虛擬服務(wù)器技術(shù)在高校經(jīng)管類(lèi)實(shí)驗(yàn)中心的應(yīng)用

孫玉良，黃漫紅

(北京農(nóng)學(xué)院 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，北京 昌平區(qū) 102206)

隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，高等院校計(jì)算機(jī)信息化程度越來(lái)越高，同時(shí)經(jīng)濟(jì)管理管類(lèi)專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用服務(wù)與各種模擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)軟件也越來(lái)越多，需要的環(huán)境要求也越來(lái)越高，現(xiàn)在普遍的模式是一個(gè)物理服務(wù)器裝了幾個(gè)甚至是十幾個(gè)教學(xué)模擬軟件，經(jīng)常出現(xiàn)軟件互相沖突的現(xiàn)象。由于服務(wù)器的硬件資源是固定的，軟件使用的資源是動(dòng)態(tài)的，采購(gòu)新的服務(wù)器硬件設(shè)備不但增加了采購(gòu)和運(yùn)作成本，還會(huì)造成資源浪費(fèi)無(wú)法物盡其用，在這種情況下，服務(wù)器的負(fù)載只能達(dá)到其性能的10%～30%，導(dǎo)致了大量的硬件、存儲(chǔ)空間以及電力消耗的浪費(fèi)。同時(shí)由于不用教學(xué)應(yīng)用存在許多不可預(yù)知的兼容性問(wèn)題，致使好多使用資源比較小的應(yīng)用，需要獨(dú)占服務(wù)器來(lái)運(yùn)行，其實(shí)它所使用的服務(wù)器資源非常少，這樣就造成資源巨大的浪費(fèi)，導(dǎo)致服務(wù)器數(shù)量的增長(zhǎng)，造成了資源和經(jīng)費(fèi)的浪費(fèi)。經(jīng)管類(lèi)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)已經(jīng)從過(guò)去單一的手工模擬逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槔糜?jì)算機(jī)軟件技術(shù)模擬實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)的階段。

1 當(dāng)前經(jīng)管類(lèi)實(shí)驗(yàn)中心及服務(wù)器應(yīng)用的現(xiàn)狀

1.1 經(jīng)管類(lèi)實(shí)驗(yàn)中心的特點(diǎn)總結(jié)

1.1.1 經(jīng)管類(lèi)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教學(xué)模擬軟件眾多

經(jīng)管類(lèi)的課程眾多，涉及管理、會(huì)計(jì)、金融、市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)等學(xué)科[1]，這些學(xué)科所需要的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模擬軟件主要以財(cái)務(wù)會(huì)計(jì)類(lèi)、企業(yè)ERP、跨專(zhuān)業(yè)現(xiàn)代服務(wù)業(yè)類(lèi)、企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)模擬系統(tǒng)、物流管理、電子沙盤(pán)等為主，同時(shí)也有各種統(tǒng)計(jì)教學(xué)軟件，如SPSS、VIEWS、STATA等，以及各種數(shù)據(jù)庫(kù)，以供老師和學(xué)生做科研的時(shí)候查詢(xún)使用。以經(jīng)管學(xué)院的實(shí)驗(yàn)中心為例，2015～2016學(xué)年，我實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心承擔(dān)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院工商管理、會(huì)計(jì)學(xué)、農(nóng)林經(jīng)濟(jì)管理、國(guó)際經(jīng)濟(jì)與貿(mào)易、投資學(xué)、市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)6個(gè)專(zhuān)業(yè)的全部實(shí)驗(yàn)課及部分課程實(shí)習(xí)。共涉及27門(mén)課程，共計(jì)285個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、23個(gè)班、17 857人次、600學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)和會(huì)計(jì)實(shí)務(wù)、商務(wù)英語(yǔ)寫(xiě)作模擬實(shí)訓(xùn)、營(yíng)銷(xiāo)綜合實(shí)訓(xùn)、證券投資學(xué)實(shí)訓(xùn)等12門(mén)的實(shí)習(xí)，共計(jì)有6 628人次、936學(xué)時(shí)；同時(shí)還負(fù)擔(dān)研究生的多元統(tǒng)計(jì)方法與應(yīng)用、農(nóng)林項(xiàng)目投資與案例分析、財(cái)務(wù)管理與分析、中級(jí)計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)、中級(jí)宏觀經(jīng)濟(jì)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)研究方法論等14門(mén)課程共計(jì)2 775人次、418學(xué)時(shí)。如此眾多的實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)課程，所以對(duì)于各種實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)軟件的需求不斷增加，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心目前已經(jīng)購(gòu)買(mǎi)在用的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模擬軟件40余套、數(shù)據(jù)庫(kù)2套。對(duì)如此多的應(yīng)用進(jìn)行管理，且不占用過(guò)多資源，是經(jīng)濟(jì)管理實(shí)驗(yàn)室的重點(diǎn)與急需解決的課題。

