服務(wù)器虛擬化在校園信息化建設(shè)中的應(yīng)用

王鑫

【摘要】隨著校園信息化建設(shè)的不斷深入發(fā)展，學(xué)校中心機(jī)房的服務(wù)器數(shù)量逐漸增多，管理難度越來越大。本文介紹了武漢市第一商業(yè)學(xué)校通過實施服務(wù)器虛擬化項目，降低了管理難度，提高了服務(wù)器的使用效率，提升了校園信息化的管理水平。

【關(guān)鍵詞】校園信息化；服務(wù)器虛擬化；VMware

【中圖分類號】G717；TP391.9 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B 【文章編號】2095-3089（2017）19-0281-02

隨著教育信息化的高速發(fā)展，各地中職學(xué)校在信息化建設(shè)和應(yīng)用方面不斷深入，數(shù)字化校園中各類應(yīng)用平臺也不斷上線，學(xué)校中心機(jī)房服務(wù)器數(shù)量也急劇增加。如何更有效的、合理的管理、分配這些服務(wù)器資源，提高服務(wù)器的利用率，是數(shù)字化校園建設(shè)中必須認(rèn)真解決的問題。[1]

一、武漢市第一商業(yè)學(xué)校數(shù)字化校園建設(shè)現(xiàn)狀

武漢市第一商業(yè)學(xué)校是一所專門培養(yǎng)中、高級商業(yè)人才的公辦全日制國家級重點普通中等職業(yè)學(xué)校，武漢市示范性中等職業(yè)學(xué)校。學(xué)校中心機(jī)房經(jīng)過幾年的建設(shè)，現(xiàn)有服務(wù)器10多臺，有購置多年的塔式服務(wù)器、機(jī)架服務(wù)器，也有近年來新購的刀片服務(wù)器。這些設(shè)備面向?qū)W校全體教師提供電子化教學(xué)平臺，面向全體學(xué)生提供教學(xué)資源平臺，面向各個部門提供OA辦公系統(tǒng)、即時通訊系統(tǒng)、教務(wù)系統(tǒng)、學(xué)工系統(tǒng)、迎新系統(tǒng)、人事系統(tǒng)、宿舍管理系統(tǒng)、學(xué)校網(wǎng)站等服務(wù)。由于建設(shè)時間、需求和經(jīng)費等原因，這些信息化系統(tǒng)在硬件平臺、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)等方面存在不同程度的差異。大多是采取傳統(tǒng)的一對一服務(wù)器部署模式。相當(dāng)數(shù)量的服務(wù)器，僅運行規(guī)模很小的B/S或C/S架構(gòu)的應(yīng)用程序，如OA辦公系統(tǒng)、網(wǎng)站等基礎(chǔ)服務(wù)類型，而新型的多核心處理器處于嚴(yán)重的空閑狀態(tài)，但這些空閑資源又無法被整合、利用。應(yīng)急處理響應(yīng)時間慢、服務(wù)保障差。當(dāng)故障發(fā)生時，運維人員在故障定位到服務(wù)器后，往往要花費數(shù)小時的時間，備份數(shù)據(jù)，更換硬件，重新安裝操作系統(tǒng)，重新安裝應(yīng)用軟件，重新導(dǎo)入以前備份的數(shù)據(jù)，并做各種安全加固。一次完整的故障處理到重新上線，恢復(fù)過程一般在4個小時左右。并且每增加一個應(yīng)用系統(tǒng)就需要增加一臺物理服務(wù)器，如此數(shù)量的服務(wù)器，造成了如下的眾多問題：

為了解決以上在學(xué)校信息化建設(shè)中出現(xiàn)的問題，學(xué)校引入了服務(wù)器虛擬化技術(shù)。

二、基于虛擬化技術(shù)的改造

（一）服務(wù)器虛擬化概述

將服務(wù)器物理資源抽象成邏輯資源，讓一臺服務(wù)器變成幾臺甚至上百臺相互隔離的虛擬服務(wù)器，不再受限于物理上的界限，而是讓CPU、內(nèi)存、磁盤、I/O等硬件變成可以動態(tài)管理的“資源池”，從而提高資源的利用率，簡化系統(tǒng)管理，實現(xiàn)服務(wù)器整合，讓IT對業(yè)務(wù)的變化更具適應(yīng)力--這就是服務(wù)器的虛擬化。[2]

