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摘要：服务器作为高校信息化的重要基础设施之一，其发展进程与各高校信息化建设密切相关。部分高校在硬件利用率、各种业务的支持、系统的后向扩展等方面都存在或多或少的问题。文章从虚拟技术、云技术、集群技术和绿色节能技术四方面寻求突破，为今后高校服务器应用的发展空间提供了新的思路。
关键词：教育信息化；服务器；虚拟技术；云技术；集群技术
中图分类号：TP368.5文献标识码：B文章编号：1673-8454(2011)15-0026-02
一、概述
《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》对教育信息化进程提出了明确的要求，即到2020年，基本建成覆盖城乡各级各类学校的教育信息化体系，促进教育内容、教学手段和方法现代化。服务器作为高校信息化的重要基础设施之一，其发展进程与各高校信息化建设密切相关。但是，多数高校的IT基础设施因新增应用而日趋复杂，供需矛盾凸显，服务器的利用率低、能耗大乃至灵活性、可管理性、兼容性等方面的问题日益突出。在目前高校投入有限的情况下，服务器新时代的虚拟技术、云技术、集群技术和绿色节能技术为我国高校教育信息化的服务器应用带来了新的发展空间。
二、高校服务器应用发展思路
1.虚拟技术
虚拟化的含义丰富，应用广泛。目前虚拟技术主要关注于服务器虚拟化，即在一台物理服务器上通过虚拟技术，设置多台虚拟服务器，每台虚拟服务器可以安装相同或不同的独立操作系统，虚拟服务器之间完全独立，互不影响，从而显著提高服务器的使用效率。[1]随着高校校园网的建设达到一定规模，校园信息化发展到一定水平，对数据中心的建设也提出了较高的要求，要能提供丰富、稳定、可靠的计算资源，满足教学、科研、行政管理等各方面不断快速增长的需求。当前高校数据中心普遍面临发展速度快、人手短缺的问题，并且有些院系自行购买的设备在完成任务之后，设备容易被闲置，通过虚拟技术不仅可以提高硬件资源的利用率和管理效率，还可以将这些闲置的设备整合起来，灵活分配资源。
暨南大学测试了多款虚拟化产品，通过综合分析比较，目前重点应用的产品包括集中在VMware的ESX和Citrix XenServer。在对ESX应用效果分析中通过网管系统对虚拟机进行监测（如图1、2所示），虚拟机的CPU峰值为75%，内存使用峰值亦是75%，虚拟机系统负载情况良好，完全满足应用需求，充分利用硬件资源，节约投资，提高运营效益。
清华大学图书馆从2008年初只有几台用于测试的虚拟服务器开始，到现在部署的虚拟服务器数量已经达到30多台。在总结经验时提出实施虚拟化需要注意一些问题：首先，虚拟化平台的费用情况，有些厂商产品的授权甚至比物理服务器还要昂贵，在规划时需要考虑周全；其次，虚拟化平台将多个系统整合到一台服务器上运行，使得服务器硬件故障会导致多个系统停止运行；再次，虚拟化平台系统维护更加复杂，硬件配置需要适度提高，需要提高维护人员的技术水平；最后，需要加强虚拟服务器的管理，避免虚拟服务器泛滥。[3]
2.云技术
虚拟技术的出发点是管理资源，而云技术的出发点是动态分配资源。通过云技术，用户能够方便地按需从网络访问共享的可配置资源池，实现计算资源动态调配，进而更好地提升管理效率。校园网数据中心云就是按照云模型建立资源池，向校内提供方便、灵活、快速的IDC服务。大连理工大学网络与信息化中心基于虚拟化服务器正在建设校园网数据中心云。目前校园网数据中心配备了16台高配服务器及2套FC海量存储，构成了数据中心资源池。[4]由于校园网数据中心云是高校私有云，搭建比较灵活，要根据本校的实际情况选择相应的虚拟化软件，还可以制定一定的使用、管理规则来减少程序的开发，辅助云的实现。
云平台根据用户需求自动分配资源，不需要管理员过多的手工干预，减少重复性劳动，管理员可以把更多精力投入到云平台内部的管理。校内用户只需要通过数据中心云平台的用户界面提交需求申请就可以便捷地获得资源，并且当需求发生改变时可以方便地修改或注销资源配置。这样不仅提高了资源分配效率，更提升了数据中心服务的多样性，基本可以忽略用户的应用类型，只要用户提出资源需求即可。可以说数据中心云提高了数据中心的整体效率，对校园信息化建设的资源进行了集中整合，打造出可以保证校园信息化建设快速发展的基础平台。
3.集群技术
与虚拟技术有异曲同工之妙，集群技术也能为服务器的发展提供更大的空间，提升服务器的性能。通过集群技术，可以在付出较低成本的情况下获得在性能、可靠性、灵活性方面相对较高的收益。提高计算能力是服务器的一个重要技术，而集群技术通过把多数相对便宜、性能比较好的机器捆绑在一起，从而提高计算的整体性能。
集群技术在高校服务器中相对来说是一种较新的技术，它的发展方向主要包括以下几个方面：首先是大型化，随着计算机的快速发展，集群系统的规模会越来越大；其次是蓝领化，随着应用的普及，高性能计算机离大家越来越近，数目将越来越多；再次是云计算使用模式，以前高性能计算中心提供的是机器和软件，而今后高性能计算中心提供的是服务，人人都可以通过浏览器申请服务，获得服务；最后是计算加速单元化，比如GPU计算，以及正在研发的众核处理器等等。[5]
