王 康

（阜新高等專(zhuān)科學(xué)校，遼寧 阜新 123000）

虛擬化技術(shù)的出現(xiàn)，不僅減少了服務(wù)器的使用數(shù)量，更有效地提升了資源的利用率，無(wú)論是管理效率，還是服務(wù)質(zhì)量，均實(shí)現(xiàn)了較大的提升。通過(guò)應(yīng)用虛擬化技術(shù)建立新一代數(shù)字校園，實(shí)現(xiàn)一般信息服務(wù)、科學(xué)計(jì)算和數(shù)字化教學(xué)應(yīng)用的數(shù)字化應(yīng)用已成為高等院校當(dāng)前的重要任務(wù)［1］。

1 虛擬化技術(shù)及基本類(lèi)型

1.1 虛擬化技術(shù)

虛擬化技術(shù)是在一臺(tái)物理機(jī)上運(yùn)行多個(gè)虛擬環(huán)境，且本臺(tái)服務(wù)器的資源可以在各個(gè)虛擬環(huán)境中進(jìn)行共享，資源利用率可以得到有效地提升。各虛擬平臺(tái)間的應(yīng)用程序擁有獨(dú)立的運(yùn)行空間，相互不影響。虛擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在同一物理環(huán)境中運(yùn)行多個(gè)虛擬平臺(tái)，極大地提升了硬件平臺(tái)的擴(kuò)展性、可用性和工作效率。虛擬機(jī)與主機(jī)，與其他虛擬機(jī)之間是完全隔離的狀態(tài)，即便其中一個(gè)虛擬機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題，其他虛擬主機(jī)及主機(jī)不會(huì)泄露數(shù)據(jù)。同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)化的虛擬硬件保證了虛擬機(jī)的兼容性。虛擬化技術(shù)使得軟件配置更為簡(jiǎn)化，且虛擬機(jī)環(huán)境均以單個(gè)文件保存，不僅增強(qiáng)了安全性，也便于進(jìn)行備份和移動(dòng)。

1.2 虛擬化技術(shù)的基本類(lèi)型

1.2.1 硬件仿真。硬件仿真是一種復(fù)雜的虛擬化實(shí)現(xiàn)技術(shù)。它的實(shí)現(xiàn)原來(lái)是依靠硬件仿真技術(shù)來(lái)完成，該技術(shù)通過(guò)在宿主系統(tǒng)上創(chuàng)建一個(gè)硬件VM（虛擬機(jī)），從而實(shí)現(xiàn)虛擬化。硬件仿真技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是在實(shí)現(xiàn)虛擬化分布時(shí)不影響原有操作系統(tǒng)，其缺點(diǎn)是虛擬化速度較慢。

1.2.2 完全虛擬化

完全虛擬化以虛擬服務(wù)器和底層硬件為基礎(chǔ)，依靠一種虛擬機(jī)監(jiān)視器（英文為hypervisor）軟件，使得CPU及硬件控制器可以訪問(wèn)外圍設(shè)備。借助hypervisor的作用，每個(gè)虛擬服務(wù)器都可以獨(dú)立運(yùn)行。

1.2.3 準(zhǔn)虛擬化

這是針對(duì)hypervisor導(dǎo)致的CPU開(kāi)銷(xiāo)較大，而設(shè)計(jì)出的新方案。它的前提是修改宿主操作系統(tǒng)，使hypervisor與系統(tǒng)協(xié)同工作，以此提供高性能虛擬化環(huán)境，也提高了虛擬化服務(wù)器響應(yīng)能力。

1.2.4 操作系統(tǒng)層虛擬化

在宿主系統(tǒng)上建立一個(gè)或者多個(gè)虛擬服務(wù)器，并且使各虛擬服務(wù)器之間相互獨(dú)立，共享硬件資源，由此也加快了速度和性能。該技術(shù)也存在一些缺點(diǎn)，由于使用的是同一個(gè)宿主系統(tǒng)，運(yùn)行不夠靈活。

