基于Xen的中小学校园网服务器虚拟化建设研究

苏广

【摘 要】服务器虚拟化技术可以降低服务器投入，实现“一个应用，一台服务器”的需求，该技术是校园网数据中心建设的趋势。本文基于Citrix Xen技术架构，介绍了中小学服务器虚拟化的背景、Xen服务器虚拟化技术概述、基于Xen的服务器虚拟化步骤、合理地设计和规划使服务器虚拟化技术更能发挥效用等关于中小学服务器虚拟化的建设研究。

【关键词】服务器虚拟化 校园网建设 Xen虚拟化

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2016）09B-0163-02

一、中小学服务器虚拟化的背景

目前中小学教育信息化服务平台呈现出百花齐放的现状，这是基础教育融入信息社会的必然趋势，只有平台和资源都丰富了，才能更好地实现教育现代化。常见的平台有学校管理系统、选课系统、成绩分析系统、OA系统、资源库、电子图书系统、命题改卷系统、学习管理系统、教师培训系统、多媒体点播平台、家校联系平台、校园网站等。在学校信息化的建设和发展过程中，应用平台会越来越多，这些应用给服务器造成的负担也越来越重。这就带来了很多数据中心的管理问题，例如常会遇到以下情况：一是信息化应用越来越多，于是为每一种应用配上一台专用的服务器，采购成本很高，而服务器容易造成浪费。例如选课系统一个学期只用一次，但是由于并发量大，所以对服务器的要求非常高。若该服务器只用于选课，平时只能闲置。二是对于性能好而利用率不高的服务器，可以同时安装几个应用，虽然避免了浪费，但是又容易产生软件不兼容，发生软件冲突又难以隔离。三是服务器硬件出现故障或数据遭受破坏，重新安装和迁移数据非常困难。

那么如何才能提高服务器利用率，降低采购和运营成本，根据需要动态划分硬件资源，并能加快部署速度，实现高可用性呢？服务器虚拟化技术为我们解决了以上问题。

二、Xen服务器虚拟化技术概述

XenServer是基于思杰（Citrix）公司推出的一款开源的服务器虚拟化平台。它可以直接在裸机上进行安装并引导启动计算机。XenServer以自身的功能强大、部署简易和安全可靠等特点，被业界认可并在企业中广泛使用。

如图1，在Xen技术架构下，物理服务器不是孤立的，所有的服务器硬件资源被建成一个个资源池，同时，网络存储设备能被多台物理机共享，它也可以成为池的存储资源。资源池建成后，再根据服务器的资源需求和业务优先级灵活地从各个池中创建出一台台服务器虚拟机。这种在池中创建虚拟机的模式，实现了服务器硬件资源的统一管理。

资源池中虚拟出服务器也成为了服务器高可用性的基础。这种高可用的实现方案是即使某台物理服务器宕机，运行在该物理主机上的虚拟机也可以动态迁移到该池中其他可用的物理主机上，保证了服务的持续性。

三、基于Xen的服务器虚拟化步骤

经过实践和经验总结，利用Xen技术架构来建设高可用的服务器虚拟化平台，可以按以下六步完成。

（一）选择符合条件的服务器

适合建立池的服务器应该满足以下条件：第一，同一个池所有的CPU必须属于同一品牌。第二，所有的CPU支持虚拟化技术并启用虚拟化功能。第三，所有CPU具有相同的功能集，否则不利于虚拟机实时迁移。

（二）安装XenServer和XenCenter

从http：//xenserver.org/网站可以免费下载XenServer的ISO映像文件，刻录成CD-ROM后直接用光盘引导服务器安装即可。服务器上安装了XenServer后，就具备了Xen服务器虚拟化的功能。

为了方便用户，思杰还免费提供一套基于Windows操作系统的图形化控制软件—— XenCenter。XenCenter适合在管理员的PC电脑上安装，用来进行日常管理和维护工作，并且XenCenter还有着完善的中文版界面和帮助文件，适合国人使用。

