基于Xen的中小學(xué)校園網(wǎng)服務(wù)器虛擬化建設(shè)研究

蘇廣

【摘 要】服務(wù)器虛擬化技術(shù)可以降低服務(wù)器投入，實(shí)現(xiàn)“一個(gè)應(yīng)用，一臺(tái)服務(wù)器”的需求，該技術(shù)是校園網(wǎng)數(shù)據(jù)中心建設(shè)的趨勢(shì)。本文基于Citrix Xen技術(shù)架構(gòu)，介紹了中小學(xué)服務(wù)器虛擬化的背景、Xen服務(wù)器虛擬化技術(shù)概述、基于Xen的服務(wù)器虛擬化步驟、合理地設(shè)計(jì)和規(guī)劃使服務(wù)器虛擬化技術(shù)更能發(fā)揮效用等關(guān)于中小學(xué)服務(wù)器虛擬化的建設(shè)研究。

【關(guān)鍵詞】服務(wù)器虛擬化 校園網(wǎng)建設(shè) Xen虛擬化

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2016）09B-0163-02

一、中小學(xué)服務(wù)器虛擬化的背景

目前中小學(xué)教育信息化服務(wù)平臺(tái)呈現(xiàn)出百花齊放的現(xiàn)狀，這是基礎(chǔ)教育融入信息社會(huì)的必然趨勢(shì)，只有平臺(tái)和資源都豐富了，才能更好地實(shí)現(xiàn)教育現(xiàn)代化。常見(jiàn)的平臺(tái)有學(xué)校管理系統(tǒng)、選課系統(tǒng)、成績(jī)分析系統(tǒng)、OA系統(tǒng)、資源庫(kù)、電子圖書(shū)系統(tǒng)、命題改卷系統(tǒng)、學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)、教師培訓(xùn)系統(tǒng)、多媒體點(diǎn)播平臺(tái)、家校聯(lián)系平臺(tái)、校園網(wǎng)站等。在學(xué)校信息化的建設(shè)和發(fā)展過(guò)程中，應(yīng)用平臺(tái)會(huì)越來(lái)越多，這些應(yīng)用給服務(wù)器造成的負(fù)擔(dān)也越來(lái)越重。這就帶來(lái)了很多數(shù)據(jù)中心的管理問(wèn)題，例如常會(huì)遇到以下情況：一是信息化應(yīng)用越來(lái)越多，于是為每一種應(yīng)用配上一臺(tái)專用的服務(wù)器，采購(gòu)成本很高，而服務(wù)器容易造成浪費(fèi)。例如選課系統(tǒng)一個(gè)學(xué)期只用一次，但是由于并發(fā)量大，所以對(duì)服務(wù)器的要求非常高。若該服務(wù)器只用于選課，平時(shí)只能閑置。二是對(duì)于性能好而利用率不高的服務(wù)器，可以同時(shí)安裝幾個(gè)應(yīng)用，雖然避免了浪費(fèi)，但是又容易產(chǎn)生軟件不兼容，發(fā)生軟件沖突又難以隔離。三是服務(wù)器硬件出現(xiàn)故障或數(shù)據(jù)遭受破壞，重新安裝和遷移數(shù)據(jù)非常困難。

那么如何才能提高服務(wù)器利用率，降低采購(gòu)和運(yùn)營(yíng)成本，根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)劃分硬件資源，并能加快部署速度，實(shí)現(xiàn)高可用性呢？服務(wù)器虛擬化技術(shù)為我們解決了以上問(wèn)題。

二、Xen服務(wù)器虛擬化技術(shù)概述

XenServer是基于思杰（Citrix）公司推出的一款開(kāi)源的服務(wù)器虛擬化平臺(tái)。它可以直接在裸機(jī)上進(jìn)行安裝并引導(dǎo)啟動(dòng)計(jì)算機(jī)。XenServer以自身的功能強(qiáng)大、部署簡(jiǎn)易和安全可靠等特點(diǎn)，被業(yè)界認(rèn)可并在企業(yè)中廣泛使用。

