服務器虛擬化技術在高校信息化建設中的應用

蘇州百年職業學院 任學東

當前，高校普遍將信息化建設作為提高教學質量和管理效率的重要手段。隨著信息系統數量的增加，如果高校仍采用傳統的系統部署方式，會導致數據中心的服務器、交換機等硬件設備的數量不斷增加，而資源的利用率卻很低。近年來，服務器虛擬化技術發展很快并得到了廣泛應用，為解決這些問題提供了有效的方法。本文將對服務器虛擬化技術進行介紹，并分析其在高校信息化建設中的應用和優勢。

隨著計算機技術的應用和普及，高校信息化建設也得到了快速發展，依靠信息技術為手段進行的教學改革不斷深化，高校的教學和管理模式都發生了很大變化。相應地，用于教學、科研及日常管理方面的應用系統數量越來越多，傳統方式下需要為每個應用系統配置一臺專用的物理服務器，這會導致服務器、存儲設備、交換機等硬件設備的數量不斷增加。設備利用率低、能耗高、管理維護工作量大等問題變得越來越突出。高校很難繼續依靠傳統的方式來支撐教育信息化的發展，因此有必要探索新的解決方案。近年來，虛擬化技術發展很快，可以在單個物理服務器上安裝并獨立運行多個操作系統，利用虛擬化技術推動企業和高校信息化建設的發展已成為當前趨勢，日益受到信息技術人員的重視。

1 虛擬化技術

虛擬化是一種信息資源管理技術，即對諸如服務器、網絡和存儲之類的實際物理設備進行封裝和抽象，呈現出新的組成形態，這些新虛擬出的邏輯資源擺脫了原有資源物理地點和物理狀態方面的限制，從而使用戶可以更好地利用這些資源。在實際工作環境中，有些設備性能很高但利用率不足，而有些設備則性能較低難以滿足實際需要，虛擬化技術可以對這些物理設備進行封裝，重新組合成虛擬資源池，然后進行重新分配，從而實現對物理資源的共享。虛擬化技術可以提高IT資源的利用率和可用性，同時也便于對設備進行管理和維護，近年來，虛擬化技術已經在很多方面得到了發展和應用，其中就包括服務器領域。

針對服務器的虛擬化技術是將傳統物理服務器中的實體資源進行抽象，從而形成可以動態管理的虛擬資源池。在虛擬化系統架構上可以通過管理軟件創建一個或多個虛擬機，并從資源池中分配一定數量的邏輯資源給虛擬機。每個虛擬機在功能上相當于一臺獨立的傳統物理服務器，可以單獨安裝操作系統和應用軟件。這樣就可以實現在一臺物理服務器上同時運行多個虛擬服務器的功能，大大提高了資源的利用率。

2 高校信息化建設中的常見問題

隨著教育信息化的發展，高校普遍具有多個業務系統，傳統方式下需要為每個業務系統至少配備一臺服務器，這會導致服務器以及相關輔助設備的數量不斷增加，進而產生很多問題。

資源利用率低。在業務系統的部署過程中，對服務器等設備的選型通常是根據供應商和高校信息化人員的經驗來判斷，為了降低風險，相關人員往往傾向于推薦性能偏高一些的設備，尤其是在具體要求不太明確的情況下更是如此。因此，高校數據中心的服務器數量很大，但資源利用率卻往往很低，造成很大程度的浪費。

業務系統部署時間長。在傳統的數據中心環境中，部署新的業務系統通常需要經過繁瑣的過程，從新設備的選型、購買到安裝和配置少則需要幾天多則需要幾周的時間，因此對新需求的響應不夠靈活和及時。

容災性能差。每個業務系統安裝在一臺服務器上，如果設備出現故障，業務系統也將無法使用。故障嚴重時，可能還要等供應商安排工程師到現場更換零部件，甚至需要重新采購設備，對業務系統的影響很大。

能耗高。服務器數量的不斷增加，會給數據中心的空間、電源、空調等配套實施帶來很大的壓力，能耗也比較高。

管理維護不方便。數據中心的設備數量眾多，型號、規格也有所不同，增加了信息技術人員管理維護的難度和工作量。對服務器硬件進行升級時，通常需要先關閉服務器，導致用戶無法訪問業務系統。

可以看出，傳統方式存在很多不足之處，高校需要探索新的技術和方法，來解決信息化過程中面臨的這些問題。近年來，虛擬化技術已逐漸成熟，功能越來越完善，為高校利用虛擬化技術提供了契機。