1.1.2 經(jīng)濟(jì)管理類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的實(shí)習(xí)模擬軟件類(lèi)型

模擬軟件大致有單機(jī)版、C/S(client/server，客戶(hù)端/服務(wù)器端)和B/S(browse/server瀏覽器/服務(wù)端)3種類(lèi)型。B/S是以后發(fā)展的趨勢(shì)和潮流，隨著現(xiàn)在云計(jì)算機(jī)大數(shù)據(jù)的發(fā)展，新版本的經(jīng)濟(jì)管理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)習(xí)模擬的軟件都改成了B/S構(gòu)建模式，即使用瀏覽器訪問(wèn)/服務(wù)器及存儲(chǔ)模式。這種模式可以讓軟件跨平臺(tái)、跨設(shè)備來(lái)運(yùn)行，可以在PC機(jī)和平板終端運(yùn)行，不需要在PC上安裝客戶(hù)端軟件，只需要瀏覽器即可完成軟件的教學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)。學(xué)生通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)服務(wù)器，即可進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)操作。前面已經(jīng)提到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心有這種B/S架構(gòu)的實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)模擬軟件40余種，這些軟件分布安裝在不同的物理服務(wù)器上，部分軟件之間有沖突，需要經(jīng)常調(diào)整。因此，經(jīng)濟(jì)管理實(shí)驗(yàn)室 B/S架構(gòu)的軟件對(duì)服務(wù)器提出了數(shù)量的要求。

1.1.3 不同的經(jīng)管類(lèi)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教學(xué)模擬軟件對(duì)相對(duì)應(yīng)的支撐軟件的版本要求也不盡相同

比如軟件A可能需要SQL數(shù)據(jù)庫(kù)的版本是2000，而軟件B可能需要SQL2005或者SQL2008，而配置的物理服務(wù)器，由于不能同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，所以只能在同一個(gè)操作系統(tǒng)里邊安裝多個(gè)服務(wù)應(yīng)用。但是，這些軟件安裝在一起使用起來(lái)是有沖突的，不能滿(mǎn)足教學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求，為了避免軟件的相互沖突就只能在服務(wù)器安裝一種軟件應(yīng)用，這樣物理服務(wù)器的資源就會(huì)浪費(fèi)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心當(dāng)時(shí)也是多種教學(xué)實(shí)習(xí)模擬軟件安裝在同一服務(wù)器上，經(jīng)常出現(xiàn)的系統(tǒng)環(huán)境方面的沖突，導(dǎo)致各實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教學(xué)模擬軟件不能兼容。這種情況下，就需要增加一定數(shù)量的物理服務(wù)器，購(gòu)買(mǎi)物理服務(wù)器在經(jīng)費(fèi)上與時(shí)效上都是有時(shí)間與條件的，不會(huì)很快滿(mǎn)足教學(xué)實(shí)驗(yàn)要求，所以從某種意義上說(shuō)，造成物理服務(wù)器(單個(gè)服務(wù)服務(wù)器)短缺，而服務(wù)器硬件資源(單個(gè)服務(wù)器在運(yùn)行應(yīng)用后所剩余的CPU、內(nèi)存等資源)大量閑置，沒(méi)有發(fā)揮它應(yīng)用的效能。

近幾年，隨著信息化技術(shù)的迅猛發(fā)展，云計(jì)算大數(shù)據(jù)的普及，經(jīng)濟(jì)管理類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的教學(xué)軟件應(yīng)用不斷增加。經(jīng)濟(jì)管理類(lèi)軟件應(yīng)用眾多的特點(diǎn)，對(duì)服務(wù)器的需求增大。但是隨著國(guó)家政策的調(diào)整以及物理服務(wù)器的價(jià)格高等條件的制約，大量購(gòu)買(mǎi)服務(wù)器越來(lái)越難。因此，服務(wù)器虛擬化技術(shù)是解決這一難題的好辦法，也符合節(jié)約型社會(huì)要求[2]。

