廣東外語(yǔ)藝術(shù)職業(yè)學(xué)院 白國(guó)靖

1.前言

上世紀(jì)60年代開(kāi)始，美國(guó)的計(jì)算機(jī)學(xué)術(shù)界就開(kāi)始了虛擬技術(shù)的萌芽。1959年克里斯托弗（Christopher Strachey）發(fā)表了一篇學(xué)術(shù)報(bào)告，名為《大型高速計(jì)算機(jī)中的時(shí)間共享》（Time Sharing in Large Fast Computers），他在文中提出了虛擬化的基本概念，這篇文章也被認(rèn)為是虛擬化技術(shù)的最早論述。

隨著x86平臺(tái)上虛擬化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，首次向人們展示了虛擬化應(yīng)用的廣闊前景，因?yàn)閤86平臺(tái)可以提供便宜的、高性能和高可靠的服務(wù)器。一方面，隨著校園網(wǎng)絡(luò)不斷升級(jí)改進(jìn)、網(wǎng)絡(luò)安全的防范和教學(xué)需求不斷增加，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，包括web服務(wù)、e-mail服務(wù)、DNS域名服務(wù)、存儲(chǔ)服務(wù)等基本服務(wù)都要保證數(shù)據(jù)的安全、能在最小的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)故障，提供服務(wù)。別一方面，隨著校園網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的建設(shè)，需要各種各樣的教學(xué)系統(tǒng)，需要更多的設(shè)備來(lái)支撐。根據(jù)虛擬化技術(shù)在校園網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中的應(yīng)用，筆者認(rèn)為，選擇合適的虛擬化技術(shù)應(yīng)用方案，能很好地解決上述問(wèn)題。

2.虛擬化技術(shù)的分類

平常所說(shuō)的虛擬化技術(shù)更多地指計(jì)算系統(tǒng)的虛擬化及虛擬機(jī)，可以簡(jiǎn)要地分為如下四類：

硬件抽象層的虛擬機(jī)。對(duì)上層軟件（即客戶操作系統(tǒng)）而言，硬件抽象層的虛擬機(jī)構(gòu)造了一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)，這種虛擬機(jī)與客戶操作系統(tǒng)的接口即為處理器指令。

操作系統(tǒng)層的虛擬機(jī)。通過(guò)在動(dòng)態(tài)復(fù)制操作系統(tǒng)環(huán)境，此類虛擬機(jī)能夠創(chuàng)建多個(gè)虛擬運(yùn)行容器。而對(duì)運(yùn)行在每個(gè)容器之上的軟件而言，此類虛擬機(jī)均提供了一個(gè)完整的操作系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境，而它與上層軟件的接口即為系統(tǒng)調(diào)用接口。

API層的虛擬機(jī)。此類虛擬機(jī)為上層應(yīng)用軟件提供了特定操作系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的模擬，但這種模擬并不是對(duì)處理器指令的仿真，而是模擬實(shí)現(xiàn)該操作系統(tǒng)的各類用戶態(tài)API。

編程語(yǔ)言層虛擬機(jī)。此類虛擬機(jī)通過(guò)解釋或即時(shí)編譯技術(shù)（Just-In-Time，JIT）來(lái)運(yùn)行語(yǔ)言虛擬機(jī)指令，從而實(shí)現(xiàn)軟件的跨平臺(tái)特性。

3.虛擬化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

更高的資源利用率：虛擬可支持實(shí)現(xiàn)資源池和物理資源的動(dòng)態(tài)共享，特別是針對(duì)那些平均需求遠(yuǎn)低于需要為其提供專用資源的不同負(fù)載。

降低管理成本：減少必須進(jìn)行管理的物理資源的數(shù)量；隱藏物理資源的部分復(fù)雜性；通過(guò)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、獲得更好的信息和實(shí)現(xiàn)中央管理來(lái)簡(jiǎn)化公共管理任務(wù)。

提高使用靈活性：通過(guò)虛擬可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的資源部署和重配置，滿足不斷變化的業(yè)務(wù)需求。

