虛擬化技術(shù)在河北開(kāi)放大學(xué)教務(wù)管理系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

趙欣楠 邢士賓 馮紅嬋

摘 要 省級(jí)電大教務(wù)管理系統(tǒng)是維系各教學(xué)中心與中央電大的重要樞紐，也是教學(xué)中心正常教學(xué)、管理的重要保障，針對(duì)目前教務(wù)管理系統(tǒng)出現(xiàn)的諸多問(wèn)題，本文提出服務(wù)器虛擬化解決方案，為學(xué)校各項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)服務(wù)提供新的機(jī)遇。

關(guān)鍵詞 教務(wù)管理系統(tǒng) 虛擬化 服務(wù)器虛擬化

中圖分類號(hào)：G647 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Application of Virtualization Technology in Hebei Open

University Educational Management System

ZHAO Xinnan[1]， XING Shibin[2]， FENG Hongchan[1]

（[1] Baoding Radio & Television University， Baoding， Hebei 071051；

[2] Hebei Radio and TV University， Shijiazhuang， Hebei 050080）

Abstract Provincial TV educational management system is to maintain each teaching center， and an important hub for Central Radio and TV， but also teaching centers normal teaching， it is important to protect management， for the current educational administration system has many problems， this paper presents a server virtualization solution， provide new opportunities for for the school items network services.

Key words educational management system； virtualization； server virtualization

廣播電視大學(xué)系統(tǒng)是個(gè)龐大的教學(xué)體系，開(kāi)設(shè)專業(yè)齊全，教學(xué)資源零散而豐富，面向?qū)ο蟾潜椴既珖?guó)各地，這就需要一個(gè)管理便捷、運(yùn)維融合的開(kāi)放管理系統(tǒng)。對(duì)上傳下達(dá)的省級(jí)電大而言，省版教務(wù)管理系統(tǒng)是維系各教學(xué)點(diǎn)和中央電大的重要樞紐。目前以河北電大為基礎(chǔ)的河北開(kāi)放大學(xué)正在籌建實(shí)施階段，虛擬化技術(shù)可以將省校硬軟件資源和環(huán)境進(jìn)行邏輯化，大大簡(jiǎn)化教務(wù)管理人員的工作方式，提供工作效率，為學(xué)校教務(wù)系統(tǒng)的發(fā)展帶來(lái)了新的機(jī)遇。

1 河北省電大教務(wù)管理系統(tǒng)的運(yùn)行模式

目前河北電大使用的教務(wù)管理系統(tǒng)采用J2EE技術(shù)開(kāi)發(fā)，是基于B/S結(jié)構(gòu)分布式Web應(yīng)用系統(tǒng)，涵蓋教務(wù)、學(xué)籍、考務(wù)三大主要功能模塊，涉及課程及教學(xué)資源、專業(yè)規(guī)則、學(xué)籍、考務(wù)、成績(jī)、畢業(yè)審核等內(nèi)容。現(xiàn)在河北電大下設(shè)141個(gè)教學(xué)點(diǎn)，注冊(cè)在籍學(xué)生115809人，開(kāi)設(shè)專業(yè)54個(gè)，管理課程1058門。

整個(gè)教務(wù)管理系統(tǒng)分為兩級(jí)平臺(tái)，實(shí)行四級(jí)管理，分為五類用戶。兩級(jí)平臺(tái)即在物理結(jié)構(gòu)上分為中央和省兩級(jí)，由中央電大和省電大安裝服務(wù)器，提供網(wǎng)絡(luò)寬帶和技術(shù)支持，市縣級(jí)電大只需登錄瀏覽器訪問(wèn)進(jìn)行操作。中央、省、教學(xué)點(diǎn)這三級(jí)就可以完成教務(wù)管理的絕大部分功能，市級(jí)管理功能被弱化。中央、省、市、教學(xué)點(diǎn)、學(xué)生五類用戶通過(guò)瀏覽器登陸各自平臺(tái)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)平臺(tái)功能的操作。

