服務器虛擬化技術在民辦高校經(jīng)管實驗中心的應用探究

彭紅旭

摘要：在民辦高校實驗室建設資金有限的情況下，打破傳統(tǒng)將各種教學軟件和資源安裝在多個服務器上的部署方式，僅在購置高配置、高性能服務器的基礎上，采用服務器虛擬化技術創(chuàng)建相互獨立的多個虛擬服務器，搭建高效的實驗教學平臺，保障經(jīng)管各專業(yè)實驗教學順利開展。該文結合民辦高校經(jīng)管實驗中心的特點，分析了其服務器應用的現(xiàn)狀與問題，提出了有效的解決方案。

關鍵詞：服務器虛擬化;經(jīng)管實驗中心;實驗教學

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）15-0112-02

當前民辦本科高校大多定位于培養(yǎng)應用人才，經(jīng)管專業(yè)的實驗教學模式已從過去的“單一手工”實驗轉變?yōu)椤胺掌?計算機+教學軟件模擬演練”實驗，實驗實訓課程越來越多，各種模擬教學軟件都運用于實驗課堂，對實驗教學環(huán)境和設備的要求越來越高[1]。但投資方對于教學經(jīng)費的投入?yún)s很有限，很多實驗設備不能滿足實際教學的需要，服務器數(shù)量不僅配置不高而且數(shù)量有限，一臺服務器上安裝了十幾款教學軟件，經(jīng)常出現(xiàn)軟件沖突或者死機現(xiàn)象，為了解決這一問題，將服務器虛擬化技術應用于民辦高校經(jīng)管實驗中心很有必要。

1 當前民辦高校經(jīng)管實驗中心及服務器使用概況

1.1 民辦高校經(jīng)管實驗中心特點

1.1.1 經(jīng)管實驗中心實驗、實訓教學任務量大

民辦高校經(jīng)管類專業(yè)設置較多，各專業(yè)設置的實驗課程、實驗項目也比較多。以文華學院經(jīng)管學部為例，在2020-2021學年度共開設40門左右實驗課，這些實驗課所包含的實驗項目數(shù)多達368個，實驗學時6198，同時學生課外作業(yè)練習及專業(yè)大賽實訓學時近630學時。要完成如此之多的實驗實訓課程任務，必須購置相當數(shù)量的教學軟件。截至2021年底，文華學院經(jīng)管學部共購買實驗教學模擬軟件20余款，免費下載安裝使用軟件10余款。將這么多的教學軟件安裝在服務器上，保障教師和學生在實驗實訓過程中順利進行，是文華學院經(jīng)管學部實驗中心急需解決的重要問題。

1.1.2 經(jīng)管實驗中心教學軟件類型

目前經(jīng)管專業(yè)實驗教學軟件共有三種類型：單機版、C/S模型、B/S模型，單機版的軟件主要是將安裝文件直接裝在PC機上，教師和學生在實驗室的電腦上進行操作。C/S模型的軟件是客戶端/服務器結構，軟件的服務器端裝在服務器上，客戶端則裝在實驗室PC機上。B/S模型的軟件是瀏覽器/服務器結構，將軟件安裝程序全部安裝在服務器上，教師和學生通過瀏覽器訪問，當前經(jīng)管專業(yè)大多數(shù)的教學軟件均采用這種結構，既方便又快捷。在安裝各種類型教學軟件時要考慮軟件是否沖突、運行速度是否順暢等因素，因此對服務器的配置、架構和設置要進行合理的安排。

1.1.3 經(jīng)管實驗中心教學軟件安裝所需的環(huán)境不同

每一款教學軟件在安裝時所需的配置環(huán)境都會有一定的差別。有的教學軟件安裝時需要低版本的數(shù)據(jù)庫，并且還要打補丁，有的教學軟件則需要高版本的數(shù)據(jù)庫，不需要打補丁。如果將這些教學軟件都安裝在相同的配置環(huán)境下，就會出現(xiàn)軟件沖突、應用服務報錯等現(xiàn)象，從而影響實驗教學。如果在一臺服務器只安裝一款教學軟件，就會造成服務器資源浪費。

1.2 民辦高校經(jīng)管實驗中心服務器使用存在的問題

民辦高校經(jīng)管實驗中心服務器在日常使用過程中，主要存在的問題有以下幾點。

1）服務器利用率不均衡。某些特色專業(yè)實驗室配備的服務器不僅配置較高而且數(shù)量較多，但實際上這些服務器在使用過程中，一臺高配置物理服務器僅安裝1-2款軟件，甚至有的服務器只是偶爾用來安裝測試軟件。一旦長期出現(xiàn)這樣的情況，那么資源就形成大量浪費，不能夠得到合理利用[2]。而有的專業(yè)的實驗室服務器遠遠不夠用，不僅數(shù)量少，而且配置也較低，一臺物理服務器安裝多款教學軟件，在實驗教學過程中，一旦訪問服務器的人數(shù)過多，服務器就會出現(xiàn)卡頓甚至死機等現(xiàn)象，嚴重影響實驗教學。