服務(wù)器虛擬化是將眾多無(wú)序的獨(dú)立服務(wù)器的硬件資源，獨(dú)立形成一個(gè)個(gè)資源池，又統(tǒng)一分配管理，讓它們的CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)、USB、串口等資源形成統(tǒng)一的一個(gè)管理資源池，管理者、使用者可以隨意通過(guò)對(duì)資源池的調(diào)配來(lái)分配應(yīng)用程序不同的操作系統(tǒng)與不同的虛擬資源，從而提高這些服務(wù)器硬件資源的利用率，簡(jiǎn)化管理，對(duì)物理服務(wù)器的資源進(jìn)行整合，讓服務(wù)器對(duì)應(yīng)用業(yè)務(wù)變化更具適用力，更適應(yīng)當(dāng)前技術(shù)的發(fā)展，更加高效地運(yùn)行。

從穩(wěn)定與安全方面來(lái)說(shuō)，服務(wù)器虛擬化技術(shù)對(duì)服務(wù)器的可用性、可靠性進(jìn)行了深化，將原先無(wú)法通過(guò)單個(gè)服務(wù)器來(lái)完成的應(yīng)用進(jìn)行顛覆性的革命，這樣就大大提高了業(yè)務(wù)應(yīng)用的連續(xù)性的級(jí)別，降低了獨(dú)立服務(wù)器故障率，減少由于獨(dú)立服務(wù)器系統(tǒng)宕機(jī)恢復(fù)的時(shí)間。服務(wù)器虛擬化技術(shù)讓每臺(tái)服務(wù)器可以安裝無(wú)數(shù)個(gè)不同操作系統(tǒng)與應(yīng)用(在資源允許的情況下)，這樣就擴(kuò)大了作為每個(gè)獨(dú)立服務(wù)器存在時(shí)的利用率[3]。服務(wù)器虛擬化可以將存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、本地磁盤(pán)設(shè)備進(jìn)行整合虛擬化，并且可以在此基礎(chǔ)上調(diào)協(xié)防火墻，在此基礎(chǔ)上對(duì)虛擬網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行安全管理，對(duì)程序進(jìn)行監(jiān)控，通過(guò)這種集中化管理與資源再分配，再次提升服務(wù)器虛擬化技術(shù)的安全性。

1.2 目前經(jīng)管類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的服務(wù)器應(yīng)用存在的問(wèn)題

1.2.1 服務(wù)器資源利用率低

學(xué)校網(wǎng)絡(luò)中心原有的一些服務(wù)，如文件服務(wù)、WEB服務(wù)等業(yè)務(wù)使用的是獨(dú)立的服務(wù)器，使用頻率不高，但占用相當(dāng)多的物理服務(wù)器，不僅只使用了一小部分服務(wù)器的資源，而且效率也有待提升。大多數(shù)實(shí)驗(yàn)中心服務(wù)端的應(yīng)用，為保證應(yīng)用安全性和連續(xù)可靠性，服務(wù)器機(jī)房都配備獨(dú)立的數(shù)據(jù)服務(wù)器并采用雙熱備的方式，對(duì)于多應(yīng)用的服務(wù)器，則采用共享存儲(chǔ)負(fù)載均衡或冷備方式。如果所有的應(yīng)用都這樣做，就會(huì)導(dǎo)致預(yù)備的服務(wù)器數(shù)量越來(lái)越多。雖然這些措施可以提高安全性和可靠性，但作為備用系統(tǒng)與服務(wù)器在備用時(shí)都處于閑置狀態(tài)，沒(méi)有產(chǎn)生它的效益。除此之外，很多學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)中心或?qū)嶒?yàn)中心都會(huì)兼顧未來(lái)一段時(shí)間(3～5年)的擴(kuò)容需求，設(shè)備采購(gòu)?fù)瓿珊?，服?wù)器機(jī)房及存儲(chǔ)的使用一般不到50%(包含備機(jī))，計(jì)算服務(wù)器資源負(fù)載狀態(tài)一般為本身邏輯的10%～15%。按這個(gè)整體來(lái)計(jì)算，資源就形成大量浪費(fèi)，得不到合理使用[4]。

