教務系統在超融合集群上應用與實現

魏進+王榮祥+賈海天

摘要：教務系統是學校日常教學管理的重要軟件，但是其系統安裝是在老的硬件上面，隨著硬件環境的升級與優化，老的硬件一定不能滿足學校信息化教學的需求，目前教務處的選課系統運行在IBM 刀片服務器 HS21上，存在已經運行5年之久，刀箱已經運行將近8年，存在硬件續保昂貴的問題；另外每到選課高峰期，往往存在Web服務不響應的問題。通過文章實際分析測試，將選課系統搬到虛擬化平臺的可行性和性能問題，并且最終完成系統遷移到學校的云環境中，保障教務系統能從硬件上集成到云服務中來，為以后的智慧校園建設提供技術支撐與保障。

關鍵詞：教務系統；超融合集群；選課

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）21-0234-02

1 引言

Nutanix 超融合設備在計算性能、存儲讀寫方面具有比較好的性能，學校數管中心調研分析硬件性能在快速發展，新的硬件技術已經遠遠超過了軟件技術的發展，對學校的教學管理速度和質量提出了更高的要求。Nutanix組建的一個融合架構，架構中標識出了三個結點。每個節點都是一臺Nutanix設備，每臺Nutanix設備都是相同的構造，支持多個設備進行疊加以便構建大型的數據中心。

經過調研選用測試設備如下：

新一代數據中心架構，如下圖1所示。

Nutanix 超融合架構具有如下特點：

1） 將計算和存儲資源融合在一起；2） 軟件定義的基礎架構；3） 分布式架構，性能優化；4） 自我恢復的系統；5） 自動化運維和深度分析。

2 測試計劃

測試計劃在超融合設備Nutanix上進行，系統安全通過防火墻進行了必要的設置，確保系統安全。

1） 安裝Nutanix設備到核心機房；2） Nutanix軟件和VM虛擬機安裝；3） 關閉正在生產環境的服務，遷移數據庫和應用系統到Nutanix 虛擬機；4） 配置遷移到Nutanix設備中的虛擬機；5） 修改IP地址，聯系正方公司獲取客戶端授權碼；6） 運行測試環境，進行模擬選課；7） 安全策略部署，實現指定端口開放，其他不必要的端口關閉，防止被攻擊。

3 測試過程及其結果

采用Loadrunner 壓力測試工具進行壓力測試 ，模擬5000人在線選課，每30秒有50個用戶登錄到教務系統選課，LoadRunner，是一種預測系統行為和性能的負載測試工具。通過以模擬上千萬用戶實施并發負載及實時性能監測的方式來確認和查找問題，此次來測試Web服務器壓力。測試過程如下：

1） 創建測1試腳本；在測試環境中，LoadRunner在物理計算機上使用 Vuser 代替實際用戶。Vuser以一種可重復、可預測的方式模擬典型用戶的操作，對系統施加負載。

2） 回放腳本； 通過錄制一系列典型用戶操作（例如教務系統），已經模擬了真實用戶操作。將錄制的腳本合并到負載測試場景之前，回放此腳本以驗證其是否能夠正常運行。回放過程中，可以在瀏覽器中查看操作并檢驗是否一切正常。

3） 為負載測試準備腳本。

當多個用戶同時使用應用程序時，該應用程序是否仍可以運行？如果可以，應用程序的性能是否會下降到不可接受的程度？為負載測試準備腳本，并設置該腳本以收集響應時間數據。

4） 負載載測試環境。

負載測試是指在典型工作條件下測試應用程序，例如，學校同時有幾千人同時在同一個教務系統上選課。需要設計測試來模擬真實情況。為此，要能夠在應用程序上生成較重負載，并安排向系統施加負載的時間（因為用戶不會正好同時登錄或退出系統）。還需要模擬不同類型的用戶活動和行為。

