试谈高可用性计算机实训室的配置与管理

吴士杰等

摘要：随着计算机技术的不断发展应用，计算机试验逐渐成为现今计算机教学的职称，因此高可用性计算机实验室的配置和管理也显得愈发重要，该文通过介绍计算机实验室高可用性的检查点和要求，得到高可用性计算机试验配置和管理的要点。

关键词：可用性；计算机实训室；配置和管理

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）04-0194-02

信息系统的不断发展，数据的应用越来越广，如何提高计算机系统的高可用性成为建设稳健的计算机算系统的首要任务之一，同时也是高可用性计算机实验室配置和管理的核心。

1 计算机实训室高可用性的检查点及相关要求

1.1 计算机系统的可用性

衡量计算机系统的可用性，可以采用平均无故障时间来衡量，即即计算机系统平均能够正常运行多长时间，才发生一次故障，可见平均无故障时间越长，计算机系统可用性越高，一般情况下，会通过容错可用性、极高可用性、具有故障自动恢复能力的可用性、高可用性和商品可用性所显示出的数值来衡量计算机系统的可用性。通过硬件冗余或软件的方法都可以从很大程度上提高系统的可用性。硬件冗余主要是通过在系统中维护多个冗余部件如硬盘、网线等来保证工作部件失效时可以继续使用冗余部件来提供服务；而软件的方法是通过软件对集群中的多台机器的运行状态进行监测，在某台机器失效时启动备用机器接管失效机器的工作来继续提供服务。

1.2 数据的高可用性

随着计算机技术的飞速发展，计算机技术在社会、生活等各个方面的应用也越来越广泛，在为人们带来便利的同时，所产生的数据也极具增加，因此数据存储也成为了影响计算机技术发展的重要环节之一，特别是计算机技术在金融、电信、医疗等需要大量数据的行业内的发展应用，数据可用性对整个行业的发展起到了重要作用，可见数据可用性是关系着高可用系统的关键因素。

一般情况，通过分析数据存储路劲可以发现，数据传输主要经过三个部分：一是存储系统，存储系统是数据存储的中介，对数据可用性具有直接影响；；二是应用系统，由于应用系统主要是对数据进行消费，因此应用系统对数据可用性不存在太大的影响；三是I/O 子系统，I/O 子系统主要是用于连接存储系统和应用系统，I/O 子系统主要构成包括：主机总线、SCSI 外部总想、网络连接等，I/O 子系统对数据可用性起到了关键作用，若I/O 子系统发生了故障，数据不管存在与否是，数据都是不可用的。

综合上述，可见保障数据可用性的核心就在于存储系统和I/O 子系统，同时由于数据应用的需求，所以保障数据可用性的主要问题，就是从存储系统开始就保证数据的可用性。从存储系统着手保证数据的可用性，从设备的角度，可以采用RAID、NAS、SAN 来进行数据的存储而从数据存储方法角度，数据存储可以采用备份、热备份、异地备份、不同介质之间的互备份等办法，在数据存储系统开始保证数据的可用性。同时随着网络技术的融合，数据存储逐渐向虚拟化和告诉互联趋势发展，并通过综合存储设备和存储方法来保证数据的可用性，现阶段，高可用系统一般都采用RAID 或者存储网络来进行数据存储。

1.3 硬件的高可用性

1.3.1 故障检测技术

为保证系统的高可用性，应在可能出现故障的系统各个组成部件上，在故障发生前，及时发现故障，或者在故障发生后快速及时的发现故障，并作出相应的反应，就必须采用故障检测技术，对你系统中各节点的状态信息以及系统中各个软硬件的状态信息进行检测，这样就可以保证若系统某一部分出现故障，可以及时进行处理，保证系统的可用性。

1.3.2 心跳技术

心跳技术原理最核心的部分主要包括：心跳监测部分和资源接管部分，心跳监测可以通过网络链路和串口进行，而且支持冗余链路，它们之间相互发送报文来告诉对方自己当前的状态，如果在指定的时间内未受到对方发送的报文，那么就认为对方失效，这时需启动资源接管模块来接管运 行在对方主机上的资源或者服务。

