服务器虚拟化在数字化校园中的应用

文 肖索科

随着信息技术的不断发展，数字化校园中的应用服务越来越多，对服务器的要求也越来越高。如何有效地提高现有传统单服务器的使用效率，以满足数字化校园建设中不断增加的各种应用平台的需要，是数字化校园建设面临的重要问题。笔者针对基于传统单服务器管理模式的不足，提出构建基于虚拟化的数字化校园硬件平台，介绍采用VMware ESXi和VMware vCenter Server 等虚拟化软件，对数字化校园服务器进行整合的结构设计和操作方案。

一、传统单服务器单应用模式面临的问题

目前，在中小学数字化校园建设中，学校服务器的数量偏少(一般不超过3台)，而新增加的服务器配置相对比较高，如果仍然采用传统单服务器单应用模式，将大大降低服务器硬件资源的利用率。部署和配置一台新服务器需要的时间较长，日常管理也相对复杂，当服务器发生故障时恢复时间长，数据安全保障低，因此已经不能适应大数据时代和校园多应用平台发展的需要。

数字化校园建设是教育现代化发展的必然趋势，学校规模的不断扩大，教育信息化水平的不断提高，需要强大的信息系统支撑。我们需要解决三个问题：⑴一台服务器部署一个应用平台，极大地浪费服务器硬件资源；⑵现有服务器硬件数量已经不能满足数字化校园中应用平台不断增加的需求；⑶数据的迁移和维护存在一定的困难。服务器虚拟化在数字化校园中的应用恰恰能有效地解决以上问题。

二、服务器虚拟化技术

服务器虚拟化打破了一台物理服务器对应一个操作系统的传统模式，对一台物理服务器进行虚拟化后，可以新建若干个虚拟机，每台虚拟机都可以根据应用的需求选择不同的硬件资源(如CPU的核数、内存的大小、硬盘容量大小等)。我们可以把一台虚拟机当成一台实体机来使用，在虚拟机上安装相应的操作系统，部署应用平台。将若干已经虚拟化的物理服务器和虚拟机集中起来统一管理和维护就形成了数字化校园的数据中心。

这里主要介绍VMware ESXi，VMware vCenter Server和VMware vSphere Client三个软件来实现数字化校园内服务器虚拟化的过程。首先通过VMware ESXi软件将每一台物理服务器进行虚拟化，提供创建和运行虚拟机的虚拟化平台。VMware vCenter Server是管理中心，可将多台物理服务器和虚拟机集群起来进行管理，将多台虚拟机分类加入相应资源池中进行自动资源分配管理，还可以用于网络管理员平时对虚拟机进行的新建、修改、删除、克隆和迁移等维护工作，保障了虚拟机的正常运作。VMware vSphere Client是用于连接到VMware vCenter Server管理中心的登录工具，或对单个虚拟化的物理服务器进行管理和维护。

三、数字化校园服务器虚拟化设计

1.系统硬件平台分析

某校原来有3号、4号两台服务器(见表1)，且安装Windows 2003操作系统，3号服务器提供校园版网络阅卷系统服务，4号服务器提供学校网络、校园办公OA和教育教学资源库三个Web服务。

表1 服务器配置

根据中小学数字化校园验收标准，该校至少需要搭建12种应用平台(见表2)，每一种应用都部署在单独的物理服务器上则占用过多的硬件资源，而现有的四台服务器已经没有办法满足要求。这时引入服务器虚拟化技术，不但能够满足12种应用平台的部署，还提高了资源的利用率，简化管理。

表2 数字化校园中应用平台所需服务器

2.服务器虚拟化和应用平台部署

(1)服务器虚拟化设计思路

根据中小学数字化校园应用平台的服务方式来规划数字化校园内服务器虚拟化实施步骤：

①将所有物理服务器进行虚拟化操作。

②根据不同应用平台的需要，新建虚拟机，并安装不同的操作系统(Windows、Linux等)。

③将物理服务器和虚拟机集群起来进行管理，根据虚拟机的配置分类加入相应资源池中进行自动资源分配管理。

④考虑到数据安全，迁移和灾难恢复的需要，除了磁盘阵列外，还应该建立备份恢复措施，确保数据的可靠性和稳定性。

(2)服务器虚拟化系统实施方案

第一步：构建虚拟化架构(如图1 所示)

图1 服务器虚拟化架构图

第二步：为每一台物理服务器安装VMware ESXi软件，提供创建和运行虚拟机的虚拟化平台。

第三步：安装VMware vCenter Server虚拟集群管理软件，通过它来管理和维护物理服务器和虚拟机。

第四步：安装VMware vSphere Client软件，通过它连接到VMware vCenter Server管理中心或对单个虚拟化的物理服务器进行管理和维护。

第五步：为该校的各种应用创建虚拟机，并将应用平台部署在虚拟机上。

3.应用平台部署

表3为该校应用平台部署详细情况。每一个应用平台架设在一台单独的虚拟机上，各应用平台独立运行，互不干扰，所有物理服务器和虚拟机都通过集群进行管理。

表3 应用平台部署

4.管理与维护

在虚拟化平台上，通过VMware vSphere Client连接到VMware vCenter Server管理中心，是日后操作虚拟化的主要途径，都是通过Client或者是Web Client来进行管理。主要能管理大量的主机服务器和虚拟机，以满足大量快速部署虚拟机工作，完成虚拟机的监控和快照，将虚拟机数据快速转移和快速复制，并且能按照计划自动对虚拟机进行日常维护，解决虚拟机在平时工作中发生的异常现象。这些都是在以前物理机上无法完成的事情。

图2 数据中心示意图

四、数字化校园服务器虚拟化应用效果

按照上面的方案对数字化校园服务器进行整合和结构设计后，有效地解决了传统单服务器单应用模式面临的问题。通过一段时间的应用实践后，服务器虚拟化后的应用效果非常明显，主面体现在以下几个方面：

⑴服务器虚拟化后大幅提升了硬件资源的利用率；

⑵解决了一台物理服务器安装一个操作系统环境下部署多应用平台的冲突情况，应用平台之间互不干扰；

⑶提高了数据的安全性，当某台服务器出现问题后，虚拟机可以进行快速动态的迁移和维护；

⑷应用平台提供的服务更加稳定；

⑸提高了网络管理员的工作效率，将过去部署一台新服务器需要的复杂过程变简单了，只要从模板新建或克隆一台虚拟机就行了；

⑹在技术装备投入方面节省了大量的资金。

五、结束语

随着服务器虚拟化技术的创新发展和应用的不断成熟，数字化校园的重点建设内容之一将是如何建立可靠高效的虚拟化环境。实践证明服务器虚拟化整合，解决了物理服务器资源利用率低、维护困难、部署较慢等问题，极大提高了维护和管理水平，降低了建设成本，在解决服务器数量不断增长的难题同时，也为继续增加各种新的应用服务提供了一个良好的易于扩展的平台。