2）服務器獨立運行。各個專業(yè)實驗室都有自己的服務器，僅安裝本專業(yè)相應課程的應用服務、測試軟件、教學軟件，一旦出現(xiàn)故障，就需要實驗中心技術員逐個調試，某些資源和應用服務不能整合在一起，更不能夠統(tǒng)一管理，統(tǒng)一使用。

3）軟件不兼容。一臺物理服務器安裝多個應用服務或者多款教學軟件時，由于這些應用服務或者教學軟件大多來自不同的廠商，它們的研發(fā)過程不一定相同，其所需的配置環(huán)境也不一樣，那么在安裝或使用時就會出現(xiàn)不兼容或者卡頓現(xiàn)象。

4）服務器設備陳舊，運行不穩(wěn)定。服務器一旦使用年限過長，其內部的設備器件自然就會老化，在使用時，就會出現(xiàn)這樣或那樣的故障，而影響實驗教學。

5）放置服務器房間的環(huán)境有待改善。服務器一旦投入使用，一般情況下都要長期開著，保障其能夠隨時被訪問。由于自然界的天氣規(guī)律是冬暖夏涼，所以必須為安放服務器的房間配置相應設備，保障其處于一個恒溫、恒濕的環(huán)境，讓服務器能夠安全、高效運行，保障實驗、實訓順利進行。

總的說來，在信息技術高速發(fā)展的今天，為了解決當前民辦高校服務器使用時所存在的種種問題，提高服務器的利用率，保障實驗實訓教學順利進行，必須引進服務器虛擬化技術，將各種資源整合在一起，搭建一個高效的平臺，更好地服務實驗教學。

2 服務器虛擬化技術的實施

服務器虛擬化主要是指將位于不同地點的服務器集中在一起，然后在服務器上安裝ESXI系統(tǒng)，待此系統(tǒng)安裝完畢后，創(chuàng)建多個虛擬機并對虛擬機進行相應設置，最后在每個虛擬機上安裝操作系統(tǒng)、應用服務和軟件。每臺虛擬機都有自己獨立的CPU 和內存，彼此之間相互獨立，互不干擾。

2.1 服務器虛擬化的設計原則

1）提高效率，減少成本。服務器虛擬化平臺搭建時應選擇合理的設計方案，既要提高服務器的利用率，同時也要減少硬件投入，降低能耗成本。

2）簡化管理，易于維護。服務器虛擬化使技術員在系統(tǒng)進行定期維護或升級前通過重新分配工作量從而減少了維護修理的時間。通過虛擬服務器與桌面以及物理平臺之間的移動提高了反應時間，從而不會影響到用戶的使用。

3）提高穩(wěn)定性和安全性。虛擬化系統(tǒng)在設計或者選用時一定要全方位、多角度綜合考慮，選擇一種最優(yōu)方案，保障虛擬系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通過設計安全防火墻，制定合理的安全防護策略，確保系統(tǒng)和平臺使用時的安全性。

2.2 服務器虛擬化技術的實施過程

服務器虛擬技術的應用主要分為兩大類：硬件虛擬化技術和軟件虛擬化技術。硬件虛擬化技術是運用動態(tài)分區(qū)技術將服務器分割為多個具有獨立CPU、內存、存儲空間等的虛擬機，在每個虛擬機上安裝適宜的操作系統(tǒng)、應用軟件。軟件虛擬化技術是在服務器的硬件系統(tǒng)和操作系統(tǒng)之間安裝一個軟件系統(tǒng)，操作系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)之間的通信，通過此系統(tǒng)聯(lián)系起來[3]。軟件虛擬化技術應用時，可以同時支持多個不同結構的操作系統(tǒng)的運行，使服務器的利用率得到較大的提高。

目前使用較多的軟件虛擬化技術是VNware公司基于云計算推出的一套企業(yè)級虛擬化解決方案vSphere[4]，其核心組件為ESXi。VNwarev Sphere軟件服務器虛擬化技術的實施可以分為以下幾步：第一步：在服務器上安裝ESXI系統(tǒng)（如圖1所示）。ESXi在安裝過程中，首先開啟vmware新建虛擬機，然后編輯虛擬機設置，選擇ESXi鏡像，確定啟動，放入ESXi安裝盤，開始安裝。第二步：為已安裝好EXSi系統(tǒng)的服務器配置IP地址，然后用另外一臺電腦（IP要和ESXi服務器的IP地址在同一局域網(wǎng)內）通過瀏覽器訪問服務器創(chuàng)建虛擬機，虛擬機創(chuàng)建之前，先要對虛擬機進行相關設置，選擇合適的虛擬機CPU、劃分物理內存、選擇虛擬機顯卡、網(wǎng)絡模式、操作系統(tǒng)類型等（如圖2）。第三步：在創(chuàng)建好的虛擬機上安裝對應的操作系統(tǒng)，同時安裝相關應用軟件和服務。第四步：對已搭建好的虛擬化平臺進行測試與調試。

