服務(wù)器虛擬化技術(shù)在民辦高校經(jīng)管實(shí)驗(yàn)中心的應(yīng)用探究

彭紅旭

摘要：在民辦高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)資金有限的情況下，打破傳統(tǒng)將各種教學(xué)軟件和資源安裝在多個(gè)服務(wù)器上的部署方式，僅在購置高配置、高性能服務(wù)器的基礎(chǔ)上，采用服務(wù)器虛擬化技術(shù)創(chuàng)建相互獨(dú)立的多個(gè)虛擬服務(wù)器，搭建高效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，保障經(jīng)管各專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)順利開展。該文結(jié)合民辦高校經(jīng)管實(shí)驗(yàn)中心的特點(diǎn)，分析了其服務(wù)器應(yīng)用的現(xiàn)狀與問題，提出了有效的解決方案。

關(guān)鍵詞：服務(wù)器虛擬化;經(jīng)管實(shí)驗(yàn)中心;實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號：1009-3044（2022）15-0112-02

當(dāng)前民辦本科高校大多定位于培養(yǎng)應(yīng)用人才，經(jīng)管專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式已從過去的“單一手工”實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)椤胺?wù)器+計(jì)算機(jī)+教學(xué)軟件模擬演練”實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課程越來越多，各種模擬教學(xué)軟件都運(yùn)用于實(shí)驗(yàn)課堂，對實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境和設(shè)備的要求越來越高[1]。但投資方對于教學(xué)經(jīng)費(fèi)的投入?yún)s很有限，很多實(shí)驗(yàn)設(shè)備不能滿足實(shí)際教學(xué)的需要，服務(wù)器數(shù)量不僅配置不高而且數(shù)量有限，一臺(tái)服務(wù)器上安裝了十幾款教學(xué)軟件，經(jīng)常出現(xiàn)軟件沖突或者死機(jī)現(xiàn)象，為了解決這一問題，將服務(wù)器虛擬化技術(shù)應(yīng)用于民辦高校經(jīng)管實(shí)驗(yàn)中心很有必要。

1 當(dāng)前民辦高校經(jīng)管實(shí)驗(yàn)中心及服務(wù)器使用概況

1.1 民辦高校經(jīng)管實(shí)驗(yàn)中心特點(diǎn)

1.1.1 經(jīng)管實(shí)驗(yàn)中心實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)教學(xué)任務(wù)量大

民辦高校經(jīng)管類專業(yè)設(shè)置較多，各專業(yè)設(shè)置的實(shí)驗(yàn)課程、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目也比較多。以文華學(xué)院經(jīng)管學(xué)部為例，在2020-2021學(xué)年度共開設(shè)40門左右實(shí)驗(yàn)課，這些實(shí)驗(yàn)課所包含的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)多達(dá)368個(gè)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)6198，同時(shí)學(xué)生課外作業(yè)練習(xí)及專業(yè)大賽實(shí)訓(xùn)學(xué)時(shí)近630學(xué)時(shí)。要完成如此之多的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課程任務(wù)，必須購置相當(dāng)數(shù)量的教學(xué)軟件。截至2021年底，文華學(xué)院經(jīng)管學(xué)部共購買實(shí)驗(yàn)教學(xué)模擬軟件20余款，免費(fèi)下載安裝使用軟件10余款。將這么多的教學(xué)軟件安裝在服務(wù)器上，保障教師和學(xué)生在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)過程中順利進(jìn)行，是文華學(xué)院經(jīng)管學(xué)部實(shí)驗(yàn)中心急需解決的重要問題。

1.1.2 經(jīng)管實(shí)驗(yàn)中心教學(xué)軟件類型

目前經(jīng)管專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件共有三種類型：單機(jī)版、C/S模型、B/S模型，單機(jī)版的軟件主要是將安裝文件直接裝在PC機(jī)上，教師和學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室的電腦上進(jìn)行操作。C/S模型的軟件是客戶端/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，軟件的服務(wù)器端裝在服務(wù)器上，客戶端則裝在實(shí)驗(yàn)室PC機(jī)上。B/S模型的軟件是瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，將軟件安裝程序全部安裝在服務(wù)器上，教師和學(xué)生通過瀏覽器訪問，當(dāng)前經(jīng)管專業(yè)大多數(shù)的教學(xué)軟件均采用這種結(jié)構(gòu)，既方便又快捷。在安裝各種類型教學(xué)軟件時(shí)要考慮軟件是否沖突、運(yùn)行速度是否順暢等因素，因此對服務(wù)器的配置、架構(gòu)和設(shè)置要進(jìn)行合理的安排。

