蕭達(dá)鈔

Abstract：This paper describeed the definiens，characteristics and advantages of virtualization technology，analyzed the problems existing in the management of vocational school network center，compared major virtualization technologies and products，and took Guangdong overseas Chinese Vocational school as an example，put forward the management scheme of network center based on KVM server virtualization technology.

Keywords：virtualization technology； server； KVM； Vmware

1引言

“十三五”期間，國(guó)家明確了加快推教育現(xiàn)代化的目標(biāo)和任務(wù)，對(duì)推動(dòng)教育信息化也提出了更高的要求。隨著信息技術(shù)的不斷革新和發(fā)展，教育信息化已是大部分中職學(xué)校深化教育改革的重要支撐，其網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與業(yè)務(wù)的需求不斷增多，對(duì)服務(wù)器、存儲(chǔ)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等IT（Information Technology）基礎(chǔ)設(shè)施的需求也隨之增多，配套的場(chǎng)地環(huán)境升級(jí)改造、設(shè)備運(yùn)行維護(hù)等費(fèi)用也節(jié)節(jié)攀升，從而導(dǎo)致中職學(xué)校的信息化建設(shè)相對(duì)滯后。虛擬化技術(shù)的出現(xiàn)并應(yīng)用到學(xué)校網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房管理中，為實(shí)現(xiàn)節(jié)省資金投入、挖掘設(shè)備潛力、提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)效率等問題提供了合適的解決方案。

2中職學(xué)校網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房管理的現(xiàn)狀

對(duì)于普遍存在教育經(jīng)費(fèi)投入不足、技術(shù)隊(duì)伍水平不高的中職學(xué)校而言，傳統(tǒng)的模式對(duì)中職學(xué)校網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房管理帶來了以下3個(gè)突出的問題：①IT資源利用效率不高。當(dāng)前中職學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求增多、技術(shù)復(fù)雜，對(duì)IT資源的利用存在利用不均衡的情況，如一些服務(wù)器部署多個(gè)應(yīng)用程序，或者一臺(tái)服務(wù)器只部署一個(gè)應(yīng)用程序，造成了資源浪費(fèi)、分配不均、利用效率低，對(duì)于資金緊張的中職學(xué)校難以承擔(dān)起高昂的IT設(shè)備支出；②網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的運(yùn)維成本較高。服務(wù)器的品牌、性能及新舊程度不一致，服務(wù)器及應(yīng)用系統(tǒng)的日常運(yùn)維難度大、效率低。隨著服網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用及業(yè)務(wù)的擴(kuò)展，相應(yīng)的場(chǎng)地、設(shè)備、人員成本也隨之上漲；③數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，工作周期長(zhǎng)。由于IT資源不能統(tǒng)一管理，當(dāng)發(fā)生設(shè)備故障或網(wǎng)絡(luò)攻擊時(shí)，各應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)存在丟失或篡改的風(fēng)險(xiǎn)，若部署規(guī)模較大，則無法保證數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)的有效性，工作周期也隨之拉長(zhǎng)。

3虛擬化技術(shù)

3.1什么是虛擬化技術(shù)

目前，虛擬化技術(shù)（Virtualization Technology，VT）是一種將各種計(jì)算及存儲(chǔ)資源等進(jìn)行重組并優(yōu)化配置的資源管理技術(shù)，通過映射或抽象方式將不同的物理資源整合成一個(gè)虛擬的“資源池”，突破地域或資源實(shí)體結(jié)構(gòu)的限制。應(yīng)用虛擬化技術(shù)主要是為了提高IT源利用效率、簡(jiǎn)化對(duì)資源以及對(duì)資源管理的訪問，管理員可以按需、動(dòng)態(tài)地調(diào)配和管理IT資源。虛擬機(jī)（Virtual Machine，VM）指通過軟件模擬的具有完整硬件系統(tǒng)功能的、運(yùn)行在一個(gè)完全隔離環(huán)境中的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，如同1臺(tái)物理PC，擁有自己虛擬出來的“硬件”設(shè)備。

3.2虛擬化技術(shù)的分類

按應(yīng)用領(lǐng)域劃分，虛擬化技術(shù)可分為服務(wù)器虛擬化、應(yīng)用程序虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化、桌面虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化等。本文將著重對(duì)其中三種應(yīng)用廣泛的技術(shù)進(jìn)行介紹：

3.2.1服務(wù)器虛擬化。指的是將分布在網(wǎng)絡(luò)中的一臺(tái)或多臺(tái)不同的物理服務(wù)器經(jīng)過整合，虛擬成一臺(tái)或多臺(tái)的邏輯服務(wù)器（集群），不受地理位置和物理結(jié)構(gòu)的影響，把這些物理服務(wù)器中的cpu、內(nèi)存、磁盤和I/O等硬件設(shè)備整合起來，形成一個(gè)可以靈活、動(dòng)態(tài)管理的“資源池”。

