卞亞紅，王士勇，張 力，羅 虹

第二軍醫(yī)大學：1 訓練部信息管理中心；2 信息化辦公室， 上海 200433

·技術(shù)與教育·

“軍隊網(wǎng)絡教學系統(tǒng)”升級及其服務器虛擬化部署

卞亞紅1，王士勇2，張 力1，羅 虹1

第二軍醫(yī)大學：1訓練部信息管理中心；2信息化辦公室， 上海 200433

針對第二軍醫(yī)大學網(wǎng)絡教學系統(tǒng)改版升級的實際情況,介紹了原系統(tǒng)恢復、新平臺部署、數(shù)據(jù)庫遷移和原數(shù)據(jù)導入的服務器虛擬化技術(shù)及實施。

軍隊網(wǎng)絡教學系統(tǒng)；數(shù)據(jù)遷移；虛擬化技術(shù)

“軍隊網(wǎng)絡教學系統(tǒng)”是由總參軍訓部于2002年研制和配發(fā)的。近年來，由于教育理念的轉(zhuǎn)變和服務器硬件設備的不斷老化和損壞，使得原系統(tǒng)已經(jīng)不能很好地適應學校網(wǎng)絡教學的發(fā)展和需要[1]。為解決“軍隊網(wǎng)絡教學系統(tǒng)”中存在的軟、硬件風險，提高系統(tǒng)的性能和增強業(yè)務系統(tǒng)的擴展性[2]，2013年全軍軍事教育訓練技術(shù)研發(fā)中心對原系統(tǒng)進行了改版和升級，并對全軍各大院校和基層單位相關(guān)人員進行了技術(shù)培訓。2014年，借系統(tǒng)升級契機，我們對機房進行了改造，利用虛擬化技術(shù)重新部署服務器。該文分析了第二軍醫(yī)大學“軍隊網(wǎng)絡教學應用系統(tǒng)”運行情況，介紹了系統(tǒng)升級、服務器虛擬化改造、原數(shù)據(jù)庫和資源遷移的實施。

1 軍隊網(wǎng)絡教學系統(tǒng)改造前情況

“軍隊網(wǎng)絡教學系統(tǒng)”于2003年基于Window 2000環(huán)境構(gòu)建，由4臺服務器(數(shù)據(jù)庫服務器、素材服務器、視頻服務器、試題庫服務器)和2臺硬盤存儲設備組成(一臺為素材存儲、一臺為視頻存儲)，結(jié)構(gòu)部署如圖1所示。

圖1 網(wǎng)絡教學平臺改造前部署結(jié)構(gòu)

經(jīng)過十多年的運行，系統(tǒng)的軟硬件及其部署架構(gòu)在性能和安全上已經(jīng)不能滿足現(xiàn)行教學的需要，主要表現(xiàn)在以下幾點：

1.1 硬件老化、故障率高

近些年，系統(tǒng)硬件故障頻出。存儲和服務器中的硬盤幾乎全部更新過，損壞的頻率非常高，日益增加的硬件老化，導致系統(tǒng)極不穩(wěn)定，曾一度處于崩潰狀態(tài)，使系統(tǒng)無法正常運行。

1.2 存儲空間使用受限制

存儲空間使用超過90%，數(shù)據(jù)庫備份量每天增長，在后期應用軟件的部分升級中，數(shù)據(jù)空間的使用量顯著增長，原存儲已配滿，無法擴容磁盤。

1.3 服務器CPU使用率高

自2003年以來，軟件功能多次升級，大幅增加了數(shù)據(jù)庫服務器的使用率，在高峰期間，部分應用的系統(tǒng)資源其CPU負荷率已接近100%。

1.4 系統(tǒng)架構(gòu)陳舊缺陷

2003年構(gòu)建平臺的操作系統(tǒng)為Window 2000，采用SQL Server 2000為底層數(shù)據(jù)庫，IIS發(fā)布應用。微軟已經(jīng)不再支持Window 2000及SQL Server 2000補丁升級，存在重大安全隱患。

1.5 單點故障頻發(fā)

改造前服務器及存儲的架構(gòu)設計存在單點故障問題，出現(xiàn)故障時，恢復時間長，且無法保證數(shù)據(jù)恢復的完整性。

1.6 功能的局限性

系統(tǒng)缺乏有效的交互手段，信息交流不通暢，阻礙了網(wǎng)絡教學優(yōu)勢的發(fā)揮，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)封閉，升級困難，難以適應教育理念和信息技術(shù)的高速發(fā)展。

2 軍隊網(wǎng)絡教學系統(tǒng)服務器虛擬化改造實施方案

針對以上問題，同時為規(guī)避后期未知的風險，我們確定新購高配置服務器，利用VMware虛擬服務器軟件部署方案，整合原有服務器功能。改造后的網(wǎng)絡教學系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 改造后網(wǎng)絡教學平臺部署結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)架構(gòu)的改造主要為以下幾個方面：