本文的目標是創建一個場景，模擬5000學生同時登錄，搜索課程，進行選課，查看課程情況并退出。

5） 運行負載測試。選課前情況如圖2所示。

選課后WEB應用端情況如圖3所示。

DB數據庫端如圖4所示。

LoadRunner測試結果如圖5所示。

5000人選課，在Nutanix設備，大概在2小時左右完成。Windows 資源見WEB端資源圖，由于選課人數太多，Web資源利用率過高，可能導致系統崩潰。

4 結論和建議

經過在Nutanix設備進行超融合測試，得出如下結論：

1） 整個教務系統，瓶頸在WEB服務器。

2）建議將現有教務系統軟件移到虛擬化平臺。主要考慮硬件過保和性能。

3） Nutanix超融合架構中運行生產環境，讀寫IO性能優勢。Nutanix倡導的軟件驅動的超級計算平臺將計算、虛擬化與存儲融為一體，實現傳統數據中心快速“瘦身”，簡化配置部署，提升運維效率，并且可持續擴展的新型基礎架構。

4） 選課系統進入虛擬化平臺后，建議在CPU性能高的服務器上運行，可零時增加CPU內核或者增加Web服務器。

經過分析，后期完成如下工作：

1） 遷移教務系統數據到目前的IP-SAN存儲中。

2） 在選課期間增加WEB應用服務器，提高選課速度，必要時建設負載均衡服務器。

3） 遷移數據庫期間利用學校私有云容量優勢，擴充教務系統數據庫空間。

4） 在目前學校的云平臺，配置適當的計算資源給教務系統，提升教務系統的效率。

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通用性：通過應用虛擬化，可以使任何一個程序都能在云系統中實現共享和運行。

實時更新：通過云端海量數據收集到的情況，能夠對各種應用做到第一時間的更新，并通過層級下放，迅速將更新結果發布至客戶端。

個性化：可以由用戶自定義個性化的虛擬應用，也可選擇用戶熟悉的虛擬環境。

4 虛擬化平臺

虛擬化平臺是指面向開發人員開放的，可嵌入到云端的各種應用的一個統一接口，開發人員可以通過將自己的應用通過平臺置于云端，并利用云系統運行為客戶提供各種定制化的服務。虛擬化平臺的特稱及功能如下：

語言兼容：支持各種主流開發工具級程序語言，如：VB、VC、VC++、Java、C#、Delphi、Basic等。

嚴格審查：對于上傳至云端的各種開發成品都要進行嚴格的審查，審查內容包括開發人員身份驗證，軟件知識產權認證及安全性認證。

測試模擬：對即將推出的開發產品進行真實環境模擬測試，以驗證推出后的服務效果。

有償服務：通過合理的計費系統，保障開發人員的利益，虛擬平臺同事也得到一定比例服務費用。

升級更新：服務提供者可對自己的產品進行不定期的更新，以完善自身的服務，而平臺對開發人員開放完善的升級和更新接口。

監控管理：對于虛擬平臺上的各種操作，要有完善的監控日志、實時告警等手段，保障安全合法運行。

5 虛擬化桌面

虛擬化桌面即是將用戶完全從自身終端解放出來，實現應用的無差異化。云端將用戶完整的應用環境記錄下來，用戶可以通過網絡，在云端高性能的硬件和無差異的網絡環境來運行各種應用程序，運行虛擬化桌面具有以下接入標準和功能：

管維集中：為用戶提供服務的軟件將集中的管理在服務器端，對于相關的數據將在云端進行集中的維護和管理，同時也可減少現場工作。

連貫使用：用戶在本地完成操作后，云端將保持用戶的操作記錄和配置情況，確保用戶在下次登錄時能夠保持操作的連貫性。

故障恢復：用戶的桌面環境將以虛擬機的形勢被保存下來，通過對虛擬機的操作記錄及用戶備份，能夠快速發現故障并及時回復，恢復過程中通過熱遷移的方式讓用戶端能夠無故障感知。

云計算從本質上講，是向用戶提供虛擬化的服務。從云計算到虛擬化的跨越過程中，實現了資源利用率的最大化，通過創建高度虛擬化的平臺，實現了資源的充分共享，最終實現應用、數據、存儲等資源以服務的形式提供給網絡客戶，極大的提高了工作效率，降低了客戶的使用成本，同時也幫助客戶提升了安全等級，更好的滿足各種客戶的需求。隨著科技的發展，云計算與虛擬化必將成為未來網絡發展的必由趨勢，也將推動互聯網科技走上一個新的高度。