多臺虛擬服務(wù)器共享物理服務(wù)器硬件資源，物理資源根據(jù)各個虛擬服務(wù)器的負(fù)載情況來進(jìn)行動態(tài)的分配和回收。從而提高了服務(wù)器資源的利用率，簡化了管理流程，提高了工作效率。

經(jīng)過前期的考察、調(diào)研，我校招標(biāo)采購使用了VMware軟件來實現(xiàn)服務(wù)器虛擬化。VMware虛擬化技術(shù)的工作原理是直接在物理主機(jī)上安裝一個管理軟件層，用來監(jiān)視和動態(tài)分配硬件資源。

（二）學(xué)校服務(wù)器虛擬化建設(shè)

我校將8臺華為的刀片服務(wù)器，作為虛擬化平臺的硬件，在每臺服務(wù)器上安裝VMware虛擬化軟件，采用VMware VSAN技術(shù)搭建VSAN存儲，實現(xiàn)服務(wù)器虛擬化。利用vSphere的HA、vMotion、DRS等功能構(gòu)建一個高可用的業(yè)務(wù)環(huán)境。運行在這個集群下的虛擬服務(wù)器可以動態(tài)的在各物理服務(wù)器之間遷移。并在其中任何一臺物理服務(wù)器出現(xiàn)故障的情況下其它物理服務(wù)器快速接管其上運行的業(yè)務(wù)；以保障業(yè)務(wù)高效連續(xù)。

虛擬化技術(shù)的引入，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)不會發(fā)生本質(zhì)上的顛覆，原先的架構(gòu)仍然是延續(xù)的。在數(shù)據(jù)中心機(jī)房的基礎(chǔ)設(shè)施方面，大大減少了需要維護(hù)和管理的設(shè)備，如服務(wù)器、交換機(jī)、機(jī)架、網(wǎng)線、UPS、空調(diào)等。原先設(shè)備可以根據(jù)學(xué)校相關(guān)資產(chǎn)管理制度進(jìn)行折舊報廢、或者利舊更新。

下圖是實施了VMware虛擬化方案之后的IT整體架構(gòu)：

服務(wù)器虛擬化后，我們搭建了虛擬化集群，并統(tǒng)一進(jìn)行管理。原有的服務(wù)器設(shè)備仍然可以正常運行，并且與虛擬化服務(wù)器融合在一起。

隨著虛擬化的不斷應(yīng)用，可以不斷動態(tài)地增加虛擬化集群的規(guī)模，搭建更健康的IT體系架構(gòu)。應(yīng)用系統(tǒng)方面，延續(xù)了原先的訪問模式，對于虛擬服務(wù)器的數(shù)據(jù)交互等操作，等同于原先傳統(tǒng)物理服務(wù)器的的訪問模式，不會對業(yè)務(wù)系統(tǒng)造成任何不利影響。

（三）實施效果

1.易于管理

利用服務(wù)器虛擬化軟件，簡化了服務(wù)器的管理。在沒有實施服務(wù)器虛擬化之前，管理多臺服務(wù)器需要登錄到各個服務(wù)器，效率很低。使用服務(wù)器虛擬化技術(shù)后，通過VMware vSphere Client登陸到VMware vCenter Server，就可以對全部的虛擬服務(wù)器進(jìn)行維護(hù)，簡化了管理方式，提高了管理效率。

2.節(jié)約經(jīng)費

利用服務(wù)器虛擬化技術(shù)，將多臺刀片服務(wù)器虛擬成了一個資源池，在這個資源池內(nèi)可以虛擬多臺虛擬服務(wù)器，如果有新的應(yīng)用系統(tǒng)需要上線，這些虛擬服務(wù)器可以根據(jù)安裝應(yīng)用系統(tǒng)的需求，安裝不同類型的操作系統(tǒng)，設(shè)置不同的硬件參數(shù)，不用再重新購置新的物理服務(wù)器，降低了購置硬件設(shè)備的整體資金，為學(xué)校節(jié)約了經(jīng)費。