1.4 软件的高可用性

1.4.1 进程检查点技术

实现系统恢复主要应用技术是检查点技术和回滚恢复技术，检查点技术在发生错误时，检查点技术会使得出现错误或受到影响的进程从最后一次保存的检查点开始运行。回滚恢复技术是在系统出现故障时，通过之前在系统正常运行是设置的检查点，保存的系统当时的运行状态和记录跟踪的进程，使得系统从检查点处开始重新执行，更大程度的进行系统恢复，从而保证系统的可用性。

1.4.2 进程迁移技术

进程迁移就是将一个进程从当前位置移动到指定的处理器上。它的基本思想是在进程执行过程中移动它，使得它在另一个计算机上继续存取它的所有资源并继续运行，而且不必知道运行进程或任何与其它相互作用的进程的知识就可以启动进程迁移操作，这意味着迁移是透明的。某节点出现故障时，通过将进程迁移到其它节点继续恢复运行，这将极大的提高系统的可靠性和可用性。

2 高可用性实训室的配置及管理

2.1 计算机辅助教学系统的建立

80年代末，多媒体计算机一出现就迅速进入了教育领域，给计算机辅助教学带来了革命。多媒体并不是简单的媒体组合，而是多种媒体有机地组合成统一的系统，其总体功能要强于各种媒体功能之和，计算机辅助教学系统就是在这一教辅需求下产生的，简称CAI，CAI一般可分为计算机硬件、系统软件和课程软件三部分。其中软件系统包括操作系统、语言处理系统、各种工具软件和写作系统。工具软件是指为了帮助和支持CAI课件的开发，提高CAI课件的质量，完成某种特定功能的专用软件，如文字处理工具、表格处理工具、图形处理工具和动画制作工具等。课件写作系统是一种为了免除教师学习程序设计语言而设计的应用软件。教师只要根据屏幕提示输入相应的教学内容、各个单元之间的连接关系、问题与答案等，系统就能自动生成课件。这种课件写作系统大大减轻了教师编程的负担，有利于CAI的推广。我们推荐PowerPoint、Authorware两种软件，简便实用。

CAI的另一组成是课程软件，它是教师或程序设计人员根据教学要求，用计算机语言或课件写作系统编制的教学应用软件。课件反映了教学内容、教学目标、教学策略和教学经验。

2.2 可控上网

可控性是指对学生的上网情况进行控制，防止学生私自上网，为实行可控上网，需要考虑多个计算机试验对上网时间段的安排，并将所有实行网络控制的计算机实现联系组成一个大的局域网，进而控制学生的实际上网情况。而建立计算机实验室的可控上网，需用通过软件对多个计算机实验室的上网时间进行管理控制，同时为防止学生私自上网，浏览外部网站，还需要通过软件对学生的上网浏览网址进行管理控制，从而达到计算机实验室的可控上网。

2.3 局域网的配置

首先每一个计算机实验室均需配置一台二层交换机，并配置一台网管交换机，主要是用于个计算机实验室、网络服务器等之间的连接。同时服务器集群坏将多个网络服务器连接一起并促成一个虚拟的服务器，从而可以相应来自于计算机实验室用户的需求。

2.4 封闭学生机的USB接口

为保障计算机实验室的高可用性，应封闭学生机的USB接口，还可以设置SETUP密码，通过这种办法，对其进行强制性管理，进而保护计算机实验室局域网的安全，进而保证计算机实验室的高可用性。

2.5 安装实施监控系统

计算机实验室安装实施监控系统，其主要监控对象就是计算机实验室的用户，对用户的连接情况、用户网络利用率和网络数据流量使用情况等，实时监控计算机实验室用户的使用情况，保证计算机实验室的高可用性。

3 结束语

高可用计算机实验室的配置与管理，不仅丰富了现今的教学活动，同时也存在一些问题和缺陷需要未来进一步的完善和改进，因此，随着计算机网络技术的日益发展进步，高可用计算机实验室的配置与管理也会在未来时间内得到逐渐的发展，从而满足更多用户的需求。

参考文献：

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[3] 郭焱奎.浅析计算机实训室的使用与管理[J].群文天地，2012（6）.

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