1.2.2 服務(wù)器獨(dú)立運(yùn)行

每個(gè)物理服務(wù)器都需要獨(dú)立管理、運(yùn)行。隨著業(yè)務(wù)的增加，應(yīng)用的更新，物理服務(wù)器也會(huì)增加，每臺(tái)服務(wù)器搭建一個(gè)應(yīng)用，資源就相當(dāng)分散，不能統(tǒng)一整合來(lái)管理，升級(jí)、維護(hù)等問(wèn)題需要到網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器上逐一解決。

1.2.3 服務(wù)器硬件老化，應(yīng)用不穩(wěn)定

隨著服務(wù)器開(kāi)機(jī)時(shí)間的增長(zhǎng)，應(yīng)用的不斷更新，服務(wù)器會(huì)自然老化，舊的服務(wù)器就無(wú)法滿(mǎn)足日益增加的應(yīng)用變化的需要，如果更換成新的服務(wù)器，應(yīng)用遷移就比較麻煩，有的應(yīng)用甚至需要重新購(gòu)買(mǎi)[5]。而采購(gòu)全新的服務(wù)器，一臺(tái)服務(wù)器只安裝一個(gè)應(yīng)用的話，采購(gòu)成本大，也增加了管理難度。

1.2.4 軟件兼容性沖突

不少網(wǎng)絡(luò)中心在一個(gè)獨(dú)立的服務(wù)器上搭建多個(gè)應(yīng)用。由于業(yè)務(wù)類(lèi)型有可能相同或又有區(qū)別，眾多的教學(xué)應(yīng)用業(yè)務(wù)系統(tǒng)，不同的語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，不的版本，不同的老師對(duì)環(huán)境的要求，會(huì)造成很多沖突，不能做到統(tǒng)一管理和部署，軟件也可能不能正常使用，系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行達(dá)不到要求。

1.2.5 宕機(jī)停機(jī)

在硬件出現(xiàn)故障，需要維護(hù)升級(jí)或者擴(kuò)容等情況下，安裝在此物理機(jī)的教學(xué)應(yīng)用業(yè)務(wù)需要停止工作，不能遷移運(yùn)行，造成系統(tǒng)中斷，影響業(yè)務(wù)教學(xué)任務(wù)與使用應(yīng)用，特別是一些重要以及一些24小時(shí)不中斷的應(yīng)用，如財(cái)務(wù)系統(tǒng)、教務(wù)系統(tǒng)，重要的WEB應(yīng)用等[6]。

1.2.6 應(yīng)用業(yè)務(wù)安全性、應(yīng)用的連續(xù)性要求越來(lái)越高，管理更復(fù)雜

在實(shí)際使用過(guò)程中，為了保證安全性與業(yè)務(wù)連續(xù)性，對(duì)獨(dú)立服務(wù)的管理越來(lái)越高，但由于服務(wù)宕機(jī)、硬件故障致使業(yè)務(wù)中斷，需要快速恢復(fù)，許多學(xué)校都采用雙機(jī)或多機(jī)熱備的方式，來(lái)保證應(yīng)用的正常運(yùn)行。利用這種方案來(lái)保證安全性與可靠性，此時(shí)備機(jī)是沒(méi)有利用到的，因?yàn)閭錂C(jī)在空閑的時(shí)間是不需要工作的。大部分業(yè)務(wù)，物理服務(wù)器都是處于開(kāi)機(jī)狀態(tài)，備用機(jī)既浪費(fèi)資源還耗費(fèi)資源，并且增加了維護(hù)的成本與工作人員的維護(hù)工作量。

