基于Xen的中小學校園網服務器虛擬化建設研究

蘇廣

【摘 要】服務器虛擬化技術可以降低服務器投入，實現“一個應用，一臺服務器”的需求，該技術是校園網數據中心建設的趨勢。本文基于Citrix Xen技術架構，介紹了中小學服務器虛擬化的背景、Xen服務器虛擬化技術概述、基于Xen的服務器虛擬化步驟、合理地設計和規劃使服務器虛擬化技術更能發揮效用等關于中小學服務器虛擬化的建設研究。

【關鍵詞】服務器虛擬化 校園網建設 Xen虛擬化

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2016）09B-0163-02

一、中小學服務器虛擬化的背景

目前中小學教育信息化服務平臺呈現出百花齊放的現狀，這是基礎教育融入信息社會的必然趨勢，只有平臺和資源都豐富了，才能更好地實現教育現代化。常見的平臺有學校管理系統、選課系統、成績分析系統、OA系統、資源庫、電子圖書系統、命題改卷系統、學習管理系統、教師培訓系統、多媒體點播平臺、家校聯系平臺、校園網站等。在學校信息化的建設和發展過程中，應用平臺會越來越多，這些應用給服務器造成的負擔也越來越重。這就帶來了很多數據中心的管理問題，例如常會遇到以下情況：一是信息化應用越來越多，于是為每一種應用配上一臺專用的服務器，采購成本很高，而服務器容易造成浪費。例如選課系統一個學期只用一次，但是由于并發量大，所以對服務器的要求非常高。若該服務器只用于選課，平時只能閑置。二是對于性能好而利用率不高的服務器，可以同時安裝幾個應用，雖然避免了浪費，但是又容易產生軟件不兼容，發生軟件沖突又難以隔離。三是服務器硬件出現故障或數據遭受破壞，重新安裝和遷移數據非常困難。

那么如何才能提高服務器利用率，降低采購和運營成本，根據需要動態劃分硬件資源，并能加快部署速度，實現高可用性呢？服務器虛擬化技術為我們解決了以上問題。

二、Xen服務器虛擬化技術概述

XenServer是基于思杰（Citrix）公司推出的一款開源的服務器虛擬化平臺。它可以直接在裸機上進行安裝并引導啟動計算機。XenServer以自身的功能強大、部署簡易和安全可靠等特點，被業界認可并在企業中廣泛使用。

如圖1，在Xen技術架構下，物理服務器不是孤立的，所有的服務器硬件資源被建成一個個資源池，同時，網絡存儲設備能被多臺物理機共享，它也可以成為池的存儲資源。資源池建成后，再根據服務器的資源需求和業務優先級靈活地從各個池中創建出一臺臺服務器虛擬機。這種在池中創建虛擬機的模式，實現了服務器硬件資源的統一管理。

資源池中虛擬出服務器也成為了服務器高可用性的基礎。這種高可用的實現方案是即使某臺物理服務器宕機，運行在該物理主機上的虛擬機也可以動態遷移到該池中其他可用的物理主機上，保證了服務的持續性。

三、基于Xen的服務器虛擬化步驟

經過實踐和經驗總結，利用Xen技術架構來建設高可用的服務器虛擬化平臺，可以按以下六步完成。

（一）選擇符合條件的服務器

適合建立池的服務器應該滿足以下條件：第一，同一個池所有的CPU必須屬于同一品牌。第二，所有的CPU支持虛擬化技術并啟用虛擬化功能。第三，所有CPU具有相同的功能集，否則不利于虛擬機實時遷移。

（二）安裝XenServer和XenCenter

從http：//xenserver.org/網站可以免費下載XenServer的ISO映像文件，刻錄成CD-ROM后直接用光盤引導服務器安裝即可。服務器上安裝了XenServer后，就具備了Xen服務器虛擬化的功能。

為了方便用戶，思杰還免費提供一套基于Windows操作系統的圖形化控制軟件—— XenCenter。XenCenter適合在管理員的PC電腦上安裝，用來進行日常管理和維護工作，并且XenCenter還有著完善的中文版界面和幫助文件，適合國人使用。

（三）配置網絡存儲實現高可用

Xen的的高可用（HA）功能可以在宿主物理機發生故障的時候，將虛擬機從故障機轉到正常服務器上，保證服務的持續運行，減少停止服務時間。對于一些使用率高的應用，高可用性是非常重要的。

