周俊成++李蘭

[摘 要]在信息技術不斷更新的時代，計算機實驗室在高校教學過程中的重要性不言而喻，越來越多的計算機實驗室采用了無盤系統(tǒng)，而整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性就顯得越來越重要。本文就基于實驗室千兆無盤服務器的冗余機制在計算機實驗室中如何實現(xiàn)做了積極嘗試。

[關鍵詞]計算機實驗室；無盤工作站；冗余機制

中圖分類號：TP311.52 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）16-0136-01

一、引言

近年來，計算機硬件在質(zhì)量上發(fā)生了很大的變化，費用投入也縮減不少，硬件投資不再成為制約實驗室建設的瓶頸；然爾計算機實驗室的優(yōu)化管理成為了實驗室管理的重點。比如計算機病毒、實驗室軟件安裝、實驗室硬件的管理等，這些成為了計算機實驗室能否滿足教學需求的關鍵；越來越多的實驗室使用無盤系統(tǒng)，無盤系統(tǒng)的服務器的穩(wěn)定性和可靠性至關重要。

二、無盤計算機實驗室基本情況分析

2.1.計算機屬于可公共使用的設備，目前高校將計算機實驗室作為全校共用實驗室，在增加設備使用率的同時，也暴露出因為需安裝軟件眾多、軟件更新快而需維護問題；無盤系統(tǒng)通過對服務器更新鏡像解決了這個問題，但是長期不斷的更新維護也造成服務器人為失誤造成了問題，導致服務器不穩(wěn)定。

2.2.無盤服務器因為涉及大量的硬盤讀寫、數(shù)據(jù)交換，所以對磁盤、內(nèi)存要求較高；對于 70 臺左右的計算機實驗室，需配備專業(yè)的磁盤陣列卡，6 塊以上硬盤做讀寫分離，8 至 16G 的內(nèi)存，雙千兆以上網(wǎng)卡做聚合綁定，一些大型軟件才能順暢運行；然后長時間的高強度運行，硬盤、內(nèi)存容易出現(xiàn)故障的地方，造成服務器不能開機。

2.3.學生上機時，經(jīng)常涉及使用 USB 設備，而學生 USB 設備又常感染有 ARP病毒（arp 病毒并不是某一種病毒的名稱，而是對利用 arp 協(xié)議的漏洞進行傳播的一類病毒的總稱），它將網(wǎng)絡地址翻譯成物理地址（又稱 MAC 地址），從而使客戶機不能訪問真正的服務器，造成整個無盤系統(tǒng)崩潰。雖然近年各大無盤廠商將服務器 MAC 地址植入到客戶端，但有些 ARP 病毒還是無法防范。

三、設備配置情況以及 PXE 運行原理

3.1.服務器硬件配置

CPU：XEON DP E2609；內(nèi)存：DDR3 4GB*4；硬盤：1T*6/128GSSD；RAID：外插 512M（2 接口）；網(wǎng)卡：INTER 千兆*2。

3.2.網(wǎng)絡配置

網(wǎng)線：全千兆到桌面；交換機：千兆交換機。

3.3.PXE 運行原理

PXE [1] 它是 Preboot Execution Environment 的縮寫，意思為預置啟動執(zhí)行環(huán)境。PXE 是動態(tài)路由，其通信協(xié)議采用 TCP/IP，與 Internet 連接高效而可靠、PXE無盤工作站的啟動過程分析如下：

3.3.1 客戶端個人電腦開機后、在 TCP/IP Bootrom 獲得控制權之前先做自我測試；

3.3.2 然后 Bootprom 送出 BOOTP/DHCP 要求以取得 IP；

3.3.3 如果服務器收到個人電腦所送出的要求、就會送回 BOOTP/DHCP 回應內(nèi)容包括：客戶端的 IP 地址、預設網(wǎng)關、及開機影像文件、否則、服務器會忽略這個要求。

3.3.4 Bootprom 由 TFTP 通訊協(xié)議從服務器下載開機映像文件；

3.3.5 個人電腦通過這個開機映像文件開機， 這個開機文件可以只是單純的開機程式也可以是操作系統(tǒng)；

3.3.6 開機映像文件將包含 kernel loader 及壓縮過的 kernel，此 kernel 將支持 NTFSroo 系統(tǒng)。¨ 遠程客戶端根據(jù)下載的文件啟動機器。

