芻議大數據實驗室的環境及其維護管理

[摘 要] 大數據浪潮席卷全球，已深深滲透到各個領域，影響力越來越大。面對云計算與大數據風起云涌的產業浪潮，很多高校、科研機構都建設了或開始建設大數據實驗室或云計算實驗室，開展專業課程的實踐教學、產學研合作及社會服務，同時對于習慣了傳統實訓室管理的實驗管理人員提出了新的課題。通過對校企合作共建的大數據實驗室的環境介紹，也分享了實驗室管理方面的經驗和做法。

[關 鍵 詞] 大數據；實驗室；虛擬機；云計算；管理

[中圖分類號] G718.1 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）18-0173-03

隨著大數據時代的來臨及大數據技術的快速發展，就像電腦、互聯網一樣，大數據必然會引發新一輪的技術革命。基于當前大數據技術的飛速發展，結合專業特色，廣東科學技術職業學院與廣東恒電信息科技股份有限公司通過校企共建的方式，建設了大數據應用實驗室，主要用于開展大數據實驗課程的教學，同時進行校企合作研發、技術培訓、師資及員工培養、學科研究等，校企共建的大數據應用實驗室對于提升產學研合作、提高學生專業素質和就業技能、實現職業教育與社會應用相結合以及社會經濟效益的取得，都將起到至關重要的作用。

一、大數據實驗室及其運行環境

從單機操作時代，Netware局域網時代，Windows局域網互聯網時代，單位數據中心時代，到虛擬化時代，再到大數據云時代。廣東科學技術職業學院與廣東恒電信息科技股份有限公司通過校企共建的方式，建設了大數據應用實驗室（如圖1），該大數據實驗室可以實現大數據分析、大數據挖掘、大數據展示和真實行業數據分析等功能。

大數據實驗室采用了虛擬化與云計算技術，與大數據很好地結合在一起，最終實現桌面虛擬化。那么什么是虛擬化，什么是云計算技術呢？

（一）虛擬化

“虛擬化”就是把一臺高配置的服務器里面的資源，比如cpu/內存等東西分享出來，在這臺服務器上面可搭建很多臺虛擬機，以便能在一臺服務器主機上同時運行多臺虛擬機。

就像該校企合作共建的大數據實驗室，共有三臺ESXI服務器，分別是172.16.50.2/172.16.50.3/172.16.50.4。每臺ESXI服務器下面安裝了26臺windows7的虛擬機，還有一些管理服務器（如圖2）。

經過虛擬化之后，實驗室的電腦可以大大減少，只需要一臺刀片式服務器就好了。這樣不僅可以節省經費，而且最重要的是由于虛擬化提供了統一的虛擬環境，減少了不同操作系統對硬件（網卡驅動、內存等）的配置要求，實訓教師或實驗室管理員只需要針對一種虛擬環境進行操作系統的部署與維護。再加上有虛擬機備份和恢復，虛擬機的快照等技術，讓他們在工作的時候，如有不慎，還有后退的余地，這樣可以更好地保證數據安全。

那么這里會產生一個問題，實驗室有三臺服務器，三臺服務器難道是獨立的嗎？答案是否定的，還需要一臺服務器去管理這些ESXI，那就是Vcenter Server服務器。教師或實驗室管理員可以在一臺刀片式服務器上面裝好一臺Windows Sever 2008 R2，然后在上面掛載一個Vcenter server的光盤，再進行安裝，這樣就能夠把一臺Windows server 2008 R2，安裝成為一臺Vcenter server 服務器，再去把ESXI服務器加到vcenter server里面，就可以管理其他的ESXI服務器。比如筆者管理的大數據實驗室的venter server服務器172.16.50.7。下面就有三臺ESXI服務器，分別是172.16.50.2/172.16.50.3/172.16.50.4（如圖3）。

（二）云計算

所謂云計算，就是一種構建于虛擬化上面的技術。它是用于創建按需、彈性、實現自我管理且可以作為服務狀態分配的虛擬基礎架構。也就是說虛擬化就是云計算的基礎，沒有虛擬化就沒有云計算。

如果把大數據實驗室里面的服務器比做一個“云”端，那么實驗室里面的很多一小臺終端就可以連進“云”端里面的主機。老師上課就是用到ESXI服務器里面的Windows7虛擬機。也就是說虛擬化出來的Windows7主機，就是為了上課分配給學生用的。如圖4、圖5就是連接進“云”里面的過程，需要數據用戶名和密碼，當然還有域名。

通過這種技術，如果虛擬機被學生安裝了一些東西而導致卡機或是死機，實驗室管理員可以不用重裝系統還是重新發送系統，只需要用到前面的快照進行恢復就行了。一方面可以減少工作量，另一方面可以降低維修成本。

