服務器虛擬化進基教

文/張宏

服務器虛擬化進基教

文/張宏

隨著信息技術的高速發(fā)展，信息化的中小學校中的教學和科研中運用越來越廣泛，從最基本的學生信息系統(tǒng)（如學號，家庭地址等）到復雜的在線考試系統(tǒng)和網(wǎng)絡課室。在硬件部署中，這些系統(tǒng)的服務器端都運行在不同的物理機器上，客戶端更加是分布在不同的個人電腦上，位置分散，維護難度大。隨著學校的發(fā)展，需要處理的數(shù)據(jù)和用戶數(shù)也越來越多，服務器的數(shù)據(jù)有效管理成為一個重要的問題，另外，由于客戶端運行在不同的操作系統(tǒng)里面，客戶端的維護和數(shù)據(jù)的安全成立另外一個重要問題。而虛擬化則為解決這些問題提供了很好的指導意義。

全虛擬化與操作系統(tǒng)虛擬化

服務器目前廣泛運用的兩種虛擬化技術分別是硬件層次的完全虛擬化技術以及操作系統(tǒng)的虛擬化。

完全虛擬化是VMware為代表，VMware虛擬化軟件將物理的硬件資源映射到虛擬出的機器（簡稱虛擬機）的資源。因此每個虛擬機實際用的就是自己的CPU，內(nèi)存，硬盤和網(wǎng)卡等。切換到虛擬機不需要重啟或者硬盤上的分區(qū)。虛擬機完全等于標準的x86機器，因此Wmware支持超過200個操作系統(tǒng)，包括最新的Windows 7， Windows Server 2008 R2等20個其他Windows版本以及Redhat，Ubuntu，OpenSuse等26個其它Linux版本。

對于中小學的各種辦公系統(tǒng)，網(wǎng)絡管理員可以有效、經(jīng)濟地使用WMware，在虛擬機中安裝統(tǒng)一的系統(tǒng)，里面包括所需要的軟件，如在服務器端機器安裝OA系統(tǒng)的服務器端程序和數(shù)據(jù)庫，在客戶端安裝OA系統(tǒng)的客戶端以及所需要的Office軟件和郵件客戶端等。

在教學中，老師和快速地為學生創(chuàng)造不同，安全，獨立的虛擬機，里面包括所有的課程，課程需要用到的所有運行程序和工具。在課程結束的時候，虛擬機可以還原為初始化的狀態(tài)，這樣又能方便的用在下一批學生的身上。

操作系統(tǒng)虛擬化目前還是處于非主流狀態(tài)。操作系統(tǒng)虛擬化是單一系統(tǒng)上的內(nèi)核允許多個獨立的用戶空間的實例。這些實例（經(jīng)常稱做容器，比如VEs, VPS）從用戶的視角看起來像是一個真正的操作系統(tǒng)。這一點是它與虛擬機技術的最本質的不同。虛擬機技術，比如VMware、Hypervisor都是在多個虛擬的硬件層上安裝多個Guest操作系統(tǒng)，然后再運行應用程序。比較兩臺分別采用操作系統(tǒng)虛擬化和虛擬機技術的服務器，用戶看到的最明顯的差異就是操作系統(tǒng)實例數(shù)量的不同。操作系統(tǒng)虛擬化經(jīng)常運用在虛擬主機的環(huán)境中，這

個環(huán)境有效地安全地為大量的互不信任的用戶分配有效地硬件資源。也可以將不同的操作系統(tǒng)下運行的程序以實例的方式遷移到一臺服務器當中，從而進行集中地有效地管理。

操作系統(tǒng)虛擬化需要較少的管理成本，因為在虛擬分區(qū)的程序使用操作系統(tǒng)的普通調(diào)用，而不需要運行在仿真器或者一個中間的虛擬機中（如VMware）。同時，運行在虛擬操作系統(tǒng)中的實例可以快速啟動和停止，因為啟動一項任務無需啟動整個操作系統(tǒng)，并且少了虛擬機和Guest系統(tǒng)和虛擬機兩個資源消耗層次，操作系統(tǒng)虛擬化有更高的快速響應和更佳的性能。

然而，操作系統(tǒng)虛擬化技術并不是完美的，也無法全面替代虛擬機技術。在用戶需要一個相對完整的虛擬環(huán)境進行研發(fā)，或整合多種操作系統(tǒng)，或整合多個處于不同操作系統(tǒng)版本和補丁級別的傳統(tǒng)應用于同一服務器時，只有虛擬機技術能夠充分滿足這種需求。從這種意義上說，虛擬機技術是以犧牲效率為代價換取了更大的靈活性。

無盤虛擬化技術應用于基教

當前虛擬化技術的使用方興未艾，出現(xiàn)了各種各樣的應用，但對于中小學而言其部署的成本還是無法承擔的。因此筆者在實際工作中摸索出了一套適合中小學計算機機房及辦公網(wǎng)絡中的主機虛擬化管理方案，該方案通過基于PXE的無盤技術實現(xiàn)了對主機的統(tǒng)一化管理和數(shù)據(jù)的集中存儲，方便對數(shù)據(jù)實施備份，可以極大地提高管理效率，以緩解中小學網(wǎng)絡管理人員不足的問題。

通過無盤虛擬化在中小學中可以實現(xiàn)多媒體計算機網(wǎng)絡教室、圖書館或多媒體電子閱覽室、多媒體語音教室、開放式公共機房的四合一使用或管理。根據(jù)不同的使用需求，通過設置運行相應的統(tǒng)一的系統(tǒng)，既可以幫助中小學節(jié)省在計算機房和網(wǎng)絡方面的投入，也可以提高機房主機的維護效率。

（作者單位為浙江省杭州市江干區(qū)教育技術中心）