3 服務器虛擬化在高校的應用

目前主流的服務器虛擬化產品有VMware的vSphere，Microsoft的Hyper-V和Citrix的XenServer，高校可以根據各自需要對這些產品進行選擇使用。

以Vmware vSphere為例，高校可以采購或利用現有的服務器來構建新的虛擬化平臺。硬件資源到位后就可以開始安裝ESXi和vCenter等虛擬化軟件，對網絡、存儲等功能進行配置，然后開始構建虛擬化群集（Cluster）。配置好群集后，還需要配置DRS（Distributed Resource Scheduler，分布式資源調度程序）和HA（High Availability，高可用性）。其中，DRS根據事先確定的業務優先級來協調各物理服務器上的可用資源，實現負載均衡。當管理員需要在平臺中增加新的虛擬機時，DRS可以根據物理服務器的資源使用狀況來選擇合適的宿主服務器創建虛擬機。平時，DRS會持續監控群集中的資源利用情況，必要時會給出虛擬機遷移建議，甚至可以實現自動遷移，這取決于管理員如何進行配置。DRS還可以在群集中資源利用不足的情況下關閉一些物理服務器以便降低能耗。HA功能則可以使虛擬機在其宿主服務器發生故障后自動在其它服務器上啟動，從而為虛擬機中運行的應用程序提供自動、快速的故障恢復服務。vMotion是另一項重要的虛擬化技術，通過vMotion，管理員可以將虛擬機從宿主服務器上實時遷移到另一臺物理服務器上，期間無需關閉虛擬機，當管理員需要對某臺物理服務器進行維護時該功能特別有用，能夠維持業務系統的連續性。配置好虛擬化平臺后，管理員可以通過Converter軟件將傳統的物理服務器遷移到虛擬化平臺，遷移時可以根據應用系統的重要性以及對資源的需求情況將虛擬服務器指定給合適的資源池，并分配相應的硬件資源。遷移后，管理員還可以根據資源監控情況對虛擬服務器的資源進行調配，以確保業務系統的穩定運行。如果需要部署新的業務系統，管理員可以使用虛擬化技術中的模板功能來快速創建新的虛擬機，通常在模板中已經裝好了操作系統、補丁程序，殺毒軟件、以及其它常用軟件，因此無需在新創建的虛擬機中重復這些安裝工作。管理員還可以選擇在一些關鍵時間點為虛擬機創建快照，當虛擬機中的操作系統或應用程序發生問題時，就可以很方便地將該虛擬機的整個系統恢復到正常時的狀態。

4 高校引入服務器虛擬化的好處

將服務器虛擬化技術應用到高校信息化建設中，具有以下一些好處：

提高資源的利用率。利用服務器虛擬化技術可以在一臺物理服務器上創建多個虛擬機，并且對硬件資源進行動態分配。與傳統的一個業務系統對應一臺物理服務器的模式相比，減少了物理服務器的數量，有利于提高資源的利用率。

系統部署方便快捷。利用虛擬化管理平臺中的模板功能，管理員可以快速創建新的虛擬服務器，十分便捷，與傳統方式相比大大減少了系統部署時間。

容災性能好。為了保持業務系統的連續性，高校應盡量避免計劃外停機。當某臺物理服務器發生故障時，虛擬化管理系統可以將該服務器上運行的虛擬機遷移到其它服務器并自動啟動，從而使故障對業務系統的影響最小化。

業務系統之間隔離性強。利用虛擬化技術便于為每個業務系統分配一個獨立運行的虛擬機和操作系統，保證了業務系統之間的隔離性，避免相互影響。

節約數據中心運維成本。將原本安裝在傳統服務器上的業務系統轉移到虛擬化環境中，大大減少了物理服務器及相關輔助設備的數量，不但可以節約數據中心的空間和能耗，而且可以減少維護人員的工作量。

便于管理維護硬件資源。當需要升級和維護物理服務器時，可以將它上面的虛擬機都遷移到其它物理服務器上，等完成物理服務器的升級維護工作后再將虛擬機遷移回來，整個過程不需要關閉虛擬機，最大程度地避免了對業務系統的影響。

隨著服務器虛擬化技術的發展和完善，越來越多的高校將會把虛擬化技術引入信息化建設中，以解決傳統數據中心面臨的種種問題。高校的信息技術人員可以根據各校信息化建設的自身特點和需要，對虛擬化技術進行合理利用，以便改善對業務系統的支持能力，簡化日常管理維護工作，推動信息化建設的發展，為教育教學工作提供更好的服務。