ESXI與INTEL虛擬化技術在實訓教學中的應用

余莎莎++王海艷

【摘要】一方面計算機硬件更新，將不再對一些老的操作系統提供完善的支持，另一方面一部分高職院校在使用的實訓模擬環境軟件新老并存，一些特定的軟件只能運行在WINDOWS 2000 Server或WINDOWS 2003 Server的系統之上，無法很好的移植到新的計算機上。本文將通過對服務器級虛擬化技術的講解，既能良好的解決上面的問題，還能起到節約資金的作用，將分布在多臺服務器上的軟件集中到一臺計算機上進行統一管理。

【關鍵詞】ESXI 實訓模擬軟件 企業虛擬化

【中圖分類號】G71 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）04-0153-02

在高職院校，實訓是每個學期在校學生進行一個學期所學知識檢驗的一種方式，幾乎涵蓋了學院的各個專業。這其中一部分實訓都和計算機有著緊密的聯系，有些專業實訓的方法就是學院采購相關的環境模擬軟件，安裝在計算機上，學生通過網絡集中訪問服務器的形式進行實訓。這些模擬軟件對運行的操作系統都有一定的要求，買得較早的軟件運行在WINDOWS 2000或WINDOWS 2003的計算機上，較新的一般都要求運行在WINDOWS 2008 SERVER的系統之上。但隨著計算機硬件技術的不斷更新，硬件平臺對老式操作系統不再提供官方支持，如INTEL 的E5 至強系列平臺，雖然第三方的驅動能安裝成功，但是也有運行穩定性的隱患。

傳統的軟件安裝管理模式總是服務器與軟件進行一對一的綁定。 因為，各種實訓軟件之間如果盲目的裝在一臺服務器上，可能會造成環境配置、動態鏈接庫、數據庫版本上的沖突，最后軟件運行出現千奇百怪的錯誤。但這種傳統的綁定模式，使得軟件無法復用硬件資源，容易造成硬件資源性浪費。由于服務器不斷增多，管理的復雜度也不斷加大。所以人們希望在傳統模式與節省人力物力方面找到一個平衡點。

企業虛擬化技術的出現，為以上問題帶來了一個良好的解決方案。服務器虛擬化使得操作系統不再直接與實際硬件打交道，使用物理服務器轉換為邏輯服務器的概念，形成邏輯層和物理層分離的橫向結構，不僅可以利用硬件資源，工作人員的管理效率也大大提高。

虛擬化技術最早出在SUN平臺上，只是最近幾年X86平臺的虛擬化技術才慢慢成熟起來。而我們高職院校的服務器主要都是X86平臺的，虛擬化產品一般分為桌面級和服務器級，桌面級的有VMware公司的Workstation版軟件，與ORACLE公司的VM VirtualBox系列等其它軟件，這一級別軟件需要通過平臺支持，比如先得安裝一個獨立操作系統（如Windows系列操作系統平臺），這樣的安裝方式運行效率低下，只適合個人計算機實驗使用。另一方面就是服務器級虛擬化軟件，目前用得較多的有VMware公司的ESX SERVER系列與XenServer服務器軟件。幾年前雖然服務器級虛擬化系統已經擺脫了依靠軟件進行虛擬化的工作方式，改用二進制/翻譯的方式進行工作，但工作開銷還是顯得過大了。

時至今日，虛擬化技術終于有突破性能的進展，從軟件化虛擬化深入到處理器級的虛擬化，這樣就給虛擬化提供了硬件級支持。這里做出突出貢獻的就是X86平臺的Intel VT-x技術。VT-X技術提供了兩套窗體技術，使得VM能有效的在Ring 0-Ring 3之間切換，做好虛擬機的隔離的同時，又解決了性能問題。但我們知道，光解決一個處理器級虛擬化是不夠的，因為眾所周知，CPU運行很快，但周邊IO設備特別是服務器上內存，網絡等跟不上處理速度。以往I/O設備虛擬化主要是采用模擬方式或者軟件接口方式，因此性能上很容易成為瓶頸，今天Intel 又提出了針對IO的虛擬化技術VT-d（圖1）， Intel VT-d技術是一種基于North Bridge北橋芯片（或者按照較新的說法：MCH）的硬件輔助虛擬化技術，通過在北橋中內置提供DMA虛擬化和IRQ虛擬化硬件，實現了新型的I/O虛擬化方式，Intel VT-d能夠在虛擬環境中大大地提升 I/O 的可靠性、靈活性與性能。I/O虛擬化的關鍵在于解決I/O設備與虛擬機數據交換的問題，而這部分主要相關的是DMA直接內存存取，以及IRQ中斷請求，只要解決好這兩個方面的隔離、保護以及性能問題，就是成功的I/O虛擬化。

有了以上企業級虛擬化技術的良好支持，為我們建造高職院校虛擬化實訓平臺打下良好的基礎。我們在這里選用VMWare公司的ESXI系列服務器級系統，ESXI系統自身包含LINUX內核，有著高可靠性和安全性、簡化部署和配置、減少管理開銷等優點，機械盤、U盤都可以安裝。而且ESXI既可以安裝在專用服務器上也可以安裝在普通的個人計算機上。但安裝在個人計算機上時，由于ESXI對網卡有較高的要求，個人計算機安裝時要對安裝包進行手動改造才能成功。

我們選用的服務器方案是戴爾PowerEdge 12G R720（Xeon E5-2609/32GB/300GB*3）系列服務器，一臺服務器大約可以虛擬四臺物理機。其中2G內存保留給ESXI自己系統使用，其它30G都可以分給虛擬機，方案如圖2。

如圖所示，我們可以將新舊不同的各種服務器系統集中到幾臺高配置的服務器上，由統一的軟件界面進行管理，主機少的話用vSphere Client即可，當主機多的話，又有外部存儲設備時就用VMware vCenter。使用了以上改造方案以后，現代教育中心技術人員維護服務器的工量大大的降低了，只需要通過一臺客戶機即可連接管理任何一臺ESXI主機。并且ESXI中的虛擬機可很方便的導出，能快速的進行服務器之間的移植。

在計算機技術日新月異的今天，只要我們合理的利用新技術，就能夠有效的提高高職院校的實訓教學工作效率，降低硬件上的投資，把服務器維護人員從繁重的維護工作中解放出來，能專注于軟件環境上的管理。

參考文獻：

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