文/張宏

服務(wù)器虛擬化進(jìn)基教

文/張宏

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，信息化的中小學(xué)校中的教學(xué)和科研中運(yùn)用越來越廣泛，從最基本的學(xué)生信息系統(tǒng)（如學(xué)號，家庭地址等）到復(fù)雜的在線考試系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)課室。在硬件部署中，這些系統(tǒng)的服務(wù)器端都運(yùn)行在不同的物理機(jī)器上，客戶端更加是分布在不同的個人電腦上，位置分散，維護(hù)難度大。隨著學(xué)校的發(fā)展，需要處理的數(shù)據(jù)和用戶數(shù)也越來越多，服務(wù)器的數(shù)據(jù)有效管理成為一個重要的問題，另外，由于客戶端運(yùn)行在不同的操作系統(tǒng)里面，客戶端的維護(hù)和數(shù)據(jù)的安全成立另外一個重要問題。而虛擬化則為解決這些問題提供了很好的指導(dǎo)意義。

全虛擬化與操作系統(tǒng)虛擬化

服務(wù)器目前廣泛運(yùn)用的兩種虛擬化技術(shù)分別是硬件層次的完全虛擬化技術(shù)以及操作系統(tǒng)的虛擬化。

完全虛擬化是VMware為代表，VMware虛擬化軟件將物理的硬件資源映射到虛擬出的機(jī)器（簡稱虛擬機(jī)）的資源。因此每個虛擬機(jī)實(shí)際用的就是自己的CPU，內(nèi)存，硬盤和網(wǎng)卡等。切換到虛擬機(jī)不需要重啟或者硬盤上的分區(qū)。虛擬機(jī)完全等于標(biāo)準(zhǔn)的x86機(jī)器，因此Wmware支持超過200個操作系統(tǒng)，包括最新的Windows 7， Windows Server 2008 R2等20個其他Windows版本以及Redhat，Ubuntu，OpenSuse等26個其它Linux版本。

對于中小學(xué)的各種辦公系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)管理員可以有效、經(jīng)濟(jì)地使用WMware，在虛擬機(jī)中安裝統(tǒng)一的系統(tǒng)，里面包括所需要的軟件，如在服務(wù)器端機(jī)器安裝OA系統(tǒng)的服務(wù)器端程序和數(shù)據(jù)庫，在客戶端安裝OA系統(tǒng)的客戶端以及所需要的Office軟件和郵件客戶端等。

在教學(xué)中，老師和快速地為學(xué)生創(chuàng)造不同，安全，獨(dú)立的虛擬機(jī)，里面包括所有的課程，課程需要用到的所有運(yùn)行程序和工具。在課程結(jié)束的時候，虛擬機(jī)可以還原為初始化的狀態(tài)，這樣又能方便的用在下一批學(xué)生的身上。

操作系統(tǒng)虛擬化目前還是處于非主流狀態(tài)。操作系統(tǒng)虛擬化是單一系統(tǒng)上的內(nèi)核允許多個獨(dú)立的用戶空間的實(shí)例。這些實(shí)例（經(jīng)常稱做容器，比如VEs, VPS）從用戶的視角看起來像是一個真正的操作系統(tǒng)。這一點(diǎn)是它與虛擬機(jī)技術(shù)的最本質(zhì)的不同。虛擬機(jī)技術(shù)，比如VMware、Hypervisor都是在多個虛擬的硬件層上安裝多個Guest操作系統(tǒng)，然后再運(yùn)行應(yīng)用程序。比較兩臺分別采用操作系統(tǒng)虛擬化和虛擬機(jī)技術(shù)的服務(wù)器，用戶看到的最明顯的差異就是操作系統(tǒng)實(shí)例數(shù)量的不同。操作系統(tǒng)虛擬化經(jīng)常運(yùn)用在虛擬主機(jī)的環(huán)境中，這

個環(huán)境有效地安全地為大量的互不信任的用戶分配有效地硬件資源。也可以將不同的操作系統(tǒng)下運(yùn)行的程序以實(shí)例的方式遷移到一臺服務(wù)器當(dāng)中，從而進(jìn)行集中地有效地管理。

操作系統(tǒng)虛擬化需要較少的管理成本，因為在虛擬分區(qū)的程序使用操作系統(tǒng)的普通調(diào)用，而不需要運(yùn)行在仿真器或者一個中間的虛擬機(jī)中（如VMware）。同時，運(yùn)行在虛擬操作系統(tǒng)中的實(shí)例可以快速啟動和停止，因為啟動一項任務(wù)無需啟動整個操作系統(tǒng)，并且少了虛擬機(jī)和Guest系統(tǒng)和虛擬機(jī)兩個資源消耗層次，操作系統(tǒng)虛擬化有更高的快速響應(yīng)和更佳的性能。

然而，操作系統(tǒng)虛擬化技術(shù)并不是完美的，也無法全面替代虛擬機(jī)技術(shù)。在用戶需要一個相對完整的虛擬環(huán)境進(jìn)行研發(fā)，或整合多種操作系統(tǒng)，或整合多個處于不同操作系統(tǒng)版本和補(bǔ)丁級別的傳統(tǒng)應(yīng)用于同一服務(wù)器時，只有虛擬機(jī)技術(shù)能夠充分滿足這種需求。從這種意義上說，虛擬機(jī)技術(shù)是以犧牲效率為代價換取了更大的靈活性。

無盤虛擬化技術(shù)應(yīng)用于基教

當(dāng)前虛擬化技術(shù)的使用方興未艾，出現(xiàn)了各種各樣的應(yīng)用，但對于中小學(xué)而言其部署的成本還是無法承擔(dān)的。因此筆者在實(shí)際工作中摸索出了一套適合中小學(xué)計算機(jī)機(jī)房及辦公網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)虛擬化管理方案，該方案通過基于PXE的無盤技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對主機(jī)的統(tǒng)一化管理和數(shù)據(jù)的集中存儲，方便對數(shù)據(jù)實(shí)施備份，可以極大地提高管理效率，以緩解中小學(xué)網(wǎng)絡(luò)管理人員不足的問題。

通過無盤虛擬化在中小學(xué)中可以實(shí)現(xiàn)多媒體計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教室、圖書館或多媒體電子閱覽室、多媒體語音教室、開放式公共機(jī)房的四合一使用或管理。根據(jù)不同的使用需求，通過設(shè)置運(yùn)行相應(yīng)的統(tǒng)一的系統(tǒng)，既可以幫助中小學(xué)節(jié)省在計算機(jī)房和網(wǎng)絡(luò)方面的投入，也可以提高機(jī)房主機(jī)的維護(hù)效率。

（作者單位為浙江省杭州市江干區(qū)教育技術(shù)中心）