余莎莎++王海艷

【摘要】一方面計(jì)算機(jī)硬件更新，將不再對一些老的操作系統(tǒng)提供完善的支持，另一方面一部分高職院校在使用的實(shí)訓(xùn)模擬環(huán)境軟件新老并存，一些特定的軟件只能運(yùn)行在WINDOWS 2000 Server或WINDOWS 2003 Server的系統(tǒng)之上，無法很好的移植到新的計(jì)算機(jī)上。本文將通過對服務(wù)器級虛擬化技術(shù)的講解，既能良好的解決上面的問題，還能起到節(jié)約資金的作用，將分布在多臺(tái)服務(wù)器上的軟件集中到一臺(tái)計(jì)算機(jī)上進(jìn)行統(tǒng)一管理。

【關(guān)鍵詞】ESXI 實(shí)訓(xùn)模擬軟件 企業(yè)虛擬化

【中圖分類號(hào)】G71 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）04-0153-02

在高職院校，實(shí)訓(xùn)是每個(gè)學(xué)期在校學(xué)生進(jìn)行一個(gè)學(xué)期所學(xué)知識(shí)檢驗(yàn)的一種方式，幾乎涵蓋了學(xué)院的各個(gè)專業(yè)。這其中一部分實(shí)訓(xùn)都和計(jì)算機(jī)有著緊密的聯(lián)系，有些專業(yè)實(shí)訓(xùn)的方法就是學(xué)院采購相關(guān)的環(huán)境模擬軟件，安裝在計(jì)算機(jī)上，學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)集中訪問服務(wù)器的形式進(jìn)行實(shí)訓(xùn)。這些模擬軟件對運(yùn)行的操作系統(tǒng)都有一定的要求，買得較早的軟件運(yùn)行在WINDOWS 2000或WINDOWS 2003的計(jì)算機(jī)上，較新的一般都要求運(yùn)行在WINDOWS 2008 SERVER的系統(tǒng)之上。但隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的不斷更新，硬件平臺(tái)對老式操作系統(tǒng)不再提供官方支持，如INTEL 的E5 至強(qiáng)系列平臺(tái)，雖然第三方的驅(qū)動(dòng)能安裝成功，但是也有運(yùn)行穩(wěn)定性的隱患。

傳統(tǒng)的軟件安裝管理模式總是服務(wù)器與軟件進(jìn)行一對一的綁定。 因?yàn)?，各種實(shí)訓(xùn)軟件之間如果盲目的裝在一臺(tái)服務(wù)器上，可能會(huì)造成環(huán)境配置、動(dòng)態(tài)鏈接庫、數(shù)據(jù)庫版本上的沖突，最后軟件運(yùn)行出現(xiàn)千奇百怪的錯(cuò)誤。但這種傳統(tǒng)的綁定模式，使得軟件無法復(fù)用硬件資源，容易造成硬件資源性浪費(fèi)。由于服務(wù)器不斷增多，管理的復(fù)雜度也不斷加大。所以人們希望在傳統(tǒng)模式與節(jié)省人力物力方面找到一個(gè)平衡點(diǎn)。

企業(yè)虛擬化技術(shù)的出現(xiàn)，為以上問題帶來了一個(gè)良好的解決方案。服務(wù)器虛擬化使得操作系統(tǒng)不再直接與實(shí)際硬件打交道，使用物理服務(wù)器轉(zhuǎn)換為邏輯服務(wù)器的概念，形成邏輯層和物理層分離的橫向結(jié)構(gòu)，不僅可以利用硬件資源，工作人員的管理效率也大大提高。

虛擬化技術(shù)最早出在SUN平臺(tái)上，只是最近幾年X86平臺(tái)的虛擬化技術(shù)才慢慢成熟起來。而我們高職院校的服務(wù)器主要都是X86平臺(tái)的，虛擬化產(chǎn)品一般分為桌面級和服務(wù)器級，桌面級的有VMware公司的Workstation版軟件，與ORACLE公司的VM VirtualBox系列等其它軟件，這一級別軟件需要通過平臺(tái)支持，比如先得安裝一個(gè)獨(dú)立操作系統(tǒng)（如Windows系列操作系統(tǒng)平臺(tái)），這樣的安裝方式運(yùn)行效率低下，只適合個(gè)人計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)使用。另一方面就是服務(wù)器級虛擬化軟件，目前用得較多的有VMware公司的ESX SERVER系列與XenServer服務(wù)器軟件。幾年前雖然服務(wù)器級虛擬化系統(tǒng)已經(jīng)擺脫了依靠軟件進(jìn)行虛擬化的工作方式，改用二進(jìn)制/翻譯的方式進(jìn)行工作，但工作開銷還是顯得過大了。