如圖1，在Xen技術(shù)架構(gòu)下，物理服務(wù)器不是孤立的，所有的服務(wù)器硬件資源被建成一個(gè)個(gè)資源池，同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備能被多臺(tái)物理機(jī)共享，它也可以成為池的存儲(chǔ)資源。資源池建成后，再根據(jù)服務(wù)器的資源需求和業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)靈活地從各個(gè)池中創(chuàng)建出一臺(tái)臺(tái)服務(wù)器虛擬機(jī)。這種在池中創(chuàng)建虛擬機(jī)的模式，實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器硬件資源的統(tǒng)一管理。

資源池中虛擬出服務(wù)器也成為了服務(wù)器高可用性的基礎(chǔ)。這種高可用的實(shí)現(xiàn)方案是即使某臺(tái)物理服務(wù)器宕機(jī)，運(yùn)行在該物理主機(jī)上的虛擬機(jī)也可以動(dòng)態(tài)遷移到該池中其他可用的物理主機(jī)上，保證了服務(wù)的持續(xù)性。

三、基于Xen的服務(wù)器虛擬化步驟

經(jīng)過(guò)實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，利用Xen技術(shù)架構(gòu)來(lái)建設(shè)高可用的服務(wù)器虛擬化平臺(tái)，可以按以下六步完成。

（一）選擇符合條件的服務(wù)器

適合建立池的服務(wù)器應(yīng)該滿足以下條件：第一，同一個(gè)池所有的CPU必須屬于同一品牌。第二，所有的CPU支持虛擬化技術(shù)并啟用虛擬化功能。第三，所有CPU具有相同的功能集，否則不利于虛擬機(jī)實(shí)時(shí)遷移。

（二）安裝XenServer和XenCenter

從http：//xenserver.org/網(wǎng)站可以免費(fèi)下載XenServer的ISO映像文件，刻錄成CD-ROM后直接用光盤(pán)引導(dǎo)服務(wù)器安裝即可。服務(wù)器上安裝了XenServer后，就具備了Xen服務(wù)器虛擬化的功能。

為了方便用戶，思杰還免費(fèi)提供一套基于Windows操作系統(tǒng)的圖形化控制軟件—— XenCenter。XenCenter適合在管理員的PC電腦上安裝，用來(lái)進(jìn)行日常管理和維護(hù)工作，并且XenCenter還有著完善的中文版界面和幫助文件，適合國(guó)人使用。

（三）配置網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)高可用

Xen的的高可用（HA）功能可以在宿主物理機(jī)發(fā)生故障的時(shí)候，將虛擬機(jī)從故障機(jī)轉(zhuǎn)到正常服務(wù)器上，保證服務(wù)的持續(xù)運(yùn)行，減少停止服務(wù)時(shí)間。對(duì)于一些使用率高的應(yīng)用，高可用性是非常重要的。

Xen的高可用性功能，要求存儲(chǔ)庫(kù)可以在資源池中的各服務(wù)器之間共享，不能只用本機(jī)的硬盤(pán)作為存儲(chǔ)磁盤(pán)，因此必須建立可網(wǎng)絡(luò)共享的存儲(chǔ)庫(kù)，以便于虛擬機(jī)故障遷移。XenServer網(wǎng)絡(luò)共享虛擬存儲(chǔ)磁盤(pán)可選的技術(shù)有三種：NFS、軟件iSCSI和硬件HBA。因此，若要保證應(yīng)用的可靠性，必須部署有網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備。

（四）創(chuàng)建資源池

創(chuàng)建資源池分為三步：第一，執(zhí)行新建池命令；第二，指定池主服務(wù)器；第三，添加服務(wù)器到該池中。其中，池主服務(wù)器是所有XenServer數(shù)據(jù)交換的核心節(jié)點(diǎn)，它一旦因故關(guān)閉，在指定其他某個(gè)成員作為新的池主服務(wù)器之前，池將不可用。因此，在創(chuàng)建池時(shí)，務(wù)必指定一臺(tái)可靠的物理服務(wù)器作為池主服務(wù)器。但是，在啟用高可用性的資源池中，池主服務(wù)器失效或關(guān)閉時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)指定新的池主服務(wù)器，從而避免了單點(diǎn)故障問(wèn)題。

（五）創(chuàng)建虛擬機(jī)