1.2.7 業(yè)務(wù)應(yīng)用擴(kuò)展難，臨時(shí)環(huán)境搭建耗時(shí)耗力

由于業(yè)務(wù)應(yīng)用與業(yè)務(wù)處理量的不斷增加，對(duì)服務(wù)器的運(yùn)維的方案使用肯定會(huì)是一個(gè)快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，大量應(yīng)用軟件與課程不斷增加，數(shù)據(jù)庫(kù)不斷累積。還有終端硬件設(shè)備，云計(jì)算技術(shù)終端設(shè)備，單獨(dú)服務(wù)器難以支撐未來(lái)業(yè)務(wù)應(yīng)用的擴(kuò)展要求，需要不斷地增加投入[7]。而按傳統(tǒng)方案增加應(yīng)用就得增加服務(wù)器，隨之增加投入成本。另外，學(xué)校臨時(shí)應(yīng)用環(huán)境的搭建，如部分老師需要搭建臨時(shí)的測(cè)試系統(tǒng)，使用時(shí)間不長(zhǎng)，但又需要硬件服務(wù)器資源；如臨時(shí)考試系統(tǒng)，需要準(zhǔn)備硬件資源，還要搭建軟件環(huán)境，使用完以后又會(huì)迅速拆除，環(huán)境搭建費(fèi)時(shí)費(fèi)力，無(wú)法快速上線。

1.2.8 新應(yīng)用服務(wù)器的上線部署時(shí)間久、周期長(zhǎng)

隨著教學(xué)的不斷發(fā)展，新的業(yè)務(wù)系統(tǒng)在學(xué)校的使用會(huì)越來(lái)越多，不管是教學(xué)系統(tǒng)，財(cái)務(wù)系統(tǒng)，web應(yīng)用，視頻應(yīng)用等，都需要獨(dú)立的硬件服務(wù)器來(lái)支撐。傳統(tǒng)的方式得采購(gòu)硬件與搭建軟件，然后再搭建環(huán)境，整個(gè)系統(tǒng)的部署時(shí)間少則一周，多達(dá)一月，系統(tǒng)上線的時(shí)間就可更長(zhǎng)。

總之，在大數(shù)據(jù)信息化的當(dāng)下，為了解決服務(wù)器不斷增量所帶的來(lái)的問(wèn)題，提高服務(wù)器的資源的使用效率，同時(shí)降低采購(gòu)成本與運(yùn)行成本，提高業(yè)務(wù)安全性、連續(xù)性、靈活性，需要提供一個(gè)對(duì)所有服務(wù)器資源進(jìn)行整合的一個(gè)平臺(tái)，所以就得對(duì)服務(wù)器進(jìn)行虛擬化整合來(lái)管理。

2 服務(wù)器虛擬化技術(shù)的設(shè)計(jì)方案

要實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)器硬件虛擬化整合資源進(jìn)行統(tǒng)一管理，就要充分利用學(xué)?，F(xiàn)現(xiàn)有資源，減少硬件投入；利用服務(wù)器虛擬化，整合學(xué)校分散應(yīng)用；通過(guò)虛擬機(jī)資源分配，快速擴(kuò)展應(yīng)用；利用虛擬化技術(shù)，保障業(yè)務(wù)安全性[8]；考慮后期業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，軟硬件都能夠支持平滑擴(kuò)容同時(shí)也要考慮應(yīng)用的穩(wěn)定性，提高服務(wù)器資源利用率。

2.1 服務(wù)器虛擬化的設(shè)計(jì)原則

2.1.1 實(shí)用性和先進(jìn)性原則

在進(jìn)行虛擬化規(guī)劃構(gòu)件時(shí)，要根據(jù)目前已有資源進(jìn)行規(guī)劃，對(duì)所屬應(yīng)用資源進(jìn)行評(píng)估，利用現(xiàn)在的成熟的技術(shù)、管理理念、技術(shù)和方法，建立符合當(dāng)前發(fā)展要求，既節(jié)約資源，又物盡其用，如圖1所示。

2.1.2 平臺(tái)可靠性和穩(wěn)定性

為了保證在虛擬服務(wù)器上運(yùn)行的應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，其主要從虛擬化系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)架構(gòu)、硬件設(shè)備的運(yùn)行性能，技術(shù)實(shí)施措施規(guī)范、系統(tǒng)的整體管理、研發(fā)力量技術(shù)支持及運(yùn)維能力等多方面進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，確保達(dá)到運(yùn)行要求。

2.1.3 可擴(kuò)展性和易維護(hù)性

要充分考慮系統(tǒng)的可擴(kuò)展生和對(duì)應(yīng)用平臺(tái)的方便維護(hù)，要適應(yīng)不斷變化的應(yīng)用系統(tǒng)，降低對(duì)電能的消耗，降低人力成本維護(hù)費(fèi)用等[9]。

