虚拟化技术在中职学校校园网服务器中的应用

龙朝中

摘要：《教育部关于加快推进职业教育信息化发展的意见》要求深入推进信息技术在职业教育中广泛和有效运用，全面提升信息技术引领和支撑职业教育创新发展的能力。网络数据中心的建设是中职学校实现信息化的前提和基础，该文分析了昆山二中专原网络中心存在的问题，在服务器虚拟化技术和SAN网络存储技术理论的支撑下，对学校网络中心进行了升级改造，通过改造有效提升了网络中心的功能，为学校的信息化建设奠定了坚实的基础。

关键词：网络中心；服务器；虚拟化技术；SAN

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）25-0073-02

1 昆山二中专原网络中心存在的问题

江苏省昆山第二中等专业学校（简称昆山二中专）校园网始建于1997年，经过十多年的建设和完善，基本覆盖了教育教学、实验实训、教师办公等区域，形成了高速、安全、可靠的千兆主干、百兆到桌面的全交换校园网。随着网络技术地快速发展，网络设备的不断更新， 2004年对中心机房进行了一次较大规模的更新，更换了核心交换机和服务器，但此后除部署“一卡通”系统、 “教务管理系统”之外，一直没有针对其他软硬件进行全面的升级，导致大部分设备因使用时间过长，无法满足学校日益发展的需求。原中心机房设备主要存在以下问题：

1）设备老化严重，部分设备无法启动。服务器等设备保修期一般为三年，三年以后可以申请续保两年。五年后，设备生产厂家一般不再提供相关服务，中心机房大部分服务器使用寿命均超过五年，无法得到生产厂家的售后服务，应用系统的稳定运行没有保障，这些服务器普遍存在硬盘损坏、光驱损坏等故障，无法保证数据的安全和应用的正常提供。

2）服务器数量较多，管理难度较高。原中心机房一共有12台服务器，包括戴尔（DELL）、惠普（HP）、IBM等品牌，这些服务器所安装的操作系统更是五花八门，有Windows 2000 server、Windows server 2003、Red hat linux、CentOS、Fress BSD、Windows XP等。不同的硬件品牌、不同的操作系统大大增加了管理难度，特别是当某一台服务器出现故障时，很难找到配置相同的服务器来替代。

3）没有统一的存储备份，服务器数据存在极大的安全隐患。中心机房的服务器均独立存在，没有统一的存储服务器。每种应用的数据只保存在某台服务器中，当某台服务器出现故障（如无法启动或硬盘损坏等）时，里面的数据很难恢复，2013年1月损坏的Dell 4600服务器的中部分数据至今未能恢复。事实证明，仅仅依靠单台服务器做RAID备份或每周将数据备份至移动硬盘的方法无法保证数据的安全，必须有一台存储服务器做实时、异地备份。

4）服务器使用效率低。中心机房的12台服务器资源没有得到充分利用，特别是CPU，大部分服务器的CPU使用率均低于5%，极大的浪费了软硬件资源。

考虑到学校规模不断扩大，特别学校申请创建高水平现代化中职学校后，资源中心、协同办公管理系统、资产管理系统、学生管理系统等系统都将逐步实施，同时学校原有的应用，如教务管理系统、电子邮件服务、校园网站、电子图书服务也将进行升级改造，新应用的部署和原系统的改造，将产生大量重要的、过程性数据，因此必须通过单独存储的方式确保数据的安全。

2 虚拟化、SAN网络存储技术简介

所谓服务器虚拟化，是指通过虚拟化技术将一台计算机虚拟为多台逻辑计算机。在一台服务器上同时运行多个逻辑服务器，每个虚拟机可运行不同的操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高服务器的工作效率。VMware公司在虚拟化和云计算基础架构领域处于全球领先地位，该公司的vSphere 是业界领先且最可靠的虚拟化平台，vSphere将应用程序和操作系统从底层硬件分离出来，是一款可以独立安装和运行在祼机上的系统，不需依存于宿主操作系统之上，选择该软件可以更简单、更灵活、敏捷解决服务器虚拟化问题。

SAN是一个集中式管理的高速存储网络，可被用来绕过传统网络的瓶颈，它支持服务器与存储设备之间的直接高速数据传输。SAN存储区域网是独立于服务器网络系统之外的高速光纤存储网络，这种网络采用高速光纤通道作为传输媒体，以SCSI-3协议作为存储访问协议，将存储系统网络化，实现真正的高速共享存储，同时可实现平滑简单的扩容要求。