3.提高了使用率

利用服務(wù)器虛擬化技術(shù)，可以根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的負(fù)載情況進(jìn)行動態(tài)的調(diào)整硬件資源。如我校每次學(xué)生選課，那幾天選課系統(tǒng)的并發(fā)訪問量會很大，需要高性能的硬件做支撐，但過了選課的時間，又幾乎沒有了訪問，為這幾天的使用去增加硬件設(shè)備肯定是十分浪費的。使用服務(wù)器虛擬化技術(shù)以后，我們可以在這需要集中使用的幾天為該虛擬服務(wù)器增加各項硬件資源，保證其系統(tǒng)能夠正常、快速、高效的運行。

待使用結(jié)束后，再將這些資源回收到資源池中，分配給其他需要資源的虛擬服務(wù)器使用。大大提高了物理服務(wù)器的使用率。我校的迎新系統(tǒng)、教務(wù)系統(tǒng)中的排課系統(tǒng)都可以采用此方法來提高其系統(tǒng)的使用性能。

4.提高了安全性和穩(wěn)定性

利用服務(wù)器虛擬化技術(shù)，可以提高服務(wù)器的安全性和穩(wěn)定性。虛擬化技術(shù)將所有的物理服務(wù)器作為一個資源池統(tǒng)一進(jìn)行管理，通過VMware HA提供了簡單易用、高效、高可用的虛擬機(jī)應(yīng)用運行環(huán)境。在物理服務(wù)器發(fā)生故障時，可以被集群中的其他物理節(jié)點偵測到并且自動在備用物理服務(wù)器或其他有空閑資源的物理服務(wù)器啟動故障節(jié)點在線的虛擬機(jī)。此外，如果虛擬機(jī)操作系統(tǒng)故障也可以被VMware HA偵測到并嘗試重啟該虛擬機(jī)，最大限度保持虛擬機(jī)應(yīng)用的可用性，不用擔(dān)心因硬件故障原因需要長時間的維護(hù)，影響到相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)無法使用。

對于需要對虛擬機(jī)所在物理服務(wù)器運行環(huán)境進(jìn)行升級維護(hù)時，可以采用VMware VMotion技術(shù)在線將該物理服務(wù)器運行的虛擬機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)遷移到其他物理服務(wù)器，并且確保遷移過程中對虛擬機(jī)應(yīng)用沒有任何影響。

利用VMware DRS動態(tài)資源調(diào)配可以收集各物理服務(wù)器和虛擬機(jī)資源（CPU、內(nèi)存等）使用情況，并且提供虛擬機(jī)最佳放置策略，可以自動或手動進(jìn)行虛擬機(jī)的在線遷移功能滿足最佳負(fù)載平衡需求。利用DRS建立資源池，可以最大限度的保證學(xué)校虛擬化環(huán)境的核心應(yīng)用，例如針對OA辦公系統(tǒng)的SQL數(shù)據(jù)庫設(shè)置高優(yōu)先級別，確保其在資源池中CPU、內(nèi)存等資源的配比保持最優(yōu)。確保了應(yīng)用系統(tǒng)使用的穩(wěn)定性。

5.提高了容災(zāi)性

利用服務(wù)器虛擬化技術(shù)，使服務(wù)器災(zāi)難恢復(fù)簡單化。在完成虛擬服務(wù)器上應(yīng)用的部署后，可以使用VMware vSphere Client客戶端的“快照”功能來備份更新虛擬服務(wù)器的軟件系統(tǒng)。當(dāng)虛擬服務(wù)器的軟件系統(tǒng)發(fā)生故障時，可以通過“快照”快速對其系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)。大大節(jié)省了重裝操作系統(tǒng)和相關(guān)應(yīng)用所需要的時

間。

使用服務(wù)器虛擬化技術(shù)以后，我校物理服務(wù)器的利用率得到了提升，解決了服務(wù)器資源使用不均衡、數(shù)據(jù)備份難、系統(tǒng)遷移慢等問題，大大降低了管理人員的運維難度，加強(qiáng)了學(xué)校各類應(yīng)用平臺的安全性和穩(wěn)定性，提升了校園信息化的管理水平，益處頗大。

參考文獻(xiàn)

[1]查黃英.服務(wù)器虛擬化技術(shù)在數(shù)字化校園建設(shè)中的應(yīng)用.《科技視界》.

[2]何衛(wèi)華.基于VMware的數(shù)字化校園服務(wù)器虛擬化平臺.《價值工程》.