（三）配置网络存储实现高可用

Xen的的高可用（HA）功能可以在宿主物理机发生故障的时候，将虚拟机从故障机转到正常服务器上，保证服务的持续运行，减少停止服务时间。对于一些使用率高的应用，高可用性是非常重要的。

Xen的高可用性功能，要求存储库可以在资源池中的各服务器之间共享，不能只用本机的硬盘作为存储磁盘，因此必须建立可网络共享的存储库，以便于虚拟机故障迁移。XenServer网络共享虚拟存储磁盘可选的技术有三种：NFS、软件iSCSI和硬件HBA。因此，若要保证应用的可靠性，必须部署有网络存储设备。

（四）创建资源池

创建资源池分为三步：第一，执行新建池命令；第二，指定池主服务器；第三，添加服务器到该池中。其中，池主服务器是所有XenServer数据交换的核心节点，它一旦因故关闭，在指定其他某个成员作为新的池主服务器之前，池将不可用。因此，在创建池时，务必指定一台可靠的物理服务器作为池主服务器。但是，在启用高可用性的资源池中，池主服务器失效或关闭时，系统将自动指定新的池主服务器，从而避免了单点故障问题。

（五）创建虚拟机

Xen支持多种方式创建虚拟机：从模板创建、从快照创建、复制现有VM和导入之前创建过的VM等。创建的步骤非常简单，只需在XenCenter中根据向导依步骤建立即可。

特别注意，在装完虚拟机的操作系统后，必须在每个虚拟机上安装 XenServer Tools，否则会显著降低 VM 的性能。XenServer Tools软件是XenCenter自带的，无须另外下载，将XenTools映像文件挂载到虚拟机的光驱中就能安装。

（六）备份虚拟机

在每台虚拟机装好系统和配置完应用后，建议将虚拟机进行导出并备份到专用的存储器上妥善保存，避免池中服务器遭受灾难性损坏后难以恢复资源池。

四、合理地设计和规划使服务器虚拟化技术更能发挥效用

在中小学校园网数据中心的应用中，服务器虚拟化的技术优势并不是绝对的。比如，只有服务器而没有网络存储，即使服务器虚拟化了，也不能保证高可用性；软件需要使用硬件加密狗，但虚拟机安装加密狗驱动只能使用物理机和虚拟机穿通的方法，这绑定了虚拟机运行的宿主物理机，不利于高可用和迁移；无法把多台服务器虚拟成一台服务器来提高性能。解决这些问题关键在于对服务器虚拟化技术的理解和合理的使用。网络中心的设计和规划都要以人为本，不能单纯追求服务器虚拟化而不切实际。

针对中小学校园网数据中心，若要采用服务器虚拟化技术，在规划时有以下几条建议：

1.一个资源池最好只用同型号同配置的服务器，避免CPU功能损失或不兼容。

2.每个资源池应有2台以上服务器，以提高高可用性。

3.每个资源池应配一个网络共享存储库，操作系统安装在网络共享存储库内。服务器硬盘也不宜浪费，非重要的静态文件可保存其中。

4.有些应用或服务使用时就占用服务器70%以上资源的应用，这种应用应直接安装在物理主机上，避免虚拟化后反而降低服务器性能。

5.必须使用服务器特殊硬件接口的应用，如需要安装加密狗、短信猫的应用服务。应直接安装在物理主机上，避免硬件接口读写失败。

五、结语

服务器虚拟化在中小学校园网中的应用尚处于兴起阶段，学校校园网规划必然要切合这个趋势。但虚拟化也会给许多旧版的软件平台带来各种影响，必须结合本校的实际情况，才能找到一套符合自己的模式。

【参考文献】

[1]肖索科.服务器虚拟化在数字化校园中的应用[J].中国现代教育装备，2014（20）

[2]徐小平.虚拟化在数字化校园建设中的应用[J].鄂州大学学报，2016（4）

[3]汤小康.服务器虚拟化技术在校园网中的应用[J].计算机时代，2009（2）

[4]高明.构建基于Xen技术的服务器虚拟化平台[J].合作经济与科技，2013（8）

【作者简介】苏 广（1980— ），男，壮族，广西南宁人，硕士，南宁市第三十六中学教师。

（责编 罗汝君）