提高安全性：虛擬可實(shí)現(xiàn)較簡(jiǎn)單的共享機(jī)制無(wú)法實(shí)現(xiàn)的隔離和劃分，這些特性可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)和服務(wù)進(jìn)行可控和安全的訪問(wèn)。

更高的可用性：虛擬可在不影響用戶的情況下對(duì)物理資源進(jìn)行刪除、升級(jí)或改變。

更高的可擴(kuò)展性：根據(jù)不同的產(chǎn)品，資源分區(qū)和匯聚可支持實(shí)現(xiàn)比個(gè)體物理資源小得多或大得多的虛擬資源，這意味著您可以在不改變物理資源配置的情況下進(jìn)行規(guī)模調(diào)整。

互操作性和投資保護(hù)：虛擬資源可提供底層物理資源無(wú)法提供的與各種接口和協(xié)議的兼容性。

改進(jìn)資源供應(yīng)：與個(gè)體物理資源單位相比，虛擬能夠以更小的單位進(jìn)行資源分配。與物理資源相比，虛擬資源因其不存在硬件和操作系統(tǒng)方面的問(wèn)題而能夠在出現(xiàn)崩潰后更快地恢復(fù)。

4.虛擬技術(shù)在校園網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中的具體實(shí)現(xiàn)

4.1 虛擬化軟件的選用

Windows Server 2008 R2 hyper-V相對(duì)于其它虛擬化軟件優(yōu)勢(shì)分析：

（1）Hyper-V支持多種Guest OS。

（2）微軟眾多產(chǎn)品都已經(jīng)開(kāi)始支持虛擬化應(yīng)用。

（3）Hyper-V可以同時(shí)運(yùn)行32Bit和64Bit的操作系統(tǒng)。

（4）每個(gè)虛擬機(jī)支持多達(dá)4個(gè)虛擬處理器，最大支持64GB內(nèi)存。

（5）提供虛擬機(jī)快照功能，支持與VSS集成。

（6）提供了快速遷移和群集服務(wù)。

（7）具有可伸縮性的資源分配功能。

（8）更實(shí)惠的產(chǎn)品授權(quán)。Hyper-V標(biāo)準(zhǔn)版可以免費(fèi)運(yùn)行一個(gè)實(shí)例；企業(yè)版可以免費(fèi)運(yùn)行4個(gè)實(shí)例；而數(shù)據(jù)中心版則沒(méi)有限制。

4.2 虛擬化技術(shù)部署實(shí)施

綜上分析，我們采用Windows Server 2008 R2 hyper-V。硬件采用dell Power-Edge M6505個(gè)刀片服務(wù)器。

首先對(duì)dell PowerEdge M650硬件服務(wù)器安裝宿主操作系統(tǒng)，宿主操作系統(tǒng)采用Microsoft Windows server 2008 R2。為了保證安全及效率，宿主操作系統(tǒng)上只安裝hyper-V軟件。hyper-V在安裝后，自動(dòng)在IIS中建立了虛擬機(jī)管理網(wǎng)站，可能提供管理員通過(guò)HTTPS方式安全地管理和監(jiān)控虛擬服務(wù)器的運(yùn)行。hyper-Vr可以支持多種Guest操作系統(tǒng)的運(yùn)行。根據(jù)Microsoft的Windows server 2008 R2許可協(xié)議，一個(gè)En-terprise版的許可可以在同一個(gè)硬件服務(wù)器上的虛擬環(huán)境上安裝四個(gè)實(shí)體，因此，可以在宿主服務(wù)器上建立四個(gè)虛擬的Windows server 2008 R2。每一個(gè)虛擬服務(wù)器均有各自的網(wǎng)絡(luò)適配器，可以獨(dú)立設(shè)置IP地址。各虛擬服務(wù)器均實(shí)現(xiàn)了各自功能，且運(yùn)行穩(wěn)定。詳細(xì)分配如表1所示。

表1

[1] 王春海.虛擬機(jī)技術(shù)與應(yīng)用——配置、管理與實(shí)驗(yàn)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2007.

[2] 何禹.虛擬化技術(shù)在校園網(wǎng)數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用[J].電子科技大學(xué)學(xué)報(bào),2007(6).

[3] 魯松.計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008.