虚拟化技术在数字校园建设中的应用

辽宁对外经贸学院信息管理学院 李 玉

虚拟化技术在数字校园建设中的应用

辽宁对外经贸学院信息管理学院 李 玉

随着信息时代的快速前进,信息社会也在不断的改进发展。数字化校园建设的推行也越来越成熟。因此,虚拟化技术被广泛的应用起来。本文主要结合了虚拟化技术的优势在数字校园建设中的研究与分析。

虚拟化;虚拟化技术;数字校园;数据中心

引言

随着数字校园建设的快速发展,校园内的数据中心也就需要更多的信息系统。这样一来,各种不同的软件平台、应用和操作系统会大量增多。第一因为传统的解决办法是一个应用安装在一台或多台物理机上。第二是因为每个系统对服务器、存储资源等都具有独占性。那么在数字校园中必然会导致服务器数量的增多,资源利用率的降低以及运行维护方面和管理方面的成本增加等问题。当虚拟化技术的出现,以它具有的优势把建设数字校园的以上问题解决。弥补传统方式下的不足之处,用最低的成本给学校的师生提供更加丰富的信息化网络教程和科研教育等。不论现在还是未来也会有更多领域开始考虑虚拟化技术的加入来整合统一服务器、网络、存储器等来规划自身的数据中心。

1.虚拟化技术及虚拟化优势

1.1 虚拟化技术

虚拟化是指计算机中的各元件在虚拟的环境中运行,是在不真实的基础上实现的。虚拟化技术可以扩大硬件的容量,简化了软件的重新配置过程。实际上虚拟化是一个广义上的术语,是一个为了简化管理,优化资源的解决方案。是为了节省成本,而发挥空间的最大利用率。CPU的虚拟化技术可以是单个CPU模式或者多个CPU并行的模式。并允许在同一个平台上同时运行多个操作系统或各种应用程序,而且每个操作系统和应用程序都可以在各个相互独立的空间中运行并做到互不影响,从而来提高计算机的工作效率。

1.2 虚拟化技术的优势

虚拟化技术的实现,可以降低数字校园建设中的成本问题,同时又提高了现有资源的利用率。虚拟化软件正变得更趋于完整而富有活力,它的发展方向也更加的全面。虚拟化是通过多种技术来实现的,并由某一种主要的虚拟层结合起来的。不仅在数字校园中可以使用,还可以在企业中使用。可见,虚拟化技术的快速发展,已经逐渐深入到信息化时代。

(1)提高资源的利用率:很多台虚拟服务器通过一台服务器提供物理资源,高效率的利用资源的空闲空间,得以保证虚拟化技术在校园数据中心中的应用程序具有最高的可用性。

(2)良好的隔离性:每台物理机都有很多的资源并且相互之间有联系,但是虚拟机与物理服务器之间之间是完全隔离的,互不影响,并且可以使用计算机上的物理资源。所以,根据在可用性和安全性这两个方面,应用程序在虚拟环境中运行会比在传统的物理环境中运行的结果要好得多,所以说隔离也是虚拟化技术的一个优势。

(3)具有更高的可靠性:虚拟服务器相对于硬件是独立的状态,可以通过灾难恢复的改进以及解决方案的实现使运行的连续性有所提高。例如当一台服务器出现故障时,虚拟机就可以在最短时间里来进行灾难恢复而且还不影响其他的运行。这样就会在整个数据中心得以具有更的高可用性。

(4)成本的降低:虚拟化为了减少物理资源的使用,隐藏其部分复杂性,实现自动化的方式来提高工作人员的工作效率。这样一来,管理员可以轻松管理服务器,减少了之前大量传统服务器带来的巨大负担。而且还通过减少实行方案的成本,使用数量更少的服务器来实现之前更多服务器才能完成的工作,降低了使用的空间以及购买服务器和管理工作等成本。

(5)具有兼容性:大部分虚拟服务器都能与x86系统具有相互兼容性能,并且可以实现多种不同的系统的共存状态,以至最大限度的降低由于兼容性可能造成的问题。

2.虚拟化技术在校园建设中的应用

对于任何一所高校来说,现代化数字校园的建设是体现学校综合实力的一种显著特点,也是为学校培养人才的一种方式。在教学中引入了多媒体数字化教学方式,建设现代化基础设施是近年来各地高校建设改造的共识。利用虚拟化技术构建的数字校园,集中管理服务器和各种教学应用程序,利用虚拟环境完成教学任务和教学科研是非常重要的。

2.1 校园网络中心存在的问题

随着信息化校园的建设,高校的数据中心需要不断的更新软件和更换系统等,在传统化数据中心存在的问题有:

(1)从运维管理方面来分析,对于管理人员是非常复杂而繁重的。在传统方式运行下,每个物理服务器都需要更多人力、物力来进行维护。由于每台服务器购买的时间不同使维护工作更加困难,一旦出现操作系统损坏,会花费大量的时间进行系统恢复,服务器也会长时间处于停机状态。

(2)高校信息资源的利用率低,大部分的服务器资源利用率都只占有20%左右,且这些服务器都需要大量的资源来运行,还占用了校园数据中心的大量空间。

(3)数据的备份也是十分困难的,由于各种硬件平台以及操作系统的不同,不光使系统备份带来困难,还导致管理员无法进行统一恢复。

(4)校园数据中心为各学院和管理部门提供资源,但是当其中一个网站出现漏洞问题会影响其它学院或管理部门的安全。

2.2 虚拟化在数字校园中实施的方案思路分析

对数字校园的建设中所运用的虚拟化技术,要选择合适的虚拟化平台以及标准的虚拟化服务器架构。具体的方案思路如下进行设计:

