應用需求與方案設計

高校專業實驗室都有數量眾多的服務器，基本上每個服務器都只運行一個應用，服務器利用率較低。解決的方法是，采用虛擬化技術，使用虛擬機代替原來傳統的服務器。通常情況下，物理機與虛擬機的比率可以達到 1：10～ 1：30甚至更高，這樣使用數量較少的物理服務器，可以解決原來服務器數量不夠的問題。但傳統的方式虛擬機需要保存在共享存儲，專業的共享存儲盤位有限、存儲本身是單點故障點、價格比較貴，初始投入成本較高。為了解決傳統共享存儲的問題，可以采用較新的超融合技術、使用服務器本地存儲、借助以太網組成的vSAN技術，實現分布式存儲。分布式存儲具有較多優點，具有初始投入少、無明顯單點故障、縱向與橫向擴展性較好、性能優秀等一系列的優點，更可使用高速SSD固態硬盤提升性能。

筆者所在院校某專業實驗室現有4臺配置較高的服務器，7臺配置較低的服務器，每臺服務器運行Windows Server或Linux操作系統，并且安裝了實驗教學所需的軟件。由于實驗課程科目較多，服務器數量較小，所以在每臺主機安裝了一個或多個實驗軟件。

這也帶來了一個問題：并不是所有的軟件都需要一直運行，但因為主機數量少，所以只能同時安裝、同時運行，這導致每臺服務器主機CPU使用率長久居高不下，溫度提升較快，機房溫度過高。另外，需要安裝新的教學軟件或應用時，已經沒有空閑的主機。如果采用以前的方式只能采購新的服務器，但采購新的服務器費用較高。即使再購買新服務器，仍然會進入同樣的怪圈：安裝新軟件運行在主機上，上課時使用，不上課時仍然運行；軟件并不是每天都需要，可能有的周一用，有的周二用，有的周三用，但只要安裝在計算機主機上，24小時就只能被動運行，效率較低。

圖1 由6臺服務器組成vSAN群集拓撲

表1 由6臺服務器組成的vSAN群集各服務器型號和配置

基于此，我們準備使用虛擬化技術解決這個問題。使用虛擬化技術，將現有配置較高服務器組成群集，創建多臺虛擬機，每臺虛擬機安裝一個或多個需要同時運行、同時使用的軟件。例如，原來20臺服務器，安裝了40個軟件，則虛擬化后可能創建40個虛擬機、每個虛擬機只安裝一個軟件。這樣，上課時用到哪個軟件就啟動對應的虛擬機，不用的軟件所在的虛擬機則不啟動，這保證了資源的合理分配與充分使用。

使用虛擬化技術，為了解決高可用問題，通常配置共享存儲。但共享存儲初期配置投入較高，經過多方面考慮，我們采用VMware超融合技術vSAN，使用服務器本地硬盤組成vSAN存儲的方式來解決。

最初，我們采用2臺聯想3850 X6（2015年購買）、2臺 HP DL580 G7（2004年購買）的4臺4U服務器組成vSAN群集，但在使用一段時間之后發現，2臺HP DL580 G7的RAID卡與vSAN兼容性不好，存儲提供程序經常脫機，后來又使用了2臺2U的數騰備份一體機（2U機架式服務器）將其格式化并安裝ESXi 6.5加入vSAN群集，最終由聯想3850 X6、數騰備份一體機提供存儲資源，由6臺服務器提供計算資源，組成vSAN群集。由6臺服務器組成vSAN群集的拓撲如圖1所示，各服務器的配置如表1所示。

在本次項目改造中，一共使用（購買）4塊500GB的Intel 545S固態硬盤、5個16GB的U盤安裝ESXi。虛擬化之后，總CPU資源為381.37Ghz，內存 512GB，存儲空間25.91TB，可以滿足現在以及未來2～3年的實驗教學需求，為實驗教學節省了大量資金。