3 网络中心升级改造具体方案

为了彻底解决原网络中心存在的问题，适应学校的新发展，2014年和2015年暑期，学校分二期对中心机房进行了升级改造，通过存储中心及虚拟化软件，有效地整合了相关资源，同时确保了资源和应用的安全、稳定运行。新的数据中心拓扑结构如图1所示。

新数据中心首先增加四台高性能服务器，在内网区域（Trust）用三台DELL R720服务器（16根8GB内存、2颗六核至强CPU）通过VMware vSphere软件构建一个虚拟化集群系统，外网区域（DMZ）采用一台DELL R720高性能服务器实施虚拟化，同时采用一个原有的性能较高的旧服务器对所有的虚拟机进行VC中心的备份。内网三台服务器协同工作保障了业务系统的高性能运行，同时通过负载均衡技术来提高服务器的使用效率。通过虚拟化集群技术实现了内网任何一台物理服务器宕机或损坏时，另外一台服务器可以接管其上面的业务系统，不会造成应用停机，确保服务器的物理安全和数据安全。另外，外网区域通过原有的服务器对新服务器进行容灾备份，可以保证外网服务器如果出现故障也能得到及时的恢复和切换，进而确保学校对外服务的正常提供。

配置二台DELL光纤存储交换机和一组存储盘柜，构成双机冗余SAN存储交换网络，确保物理网络的安全，可以避免因光纤交换机故障导致服务中断。内、外网区域所有服务器通过光纤存储交换机实现了与光纤存储设备的高速连接，存储为应用提供了很高的数据安全保障。此外，光纤存储易于扩展，当信息量增加时，可以直接添加硬盘来进行扩容；另外，配置一台现有存储主柜的扩展柜，用于对目前的存储容量进行进一步的扩容，保证有足够的容量满足未来相当长时间内的业务扩展需要。通过SAN网络存储可以动态扩展磁盘容量，允许多台机器同时访问。有效提高了服务器的利用率、可靠性、可用性和安全性等，符合未来虚拟化发展趋势。数据中心新增设备具体参数如表1所示。

4 新数据中心运行情况分析

经过两年多的升级改造，新建的网络数据中心成功实现了统一存储、内外网自动备份、高数据安全性、服务器虚拟化，为学校的信息化建设奠定了坚实的基础，相对于原网络中心，其性能主要在以下几个方面有了很大的改进。

1）服务器数量大幅减少，使用效率全面提高

新数据中心建成之后，物理服务器的数量由原来的12台减少到5台，但虚拟机的数量由原来的12个增加到16个，平均每台物理机上部署了3～4个虚拟机。4台DELL服务器共512GB的物理内存理论上可以创建上百个虚拟机，因此，仍有相当大的使用空间，可以满足五年以上的应用发展。另外，物理服务器数量的减少，占用空间、电源的消耗也随之减少，达到了绿色、环保的效果。

2）服务器管理难度明显降低，新应用部署简单快捷

服务器实现虚拟化后，通过VMware vSphere Client客户端软件可以对所有的服务器进行远程、集中管理；且界面简洁、操作简单，各虚拟机之间切换灵活；通过“摘要、虚拟机、IP池、性能、警报”等选项卡可以对服务器进行资源分配查看、权限分配、实时性能监视等具体操作等。通过“新建虚拟机”可以快速安装各种版本的操作系统和新的应用；通过虚拟机克隆、迁移等功能可以实现虚拟机或应用的快速复制或迁移，极大地提高了工作效率。我们可以给虚拟机灵活的分配CPU资源，内存、硬盘空间，虚拟网卡数量等，不受物理机的限制，同时避免了物理机上安装系统的硬件限制、兼容性要求以及资源的使用不平衡等问题。

3）服务器安全性、稳定性得到保障

内网服务器的虚拟化集群技术实现了任何一台物理服务器出现故障时，其他服务器可以直接接管其应用；存储盘柜中的硬盘采用磁盘阵列技术（RAID），可以避免因硬盘故障而导致的数据丢失或应用中止现象，确保服务器上应用的稳定性、连续性和数据的安全性。双光纤交换机的冗余部署既实现了服务器与磁盘高速连接，也避免了交换机的单点故障，确保数据中心的安全、稳定运行。

参考文献：

[1] 荀莉.中职学校信息化建设调研报告[J].中国职业技术教育， 2007（1）.

[2] 张祺午.信息化带动职业教育走向现代化[J].职业技术教育， 2011（12）.

[3] 郑鹤锐.浅谈中等中职学校信息化建设[J].科技创新与应用， 2012（9）.

[4] 包敬海.中职学校信息化建设中的安全思考[J].大众科技， 2009（12）.

[5] 刘鑫国.建好校园网，促进校园和谐发展[J].辽宁教育行政学院学报， 2009（12）.