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摘 要：随着信息技术不断发展，数字校园中的应用服务越来越多，服务器的管理中涉及的问题逐渐暴露出来。本文主要提出基于服务器虚拟化技术，采用VMware ESX Server 为核心的虚拟化软件，对校园网服务器进行整合的结构设计和操作方案，实现服务器的高可用性，并减少投资，便于管理，降低运维成本和能耗，保证数字化校园的可持续发展。
关键词：数字化校园 虚拟化技术 VMware 实现方案
在目前的中小学数字化校园建设过程中，在服务器的建设应用方面还是采用传统的单服务器单应用的模式，这种模式存在着管理繁琐复杂，硬件资源利用率低、数据安全保障低和故障恢复时间较长等问题，已经逐渐不能适应数据中心、应用系统和软件平台的发展需求。服务器虚拟化技术以其对硬件资源的高效整合、提高硬件资源利用率、简化管理模式、节约管理成本、提高数据的安全系数、降低能耗充分实现了绿色IT环境等诸多优点而得到了日益广泛的应用。那么如何对服务器虚拟化应用进行科学合理的规划部署和运行管理，则是数字校园建设中需要研究的一个重要课题。
一、传统单服务器单应用模式面临的问题
1.管理复杂，工作效率低，故障恢复时间长。
一个普通的中小学在学校网站、图书馆管理、视频点播、教师办公OA平台、校园一卡通系统、微格教室等各方面应用需要庞大数量的服务器，这样势必会造成管理员不得不同时应付众多服务器和不同应用的管理，数据备份工作也是一件很头疼的事情，管理难度非常大。
例如，某台服务器一旦出现故障就会造成在该服务器上运行的业务中断（除少数情况下采用冗余设计外），系统恢复正常所需的时间也较长，如果是重要的业务和应用则会严重影响日常教学。
2.硬件资源利用率低。
中小学数字校园建设中要部署多种教学应用，传统方式下一般一台服务器只运行单个应用。由于服务器所能提供的系统资源（CPU、内存、硬盘等）远远大于运行应用实际需要的容量，很多情况下服务器的资源利用率仅在20%-30%之间，大量的系统资源被白白的浪费，发挥不了服务器应有的性能。
3.性价比低，维护成本大，能耗大。
若采用传统的单服务器单应用模式，学校要有多少的教学应用，就要采购相应数量的服务器，对有些重要的教学应用还需要采用双机热备的冗余设计，购置费用很大，随着学校的发展，数据中心所承受的压力也与日俱增，会发现，需要不断扩展服务器容量才能满足这些需求。但是随着能源成本的飙升，服务器数量增加将为系统管理造成日益沉重的负担，使得服务器蔓延问题日益严峻，能耗也不断攀升。
4.兼容性差。
随着教学应用的不断发展，软硬件资源配备复杂多样，多种多样的硬件平台、操作系统和应用程序衍生了纷杂的信息服务系统。一些传统的应用程序使用老式的操作系统，通常这些应用在开发的时候就已经确定了不能与其他新的应用共享一台服务器同一个操作系统，这样势必造成部分系统资源被闲置，另外传统的服务器部署方式，原先的操作系统和应用软件很难顺利迁移到新的硬件平台上，即使迁移成功，过程相当繁琐而且还要耗费大量的时间。
二、服务器虚拟化技术
1.服务器虚拟化技术的起源。
服务器虚拟化技术起源于上个世纪六、七十年代IBM公司所发明的一种操作系统虚拟机技术，它的初衷是让用户节约成本，提高设备的利用率，将多个操作系统同时运行在一台主机上，尽可能地充分利用昂贵的大型机资源。随着技术的发展和市场竞争的需要，一些大型公司像IBM、HP、SUN等都将虚拟化技术引入各自的服务器系统中，并逐渐尝试导入用户面更广泛的X86平台，从而避免了一台服务器一个操作系统一种服务应用的单一模式，提高了服务器的硬件资源利用率，随着64位，多核X86处理器的出现，使得单台的X86服务器性能大大加强，虚拟化技术可以得到更好的应用，很多厂商都关注这一项技术，特别是INTEL和AMD相继推出内建虚拟化技术的处理器，以实现辅助虚拟化，从而改善原来仅通过软件实现虚拟化所带来性能和稳定性的不足。
2.服务器虚拟化技术的概念。
虚拟化是一个抽象层，它打破了物理硬件与操作系统一对一的传统模式，从而提供更高的IT资源利用率和灵活性。虚拟化允许具有不同类型的操作系统的多个虚拟机在同一台物理机上独立运行，每台虚拟机都可以分配一套属于自己的虚拟硬件（例如CPU、RAM、网卡等），而且在分配时可以根据应用的需求选择不同的硬件资源，例如CPU的核数、RAM的大小、硬盘容量大小等。简单的讲就是将物理机器、操作系统及其应用程序“打包”成为一个文件，称之为虚拟机。虚拟化技术实质是通过区分资源的优先次序并随时随地将服务器资源分配给最需要它们工作的负载，来简化管理和提高效率，从而减少为单个工作负载峰值而储备资源的方法。