2 虛擬化技術(shù)在數(shù)字校園建設(shè)中的應(yīng)用

2.1 虛擬化技術(shù)方案規(guī)劃

對(duì)數(shù)字化校園網(wǎng)中所采用的虛擬化技術(shù)，具體的實(shí)現(xiàn)方案采用臺(tái)下思路進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.1.1 對(duì)物理服務(wù)器進(jìn)行詳細(xì)分類(lèi)。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中所采用操作系統(tǒng)、系統(tǒng)軟件和各種應(yīng)用服務(wù)的不同，對(duì)網(wǎng)絡(luò)上的物理服務(wù)器進(jìn)行詳細(xì)分類(lèi)，同時(shí)根據(jù)服務(wù)器在使用過(guò)程中的動(dòng)態(tài)參數(shù)，如網(wǎng)絡(luò)負(fù)載、并發(fā)數(shù)量等，對(duì)具體的網(wǎng)絡(luò)虛擬服務(wù)器進(jìn)行規(guī)劃。通過(guò)對(duì)內(nèi)存、硬盤(pán)、CPU以及各種網(wǎng)絡(luò)資源的科學(xué)合理分配，實(shí)現(xiàn)對(duì)功能相同或者相似應(yīng)用的有效整合，從而構(gòu)建起功能強(qiáng)大的虛擬服務(wù)器集群。需要說(shuō)明的是，在規(guī)劃方案的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要重點(diǎn)關(guān)注由于虛擬機(jī)的數(shù)量增加而導(dǎo)致的虛擬機(jī)蔓延現(xiàn)象的出現(xiàn)［2］。

2.1.2 可能存在的安全性問(wèn)題。由于在使用過(guò)程中，不可避免地會(huì)涉及數(shù)據(jù)快速遷移和災(zāi)難恢復(fù)等問(wèn)題。所以，就應(yīng)該起各種應(yīng)用的虛擬冗余環(huán)境，從而有效提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性；同時(shí)，還可以通過(guò)虛擬化的IP地址，進(jìn)一步提高整個(gè)系統(tǒng)的安全性。

2.2 具體實(shí)施

2.2.1 虛擬服務(wù)器架設(shè)

第一，服務(wù)器軟件安裝。在具體的虛擬化過(guò)程中，第一步就是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上安裝相應(yīng)的軟件，即VMware Infrastructure，具體的安裝過(guò)程可以參考VMware官方網(wǎng)站上所提供的參考資料。在網(wǎng)絡(luò)上所有需要進(jìn)行統(tǒng)一管理的服務(wù)器上，都需要安裝該軟件。完成虛擬機(jī)的安裝和配置后，還需要在Windows環(huán)境的工作站上安裝虛擬集群應(yīng)用和管理軟件，即Virtual Center2.5，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)資源的有效管理與分配。

第二，數(shù)據(jù)遷移。完成了虛擬服務(wù)器的構(gòu)建后，就可以對(duì)現(xiàn)有的系統(tǒng)進(jìn)行遷移工作。在此過(guò)程中，還應(yīng)該重點(diǎn)掌握和了解各個(gè)不同應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行負(fù)載情況，負(fù)載主要包括操作系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用數(shù)據(jù)以及對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中的CPU、內(nèi)存等的利用率。

第三，分類(lèi)處理，確認(rèn)負(fù)載分配情況。了解了所有的負(fù)載情況后，就可以對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)處理，具體確定需要從物理層面遷移到虛擬設(shè)備的各種負(fù)載，進(jìn)而確定負(fù)載的分配情況。

2.2.2 虛擬化數(shù)據(jù)遷移

首先，綜合考慮遷移過(guò)程中的各類(lèi)問(wèn)題。

將各種應(yīng)用向虛擬設(shè)備或者服務(wù)器上遷移的過(guò)程中，需要對(duì)很多問(wèn)題進(jìn)行綜合考慮。即遷移過(guò)程是否可以雙向進(jìn)行，也就是說(shuō)，除了從物理設(shè)備向虛擬機(jī)上遷移，從虛擬機(jī)上是否也可以向物理設(shè)備遷移?？紤]到各種應(yīng)用的動(dòng)態(tài)變化性，很多應(yīng)用會(huì)隨著業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展而擴(kuò)展。這樣，在虛擬機(jī)上的資源就需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)整；而有的應(yīng)用則對(duì)系統(tǒng)資源的需求會(huì)不斷縮減，此時(shí)，就需要從物理設(shè)備上向虛擬設(shè)備上遷移資源。