Xen支持多種方式創(chuàng)建虛擬機(jī)：從模板創(chuàng)建、從快照創(chuàng)建、復(fù)制現(xiàn)有VM和導(dǎo)入之前創(chuàng)建過(guò)的VM等。創(chuàng)建的步驟非常簡(jiǎn)單，只需在XenCenter中根據(jù)向?qū)б啦襟E建立即可。

特別注意，在裝完虛擬機(jī)的操作系統(tǒng)后，必須在每個(gè)虛擬機(jī)上安裝 XenServer Tools，否則會(huì)顯著降低 VM 的性能。XenServer Tools軟件是XenCenter自帶的，無(wú)須另外下載，將XenTools映像文件掛載到虛擬機(jī)的光驅(qū)中就能安裝。

（六）備份虛擬機(jī)

在每臺(tái)虛擬機(jī)裝好系統(tǒng)和配置完應(yīng)用后，建議將虛擬機(jī)進(jìn)行導(dǎo)出并備份到專用的存儲(chǔ)器上妥善保存，避免池中服務(wù)器遭受災(zāi)難性損壞后難以恢復(fù)資源池。

四、合理地設(shè)計(jì)和規(guī)劃使服務(wù)器虛擬化技術(shù)更能發(fā)揮效用

在中小學(xué)校園網(wǎng)數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用中，服務(wù)器虛擬化的技術(shù)優(yōu)勢(shì)并不是絕對(duì)的。比如，只有服務(wù)器而沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)，即使服務(wù)器虛擬化了，也不能保證高可用性；軟件需要使用硬件加密狗，但虛擬機(jī)安裝加密狗驅(qū)動(dòng)只能使用物理機(jī)和虛擬機(jī)穿通的方法，這綁定了虛擬機(jī)運(yùn)行的宿主物理機(jī)，不利于高可用和遷移；無(wú)法把多臺(tái)服務(wù)器虛擬成一臺(tái)服務(wù)器來(lái)提高性能。解決這些問(wèn)題關(guān)鍵在于對(duì)服務(wù)器虛擬化技術(shù)的理解和合理的使用。網(wǎng)絡(luò)中心的設(shè)計(jì)和規(guī)劃都要以人為本，不能單純追求服務(wù)器虛擬化而不切實(shí)際。

針對(duì)中小學(xué)校園網(wǎng)數(shù)據(jù)中心，若要采用服務(wù)器虛擬化技術(shù)，在規(guī)劃時(shí)有以下幾條建議：

1.一個(gè)資源池最好只用同型號(hào)同配置的服務(wù)器，避免CPU功能損失或不兼容。

2.每個(gè)資源池應(yīng)有2臺(tái)以上服務(wù)器，以提高高可用性。

3.每個(gè)資源池應(yīng)配一個(gè)網(wǎng)絡(luò)共享存儲(chǔ)庫(kù)，操作系統(tǒng)安裝在網(wǎng)絡(luò)共享存儲(chǔ)庫(kù)內(nèi)。服務(wù)器硬盤(pán)也不宜浪費(fèi)，非重要的靜態(tài)文件可保存其中。

4.有些應(yīng)用或服務(wù)使用時(shí)就占用服務(wù)器70%以上資源的應(yīng)用，這種應(yīng)用應(yīng)直接安裝在物理主機(jī)上，避免虛擬化后反而降低服務(wù)器性能。

5.必須使用服務(wù)器特殊硬件接口的應(yīng)用，如需要安裝加密狗、短信貓的應(yīng)用服務(wù)。應(yīng)直接安裝在物理主機(jī)上，避免硬件接口讀寫(xiě)失敗。

五、結(jié)語(yǔ)

服務(wù)器虛擬化在中小學(xué)校園網(wǎng)中的應(yīng)用尚處于興起階段，學(xué)校校園網(wǎng)規(guī)劃必然要切合這個(gè)趨勢(shì)。但虛擬化也會(huì)給許多舊版的軟件平臺(tái)帶來(lái)各種影響，必須結(jié)合本校的實(shí)際情況，才能找到一套符合自己的模式。

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【作者簡(jiǎn)介】蘇 廣（1980— ），男，壯族，廣西南寧人，碩士，南寧市第三十六中學(xué)教師。

（責(zé)編 羅汝君）