教務(wù)管理系統(tǒng)服務(wù)器是單機(jī)運(yùn)行，該教務(wù)系統(tǒng)承擔(dān)多用戶的能力比較弱，在課程注冊(cè)和報(bào)考的用戶高峰期，CPU使用率接近100%，經(jīng)常造成服務(wù)器無(wú)響應(yīng)等問(wèn)題，需重啟服務(wù)器，造成工作延誤。一旦服務(wù)器硬件或系統(tǒng)出現(xiàn)故障，短時(shí)間內(nèi)無(wú)法修復(fù)，將影響全省正常教務(wù)管理工作。

2 虛擬化技術(shù)

虛擬化是一種邏輯角度分配資源的技術(shù)，通常指計(jì)算元件在虛擬的基礎(chǔ)上運(yùn)行，也就是將計(jì)算機(jī)的硬件資源或軟件環(huán)境進(jìn)行邏輯化，消除其物理的限制，從而更加方便地轉(zhuǎn)換資源，擴(kuò)大容量，簡(jiǎn)化配置過(guò)程。通過(guò)配置一至兩臺(tái)物理服務(wù)器，可以虛擬出若干臺(tái)專用服務(wù)器，從使用角度看，每臺(tái)服務(wù)器各自獨(dú)立，從管理角度看，服務(wù)器統(tǒng)一進(jìn)行維護(hù)。

虛擬化技術(shù)目前主要指CPU虛擬化、內(nèi)存虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化。通過(guò)虛擬化技術(shù)將大量的硬件差異抹除，將零散的資源在邏輯上變成一個(gè)大資源池，使CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)資源都得到統(tǒng)一，通過(guò)一個(gè)中心的管理平臺(tái)，對(duì)所有資源進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配，最大程度降低管理的復(fù)雜度。

服務(wù)器虛擬化有多種定義，但核心思想是一致的，即通過(guò)區(qū)分資源的優(yōu)先次序，并隨時(shí)隨地將服務(wù)器資源分配給最需要它們工作負(fù)載來(lái)簡(jiǎn)化管理和提高效率，從而減少為單個(gè)工作負(fù)載峰值而儲(chǔ)備的資源。從這個(gè)角度考慮，虛擬化技術(shù)可以通過(guò)兩個(gè)方向來(lái)幫助服務(wù)器合理地分配資源，一個(gè)方向是把一個(gè)物理的服務(wù)器虛擬成若干個(gè)獨(dú)立的邏輯服務(wù)器，另一個(gè)方向就是把若干分散的物理服務(wù)器虛擬為一個(gè)大的邏輯服務(wù)器。

3 虛擬化技術(shù)在河北開(kāi)放大學(xué)教務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用

河北電大目前共使用服務(wù)器15臺(tái)，支撐10個(gè)應(yīng)用平臺(tái)在運(yùn)行，相對(duì)于教務(wù)管理系統(tǒng)服務(wù)器，其他業(yè)務(wù)的系統(tǒng)的服務(wù)器利用率不高，大部分服務(wù)器CPU使用率不超過(guò)10%，磁盤剩余空間很大，造成硬件資源嚴(yán)重浪費(fèi)。

在整個(gè)辦公網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)服務(wù)器都是單機(jī)運(yùn)行，沒(méi)有熱備，一旦服務(wù)器硬件或系統(tǒng)出現(xiàn)故障，就會(huì)直接影響正常辦公使用。如果需要將數(shù)據(jù)進(jìn)行遷移，則需要重新搭建業(yè)務(wù)系統(tǒng)，工作量大，難度也很大。

為解決諸多問(wèn)題，需要有效整合服務(wù)器資源。虛擬化技術(shù)能提升現(xiàn)有服務(wù)器的利用率，合理動(dòng)態(tài)分配物理資源，提高系統(tǒng)的可管理性、降低服務(wù)成本，提高服務(wù)器的使用效率，解決應(yīng)用系統(tǒng)單點(diǎn)故障，提高業(yè)務(wù)連續(xù)性，改善各業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行及維護(hù)狀態(tài)。

