利用虚拟化技术 促进基础教育信息化快速发展

冯有文

摘 要:随着虚拟化技术不断发展,CPU、服务器、存储等硬件设备均已支持虚拟化技术,越来越多的厂家提出了虚拟化解决方案,但地市教育部门在其基础教育信息化工作中采用虚拟化技术的还不多见。本文通过焦作市教育局在全市基础教育信息化建设中引入服务器虚拟化技术的成功实施案例,探讨了在基础教育信息化建设中采用服务器虚拟化解决方案,整合网络中心和简化IT管理的新模式。

关键词:虚拟化技术;基础教育信息化;快速发展

中图分类号:G40-057 文献标识码:A文章编号:1673-8454(2010)10-0063-03

一、引言

虚拟化技术真正起源于20世纪60年代,当时IBM在开发大型机时就认识到虚拟化的重要性,利用虚拟化技术提高了昂贵硬件设备的利用率,20世纪90年代末,以VMware为代表的虚拟化软件厂商率先实施以虚拟机监视器为中心的软件解决方案,为虚拟化技术在x86服务器环境的发展开辟了道路,2005年以来,Intel和AMD公司先后推出应用虚拟化技术的中央处理器(CPU),国内外知名的服务器厂家也陆续推出基于“服务器+磁盘阵列+专业虚拟化软件”的服务器虚拟化解决方案,越来越多的单位和部门把服务器虚拟化解决方案作为整合其网络中心、简化IT管理的重要途径。

1.虚拟化技术的含义

虚拟化的含义丰富,应用广泛。目前虚拟化技术主要关注于服务器虚拟化,即在一台物理服务器上通过虚拟化技术,设置出多台虚拟服务器,每台虚拟服务器可以安装相同或不同的独立操作系统,虚拟服务器之间完全独立,互不影响,从而显著提高服务器的使用效率。

2.虚拟化技术分类

常见的虚拟化技术一般有四种:硬件仿真、完全虚拟化、半虚拟化和操作系统级虚拟化。表1列出四种虚拟化技术的实现方式、特点及其代表厂家和产品。

二、利用服务器虚拟化解决方案构建强大灵活的基础教育信息化应用系统的支撑体系

1.基础教育信息化的主要应用

地市基础教育信息化的主要目的是实现教育现代化,是以新的教育思想和教育理念指导信息技术在全市各级教育行政管理部门和各级各类学校广泛应用,利用信息技术,探索新的教育模式,促进本地教育现代化。焦作市教育局从2000年起,先后建立了焦作教育门户网站、电子图书馆、焦作教学与资源网及域名解析等应用系统;2008年,全市教育管理信息系统和其他应用系统陆续投入使用,其主要内容有电子公文流转、中小学生电子学籍管理、人事管理、教职工考核、教务成绩管理、综合素质评价、数据挖掘、校产管理、新课程改革、视频点播、网络电视直播、重大事件统计分析、教育资源库、电子邮件系统、学生心理管理、FTP服务和短信平台等。通过推广实施这些应用,教育管理水平得以整体提升,初步实现了全市教育管理资源均衡发展。

2.基础教育信息化应用系统的支撑体系建设需要重点解决的问题

(1)一个应用系统至少需要一台服务器。目前应用系统基本上采用B/S三层架构、标准协议和端口进行设计编程,多个应用系统难以保证在同一个物理服务器上顺利安装和正常使用。

(2)存储空间无法充分共享。存储设备分区一经规划实施,将会难以调整,随着应用服务器的增加,存储设备不得不面临增加的窘境。

(3)管理方式难以简化。随服务器及相关 IT 硬件数量增加,管理难度必然加大。

(4)运营成本居高不下。硬件设备越多,需要更大的占地空间、更多电力和制冷设备。

(5)应用系统的可用性不高,业务连续性不强。由于一个应用系统一台服务器,服务器一旦出现故障,意味着业务应用停止。

3.基础教育信息化应用系统的服务器虚拟化解决方案

地市基础教育信息化应用系统种类虽多,但多数访问者限于当地人群,每种应用系统瞬间最大访问量有限,因此,对服务器性能配置要求不高,多数情况下,一台配置2路4核CPU、2～4G内存、1个千兆网卡的服务器足以支撑一种应用系统正常运行。按传统方式建设应用系统的硬件支撑系统,需要为每种应用配置一台服务器,对业务连续性要求高的重要应用,还需增加额外服务器和存储设备,应用系统越多,服务器数量也越多,管理难度加大。然而,随虚拟化技术不断成熟,尤其是服务器虚拟化技术日益完善,为我们提供了基础教育信息化应用系统硬件支撑体系新的建设模式——服务器虚拟化解决方案。2008年,焦作市教育局信息中心经多方考证,确定采用“服务器+光纤磁盘阵列+VMware虚拟化软件”的服务器虚拟化解决方案改造全市教育系统各种应用系统的硬件运行环境。