2.1.4 可管理性

從管理員提供儀表盤(pán)圖表多種方式展現(xiàn)資源現(xiàn)狀，監(jiān)控主機(jī)的各項(xiàng)資源使用，并設(shè)置閾值報(bào)警，并及時(shí)了解各項(xiàng)指標(biāo)狀態(tài)，以對(duì)應(yīng)用進(jìn)行調(diào)節(jié)與重新分配。

2.1.5 安全性

內(nèi)置安全組防火墻，對(duì)用戶(hù)登錄、權(quán)限、操作日志、程序運(yùn)行日志進(jìn)行安全控制，通過(guò)虛擬交換機(jī)技術(shù)設(shè)定防火墻防止網(wǎng)絡(luò)上的非法入侵。

圖1 服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

2.2 服務(wù)器虛擬化需要的設(shè)計(jì)原則

針對(duì)經(jīng)管類(lèi)實(shí)驗(yàn)中心存在的問(wèn)題，為了解決這些問(wèn)題，依據(jù)虛服務(wù)器虛擬化所要遵循的設(shè)計(jì)原則，對(duì)服務(wù)器虛擬化技術(shù)的需求的設(shè)計(jì)需求做了以下幾個(gè)方面的探索。

2.2.1 服務(wù)器整合，提高資源利用率，消除軟件沖突

通過(guò)對(duì)服務(wù)器硬件進(jìn)行虛擬化，把獨(dú)立的服務(wù)服務(wù)器資源進(jìn)行整合，每臺(tái)獨(dú)立的物理服務(wù)器通過(guò)硬件虛擬化，可以創(chuàng)建并同時(shí)運(yùn)行多個(gè)虛擬服務(wù)器，每個(gè)虛擬服務(wù)器可以安裝不同的操作系統(tǒng)，如Windows、Linux、Unix等常用的服務(wù)器操作系統(tǒng)，以此來(lái)滿(mǎn)足教學(xué)應(yīng)用個(gè)性化需求，如圖2所示；每個(gè)虛擬機(jī)都可以搭建不同的教學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)軟件，以及文件服務(wù)、計(jì)費(fèi)服務(wù)、WEB服務(wù)、各種考試、學(xué)生自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)、自習(xí)系統(tǒng)等，各應(yīng)用的虛擬服務(wù)器之間相互獨(dú)立、互不影響，并且可以單獨(dú)將應(yīng)用備份遷移出來(lái)，只要在這個(gè)平臺(tái)上使用硬件虛擬貨將所有的服務(wù)器管理起來(lái)，對(duì)業(yè)務(wù)的流暢運(yùn)行有了保證，對(duì)資源的利用更加合理，充分發(fā)揮服務(wù)器的作用、不造成資源浪費(fèi)，將服務(wù)器利用率提升至85%以上[10]。

圖2 虛擬化前后服務(wù)器對(duì)比圖

2.2.2 臨時(shí)應(yīng)用快速部署，未來(lái)應(yīng)用迅速上線

通過(guò)服務(wù)器硬件虛擬化技術(shù)可將一臺(tái)物理服務(wù)器虛擬化成多臺(tái)服務(wù)器，并且可能通過(guò)建立好的模板，迅速生成新的應(yīng)用、應(yīng)用更新升級(jí)，可以快速地上線部署，只需在實(shí)現(xiàn)了虛擬化的服務(wù)器上創(chuàng)建虛擬機(jī)，搭建新的應(yīng)用，無(wú)需投入新的硬件設(shè)備，解決新老應(yīng)用之間的個(gè)性設(shè)置與沖突。

如果臨時(shí)實(shí)驗(yàn)與考試需要搭建一個(gè)應(yīng)用環(huán)境，可以利用以前建立好的系統(tǒng)模板，快速生成一個(gè)對(duì)應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)，再分給此虛擬機(jī)合理的資源。此過(guò)程非常簡(jiǎn)單，無(wú)需要重新采購(gòu)或安裝一臺(tái)新的服務(wù)器，直接生成即可[11]。使用完成后，空間與資源直接可以收回。隨時(shí)隨地通過(guò)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)都可以完成環(huán)境的部署，如等級(jí)考試、英語(yǔ)考試或其他老師要的臨時(shí)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)環(huán)境，都可以按需迅速擴(kuò)展，隨時(shí)搭建，隨時(shí)刪除，簡(jiǎn)化管理，如圖3所示。