目前服务前虚拟化技术分为硬件层次的完全虚拟化技术和操作系统层次的虚拟化。完全虚拟化是以VMware为代表，这种虚拟化使用一个虚拟机，在客户操作系统和原始硬件之间进行协调，完成虚拟化所需要的工作，完全虚拟化的最大优点是操作系统无需任何修改就可以直接运行，但缺点是操作系统必须要支持底层硬件。操作系统虚拟化位于操作系统的顶部，在操作系统之上实现服务器的虚拟化，主操作系统负责多个虚拟服务器的资源分配，并让这些服务器相互独立。
3.服务器虚拟化技术的现实意义。
（1）节约成本及空间，易于管理。采用服务器虚拟化技术可以大大减少服务器的数量，可以实现物力资源和资源池的动态共享，可通过动态资源配置提高服务系统对应用的灵活适应力，满足不断变化的应用需求，极大地提高每台服务器的利用率。在减少服务器数量的同时也大大降低了管理的复杂度，减少了相应的物理资源管理，隐藏物力资源的部分复杂性，简化了服务器部署、管理和维护工作，降低了管理费用。
（2）提高数据备份的可靠性，服务器虚拟化技术支持快速转移和复制虚拟服务器，提供一种简单便捷的灾难恢复解决方案，虚拟化技术可以实现较简单的共享机制无法实现的隔离和划分，实现对数据和服务进行可控核安全的访问，带来具有透明负载均衡、动态迁移、故障自动隔离、系统自动重构的高可靠服务器应用环境。
三、构建服务器虚拟化系统平台
学校信息化建设经过近十年的持续发展，已经进入了服务器的更新期。目前有两种选择，一是购买一两台高性能的服务器；二是按常规购买7-8台普通服务器。前者采用虚拟化技术及能达到后者所能提供的性能和存储要求，并能实现简化管理、降低运行和维护成本、提高效率的目的。服务器虚拟化的优点显而易见，从主机到主流，服务器虚拟化已经是大势所趋，是数字化校园建设和发展面临的新挑战和机遇。
1.服务器虚拟化的架构设计。
针对中小学数字化信息资源数据库种类和信息服务方式等特点，规划数字化校园网服务器虚拟化实施步骤，具体可按以下思路进行：
（1）根据不同的操作系统（Windows、UNIX、Linux等）、系统软件（如Oracle、SQL Server数据库系统）和应用服务进行物理服务器分类，并根据负载、并发数等各项指标来规划相应的虚拟服务器，对CPU、内存、硬盘、网络等资源进行合理分配，根据信息资源种类不同，将功能相同或相近的应用进行整合，建立虚拟服务器的集群，如WEB服务、FTP服务、APP服务、E-Mail服务等转移到相同的虚拟机上，使用虚拟IP地址，提高系统安全性能。此外，在规划设计方案时要特别注意由于虚拟机数量增长过快导致的虚拟机蔓延现象。
（2）考虑到数据快速迁移和灾难恢复的需要，应该建立冗余的虚拟应用环境，以提高虚拟服务系统的可靠性和稳定性。
2.服务器虚拟化系统实施方案。
第一步：构建虚拟化架构，如图1所示。
图1.服务器虚拟化拓扑结构图
第二步：安装主域服务器。VMware vSphere 在安装和使用过程中需要域服务器支持。
第三步：安装VMware ESX5.2(包括VMware HA、VMware DRS)服务器虚拟集群基础架构系统软件。
第四步：安装VMware vCenter Server 虚拟集群管理软件，通过它来实现高级功能，如VMware HA、VMware DRS等。
第五步：安装VMware Client 软件，用来通过VMware vCenter Server 来配置和管理虚拟服务器和虚拟主机。
第六步：在公用的存储上为学校的各种应用创建虚拟机，并将应用部署在虚拟机上。
四、结束语
随着虚拟化技术的创新发展和应用的不断成熟，数字化校园的重点建设内容之一将会是如何建立高效可靠的虚拟化环境，因为实践证明服务器虚拟化整合，较好地解决了物理服务器资源利用率低、维护困难、部署较慢等问题，提高了维护管理水平，极大地降低了建设成本，在解决服务器数量不断增长的难题同时，也为继续增加各种新的应用服务提供了一个良好的易于扩展的平台。目前虚拟化技术所存在的一个问题就是，虚拟化技术厂商和硬件厂商缺乏一个共同的标准体系，有待于软硬件厂商、用户进一步研究和解决。
参考文献
[1]张文盛 虚拟化服务器的应用研究[J].办公自动化，2010，（08）。
[2]王庆波 虚拟化与云计算[M].北京，电子工业出版社，2010。
[3]杨景波 虚拟化技术在校园数字化过程中的应用研究[J].信息与电脑，2010，（10）。
论文作者:李珍
论文发表刊物:《教育学文摘》2018年4月总第262期
论文发表时间:2018/4/19
标签：服务器论文; 技术论文; 操作系统论文; 硬件论文; 系统论文; 校园论文; 资源论文; 《教育学文摘》2018年4月总第262期论文;