Xen的高可用性功能，要求存儲庫可以在資源池中的各服務器之間共享，不能只用本機的硬盤作為存儲磁盤，因此必須建立可網絡共享的存儲庫，以便于虛擬機故障遷移。XenServer網絡共享虛擬存儲磁盤可選的技術有三種：NFS、軟件iSCSI和硬件HBA。因此，若要保證應用的可靠性，必須部署有網絡存儲設備。

（四）創建資源池

創建資源池分為三步：第一，執行新建池命令；第二，指定池主服務器；第三，添加服務器到該池中。其中，池主服務器是所有XenServer數據交換的核心節點，它一旦因故關閉，在指定其他某個成員作為新的池主服務器之前，池將不可用。因此，在創建池時，務必指定一臺可靠的物理服務器作為池主服務器。但是，在啟用高可用性的資源池中，池主服務器失效或關閉時，系統將自動指定新的池主服務器，從而避免了單點故障問題。

（五）創建虛擬機

Xen支持多種方式創建虛擬機：從模板創建、從快照創建、復制現有VM和導入之前創建過的VM等。創建的步驟非常簡單，只需在XenCenter中根據向導依步驟建立即可。

特別注意，在裝完虛擬機的操作系統后，必須在每個虛擬機上安裝 XenServer Tools，否則會顯著降低 VM 的性能。XenServer Tools軟件是XenCenter自帶的，無須另外下載，將XenTools映像文件掛載到虛擬機的光驅中就能安裝。

（六）備份虛擬機

在每臺虛擬機裝好系統和配置完應用后，建議將虛擬機進行導出并備份到專用的存儲器上妥善保存，避免池中服務器遭受災難性損壞后難以恢復資源池。

四、合理地設計和規劃使服務器虛擬化技術更能發揮效用

在中小學校園網數據中心的應用中，服務器虛擬化的技術優勢并不是絕對的。比如，只有服務器而沒有網絡存儲，即使服務器虛擬化了，也不能保證高可用性；軟件需要使用硬件加密狗，但虛擬機安裝加密狗驅動只能使用物理機和虛擬機穿通的方法，這綁定了虛擬機運行的宿主物理機，不利于高可用和遷移；無法把多臺服務器虛擬成一臺服務器來提高性能。解決這些問題關鍵在于對服務器虛擬化技術的理解和合理的使用。網絡中心的設計和規劃都要以人為本，不能單純追求服務器虛擬化而不切實際。

針對中小學校園網數據中心，若要采用服務器虛擬化技術，在規劃時有以下幾條建議：

1.一個資源池最好只用同型號同配置的服務器，避免CPU功能損失或不兼容。

2.每個資源池應有2臺以上服務器，以提高高可用性。

3.每個資源池應配一個網絡共享存儲庫，操作系統安裝在網絡共享存儲庫內。服務器硬盤也不宜浪費，非重要的靜態文件可保存其中。

4.有些應用或服務使用時就占用服務器70%以上資源的應用，這種應用應直接安裝在物理主機上，避免虛擬化后反而降低服務器性能。

5.必須使用服務器特殊硬件接口的應用，如需要安裝加密狗、短信貓的應用服務。應直接安裝在物理主機上，避免硬件接口讀寫失敗。

五、結語

服務器虛擬化在中小學校園網中的應用尚處于興起階段，學校校園網規劃必然要切合這個趨勢。但虛擬化也會給許多舊版的軟件平臺帶來各種影響，必須結合本校的實際情況，才能找到一套符合自己的模式。

【參考文獻】

[1]肖索科.服務器虛擬化在數字化校園中的應用[J].中國現代教育裝備，2014（20）

[2]徐小平.虛擬化在數字化校園建設中的應用[J].鄂州大學學報，2016（4）

[3]湯小康.服務器虛擬化技術在校園網中的應用[J].計算機時代，2009（2）

[4]高明.構建基于Xen技術的服務器虛擬化平臺[J].合作經濟與科技，2013（8）

【作者簡介】蘇 廣（1980— ），男，壯族，廣西南寧人，碩士，南寧市第三十六中學教師。

（責編 羅汝君）