圖3 虛擬化服務(wù)器和應(yīng)用的擴(kuò)展圖

2.2.3 USB及加密狗設(shè)備支持

經(jīng)管類(lèi)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的教學(xué)軟件特別多，部分軟件需要通過(guò)加密狗授權(quán)訪問(wèn)，虛擬機(jī)服務(wù)器必須可以智能讀取加密狗信息，將物理服務(wù)器的加密狗映射指定給搭建了該教學(xué)軟件的虛擬機(jī)使用，每個(gè)虛擬機(jī)業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)相應(yīng)的加密狗，不影響各教學(xué)軟件廠商業(yè)務(wù)系統(tǒng)的授權(quán)使用方式。

1)物理服務(wù)器插入U(xiǎn)SB設(shè)備，可指定使用該USB設(shè)備的虛擬機(jī)，在管理平臺(tái)上統(tǒng)一配置。

2)一個(gè)USB設(shè)備同時(shí)只能有一個(gè)虛擬機(jī)使用。

3)如果物理服務(wù)器USB接口有限，可通過(guò)USB集線器，接入更多USB設(shè)備，以方便被虛擬機(jī)使用，如圖4所示。

圖4 USB設(shè)備的分類(lèi)圖

2.2.4 能夠定時(shí)任務(wù)，確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的各項(xiàng)業(yè)務(wù)正常運(yùn)行

對(duì)批量虛擬機(jī)制定定時(shí)策略，可進(jìn)行排程，每天、每周、每月，單次定時(shí)關(guān)機(jī)、重啟、啟動(dòng)虛擬機(jī)。學(xué)校需要定期對(duì)數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)服務(wù)器進(jìn)行重啟時(shí)可制訂定時(shí)任務(wù)，確保各項(xiàng)服務(wù)運(yùn)行正常。

如在每周上課期間，部分應(yīng)用的虛擬機(jī)可以自動(dòng)關(guān)機(jī)，到設(shè)置的時(shí)間自動(dòng)啟動(dòng)，減少管理員手動(dòng)開(kāi)啟關(guān)閉的步驟。

2.2.5 虛擬機(jī)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)遷移

隨著服務(wù)器使用年限的增加，那些還沒(méi)有更新的服務(wù)器資源比較老舊，可能出現(xiàn)服務(wù)器宕機(jī)情況，即使新的服務(wù)器，也可能出現(xiàn)各種故障，從而影響實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教學(xué)的開(kāi)展。如果應(yīng)用在虛擬服務(wù)器上，不存在與硬件兼容性問(wèn)題，這樣就可以有效地對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行遷移[12]。

1)物理服務(wù)器故障，可以利用HA高可有性動(dòng)態(tài)遷移將服務(wù)自動(dòng)運(yùn)行在可使用的服務(wù)器上，如將考試系統(tǒng)或者WEB服務(wù)進(jìn)行遷移，不中斷不改變服務(wù)狀態(tài)與數(shù)據(jù)，保證教學(xué)應(yīng)用業(yè)務(wù)連續(xù)性，如圖5所示。

2)服務(wù)使用高峰時(shí)段，當(dāng)某個(gè)應(yīng)用需要大量運(yùn)算時(shí)，可以將其虛擬機(jī)的資源擴(kuò)大，讓有空余資源的物理資源池來(lái)接受此虛擬機(jī)的運(yùn)行業(yè)務(wù)，這樣就保證了應(yīng)用服務(wù)質(zhì)量，動(dòng)態(tài)平衡資源池與數(shù)據(jù)中心的負(fù)載。

3)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心運(yùn)維檢修或者由于故障維護(hù)時(shí)，可將虛擬機(jī)遷移到另一臺(tái)物理服務(wù)器上運(yùn)行，而不是直接停掉服務(wù)器上的所有服務(wù)。