時(shí)至今日，虛擬化技術(shù)終于有突破性能的進(jìn)展，從軟件化虛擬化深入到處理器級的虛擬化，這樣就給虛擬化提供了硬件級支持。這里做出突出貢獻(xiàn)的就是X86平臺(tái)的Intel VT-x技術(shù)。VT-X技術(shù)提供了兩套窗體技術(shù)，使得VM能有效的在Ring 0-Ring 3之間切換，做好虛擬機(jī)的隔離的同時(shí)，又解決了性能問題。但我們知道，光解決一個(gè)處理器級虛擬化是不夠的，因?yàn)楸娝苤?，CPU運(yùn)行很快，但周邊IO設(shè)備特別是服務(wù)器上內(nèi)存，網(wǎng)絡(luò)等跟不上處理速度。以往I/O設(shè)備虛擬化主要是采用模擬方式或者軟件接口方式，因此性能上很容易成為瓶頸，今天Intel 又提出了針對IO的虛擬化技術(shù)VT-d（圖1）， Intel VT-d技術(shù)是一種基于North Bridge北橋芯片（或者按照較新的說法：MCH）的硬件輔助虛擬化技術(shù)，通過在北橋中內(nèi)置提供DMA虛擬化和IRQ虛擬化硬件，實(shí)現(xiàn)了新型的I/O虛擬化方式，Intel VT-d能夠在虛擬環(huán)境中大大地提升 I/O 的可靠性、靈活性與性能。I/O虛擬化的關(guān)鍵在于解決I/O設(shè)備與虛擬機(jī)數(shù)據(jù)交換的問題，而這部分主要相關(guān)的是DMA直接內(nèi)存存取，以及IRQ中斷請求，只要解決好這兩個(gè)方面的隔離、保護(hù)以及性能問題，就是成功的I/O虛擬化。

有了以上企業(yè)級虛擬化技術(shù)的良好支持，為我們建造高職院校虛擬化實(shí)訓(xùn)平臺(tái)打下良好的基礎(chǔ)。我們在這里選用VMWare公司的ESXI系列服務(wù)器級系統(tǒng)，ESXI系統(tǒng)自身包含LINUX內(nèi)核，有著高可靠性和安全性、簡化部署和配置、減少管理開銷等優(yōu)點(diǎn)，機(jī)械盤、U盤都可以安裝。而且ESXI既可以安裝在專用服務(wù)器上也可以安裝在普通的個(gè)人計(jì)算機(jī)上。但安裝在個(gè)人計(jì)算機(jī)上時(shí)，由于ESXI對網(wǎng)卡有較高的要求，個(gè)人計(jì)算機(jī)安裝時(shí)要對安裝包進(jìn)行手動(dòng)改造才能成功。

我們選用的服務(wù)器方案是戴爾PowerEdge 12G R720（Xeon E5-2609/32GB/300GB*3）系列服務(wù)器，一臺(tái)服務(wù)器大約可以虛擬四臺(tái)物理機(jī)。其中2G內(nèi)存保留給ESXI自己系統(tǒng)使用，其它30G都可以分給虛擬機(jī)，方案如圖2。

如圖所示，我們可以將新舊不同的各種服務(wù)器系統(tǒng)集中到幾臺(tái)高配置的服務(wù)器上，由統(tǒng)一的軟件界面進(jìn)行管理，主機(jī)少的話用vSphere Client即可，當(dāng)主機(jī)多的話，又有外部存儲(chǔ)設(shè)備時(shí)就用VMware vCenter。使用了以上改造方案以后，現(xiàn)代教育中心技術(shù)人員維護(hù)服務(wù)器的工量大大的降低了，只需要通過一臺(tái)客戶機(jī)即可連接管理任何一臺(tái)ESXI主機(jī)。并且ESXI中的虛擬機(jī)可很方便的導(dǎo)出，能快速的進(jìn)行服務(wù)器之間的移植。

在計(jì)算機(jī)技術(shù)日新月異的今天，只要我們合理的利用新技術(shù)，就能夠有效的提高高職院校的實(shí)訓(xùn)教學(xué)工作效率，降低硬件上的投資，把服務(wù)器維護(hù)人員從繁重的維護(hù)工作中解放出來，能專注于軟件環(huán)境上的管理。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王春海. VMware虛擬化與云計(jì)算應(yīng)用案例詳解.中國鐵道出版社，2013-11-1.

[2] 何坤源. VMware vSphere 5.0虛擬化架構(gòu)實(shí)戰(zhàn)指南. 人民郵電出版社，2014-1-1.

[3] 任永杰. KVM虛擬化技術(shù)：實(shí)戰(zhàn)與原理解析. 機(jī)械工業(yè)出版社，2013-10-1.