整個(gè)虛擬化平臺(tái)主要由兩種不同功能的物理機(jī)組成，一種是提供計(jì)算機(jī)資源的普通物理機(jī)服務(wù)器，另一種是裝載平臺(tái)管理系統(tǒng)的物理機(jī)服務(wù)器。所有物理機(jī)之間都通過(guò)路由器或交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)互通。如圖1所示。

圖1 服務(wù)器虛擬化平臺(tái)示意圖

在整個(gè)虛擬化平臺(tái)中，管理中心是整個(gè)平臺(tái)的核心，主要負(fù)責(zé)虛擬機(jī)的創(chuàng)建和刪除、物理資源的管理、虛擬資源池化處理、監(jiān)控物理機(jī)和虛擬機(jī)的運(yùn)行，當(dāng)虛擬機(jī)資源出現(xiàn)緊張，能及時(shí)從資源池中臨時(shí)抽調(diào)資源添加到虛擬機(jī)中，當(dāng)物理機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，能將業(yè)務(wù)遷移到其他閑置的物理機(jī)上，從而保證整個(gè)虛擬平臺(tái)各業(yè)務(wù)的順利進(jìn)行。

在整個(gè)虛擬化平臺(tái)中，利用一臺(tái)服務(wù)器做存儲(chǔ)備份，提高整個(gè)平臺(tái)的安全性。在虛擬平臺(tái)運(yùn)行時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)部分虛擬機(jī)任務(wù)過(guò)重，而一部分虛擬機(jī)基本沒(méi)有任務(wù)的情況，這就需要使用一臺(tái)服務(wù)器做負(fù)載均衡，負(fù)責(zé)對(duì)各虛擬機(jī)的負(fù)載進(jìn)行分析，選擇出當(dāng)前負(fù)載最低的虛擬機(jī)，并通知管理中心進(jìn)行任務(wù)分配，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡和容錯(cuò)處理。通過(guò)負(fù)載均衡，在教務(wù)管理系統(tǒng)運(yùn)行中如果遇到用戶高峰期CPU無(wú)法響應(yīng)情況下，虛擬化平臺(tái)可以及時(shí)調(diào)用資源池中其他空閑資源彌補(bǔ)不足，保障教務(wù)管理系統(tǒng)的順利運(yùn)行。

由于虛擬化平臺(tái)作為服務(wù)器使用，再利用一臺(tái)服務(wù)器建立DNS服務(wù)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)，來(lái)對(duì)整個(gè)平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)通過(guò)地址和主機(jī)名稱進(jìn)行統(tǒng)籌管理。

總之，虛擬化技術(shù)對(duì)教務(wù)管理系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)用提供了新的機(jī)遇，對(duì)整個(gè)學(xué)校的辦公網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、教學(xué)改革產(chǎn)生了巨大的影響。通過(guò)搭建服務(wù)器虛擬化平臺(tái)，服務(wù)器的利用率大幅提高，專門的存儲(chǔ)熱備設(shè)備提高了系統(tǒng)的安全性和容災(zāi)性能，搭建新業(yè)務(wù)平臺(tái)不再依賴硬件，只需在管理中心部署虛擬機(jī)即可提供服務(wù)，大大降低了后期的投入。

基金項(xiàng)目：2013年河北省高等學(xué)校人文社會(huì)科學(xué)研究青年基金項(xiàng)目《虛擬化技術(shù)在河北開(kāi)放大學(xué)教務(wù)管理系統(tǒng)中應(yīng)用研究》（SQ131017）

參考文獻(xiàn)

[1] 百度百科.虛擬化技術(shù)[EB/OL].[2014/3/10]http：//baike.baidu.com/link？url=qnQR8Yd9_mV7ew-Sjhi4O9IXlLBXpDPix5BGJzqUUbCHVxuieCbuPV-4yMrYcsIY

[2] 吳朱華.云計(jì)算核心技術(shù)剖析[M].北京：人民郵電出版社，2011.

[3] 周肅寧.淺談虛擬技術(shù)在高校圖書(shū)館的應(yīng)用[J].遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2013.10：95-97.