应用需求与方案设计

高校专业实验室都有数量众多的服务器，基本上每个服务器都只运行一个应用，服务器利用率较低。解决的方法是，采用虚拟化技术，使用虚拟机代替原来传统的服务器。通常情况下，物理机与虚拟机的比率可以达到 1：10～ 1：30甚至更高，这样使用数量较少的物理服务器，可以解决原来服务器数量不够的问题。但传统的方式虚拟机需要保存在共享存储，专业的共享存储盘位有限、存储本身是单点故障点、价格比较贵，初始投入成本较高。为了解决传统共享存储的问题，可以采用较新的超融合技术、使用服务器本地存储、借助以太网组成的vSAN技术，实现分布式存储。分布式存储具有较多优点，具有初始投入少、无明显单点故障、纵向与横向扩展性较好、性能优秀等一系列的优点，更可使用高速SSD固态硬盘提升性能。

笔者所在院校某专业实验室现有4台配置较高的服务器，7台配置较低的服务器，每台服务器运行Windows Server或Linux操作系统，并且安装了实验教学所需的软件。由于实验课程科目较多，服务器数量较小，所以在每台主机安装了一个或多个实验软件。

这也带来了一个问题：并不是所有的软件都需要一直运行，但因为主机数量少，所以只能同时安装、同时运行，这导致每台服务器主机CPU使用率长久居高不下，温度提升较快，机房温度过高。另外，需要安装新的教学软件或应用时，已经没有空闲的主机。如果采用以前的方式只能采购新的服务器，但采购新的服务器费用较高。即使再购买新服务器，仍然会进入同样的怪圈：安装新软件运行在主机上，上课时使用，不上课时仍然运行；软件并不是每天都需要，可能有的周一用，有的周二用，有的周三用，但只要安装在计算机主机上，24小时就只能被动运行，效率较低。

图1 由6台服务器组成vSAN群集拓扑

表1 由6台服务器组成的vSAN群集各服务器型号和配置

基于此，我们准备使用虚拟化技术解决这个问题。使用虚拟化技术，将现有配置较高服务器组成群集，创建多台虚拟机，每台虚拟机安装一个或多个需要同时运行、同时使用的软件。例如，原来20台服务器，安装了40个软件，则虚拟化后可能创建40个虚拟机、每个虚拟机只安装一个软件。这样，上课时用到哪个软件就启动对应的虚拟机，不用的软件所在的虚拟机则不启动，这保证了资源的合理分配与充分使用。

使用虚拟化技术，为了解决高可用问题，通常配置共享存储。但共享存储初期配置投入较高，经过多方面考虑，我们采用VMware超融合技术vSAN，使用服务器本地硬盘组成vSAN存储的方式来解决。

最初，我们采用2台联想3850 X6（2015年购买）、2台 HP DL580 G7（2004年购买）的4台4U服务器组成vSAN群集，但在使用一段时间之后发现，2台HP DL580 G7的RAID卡与vSAN兼容性不好，存储提供程序经常脱机，后来又使用了2台2U的数腾备份一体机（2U机架式服务器）将其格式化并安装ESXi 6.5加入vSAN群集，最终由联想3850 X6、数腾备份一体机提供存储资源，由6台服务器提供计算资源，组成vSAN群集。由6台服务器组成vSAN群集的拓扑如图1所示，各服务器的配置如表1所示。

在本次项目改造中，一共使用（购买）4块500GB的Intel 545S固态硬盘、5个16GB的U盘安装ESXi。虚拟化之后，总CPU资源为381.37Ghz，内存 512GB，存储空间25.91TB，可以满足现在以及未来2～3年的实验教学需求，为实验教学节省了大量资金。