圖5 虛擬機(jī)的動(dòng)態(tài)遷移圖

2.2.6 高峰期業(yè)務(wù)訪問(wèn)，應(yīng)用負(fù)載均衡

在虛擬訪問(wèn)量高峰時(shí)段，服務(wù)器超載響應(yīng)緩慢，導(dǎo)致某個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件經(jīng)常受阻甚至中斷，通過(guò)應(yīng)用負(fù)載均衡，創(chuàng)建多個(gè)虛擬機(jī)共同承載該業(yè)務(wù) (如報(bào)名系統(tǒng)、選課系統(tǒng)、跨專(zhuān)業(yè)等)，并根據(jù)虛擬機(jī)服務(wù)器優(yōu)先級(jí)，在使用訪問(wèn)高峰時(shí)段，讓核心的應(yīng)用業(yè)務(wù)的訪問(wèn)優(yōu)先獲得服務(wù)器的運(yùn)算資源，以支撐大量并發(fā)流；高峰時(shí)段過(guò)后，虛擬機(jī)會(huì)自動(dòng)釋放其虛擬機(jī)資源參與運(yùn)行其他業(yè)務(wù)，按需調(diào)整，合理利用[13]，如圖6所示。

圖6 虛擬服務(wù)器的資源按需調(diào)整圖

2.2.7 多種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式，保障數(shù)據(jù)安全

相比較傳統(tǒng)操作系統(tǒng)和應(yīng)用數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)在物理服務(wù)器本地硬盤(pán)，在虛擬環(huán)境中，虛擬機(jī)磁盤(pán)使用遠(yuǎn)端共享存儲(chǔ)設(shè)備，數(shù)據(jù)都集中保存在共享存儲(chǔ)設(shè)備中，那么意味著物理服務(wù)器故障，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)都不會(huì)丟失，虛擬機(jī)遷移后繼續(xù)正常運(yùn)行。

支持直接掛在裸存儲(chǔ)設(shè)備，虛擬機(jī)直接識(shí)別；支持ISCSI、FC、NFS、CIFS多種共享存儲(chǔ) 方式；支持存儲(chǔ)多路徑，容錯(cuò)保障訪問(wèn)可靠性。

2.2.8 安全可靠，容災(zāi)備份

主機(jī)、虛擬機(jī)、平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫(kù)底層安全加固，虛擬服務(wù)器隔離保護(hù)，平臺(tái)強(qiáng)制訪問(wèn)策略，SSL安全認(rèn)證、輕代理殺毒兼容，虛擬化平臺(tái)無(wú)代理自動(dòng)備份，定時(shí)將虛擬機(jī)、虛擬機(jī)文件、后端數(shù)據(jù)庫(kù)全量、增量備份。當(dāng)虛擬機(jī)故障影響業(yè)務(wù)正常運(yùn)行時(shí)，可以快速進(jìn)行恢復(fù)，當(dāng)用存儲(chǔ) (FC、ISCSI等)為虛擬磁盤(pán)存儲(chǔ)時(shí)，虛擬化支持對(duì)活動(dòng)的虛擬機(jī)創(chuàng)建快照，并且恢復(fù)后的狀態(tài)與創(chuàng)建時(shí)的狀態(tài)完全一致。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)服務(wù)器的虛擬化，可以遠(yuǎn)程集中管理、維護(hù)經(jīng)管實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心機(jī)房服務(wù)器、虛擬機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，管理員遠(yuǎn)程部署服務(wù)器，實(shí)時(shí)監(jiān)控業(yè)務(wù)運(yùn)行情況，資源按需調(diào)整，并實(shí)現(xiàn) “故障動(dòng)態(tài)遷移”“負(fù)載均衡”等高可用性功能，以高彈性計(jì)算能力支撐各種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模擬軟件的運(yùn)行，確保各個(gè)教學(xué)模擬軟件的穩(wěn)定、高效運(yùn)行，提高了服務(wù)器資源的利用率。給應(yīng)用增加更好的擴(kuò)展性，讓服務(wù)器運(yùn)維簡(jiǎn)單化，低成本化。服務(wù)器運(yùn)維離開(kāi)機(jī)房遠(yuǎn)程管理，把實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的管理者從簡(jiǎn)單、重復(fù)、繁雜的工作中解脫出來(lái)，提高了運(yùn)維人員的效率，同時(shí)也保證了服務(wù)器的穩(wěn)定性、易用性、可持續(xù)性，解決了硬件服務(wù)器數(shù)量資源不足，節(jié)約了資源，降低了成本。在云計(jì)算大數(shù)據(jù)化的今天，高校經(jīng)管類(lèi)實(shí)驗(yàn)室服務(wù)器的管理與應(yīng)用越來(lái)越迫切地需要這項(xiàng)技術(shù)的嵌入。

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