1.1.3 經(jīng)管實(shí)驗(yàn)中心教學(xué)軟件安裝所需的環(huán)境不同

每一款教學(xué)軟件在安裝時(shí)所需的配置環(huán)境都會(huì)有一定的差別。有的教學(xué)軟件安裝時(shí)需要低版本的數(shù)據(jù)庫，并且還要打補(bǔ)丁，有的教學(xué)軟件則需要高版本的數(shù)據(jù)庫，不需要打補(bǔ)丁。如果將這些教學(xué)軟件都安裝在相同的配置環(huán)境下，就會(huì)出現(xiàn)軟件沖突、應(yīng)用服務(wù)報(bào)錯(cuò)等現(xiàn)象，從而影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)。如果在一臺(tái)服務(wù)器只安裝一款教學(xué)軟件，就會(huì)造成服務(wù)器資源浪費(fèi)。

1.2 民辦高校經(jīng)管實(shí)驗(yàn)中心服務(wù)器使用存在的問題

民辦高校經(jīng)管實(shí)驗(yàn)中心服務(wù)器在日常使用過程中，主要存在的問題有以下幾點(diǎn)。

1）服務(wù)器利用率不均衡。某些特色專業(yè)實(shí)驗(yàn)室配備的服務(wù)器不僅配置較高而且數(shù)量較多，但實(shí)際上這些服務(wù)器在使用過程中，一臺(tái)高配置物理服務(wù)器僅安裝1-2款軟件，甚至有的服務(wù)器只是偶爾用來安裝測試軟件。一旦長期出現(xiàn)這樣的情況，那么資源就形成大量浪費(fèi)，不能夠得到合理利用[2]。而有的專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室服務(wù)器遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠用，不僅數(shù)量少，而且配置也較低，一臺(tái)物理服務(wù)器安裝多款教學(xué)軟件，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，一旦訪問服務(wù)器的人數(shù)過多，服務(wù)器就會(huì)出現(xiàn)卡頓甚至死機(jī)等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

2）服務(wù)器獨(dú)立運(yùn)行。各個(gè)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室都有自己的服務(wù)器，僅安裝本專業(yè)相應(yīng)課程的應(yīng)用服務(wù)、測試軟件、教學(xué)軟件，一旦出現(xiàn)故障，就需要實(shí)驗(yàn)中心技術(shù)員逐個(gè)調(diào)試，某些資源和應(yīng)用服務(wù)不能整合在一起，更不能夠統(tǒng)一管理，統(tǒng)一使用。

3）軟件不兼容。一臺(tái)物理服務(wù)器安裝多個(gè)應(yīng)用服務(wù)或者多款教學(xué)軟件時(shí)，由于這些應(yīng)用服務(wù)或者教學(xué)軟件大多來自不同的廠商，它們的研發(fā)過程不一定相同，其所需的配置環(huán)境也不一樣，那么在安裝或使用時(shí)就會(huì)出現(xiàn)不兼容或者卡頓現(xiàn)象。

4）服務(wù)器設(shè)備陳舊，運(yùn)行不穩(wěn)定。服務(wù)器一旦使用年限過長，其內(nèi)部的設(shè)備器件自然就會(huì)老化，在使用時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)這樣或那樣的故障，而影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

5）放置服務(wù)器房間的環(huán)境有待改善。服務(wù)器一旦投入使用，一般情況下都要長期開著，保障其能夠隨時(shí)被訪問。由于自然界的天氣規(guī)律是冬暖夏涼，所以必須為安放服務(wù)器的房間配置相應(yīng)設(shè)備，保障其處于一個(gè)恒溫、恒濕的環(huán)境，讓服務(wù)器能夠安全、高效運(yùn)行，保障實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)順利進(jìn)行。

總的說來，在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，為了解決當(dāng)前民辦高校服務(wù)器使用時(shí)所存在的種種問題，提高服務(wù)器的利用率，保障實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)順利進(jìn)行，必須引進(jìn)服務(wù)器虛擬化技術(shù)，將各種資源整合在一起，搭建一個(gè)高效的平臺(tái)，更好地服務(wù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

2 服務(wù)器虛擬化技術(shù)的實(shí)施

服務(wù)器虛擬化主要是指將位于不同地點(diǎn)的服務(wù)器集中在一起，然后在服務(wù)器上安裝ESXI系統(tǒng)，待此系統(tǒng)安裝完畢后，創(chuàng)建多個(gè)虛擬機(jī)并對虛擬機(jī)進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置，最后在每個(gè)虛擬機(jī)上安裝操作系統(tǒng)、應(yīng)用服務(wù)和軟件。每臺(tái)虛擬機(jī)都有自己獨(dú)立的CPU 和內(nèi)存，彼此之間相互獨(dú)立，互不干擾。

2.1 服務(wù)器虛擬化的設(shè)計(jì)原則

1）提高效率，減少成本。服務(wù)器虛擬化平臺(tái)搭建時(shí)應(yīng)選擇合理的設(shè)計(jì)方案，既要提高服務(wù)器的利用率，同時(shí)也要減少硬件投入，降低能耗成本。