如图1 ,焦作市教育局信息中心购置了3台高性能服务器、可扩展光纤磁盘阵列、2台光纤交换机和1台管理服务器,在3台服务器上安装VMware ESX Server,在另外1台2路服务器上安装VMware VirtualCenter,利用VMware虚拟化软件的特有功能,组成了具有VMwareHA(高可用性)、VMwareDRS(分布式资源调度)和VMotion(实时迁移)功能的虚拟化应用服务器机群。高性能服务器主要配置4路4核高端CPU、32G大容量内存、2块冗余的HBA卡、4块千兆网卡,不仅能为系统提供超群的高性能和高可靠性,而且为将来的系统平台升级预留了空间。

4.服务器虚拟化解决方案的优势

服务器虚拟化解决方案与“一个应用一台服务器”的传统建设模式相比,具有非常明显的优势:

(1)服务器等硬件设备利用率显著提高

经测试,在“一个应用一台服务器”的建设模式下,服务器的利用率极其低下,平均利用率不到5-10%,通过服务器虚拟化技术,1台高性能服务器至少可以虚拟出10台虚拟服务器,极大地提高了服务器的利用率。目前,焦作市教育局网络中心在3台物理服务器上已虚拟化了近20台虚拟服务器,一年多来,运行正常。

(2)业务应用部署灵活简便

通过虚拟化技术,我们可以在短时间内增加一台虚拟服务器,为新增的业务应用服务;同时,可根据应用系统变化,灵活方便地对虚拟服务器的CPU数量、内存大小、存储空间以及操作系统等软硬件进行适当调整。这对多数地市教育部门来说,其实用价值显著,用户在实际工作中,若因工作临时安排需要增加服务器支撑某项工作,虚拟化服务器可彻底解决这个问题,资金无需另行投入。

(3)提供完善的虚拟化管理

管理人员可通过安装VMware VirtualCenter的服务器对所有虚拟服务器进行集中式管理、性能监控、操作自动化、建立物理服务器资源集群或池、快速部署以及安全访问控制等,极大地降低了工作强度。

(4)增加VMwareHA、VMware DRS和VMotion等实用功能

VMware HA 可为虚拟机运行的所有应用程序提供高性价比的高可用性。

VMwareDRS持续地监控各资源池的利用率,并可智能地根据业务需求调整资源。管理人员可以创建规则和策略,以确定为虚拟机优先分配资源的方式,VMwareDRS将 IT 资源动态分配给优先级最高的应用程序。

VMotion实时迁移可将虚拟机从一个宿主服务器移动到另一个宿主服务器,避免所有的应用程序停机,大大提高了应用系统的业务连续性。

(5)资金投入和运营成本大大降低

采用虚拟化服务器解决方案,使用单位只需购买传统建设方式所需服务器数量的1/4～1/3;同时,由于服务器数量减少,与之配套的机房面积减少、电力和空调需求量降低,从而大大降低运行费用。

结束语

虽然虚拟化技术应用已引起部分技术主管的担心,他们认为运行着众多虚拟服务器的宿主服务器如果出现故障,或者不为多数人熟悉的虚拟化软件本身出现问题,可能会给使用者造成较大的损失。但是,服务器虚拟化是虚拟化技术发展的必然趋势,随着各大服务器厂商全面支持虚拟化技术,势必会有越来越多的单位和部门采用服务器虚拟化解决方案来整合网络中心和简化IT管理。为此,本文通过笔者实施的服务器虚拟化成功案例,提出有别于传统硬件建设方式的新的硬件支撑系统建设模式,供各地基础教育信息化建设工作者们借鉴,以共同推动基础教育信息化更快更好地发展。

参考文献:

[1] http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-linuxvirt/#N1006F.

[2] 张巍.企业虚拟化实战——VMware篇[M].北京:机械工业出版社.

[3] http://www.vmware.com/cn.

[4] http://blog.csdn.net/meteor1113/archive/2009/07/15/4350398.aspx.(编辑:郭桂真)