2.3 服務器虛擬化技術在經(jīng)管實驗中心的應用

文華學院經(jīng)管學部實驗中心目前共有服務器8臺，其中有4臺服務器配置較高，4臺服務器配置較低且已使用多年，為此選擇配置較高的4臺服務器用于搭建服務器虛擬化平臺。實施步驟如下：

第一步：整體規(guī)劃與資源分配，搭建服務器集群平臺。首先選定并配置一間合理房間，此房間必須滿足下列條件：1）恒溫，恒濕;2）網(wǎng)速要快，訪問權限要極其靈活。將選好的4臺服務器放置在該房間內，并且使用服務器柜搭建好，用相關線纜將其連接好。然后將4臺服務器安裝ESXI系統(tǒng)，安裝完畢后與存儲區(qū)域網(wǎng)絡相連接。

第二步：創(chuàng)建并設置虛擬機。根據(jù)各專業(yè)實驗教學軟件安裝環(huán)境的要求，共創(chuàng)建12個虛擬機，并對虛擬機的CPU、內存、存儲空間進行設置，然后在每個虛擬機上安裝相應的操作系統(tǒng)、應用服務、數(shù)據(jù)庫。

第三步：將這些實驗教學軟件分類整理，將專業(yè)接近、安裝環(huán)境大致相同的教學軟件裝在同一虛擬服務器上面（最多裝3款教學軟件）。教學軟件安裝完成后，對虛擬服務器平臺進行相關設置和系統(tǒng)測試，保障實驗教學在各個時間段高效、快速、順利進行。

虛擬服務器在安裝和調試過程中，要注意以下幾個問題：

1）虛擬機系統(tǒng)動態(tài)遷移[5]。在某個時間段，一旦學生和教師的訪問量非常大時，虛擬服務器此時的運算量就會很大，這個時候應該擴大虛擬機的資源，讓空閑的虛擬服務器的資源接收此虛擬服務器的運算業(yè)務，幫助其承擔部分負荷。實驗中心實驗員在進行服務器故障檢修時，可將需要檢修虛擬服務器上的應用服務遷移到另一臺物理服務器上運行，而不是直接停掉服務器上的所有服務。

2）制定精準防護策略，確保整個平臺內所有設備、應用服務、教學軟件的安全。首先層層加密，對于服務器主機、虛擬機、登錄界面、數(shù)據(jù)庫均要設置相應密碼;其次設置合理的安全組策略，關鍵區(qū)域訪問權限級別一定要高;最后管理人員要定期檢查，打補丁，查殺病毒，適時更新防護策略。

3）采用高效的存儲方式，確保數(shù)據(jù)安全。在服務器虛擬化平臺內，每臺虛擬機的數(shù)據(jù)都集中保存在共享存儲設備中[6]， 如果某一臺服務器發(fā)生故障， 業(yè)務數(shù)據(jù)也不會丟失， 管理人員運用vSphere Vmotion軟件進行遷移后，虛擬機繼續(xù)正常運行。

3 結束語

針對當前民辦高校經(jīng)管實驗中心實驗教學資源不足、資金短缺等情況，應用服務器虛擬化技術構建高效實驗教學平臺，確保各專業(yè)教學模擬軟件穩(wěn)定、高效運行，提高了服務器資源的利用率和實驗技術員的管理效率，為學校節(jié)約了資源，降低了成本。同時還能更好地滿足實驗教學在復雜性、多樣性等方面的需要。隨著信息技術高速發(fā)展，服務器虛擬化技術將會越發(fā)完善，在實際應用中，其解決相關問題的能力也會越來越強。

參考文獻：

[1] 吳慧婷.服務器虛擬化技術在高校實驗室的應用研究[J].電腦知識與技術，2015，11（28）：186-188.

[2] 何蕾.高校經(jīng)濟系實驗室服務器虛擬化的建設[J].大眾科技，2015，17（2）：129-130，143.

[3] 孫晨陽.服務器虛擬化技術與應用[J].科學大眾：科學教育， 2014（3）：169-170.

[4] 趙爽，董宗然.基于VMware vSphere的分布式協(xié)同軟件測試平臺構建[J].沈陽工業(yè)大學學報，2019，41（6）：648-653.

[5] 廖國龍，王晉明.虛擬機動態(tài)遷移技術及優(yōu)化研究[J].現(xiàn)代計算機（專業(yè)版），2016（5）：41-44.

[6] 孫玉良，黃漫紅.虛擬服務器技術在高校經(jīng)管類實驗中心的應用[J].實驗科學與技術，2018，16（2）：174-180.

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