2）簡化管理，易于維護(hù)。服務(wù)器虛擬化使技術(shù)員在系統(tǒng)進(jìn)行定期維護(hù)或升級前通過重新分配工作量從而減少了維護(hù)修理的時(shí)間。通過虛擬服務(wù)器與桌面以及物理平臺(tái)之間的移動(dòng)提高了反應(yīng)時(shí)間，從而不會(huì)影響到用戶的使用。

3）提高穩(wěn)定性和安全性。虛擬化系統(tǒng)在設(shè)計(jì)或者選用時(shí)一定要全方位、多角度綜合考慮，選擇一種最優(yōu)方案，保障虛擬系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通過設(shè)計(jì)安全防火墻，制定合理的安全防護(hù)策略，確保系統(tǒng)和平臺(tái)使用時(shí)的安全性。

2.2 服務(wù)器虛擬化技術(shù)的實(shí)施過程

服務(wù)器虛擬技術(shù)的應(yīng)用主要分為兩大類：硬件虛擬化技術(shù)和軟件虛擬化技術(shù)。硬件虛擬化技術(shù)是運(yùn)用動(dòng)態(tài)分區(qū)技術(shù)將服務(wù)器分割為多個(gè)具有獨(dú)立CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)空間等的虛擬機(jī)，在每個(gè)虛擬機(jī)上安裝適宜的操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件。軟件虛擬化技術(shù)是在服務(wù)器的硬件系統(tǒng)和操作系統(tǒng)之間安裝一個(gè)軟件系統(tǒng)，操作系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)之間的通信，通過此系統(tǒng)聯(lián)系起來[3]。軟件虛擬化技術(shù)應(yīng)用時(shí)，可以同時(shí)支持多個(gè)不同結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)的運(yùn)行，使服務(wù)器的利用率得到較大的提高。

目前使用較多的軟件虛擬化技術(shù)是VNware公司基于云計(jì)算推出的一套企業(yè)級虛擬化解決方案vSphere[4]，其核心組件為ESXi。VNwarev Sphere軟件服務(wù)器虛擬化技術(shù)的實(shí)施可以分為以下幾步：第一步：在服務(wù)器上安裝ESXI系統(tǒng)（如圖1所示）。ESXi在安裝過程中，首先開啟vmware新建虛擬機(jī)，然后編輯虛擬機(jī)設(shè)置，選擇ESXi鏡像，確定啟動(dòng)，放入ESXi安裝盤，開始安裝。第二步：為已安裝好EXSi系統(tǒng)的服務(wù)器配置IP地址，然后用另外一臺(tái)電腦（IP要和ESXi服務(wù)器的IP地址在同一局域網(wǎng)內(nèi)）通過瀏覽器訪問服務(wù)器創(chuàng)建虛擬機(jī)，虛擬機(jī)創(chuàng)建之前，先要對虛擬機(jī)進(jìn)行相關(guān)設(shè)置，選擇合適的虛擬機(jī)CPU、劃分物理內(nèi)存、選擇虛擬機(jī)顯卡、網(wǎng)絡(luò)模式、操作系統(tǒng)類型等（如圖2）。第三步：在創(chuàng)建好的虛擬機(jī)上安裝對應(yīng)的操作系統(tǒng)，同時(shí)安裝相關(guān)應(yīng)用軟件和服務(wù)。第四步：對已搭建好的虛擬化平臺(tái)進(jìn)行測試與調(diào)試。

2.3 服務(wù)器虛擬化技術(shù)在經(jīng)管實(shí)驗(yàn)中心的應(yīng)用

文華學(xué)院經(jīng)管學(xué)部實(shí)驗(yàn)中心目前共有服務(wù)器8臺(tái)，其中有4臺(tái)服務(wù)器配置較高，4臺(tái)服務(wù)器配置較低且已使用多年，為此選擇配置較高的4臺(tái)服務(wù)器用于搭建服務(wù)器虛擬化平臺(tái)。實(shí)施步驟如下：

第一步：整體規(guī)劃與資源分配，搭建服務(wù)器集群平臺(tái)。首先選定并配置一間合理房間，此房間必須滿足下列條件：1）恒溫，恒濕;2）網(wǎng)速要快，訪問權(quán)限要極其靈活。將選好的4臺(tái)服務(wù)器放置在該房間內(nèi)，并且使用服務(wù)器柜搭建好，用相關(guān)線纜將其連接好。然后將4臺(tái)服務(wù)器安裝ESXI系統(tǒng)，安裝完畢后與存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)相連接。