①新增華為服務器3臺，采用虛擬化方式部署，組建虛擬化應用服務器集群，實現(xiàn)應用服務器資源動態(tài)分配和高可用性。

②新增管理服務器1臺，作為備份服務器。

③新增負載均衡設備，提高了整體運行性能，實現(xiàn)了智能化的流量管理，滿足了多人同時在線應用的最佳負載均衡需求。

④數(shù)據(jù)存儲1臺，使用目前市場上最先進和最穩(wěn)定的網(wǎng)絡存儲SAN架構(gòu)，具備FC和IP SAN融合組網(wǎng)能力，通過備份盤跨框熱備保護硬盤，能夠智能識別系統(tǒng)熱點數(shù)據(jù)，并自動復制到在SSD硬盤，實現(xiàn)數(shù)據(jù)高性能傳輸，提高系統(tǒng)效率。

⑤24口光纖交換機，用于存儲SAN架構(gòu)，為高性能的數(shù)據(jù)存儲提供了保障。

⑥控制終端實現(xiàn)了PC機對服務器監(jiān)管與維護功能，有效提高了服務器維護、管理與備份的效率。

3 軍隊網(wǎng)絡教學系統(tǒng)遷移及構(gòu)建流程

3.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)恢復辦法

改造前的原系統(tǒng)素材服務器主板及存儲的多塊硬盤出現(xiàn)故障，導致系統(tǒng)崩潰、數(shù)據(jù)丟失，已無法提供服務，也無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)遷移。由于原系統(tǒng)(DELL 2650)型號陳舊且已停產(chǎn)，沒有替換的備機，只能通過原系統(tǒng)的備份文件，采用Ghost軟件在虛擬機環(huán)境下恢復操作系統(tǒng)，采用P2V技術(shù)，將原系統(tǒng)還原至新服務器；通過原系統(tǒng)的備份數(shù)據(jù)文件，恢復數(shù)據(jù)。

3.2 改造后網(wǎng)絡教學平臺環(huán)境部署

平臺部署基于虛擬化環(huán)境，應用服務器采用Wind- ows 2008 R2操作系統(tǒng)，以JAVA為開發(fā)語言，基于J2EE多層網(wǎng)絡架構(gòu)，具有很好的跨平臺特性和極強的復用性和安全性。平臺遵循Apache License，具有強大的二次開發(fā)系統(tǒng)功能，平臺以全球著名的開源項目Sakai為基礎(chǔ)，有豐富的模塊和工具，可不斷更新[3]。

3.3 原系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫遷移過程

遷移過程主要存在以下困難：原系統(tǒng)服務器年代久遠，系統(tǒng)已無法啟動，且與新服務器的操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫不同。經(jīng)過深入分析和全面衡量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)關(guān)系后，進行了如下操作，安全地進行了數(shù)據(jù)遷移，其過程如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)遷移過程示意圖

①安裝MySQL數(shù)據(jù)庫。

②用移植工具進行數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)比較，并根據(jù)比較的結(jié)果修改數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，用移植工具維護源數(shù)據(jù)庫和目標數(shù)據(jù)庫之間表的對應關(guān)系，設定數(shù)據(jù)同步的相關(guān)配置。

③利用遷移工具遷移數(shù)據(jù)庫，驗證系統(tǒng)在新數(shù)據(jù)庫中是否正常運行，并進行數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化工作。

3.4 原系統(tǒng)資源遷移過程

原系統(tǒng)經(jīng)過十多年的使用，學校已構(gòu)建了大量的網(wǎng)絡課程和資源。為了快速、方便、安全地將原系統(tǒng)中的課程遷移到新系統(tǒng)中，主要有以下幾個關(guān)鍵步驟：

①單位及用戶遷移。系統(tǒng)中的單位和用戶遷移過程有四步：查詢原系統(tǒng)中的單位和用戶；將查詢結(jié)果另存為.csv文件；利用Excel工具，將.csv文件轉(zhuǎn)為.xls文件；將.xls文件導入到新系統(tǒng)中。

②課程及資源遷移。把原系統(tǒng)教材服務器上的數(shù)據(jù)文件拷貝到新系統(tǒng)服務器上；利用新系統(tǒng)配發(fā)的系統(tǒng)遷移工具進行遷移。

3.5 新系統(tǒng)運行測試

網(wǎng)絡教學服務器虛擬化部署后，主要從系統(tǒng)穩(wěn)定性、系統(tǒng)故障切換等方面進行了測試。

①測試系統(tǒng)穩(wěn)定性。主要測試在高負荷工作狀態(tài)下系統(tǒng)的穩(wěn)定性[4]。經(jīng)過測試，在拷機48 h連續(xù)運行過程中，vCenter會持續(xù)報警，VM1主機CPU利用率異常，但主機操作功能均正常。結(jié)果表明，在高負荷環(huán)境下系統(tǒng)均能穩(wěn)定運行。

②測試故障切換。對系統(tǒng)故障切換主要是考察VMware HA是否及時發(fā)現(xiàn)故障主機和及時進行故障切換[5]。測試表明：將模擬主機發(fā)生故障的主機VM1網(wǎng)線拔出，vCenter立刻報警主機離線，并且顯示虛擬機在VM2上重新啟動。證明了VMware HA可以在一臺主機發(fā)生故障時在很短時間內(nèi)對系統(tǒng)進行切換，滿足網(wǎng)絡教學系統(tǒng)對于業(yè)務連續(xù)性的要求。