3.2.2應(yīng)用程序虛擬化。就是采用類似虛擬終端的技術(shù)，為應(yīng)用程序創(chuàng)建一個(gè)虛擬的運(yùn)行環(huán)境，應(yīng)用程序的執(zhí)行文件和數(shù)據(jù)放置在一個(gè)虛擬程序包，管理員可以將這個(gè)“虛擬包”以流媒體形式部署到客戶端，還可以動(dòng)態(tài)地進(jìn)行激活或失效，極大地方便了應(yīng)用程序的部署、更新和維護(hù)。

3.2.3存儲(chǔ)虛擬化。就是將一批獨(dú)立分布的存儲(chǔ)設(shè)備整合成一個(gè)整體，把存儲(chǔ)資源的邏輯映射和存儲(chǔ)設(shè)備分開，并對(duì)這些存儲(chǔ)資源進(jìn)行集中管理，也可以任意地動(dòng)態(tài)調(diào)配存儲(chǔ)資源。這樣可以方便管理和有效利用存儲(chǔ)空間。

4虛擬化技術(shù)產(chǎn)品介紹與比較

當(dāng)前主流的應(yīng)用較為廣泛的4種虛擬化技術(shù)分別是：有VMware公司的VMware vSphere、Citrix公司的XenServer、Microsoft公司的Hyper-V、Red Hat/Novell公司的KVM及相關(guān)管理工具。

4.1VMware vSphere以原生架構(gòu)的ESX/ESXi Server為基礎(chǔ)，可以讓多臺(tái)ESX Server并發(fā)負(fù)擔(dān)多個(gè)虛擬機(jī)，能夠聚合和全面管理大型基礎(chǔ)架構(gòu)資源池，使其成為一種無縫、靈活、動(dòng)態(tài)的操作環(huán)境。它采用的是全虛擬化技術(shù)，它的hypervisor直接在硬件上運(yùn)行，這樣可以大幅提升虛擬機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性和性能。但VMware vSphere在價(jià)格方面缺少優(yōu)勢(shì)。

4.2Citrix XenServer是一種開放的、功能強(qiáng)大的服務(wù)器虛擬化系統(tǒng)。XenServer采用了半虛擬化和硬件輔助虛擬化相結(jié)合的技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)遷移、共享存儲(chǔ)支持、集中化多節(jié)點(diǎn)管理等功能，其“裸機(jī)”的特性大幅改善了系統(tǒng)性能和可用性。雖然XenServer是免費(fèi)虛擬化平臺(tái)，但Citrix的產(chǎn)品和產(chǎn)品服務(wù)分離定價(jià)，在大規(guī)模部署時(shí)還需要購(gòu)買其他產(chǎn)品服務(wù)，價(jià)格亦是不菲的。

4.3Hyper-V是Microsoft提出的一款系統(tǒng)管理程序虛擬化技術(shù)，其架構(gòu)為“物理層-Hyper-V-虛擬機(jī)”三層，Hypervisor代碼輕量且運(yùn)行在最高的特權(quán)級(jí)別下，這種架構(gòu)不需要采用復(fù)雜的BT技術(shù)，所以安全性和可用性較高，使虛擬機(jī)系統(tǒng)性能更接近真實(shí)。但是Hyper-V只對(duì)Windows Server 2008有較好的支持，對(duì)其它版本的windows和Linux只做有限度的支持。

4.4KVM（全稱基于內(nèi)核的虛擬機(jī)，Kernel-based Virtual Machine），是一個(gè)開源的系統(tǒng)虛擬化模塊，它與XenServer一樣采用了半虛擬化和硬件輔助虛擬化相結(jié)合的技術(shù)，但KVM使用Linux自身的調(diào)度器進(jìn)行管理，所以相對(duì)XenServer而言其核心代碼量較少、穩(wěn)定性較高。KVM已成為學(xué)術(shù)界的主流VM之一。

通過以上的技術(shù)分析，虛擬化技術(shù)對(duì)于中職學(xué)校網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房管理而言，具有提高IT基礎(chǔ)設(shè)施的利用效益，降低設(shè)備投入和運(yùn)維成本，提高設(shè)備和程序的運(yùn)行性能和安全性，動(dòng)態(tài)配置IT資源等一系列的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

5中職學(xué)校網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房管理的虛擬化應(yīng)用實(shí)例

下面以廣東省華僑職業(yè)技術(shù)學(xué)校為例，介紹網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房管理應(yīng)用虛擬化技術(shù)的解決方案。