其次，對(duì)各種應(yīng)用的備份和恢復(fù)進(jìn)行規(guī)劃。系統(tǒng)中所安裝的各種應(yīng)用，都需要對(duì)其進(jìn)行災(zāi)備和恢復(fù)。正是由于安裝的各種應(yīng)用，虛擬機(jī)中存儲(chǔ)了越來(lái)越多數(shù)據(jù)，不需要從硬盤(pán)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的備份過(guò)程。這種數(shù)據(jù)備份的過(guò)程就要求不僅能夠?qū)崿F(xiàn)從物理到虛擬的備份過(guò)程，同時(shí)，還能夠?qū)崿F(xiàn)從虛擬到物理的備份過(guò)程。所以說(shuō)，這種備份過(guò)程與應(yīng)用環(huán)境是相互獨(dú)立的，也就是說(shuō)，存在于物理或者虛擬環(huán)境中的各種應(yīng)用，都能夠?yàn)橛脩?hù)數(shù)據(jù)的備份和恢復(fù)過(guò)程提供幫助。

第三，需要通過(guò)系統(tǒng)提供的遷移工具，實(shí)現(xiàn)從實(shí)體機(jī)向虛擬機(jī)的遷移過(guò)程。遷移過(guò)程之后，還應(yīng)該讓其在虛擬機(jī)系統(tǒng)中運(yùn)行一段時(shí)間，在此過(guò)程中就能夠?qū)μ摂M機(jī)中的CPU、內(nèi)存等設(shè)備的負(fù)載情況進(jìn)行嚴(yán)格測(cè)試，而在需要的情況下，還需要對(duì)系統(tǒng)中的CPU、內(nèi)存和硬盤(pán)空間等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，確保系統(tǒng)具有較高的可靠性和可用性，只有經(jīng)過(guò)這些過(guò)程，才能正式投入使用。

在遷移過(guò)程中，從網(wǎng)絡(luò)殺毒服務(wù)器等負(fù)載比較小的服務(wù)器開(kāi)始。接著，就可以對(duì)遷移量不是很大的Web服務(wù)器進(jìn)行遷移，直到所有的數(shù)據(jù)都遷移完畢。此外，還應(yīng)該對(duì)虛擬機(jī)的壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)掌握。在試運(yùn)行的過(guò)程中，需要對(duì)被遷移的實(shí)體機(jī)進(jìn)行暫時(shí)保留。這樣，在發(fā)生無(wú)法逆轉(zhuǎn)問(wèn)題的情況下，就可以及時(shí)切換回去。考慮到虛擬過(guò)程會(huì)使得虛擬機(jī)的動(dòng)態(tài)可遷移性更高，在遇到硬件故障的情況下，只需要很短的時(shí)間就能夠?qū)ζ溥M(jìn)行維護(hù)，不用擔(dān)心某臺(tái)服務(wù)器的問(wèn)題影響到整個(gè)應(yīng)用平臺(tái)。

3 結(jié)語(yǔ)

在數(shù)字校園建設(shè)中，虛擬化技術(shù)相比傳統(tǒng)的技術(shù)具有明顯優(yōu)勢(shì)，不僅實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器的高可用性，充分提升了存儲(chǔ)設(shè)備和服務(wù)器的利用率，更實(shí)現(xiàn)了不同類(lèi)型操作系統(tǒng)的整合，不僅縮短了系統(tǒng)故障恢復(fù)的時(shí)間，更方便了對(duì)服務(wù)器進(jìn)行管理、維護(hù)和升級(jí)。

［1］薛瑩瑩.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在數(shù)字博物館中的應(yīng)用［J］.河南科技，2014，13（13）：14.

［2］侯研.虛擬化技術(shù)在校園網(wǎng)中的應(yīng)用研究［J］.河南科技，2014（23）：1.