四、無盤冗余方式的實現(xiàn)

4.1 冗余功能實現(xiàn)

4.1.1 冗余服務器、無盤服務器分別配置不同的 IP 地址；建議各服務器做端口聚合綁定，使用 balance-rr：模式，具有一定容錯能力，數(shù)據(jù)包用排隊的方式，通過所有網(wǎng)卡輪流發(fā)送出去，也就是同一時間只有一片網(wǎng)卡在發(fā)送數(shù)據(jù)，但是每片網(wǎng)卡都有發(fā)送過數(shù)據(jù)，具備負載均衡能力；

4.1.2 各服務器陣列設置參照無盤系統(tǒng)搭建。將無盤服務器設定為 IO 服務器，冗余服務器設定熱備服務器；在服務器操作中將 IO 服務器分組，建立 IO 服務器分組名稱以及勾選要分組在一起的服務器 IP，這樣 IO 服務器分組操作完成，然后將客戶 IP 基本設定允許自動選擇 IO 服務器或 IO 服務器組 （用處就是綁定的 IO 服務器分組里的服務器 IP 其它一臺服務器斷了、會跳到另一臺分組里的服務器、客戶機重啟是生效的）；

4.1.3 操作冗余服務器 IO 熱備設定、將主 IO 服務器 IP 會出現(xiàn)可以熱備 IO 服務器 IP 和磁盤選擇，然后雙擊客戶 IP 基本設定打勾允許自動選擇 IO 服務器或 IO 服務器組以此類推 （用處主 IO 服務器的 IO 斷掉會自動跳到熱備 IO 服務器上去、客戶機重啟是不生效的）。

五、成本分析

以兩個實驗室為例，每個實驗室 70 臺客戶機；如果投入 3 臺服務器、2 個小千兆交換機共預計費用 6.5 萬元；2 個實驗室共計 140 臺計算機，可節(jié)約 140 塊硬盤，以京東目前希捷每塊 350 元計算，能節(jié)約 4.9 萬元；同時每臺計算機少了硬盤，電費也節(jié)約了不少?？傮w來看，建設冗余無盤應用雖在成本上節(jié)約不了太多，但是整體管理上更加穩(wěn)定、高效和方便，用戶體驗上也更好。

六、性能測試

本文采用 NXD7.0 無盤系統(tǒng)軟件 [3] 作為測試對象，NXD 系統(tǒng)采用專利技術對網(wǎng)絡通信結構和磁盤驅(qū)動進行了優(yōu)化，獨創(chuàng)性的引入 ssd 固態(tài)盤緩存技術，結合 NxD成熟的內(nèi)存緩存，極大的提高了服務器的帶機量及客戶機的磁盤性能。工作站開機運行速度快，加上全千兆網(wǎng)絡到桌面，速度遠超比單機帶硬盤的速度要快，即使是全網(wǎng)工作站同時啟動的時候，也能達到相對滿意的速度。經(jīng)測試，采用無盤系統(tǒng)技術后，實驗室計算機單機啟動 WindowsXP 或 window7 操作系統(tǒng)完成只需25 ～ 45 s 左右，70 臺電腦同時啟動的時間大約在 80 ～ 90 s 之間，開機時間比原來縮短了 1 ～ 3 倍。磁盤讀寫速度從原來的平均 30 MB /s 提升到 70MB /s 左右，在運行 AutoCad2010、3Dmax 渲染等操作時，都能夠松自如。在手動對無盤服務器斷電后，也能夠迅速的切換到冗余服務器進行操作，不會影響整個實驗室的使用。

七、結束語

綜合所述，使用冗余無盤系統(tǒng)建設高校教學實驗室，有效解決了原來實驗室無盤系統(tǒng)最大的弱點，有效的保障了實驗室的安全穩(wěn)定運行，時刻保持服務器的高效可用，大幅提高了實驗室電腦的性能和可用性；

參考文獻

[1] PXE[OL].http：//baike.baidu.com/， 2014.

[2] 服務器冗余[OL].http：//baike.baidu.com/， 2016.

[3] 林增輝.無盤系統(tǒng)技術在高校電腦機房改造中的應用[J].黎明職業(yè)大學學報， 2011（70）：78-81

作者：周俊成（1984.4）？男，漢族，重慶市永川區(qū)，重慶大學城市科技學院，工程師，工程碩士，計算機技術方向