第二步：創(chuàng)建并設(shè)置虛擬機(jī)。根據(jù)各專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件安裝環(huán)境的要求，共創(chuàng)建12個(gè)虛擬機(jī)，并對虛擬機(jī)的CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)空間進(jìn)行設(shè)置，然后在每個(gè)虛擬機(jī)上安裝相應(yīng)的操作系統(tǒng)、應(yīng)用服務(wù)、數(shù)據(jù)庫。

第三步：將這些實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件分類整理，將專業(yè)接近、安裝環(huán)境大致相同的教學(xué)軟件裝在同一虛擬服務(wù)器上面（最多裝3款教學(xué)軟件）。教學(xué)軟件安裝完成后，對虛擬服務(wù)器平臺(tái)進(jìn)行相關(guān)設(shè)置和系統(tǒng)測試，保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)在各個(gè)時(shí)間段高效、快速、順利進(jìn)行。

虛擬服務(wù)器在安裝和調(diào)試過程中，要注意以下幾個(gè)問題：

1）虛擬機(jī)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)遷移[5]。在某個(gè)時(shí)間段，一旦學(xué)生和教師的訪問量非常大時(shí)，虛擬服務(wù)器此時(shí)的運(yùn)算量就會(huì)很大，這個(gè)時(shí)候應(yīng)該擴(kuò)大虛擬機(jī)的資源，讓空閑的虛擬服務(wù)器的資源接收此虛擬服務(wù)器的運(yùn)算業(yè)務(wù)，幫助其承擔(dān)部分負(fù)荷。實(shí)驗(yàn)中心實(shí)驗(yàn)員在進(jìn)行服務(wù)器故障檢修時(shí)，可將需要檢修虛擬服務(wù)器上的應(yīng)用服務(wù)遷移到另一臺(tái)物理服務(wù)器上運(yùn)行，而不是直接停掉服務(wù)器上的所有服務(wù)。

2）制定精準(zhǔn)防護(hù)策略，確保整個(gè)平臺(tái)內(nèi)所有設(shè)備、應(yīng)用服務(wù)、教學(xué)軟件的安全。首先層層加密，對于服務(wù)器主機(jī)、虛擬機(jī)、登錄界面、數(shù)據(jù)庫均要設(shè)置相應(yīng)密碼;其次設(shè)置合理的安全組策略，關(guān)鍵區(qū)域訪問權(quán)限級別一定要高;最后管理人員要定期檢查，打補(bǔ)丁，查殺病毒，適時(shí)更新防護(hù)策略。

3）采用高效的存儲(chǔ)方式，確保數(shù)據(jù)安全。在服務(wù)器虛擬化平臺(tái)內(nèi)，每臺(tái)虛擬機(jī)的數(shù)據(jù)都集中保存在共享存儲(chǔ)設(shè)備中[6]， 如果某一臺(tái)服務(wù)器發(fā)生故障， 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失， 管理人員運(yùn)用vSphere Vmotion軟件進(jìn)行遷移后，虛擬機(jī)繼續(xù)正常運(yùn)行。

3 結(jié)束語

針對當(dāng)前民辦高校經(jīng)管實(shí)驗(yàn)中心實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源不足、資金短缺等情況，應(yīng)用服務(wù)器虛擬化技術(shù)構(gòu)建高效實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，確保各專業(yè)教學(xué)模擬軟件穩(wěn)定、高效運(yùn)行，提高了服務(wù)器資源的利用率和實(shí)驗(yàn)技術(shù)員的管理效率，為學(xué)校節(jié)約了資源，降低了成本。同時(shí)還能更好地滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)在復(fù)雜性、多樣性等方面的需要。隨著信息技術(shù)高速發(fā)展，服務(wù)器虛擬化技術(shù)將會(huì)越發(fā)完善，在實(shí)際應(yīng)用中，其解決相關(guān)問題的能力也會(huì)越來越強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳慧婷.服務(wù)器虛擬化技術(shù)在高校實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用研究[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2015，11（28）：186-188.

[2] 何蕾.高校經(jīng)濟(jì)系實(shí)驗(yàn)室服務(wù)器虛擬化的建設(shè)[J].大眾科技，2015，17（2）：129-130，143.

[3] 孫晨陽.服務(wù)器虛擬化技術(shù)與應(yīng)用[J].科學(xué)大眾：科學(xué)教育， 2014（3）：169-170.

[4] 趙爽，董宗然.基于VMware vSphere的分布式協(xié)同軟件測試平臺(tái)構(gòu)建[J].沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2019，41（6）：648-653.

[5] 廖國龍，王晉明.虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移技術(shù)及優(yōu)化研究[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī)（專業(yè)版），2016（5）：41-44.

[6] 孫玉良，黃漫紅.虛擬服務(wù)器技術(shù)在高校經(jīng)管類實(shí)驗(yàn)中心的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2018，16（2）：174-180.

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