2.2.1 虚拟化平台的选择

目前被广泛使用的VMware "虚拟PC"软件被作为首选。因为VMware作为虚拟化的第一品牌,在技术上也已经拥有了足够完整的体系。其工作站在一台机器上可以同时建立并运行两个或者更多x86虚拟机。而且每台虚拟机都能运行各自的客户机操作系统。每个操作系统都能进行虚拟的分区、配置并且不影响真实硬盘的数据。与此同时,VMware vCenter Server能使用一个控制平台来管理1,000多个主机以及最多可以管理10,000个虚拟机,还提高了管理员对虚拟环境的运行和控制的优势。VMware vCenter Server可以使管理员迅速部署虚拟机和主机通过使用标准化模板。

还有几种其他的虚拟化平台,例如:微软的Hyper-V、红帽企业虚拟化平台、思杰交付中心(Citrix Delivery Center)等等。可以来使用这些虚拟化技术,为了达到降低成本、管理方便、具有扩展性的目的。

2.2.2 虚拟服务器架构

通过虚拟化实现服务器资源的整合和管理的统一。总体采用了虚拟服务器和物理服务器来实现系统的需求。利用虚拟基础架构,可在整个基础架构范围内共享多台计算机的物理资源。在虚拟化技术实现的过程中,首先要在网络服务器上以及需要安装在网络上所有需要进行统一管理的服务器上安装相应的VMware软件。然后在虚拟机的安装和配置完成后,为了实现对系统资源的有效管理与分配,需要在各种应用和软件在windows环境下的工作站上安装虚拟机。在完成虚拟服务器的构建后,就可以对现在有的系统进行迁移的工作。在这个实现过程中,更需要注意的是各个不同应用系统的实际运行负载情况。

2.2.3 虚拟化数据迁移

(1)要考虑对各种应用向虚拟设备或者服务器上迁移的这个过程是否可以双向进行。不仅要从物理设备迁移到虚拟机上,也要考虑虚拟机上可不可以向物理设备上的迁移。如此一来,就需要进行动态的调整在虚拟机的资源上,但是有一些应用就需要不断的减缩对系统的资源需求,因而就必须要对物理设备上的资源迁移到虚拟设备上。

(2)需要对这些应用进行备份和恢复。因为各种应用的安装,虚拟机里存储了更多的数据,从而不用在硬盘上完成数据的备份过程。总之,无论在物理环境或者虚拟环境中的应用都有利于数据的备份和恢复。最后,为了完成物理机到虚拟机的迁移,一般会需要系统给提供的迁移工具才可以。然而还需要迁移后的测试,就是迁移过去的数据在虚拟机中运行一段时间,在这个过程中能够检测出虚拟机的CPU以及内存等设备的负载情况。为了确认虚拟系统有跟高的可靠性和可用性,有必要的话要调整系的CPU和内存等参数。需要注意的是迁移的过程中,需要从负载小的服务器开始进行迁移。运行的过程中,要暂时保留被迁移的实体机。如果在遇到硬件发生故障时,也只需要非常短时间来维护,由于虚拟机之间相互独立,就不用考虑对整个平台的影响问题。

3.虚拟服务器技术在数字化校园建设的研究

校园的网络中心支持整个学校的各种业务系统的运行。由于数字校园的信息化建设正在逐步发展,以某校为例:该校支持多个业务系统的运行。例如:一卡通业务系统、综合信息服务系统、校园网站系统、邮件系统、办公OA系统、数据库系统等等。该校在数字校园建设的过程中,也出现了各种各样的问题。所以,该高校研究最后将身份认证平台的统一、门户和OA三个关键的系统在虚拟机中运行。这就需要2台虚拟主机其中一台来运行数据库服务器以及统一身份服务器和应用服务器。然而另一台虚拟主机来运行OA服务器,两台虚拟主机互为热备份。采用ISCSI协议的虚拟机数据使用千兆交换机来使存储设备连接在一起,并储存数据。

在实现此方案时,需要注意的是:

(1)由于虚拟化是将服务器的资源分配给多个虚拟机运用,为了满足数据库的高读取需求,所以使用了2台服务器和双4核处理器,并且最后决定采用了VMware公司的EXSI版本的虚拟化软件。

(2)由于虚拟机上运行的应用都是重要的而且数据量也比较大,所以数据的备份问题需要极大的重视。在方案中采用了本地和异地备份、全备份和增量备份两种方式。增量备份复制上次全备份或者最近发生的增量备份以来修改的数据。这种备份的优点是速度快,缺点是恢复耗时。本地备份包括全备份和增量备份两种方式,如果一台服务器出现问题,另外一台备份服务器可以快速启动。异地备份其实就是本地重要应用数据的一个复制。当本地数据或者整个系统出现问题时,系统在异地最少有一份可靠的数据的保存。

(3)本案存储设备的使用是基于SAS的ISCSI SAN存储阵列,并有九块SATA 1G的硬盘。还使用了RAI D5为保证数据的安全性使用数据的校验位,将数据段的校验位来存在于各个硬盘中。因此,即使硬盘会有损坏发生,我们也可以通过其他的硬盘来重新建立破损的数据内容。

4.总结

在数字校园的建设中,由于采用虚拟化技术为学校的生活提供了越来越多的方便,与传统的数字校园原有的模式相比可以看到更多的优势,这种优势随着现代化科技的发展也在不断的扩大。虚拟化技术的优势不但在数字校园建设中体现了服务器的高效性,而且还提高了原有资源的利用率,使系统功能更为可靠。虚拟化技术对各种类型的应用软件、操作系统进行了整合为一,使系统的安全性能得到提高,并且缩短了故障的恢复时间。以此可见,虚拟化技术在数字化校园建设中是重要的。

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李玉(1996-),女,满族,辽宁锦州人,辽宁对外经贸学院信息管理学院学生。