二、使用大數據實驗室的好處

顧名思義，大數據實驗室就是在用虛擬機上課，不管在管理方面還是教學方面都有好處的。

虛擬本身是一個軟件，既然是軟件就和運行在計算機上面的應用程序是一樣的。它不會對硬件造成什么損壞。而且只有虛擬機在運行的時候才會占用主機資源。

在服務器上面使用虛擬機的時候，它們之間是互相不影響的。每個虛擬機的啟動和關閉都不會影響到其他虛擬機。除此之外，還有以下幾點好處：

（一）兼容性

與物理機一樣，虛擬機承載著自身的客戶操作系統，而且具有和物理機一樣的組件（網卡，主板，等），所以它和設備驅動程序完全兼容。

（二）隔離

虛擬機互相隔離，就像物理機一樣是分開的。也就是說，比如172.16.50.2服務器上面的任何一臺windows7壞了，都不會影響到其他的Windows7操作系統的運行，這樣可以保證可用性和安全性。

（三）封裝

虛擬機將整個計算環境封裝起來。如果把它比喻成一個容器則最為恰當。在這個容器里面裝了很多軟件和應用程序，然后你想把它遷移到拿到行。這就是它的封裝作用。

（四）獨立于硬件

虛擬機獨立于底層硬件運行的。也就是說底層硬件對它不產生影響。比如物理服務器上面的各個虛擬機甚至可以運行不同類型的操作系統，即無論使用Windows還是Linux操作系統都行。

三、大數據實驗室的管理

新建的實驗室是一個全新、陌生的實驗實訓設備或環境。從接手這個大數據實驗室開始，實驗室管理人員最擔心的無非就是要怎么安裝軟件？當終端連不上虛擬機怎么辦？如果機器或系統運行太卡了怎么辦？其實達到目的有多種方式，就看自己是否有思路，知道怎么去解決，筆者在此介紹的是在運行管理過程中逐漸摸索和積累的一些辦法。

（一）實驗室管理員應了解并熟悉如何裝軟件

首先會把一個軟件安裝包通過UItraISO軟件壓縮成一個ISO文件，再把它通過“連接到本地磁盤上的ISO映像”掛載上去，如圖6。掛載上去之后，軟件安裝包就會出現在虛擬機的驅動盤里面，實驗室管理員往往把它拉進虛擬機里面或是直接進行安裝就可以了。當安裝完成后，還可以再按原來的路徑，把先前掛載上去的ISO卸載掉就行了，不會對實驗室的虛擬機造成任何影響。最后，裝完軟件需要對虛擬機進行快照，并且說清楚是干完什么事或是裝完什么軟件之后進行快照的。當然，實驗員在進行裝軟件之前也需要進行快照，以防過程出錯可以恢復。

（二）當終端連不上虛擬機怎么辦

當終端連不上虛擬機，需要先了解情況。首先，確保終端網絡是沒問題的，看看會不會是網線松了還是局域網出問題了，排除了這兩方面的原因后，再進入虛擬機所對應的ESXI主機上面，這種情況一般都是虛擬機關機了，導致連不上。這時，只需要把虛擬機打開就行了。比如win7-22被關機了，管理員就進入172.16.50.2的主機上面，把它打開就可以解決問題了（如圖7）。

（三）如果機器或軟件運行太卡了怎么辦

這種情況下，實驗室管理員就需要對實際情況進行分析，并采取相應的措施。筆者一般都是通過建立資源池，再進行資源分配和份額分配。如果教師的虛擬機太卡了，就給教師的虛擬機進行比較高的資源分配和比較高的份額。具體處理過程如圖1-8所示：

實驗教學是高職院校教學中的重要組成部分，是實施素質教育、培養富有工程實踐能力和創新精神的高素質人才的關鍵環節。適應國家職業教育創新發展的需要，加強實驗教學基礎建設，不斷推進教學改革，促進高職院校實驗教學、協同創新示范基地建設，職業院校大數據實驗室的建設。處于大數據蓬勃發展、突飛猛進的時代，沒有創新就被淘汰。正所謂“學如逆水行舟，不進則退”。從實驗室管理方面，隨著新時代的到來，對管理實驗室方面的要求也逐步提高，雖然“任重而道遠”，但是作為一線實驗室管理人員也得跟上時代的潮流，接觸新生事物，否則無法在工作崗位上很好地完成工作。

參考文獻：

[1]謝宇.高職院校“大數據創新實驗室”建設與規劃[J].無線互聯科技，2016（6）.

[2]吳明念，基于應用型本科院校的大數據實驗室建設探究[J].電腦知識與技術，2015（16）.