虚拟化技术在数字校园建设中的应用

王 康

（阜新高等专科学校，辽宁 阜新 123000）

虚拟化技术的出现，不仅减少了服务器的使用数量，更有效地提升了资源的利用率，无论是管理效率，还是服务质量，均实现了较大的提升。通过应用虚拟化技术建立新一代数字校园，实现一般信息服务、科学计算和数字化教学应用的数字化应用已成为高等院校当前的重要任务［1］。

1 虚拟化技术及基本类型

1.1 虚拟化技术

虚拟化技术是在一台物理机上运行多个虚拟环境，且本台服务器的资源可以在各个虚拟环境中进行共享，资源利用率可以得到有效地提升。各虚拟平台间的应用程序拥有独立的运行空间，相互不影响。虚拟技术实现了在同一物理环境中运行多个虚拟平台，极大地提升了硬件平台的扩展性、可用性和工作效率。虚拟机与主机，与其他虚拟机之间是完全隔离的状态，即便其中一个虚拟机出现问题，其他虚拟主机及主机不会泄露数据。同时，标准化的虚拟硬件保证了虚拟机的兼容性。虚拟化技术使得软件配置更为简化，且虚拟机环境均以单个文件保存，不仅增强了安全性，也便于进行备份和移动。

1.2 虚拟化技术的基本类型

1.2.1 硬件仿真。硬件仿真是一种复杂的虚拟化实现技术。它的实现原来是依靠硬件仿真技术来完成，该技术通过在宿主系统上创建一个硬件VM（虚拟机），从而实现虚拟化。硬件仿真技术的优点是在实现虚拟化分布时不影响原有操作系统，其缺点是虚拟化速度较慢。

1.2.2 完全虚拟化

完全虚拟化以虚拟服务器和底层硬件为基础，依靠一种虚拟机监视器（英文为hypervisor）软件，使得CPU及硬件控制器可以访问外围设备。借助hypervisor的作用，每个虚拟服务器都可以独立运行。

1.2.3 准虚拟化

这是针对hypervisor导致的CPU开销较大，而设计出的新方案。它的前提是修改宿主操作系统，使hypervisor与系统协同工作，以此提供高性能虚拟化环境，也提高了虚拟化服务器响应能力。

1.2.4 操作系统层虚拟化

在宿主系统上建立一个或者多个虚拟服务器，并且使各虚拟服务器之间相互独立，共享硬件资源，由此也加快了速度和性能。该技术也存在一些缺点，由于使用的是同一个宿主系统，运行不够灵活。

2 虚拟化技术在数字校园建设中的应用

2.1 虚拟化技术方案规划

对数字化校园网中所采用的虚拟化技术，具体的实现方案采用台下思路进行设计。

2.1.1 对物理服务器进行详细分类。根据网络服务器中所采用操作系统、系统软件和各种应用服务的不同，对网络上的物理服务器进行详细分类，同时根据服务器在使用过程中的动态参数，如网络负载、并发数量等，对具体的网络虚拟服务器进行规划。通过对内存、硬盘、CPU以及各种网络资源的科学合理分配，实现对功能相同或者相似应用的有效整合，从而构建起功能强大的虚拟服务器集群。需要说明的是，在规划方案的设计过程中，要重点关注由于虚拟机的数量增加而导致的虚拟机蔓延现象的出现［2］。

2.1.2 可能存在的安全性问题。由于在使用过程中，不可避免地会涉及数据快速迁移和灾难恢复等问题。所以，就应该起各种应用的虚拟冗余环境，从而有效提高整个系统的稳定性和可靠性；同时，还可以通过虚拟化的IP地址，进一步提高整个系统的安全性。

2.2 具体实施

2.2.1 虚拟服务器架设

第一，服务器软件安装。在具体的虚拟化过程中，第一步就是网络服务器上安装相应的软件，即VMware Infrastructure，具体的安装过程可以参考VMware官方网站上所提供的参考资料。在网络上所有需要进行统一管理的服务器上，都需要安装该软件。完成虚拟机的安装和配置后，还需要在Windows环境的工作站上安装虚拟集群应用和管理软件，即Virtual Center2.5，实现对系统资源的有效管理与分配。

第二，数据迁移。完成了虚拟服务器的构建后，就可以对现有的系统进行迁移工作。在此过程中，还应该重点掌握和了解各个不同应用系统的实际运行负载情况，负载主要包括操作系统、应用系统、网络应用数据以及对网络服务器中的CPU、内存等的利用率。

第三，分类处理，确认负载分配情况。了解了所有的负载情况后，就可以对其进行分类处理，具体确定需要从物理层面迁移到虚拟设备的各种负载，进而确定负载的分配情况。

2.2.2 虚拟化数据迁移

首先，综合考虑迁移过程中的各类问题。

将各种应用向虚拟设备或者服务器上迁移的过程中，需要对很多问题进行综合考虑。即迁移过程是否可以双向进行，也就是说，除了从物理设备向虚拟机上迁移，从虚拟机上是否也可以向物理设备迁移。考虑到各种应用的动态变化性，很多应用会随着业务的不断发展而扩展。这样，在虚拟机上的资源就需要进行动态的调整；而有的应用则对系统资源的需求会不断缩减，此时，就需要从物理设备上向虚拟设备上迁移资源。

其次，对各种应用的备份和恢复进行规划。系统中所安装的各种应用，都需要对其进行灾备和恢复。正是由于安装的各种应用，虚拟机中存储了越来越多数据，不需要从硬盘上实现数据的备份过程。这种数据备份的过程就要求不仅能够实现从物理到虚拟的备份过程，同时，还能够实现从虚拟到物理的备份过程。所以说，这种备份过程与应用环境是相互独立的，也就是说，存在于物理或者虚拟环境中的各种应用，都能够为用户数据的备份和恢复过程提供帮助。

第三，需要通过系统提供的迁移工具，实现从实体机向虚拟机的迁移过程。迁移过程之后，还应该让其在虚拟机系统中运行一段时间，在此过程中就能够对虚拟机中的CPU、内存等设备的负载情况进行严格测试，而在需要的情况下，还需要对系统中的CPU、内存和硬盘空间等参数进行调整，确保系统具有较高的可靠性和可用性，只有经过这些过程，才能正式投入使用。

在迁移过程中，从网络杀毒服务器等负载比较小的服务器开始。接着，就可以对迁移量不是很大的Web服务器进行迁移，直到所有的数据都迁移完毕。此外，还应该对虚拟机的压力进行实时掌握。在试运行的过程中，需要对被迁移的实体机进行暂时保留。这样，在发生无法逆转问题的情况下，就可以及时切换回去。考虑到虚拟过程会使得虚拟机的动态可迁移性更高，在遇到硬件故障的情况下，只需要很短的时间就能够对其进行维护，不用担心某台服务器的问题影响到整个应用平台。

3 结语

在数字校园建设中，虚拟化技术相比传统的技术具有明显优势，不仅实现了服务器的高可用性，充分提升了存储设备和服务器的利用率，更实现了不同类型操作系统的整合，不仅缩短了系统故障恢复的时间，更方便了对服务器进行管理、维护和升级。

［1］薛莹莹.虚拟现实技术在数字博物馆中的应用［J］.河南科技，2014，13（13）：14.

［2］侯研.虚拟化技术在校园网中的应用研究［J］.河南科技，2014（23）：1.