3.6 系統(tǒng)的備份和恢復策略

在數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)程序中，采用VCB(VMware con- solidated backup)軟件，為虛擬機提供了集中式備份工具。實現(xiàn)集中式備份服務器來保護虛擬機，這樣既可滿足數(shù)據(jù)的同步，又不影響系統(tǒng)的正常使用。

3.7 基于Web應用的負載均衡

由于學校平臺訪問量較大，同時在線會造成單臺服務器資源耗盡，影響用戶體驗，因此采用多臺Web應用服務器作為前臺，配置了負載均衡設備，提高了整體運行性能，實現(xiàn)了智能化的流量管理，滿足了多人同時在線應用的最佳負載均衡需求。

3.8 系統(tǒng)升級后的應用效果

網(wǎng)絡教學系統(tǒng)升級是一項復雜而細致的工程，它具有跨平臺、跨數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)量大等特點[6],升級后的網(wǎng)絡教學平臺具有很好的跨平臺特性和極強的復用性和安全性[7]；具有便捷的網(wǎng)絡教學平臺管理與監(jiān)控功能；實現(xiàn)了負載均衡同時能滿足1 000人并發(fā)訪問，包括視頻流、多媒體數(shù)據(jù)流以及數(shù)據(jù)庫的訪問；用戶端的響應速度較以前有了顯著提升，較好地滿足了教學科研需求。

實踐證明，基于VMware的服務器虛擬化整合，有效地解決了學校原有的網(wǎng)絡教學系統(tǒng)物理服務器資源利用率低的問題，顯著提升了服務器資源的利用效率；虛擬集群技術(shù)實現(xiàn)了服務器不間斷工作，提高了服務器的安全性和可靠性，大幅降低了單點故障率[8]；利用vCenter對虛擬服務器進行集中管理，明顯減輕了系統(tǒng)管理者的工作量；解決了軟件運行環(huán)境不兼容、維護困難等問題。服務器虛擬化是高校數(shù)字化數(shù)據(jù)建設發(fā)展的必然趨勢。此次系統(tǒng)升級以虛擬化技術(shù)為切入點，以機房改造為契機，以網(wǎng)絡教學系統(tǒng)升級為目標，使整體管理邁出了重要的一步。全新的服務器虛擬化部署，解決了傳統(tǒng)服務器管理模式的困擾，加快了服務器部署時間，提供了集中化管理、資源優(yōu)化和自動操作功能，更有效提高了網(wǎng)絡教學系統(tǒng)建設效率和響應能力。

[1]楊少春,徐華松.軍隊院校網(wǎng)絡教學應用系統(tǒng)實用教程[M].上海：第二軍醫(yī)大學出版社，2004:1-2

[2]王新舸,柯水洲.軍隊網(wǎng)絡教學平臺管理與維護[M].北京：藍天出版社，2013:1-2

[3]王栓杰，李春鵬,王昌勝．服務器虛擬化技術(shù)在校園網(wǎng)中的應用探析[J]．信息系統(tǒng)工程，2012(5)：74-75

[4]張克東,莊燕濱.軟件工程與軟件測試自動化教程[M].北京:電子工業(yè)出版社,2002:35-38

[5]誠愷科技.VMware vSphere HA主機狀態(tài)故障排除方法[EB/OL].http://www.cqeis.com/news_detail/newsId=1551.html,2014-09-19

[6]李燦召,孫玉晶.ORACLE數(shù)據(jù)庫跨平臺升級方案研究和實施[J].硅谷,2012(21):109-111

[7]許俊良.VMware服務器虛擬化解決方案[J].信息系統(tǒng)工程，2013(4)：54-55

[8]連英姿.淺談網(wǎng)絡服務器的集群技術(shù)[J].科技信息,2007(25):361-363

Upgrading of the Military Network-based Teaching System and its server virtualization deployment

BianYahong1,WangShiyong2,ZhangLi1,LuoHong1

1CenterofInformationManagementofTrainingdepartment;2InformatizationOffice,SecondMilitaryMedicalUniversity,Shanghai200433,China

Based on the actuality of correcting and upgrading of the Military Network-based Teaching System of Second Military Medical University, the paper introduces serve virtualization technologies and their implementation regarding recovery of the original system, deployment of the new platform, database migration, and raw data import.

military network-based teaching system; data migration; virtualization technology

2015-05-21

卞亞紅(1973-)，女，江蘇靖江人，碩士，講師，主要研究方向：信息技術(shù)在醫(yī)學教育中的應用。

羅虹(1981-)，女，江西吉安人，博士，講師,主要研究方向：信息技術(shù)在醫(yī)學教育中的應用。 電話：021-81870319；E-mail:luohong_wsy@126.com

G434

A

1004-5287(2015)05-0523-03

：10.13566/j.cnki.cmet.cn61-1317/g4.201505013