5.1虛擬化技術(shù)產(chǎn)品的選擇

經(jīng)過前面的比較分析，綜合四款虛擬化技術(shù)產(chǎn)品在性能、價(jià)格等因素，由于KVM是業(yè)界廣泛應(yīng)用、穩(wěn)定性較高的虛擬化平臺(tái)，且價(jià)格低廉，對(duì)于中職學(xué)校規(guī)模較小的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和存儲(chǔ)需求是比較合適的方案。因此，確定采用Red Hat的KVM服務(wù)器虛擬技術(shù)來搭建學(xué)校網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房的虛擬化平臺(tái)。

5.2虛擬化方案設(shè)計(jì)

本著物盡其用、節(jié)約成本的原則，在充分預(yù)判學(xué)校未來的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和存儲(chǔ)需求的情況下，盡量減少硬件設(shè)備的投入，對(duì)學(xué)?，F(xiàn)有服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，以達(dá)到優(yōu)化資源配置、提高服務(wù)質(zhì)量、滿足對(duì)未來的應(yīng)用需求的目的。因此，本方案設(shè)計(jì)的虛擬化平臺(tái)涉及服務(wù)器和存儲(chǔ)系統(tǒng)的虛擬化，以及平臺(tái)的管理程序。各服務(wù)器和存儲(chǔ)等兩子系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立但緊密協(xié)作，在虛擬化平臺(tái)管理中心的作用下，提供可靠、穩(wěn)定、安全的虛擬化服務(wù)。系統(tǒng)架構(gòu)圖如下：

5.3服務(wù)器虛擬化子系統(tǒng)。服務(wù)器虛擬化層是虛擬支撐平臺(tái)的核心，所有虛擬化支撐平臺(tái)中的功能都是依賴于服務(wù)器虛擬化來實(shí)現(xiàn)的。為了更好地適應(yīng)學(xué)校的實(shí)際需求，對(duì)現(xiàn)有的應(yīng)用服務(wù)器按技術(shù)架構(gòu)進(jìn)行分類，分析其對(duì)資源的需求和功能特性，主要?jiǎng)澐譃閮煞矫妫皇侵饕脕聿渴鸱?wù)教學(xué)的應(yīng)用程序；二是部署管理支持系統(tǒng)，如辦公OA、網(wǎng)站、“一卡通”等。教學(xué)應(yīng)用服務(wù)器在實(shí)施教學(xué)活動(dòng)期間，服務(wù)器負(fù)載壓力會(huì)快速增大。因此，按資源利用率的最大峰值把教學(xué)應(yīng)用服務(wù)器分為兩部分，一是利用率超過30%的應(yīng)用單獨(dú)部署一臺(tái)虛擬機(jī)，30%以下的則以服務(wù)類型相近為原則部署在不同虛擬機(jī)中。

5.4存儲(chǔ)虛擬化子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)位于虛擬化平臺(tái)的最底層，提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理服務(wù)。按照數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)的原則，虛擬機(jī)鏡像文件均存放在SAN（Storage Area Network，存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)）存儲(chǔ)陣列中。為保證數(shù)據(jù)的安全性，建立分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，把應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫(kù)分開存儲(chǔ)，同時(shí)采用虛擬機(jī)多機(jī)備份機(jī)制，以降低風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生時(shí)造成的損失。

5.5虛擬化管理平臺(tái)中心。是管理虛擬機(jī)的實(shí)體，包括用戶管理接口工具C3M和虛擬化平臺(tái)管理RHEV-M，虛擬化平運(yùn)行系統(tǒng)軟件管理Ret Hat Network Satellite Server和服務(wù)器監(jiān)控管理。

6結(jié)束語

廣東省華僑職業(yè)技術(shù)學(xué)校通過部署應(yīng)用虛擬化平臺(tái)，將原有的5臺(tái)品牌和性能均不同的服務(wù)器整合起來，將13個(gè)符合虛擬化條件的應(yīng)用系統(tǒng)部署到不同的虛擬機(jī)，改變了過去“一個(gè)應(yīng)用一臺(tái)服務(wù)器”的傳統(tǒng)模式，管理員按照應(yīng)用需求動(dòng)態(tài)地配置資源并進(jìn)行管理，大大提高了IT資源的利用率和減低運(yùn)維成本。得益于信息技術(shù)的不斷革新，桌面虛擬化、云計(jì)算虛擬化將會(huì)大量部署，日趨成熟的虛擬化技術(shù)將更加注重安全、存儲(chǔ)、管理等方面的性能，應(yīng)用虛擬化技術(shù)的成本將大幅降低，這將進(jìn)一步促進(jìn)中職學(xué)校優(yōu)化IT資源配置，為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供更加便利的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和豐富的學(xué)習(xí)資源。

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