新設(shè)備的選型、購買到安裝和配置少則需要幾天多則需要幾周的時間，因此對新需求的響應(yīng)不夠靈活和及時。

容災(zāi)性能差。每個業(yè)務(wù)系統(tǒng)安裝在一臺服務(wù)器上，如果設(shè)備出現(xiàn)故障，業(yè)務(wù)系統(tǒng)也將無法使用。故障嚴重時，可能還要等供應(yīng)商安排工程師到現(xiàn)場更換零部件，甚至需要重新采購設(shè)備，對業(yè)務(wù)系統(tǒng)的影響很大。

能耗高。服務(wù)器數(shù)量的不斷增加，會給數(shù)據(jù)中心的空間、電源、空調(diào)等配套實施帶來很大的壓力，能耗也比較高。

管理維護不方便。數(shù)據(jù)中心的設(shè)備數(shù)量眾多，型號、規(guī)格也有所不同，增加了信息技術(shù)人員管理維護的難度和工作量。對服務(wù)器硬件進行升級時，通常需要先關(guān)閉服務(wù)器，導致用戶無法訪問業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

可以看出，傳統(tǒng)方式存在很多不足之處，高校需要探索新的技術(shù)和方法，來解決信息化過程中面臨的這些問題。近年來，虛擬化技術(shù)已逐漸成熟，功能越來越完善，為高校利用虛擬化技術(shù)提供了契機。

3 服務(wù)器虛擬化在高校的應(yīng)用

目前主流的服務(wù)器虛擬化產(chǎn)品有VMware的vSphere，Microsoft的Hyper-V和Citrix的XenServer，高?？梢愿鶕?jù)各自需要對這些產(chǎn)品進行選擇使用。

以Vmware vSphere為例，高?？梢圆少徎蚶矛F(xiàn)有的服務(wù)器來構(gòu)建新的虛擬化平臺。硬件資源到位后就可以開始安裝ESXi和vCenter等虛擬化軟件，對網(wǎng)絡(luò)、存儲等功能進行配置，然后開始構(gòu)建虛擬化群集（Cluster）。配置好群集后，還需要配置DRS（Distributed Resource Scheduler，分布式資源調(diào)度程序）和HA（High Availability，高可用性）。其中，DRS根據(jù)事先確定的業(yè)務(wù)優(yōu)先級來協(xié)調(diào)各物理服務(wù)器上的可用資源，實現(xiàn)負載均衡。當管理員需要在平臺中增加新的虛擬機時，DRS可以根據(jù)物理服務(wù)器的資源使用狀況來選擇合適的宿主服務(wù)器創(chuàng)建虛擬機。平時，DRS會持續(xù)監(jiān)控群集中的資源利用情況，必要時會給出虛擬機遷移建議，甚至可以實現(xiàn)自動遷移，這取決于管理員如何進行配置。DRS還可以在群集中資源利用不足的情況下關(guān)閉一些物理服務(wù)器以便降低能耗。HA功能則可以使虛擬機在其宿主服務(wù)器發(fā)生故障后自動在其它服務(wù)器上啟動，從而為虛擬機中運行的應(yīng)用程序提供自動、快速的故障恢復服務(wù)。vMotion是另一項重要的虛擬化技術(shù)，通過vMotion，管理員可以將虛擬機從宿主服務(wù)器上實時遷移到另一臺物理服務(wù)器上，期間無需關(guān)閉虛擬機，當管理員需要對某臺物理服務(wù)器進行維護時該功能特別有用，能夠維持業(yè)務(wù)系統(tǒng)的連續(xù)性。配置好虛擬化平臺后，管理員可以通過Converter軟件將傳統(tǒng)的物理服務(wù)器遷移到虛擬化平臺，遷移時可以根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的重要性以及對資源的需求情況將虛擬服務(wù)器指定給合適的資源池，并分配相應(yīng)的硬件資源。遷移后，管理員還可以根據(jù)資源監(jiān)控情況對虛擬服務(wù)器的資源進行調(diào)配，以確保業(yè)務(wù)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。如果需要部署新的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，管理員可以使用虛擬化技術(shù)中的模板功能來快速創(chuàng)建新的虛擬機，通常在模板中已經(jīng)裝好了操作系統(tǒng)、補丁程序，殺毒軟件、以及其它常用軟件，因此無需在新創(chuàng)建的虛擬機中重復這些安裝工作。管理員還可以選擇在一些關(guān)鍵時間點為虛擬機創(chuàng)建快照，當虛擬機中的操作系統(tǒng)或應(yīng)用程序發(fā)生問題時，就可以很方便地將該虛擬機的整個系統(tǒng)恢復到正常時的狀態(tài)。

4 高校引入服務(wù)器虛擬化的好處

將服務(wù)器虛擬化技術(shù)應(yīng)用到高校信息化建設(shè)中，具有以下一些好處：

提高資源的利用率。利用服務(wù)器虛擬化技術(shù)可以在一臺物理服務(wù)器上創(chuàng)建多個虛擬機，并且對硬件資源進行動態(tài)分配。與傳統(tǒng)的一個業(yè)務(wù)系統(tǒng)對應(yīng)一臺物理服務(wù)器的模式相比，減少了物理服務(wù)器的數(shù)量，有利于提高資源的利用率。

系統(tǒng)部署方便快捷。利用虛擬化管理平臺中的模板功能，管理員可以快速創(chuàng)建新的虛擬服務(wù)器，十分便捷，與傳統(tǒng)方式相比大大減少了系統(tǒng)部署時間。

容災(zāi)性能好。為了保持業(yè)務(wù)系統(tǒng)的連續(xù)性，高校應(yīng)盡量避免計劃外停機。當某臺物理服務(wù)器發(fā)生故障時，虛擬化管理系統(tǒng)可以將該服務(wù)器上運行的虛擬機遷移到其它服務(wù)器并自動啟動，從而使故障對業(yè)務(wù)系統(tǒng)的影響最小化。

業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間隔離性強。利用虛擬化技術(shù)便于為每個業(yè)務(wù)系統(tǒng)分配一個獨立運行的虛擬機和操作系統(tǒng)，保證了業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的隔離性，避免相互影響。

節(jié)約數(shù)據(jù)中心運維成本。將原本安裝在傳統(tǒng)服務(wù)器上的業(yè)務(wù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到虛擬化環(huán)境中，大大減少了物理服務(wù)器及相關(guān)輔助設(shè)備的數(shù)量，不但可以節(jié)約數(shù)據(jù)中心的空間和能耗，而且可以減少維護人員的工作量。

便于管理維護硬件資源。當需要升級和維護物理服務(wù)器時，可以將它上面的虛擬機都遷移到其它物理服務(wù)器上，等完成物理服務(wù)器的升級維護工作后再將虛擬機遷移回來，整個過程不需要關(guān)閉虛擬機，最大程度地避免了對業(yè)務(wù)系統(tǒng)的影響。

隨著服務(wù)器虛擬化技術(shù)的發(fā)展和完善，越來越多的高校將會把虛擬化技術(shù)引入信息化建設(shè)中，以解決傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心面臨的種種問題。高校的信息技術(shù)人員可以根據(jù)各校信息化建設(shè)的自身特點和需要，對虛擬化技術(shù)進行合理利用，以便改善對業(yè)務(wù)系統(tǒng)的支持能力，簡化日常管理維護工作，推動信息化建設(shè)的發(fā)展，為教育教學工作提供更好的服務(wù)。