4.绿色节能
自2008年1月1日起，由国家环保总局和财政部联合发布的《环境标志产品政府采购实施意见》和首批《环境标志产品政府采购清单》在全国范围内全面实施。政府绿色采购制度，使得绿色环保再次成为关注的焦点。[5]因此，服务器的产品研发需要更加注重能耗比，这不仅符合国家倡导的政策，同时也符合高校的切身利益，更低的功耗可以降低高校信息化建设的总体运行的成本。
目前，新一代内存技术——DDR3内存比上一代的功耗就降低很多；CPU引进Turbo boost技术，使得超频更加节能；插槽省电技术、水冷技术的应用等都是从技术角度来降低能耗。同样，节能还可以从云计算出发。云计算数据中心，实现了资源的多租户应用。通过业务的历史统计信息，配合业务/资源调度管理，可以有效提高资源的利用率。在典型应用中，采用节能技术的云计算数据中心，可以将资源负载提高到80%，除去资源调度过程中的损耗，可以将资源的有效负载提高两倍。2010年12月23日中国首台云计算服务器下线了，云计算服务器具备了高性能、高密度、高可靠、高可定制化和低碳、低成本、低耗能等特点,比传统服务器使用成本降低40%,每亿计算所产生的碳排放不高于0.2克,每亿次浮点运算所需要的能耗仅约0.2瓦。[6]总体来看，高校服务器的节能应该从原件的选择、架构的设计，整个系统刀片中心的设计，整个机房的布局，如机箱、电源的放置等方面来考虑，因为这些细节都会影响到整体的节能效果。由此可见，绿色节能技术已成为服务器发展的大势所趋。
三、结束语
在数字校园的发展中，通过虚拟技术、云技术、集群技术和绿色节能技术，可以解决硬件利用率、各种业务的支撑、系统的后向扩展等难题。目前高校的服务器建设都已具备一定规模，整合现有资源、统筹规划是一项长期而艰巨的任务。
参考文献：
[1]冯有文.利用虚拟化技术促进基础教育信息化快速发展[J].中国教育信息化,2010(10).
[2]陈少涌,李哲夫,陈国良.暨南大学:服务器虚拟化解应用之困[EB/OL].www.edu.cn/fw_6475/20101013/t20101013_528895_5.shtml,2010-10-13.
[3]陈武.清华大学图书馆：服务器虚拟化提升服务质量[EB/OL].www.edu.cn/fw_6475/20101013/t20101013_528902.shtml,2010-10-13.
[4]李先毅.大连理工大学:打造数据中心云基础[EB/OL]. www.edu.cn/fw_6475/20101014/t20101014_529066.shtml,2010-10-14.
[5]http://www.edu.cn/html/info/f/fwq.shtml[EB/OL].
[6]杜弋鹏.中国首台云计算服务器下线[N].光明日报,2010-12-24.
（编辑：隗爽）
关键词：教育信息化；服务器；虚拟技术；云技术；集群技术
中图分类号：TP368.5文献标识码：B文章编号：1673-8454(2011)15-0026-02
一、概述
《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》对教育信息化进程提出了明确的要求，即到2020年，基本建成覆盖城乡各级各类学校的教育信息化体系，促进教育内容、教学手段和方法现代化。服务器作为高校信息化的重要基础设施之一，其发展进程与各高校信息化建设密切相关。但是，多数高校的IT基础设施因新增应用而日趋复杂，供需矛盾凸显，服务器的利用率低、能耗大乃至灵活性、可管理性、兼容性等方面的问题日益突出。在目前高校投入有限的情况下，服务器新时代的虚拟技术、云技术、集群技术和绿色节能技术为我国高校教育信息化的服务器应用带来了新的发展空间。
二、高校服务器应用发展思路
1.虚拟技术
虚拟化的含义丰富，应用广泛。目前虚拟技术主要关注于服务器虚拟化，即在一台物理服务器上通过虚拟技术，设置多台虚拟服务器，每台虚拟服务器可以安装相同或不同的独立操作系统，虚拟服务器之间完全独立，互不影响，从而显著提高服务器的使用效率。[1]随着高校校园网的建设达到一定规模，校园信息化发展到一定水平，对数据中心的建设也提出了较高的要求，要能提供丰富、稳定、可靠的计算资源，满足教学、科研、行政管理等各方面不断快速增长的需求。当前高校数据中心普遍面临发展速度快、人手短缺的问题，并且有些院系自行购买的设备在完成任务之后，设备容易被闲置，通过虚拟技术不仅可以提高硬件资源的利用率和管理效率，还可以将这些闲置的设备整合起来，灵活分配资源。
暨南大学测试了多款虚拟化产品，通过综合分析比较，目前重点应用的产品包括集中在VMware的ESX和Citrix XenServer。在对ESX应用效果分析中通过网管系统对虚拟机进行监测（如图1、2所示），虚拟机的CPU峰值为75%，内存使用峰值亦是75%，虚拟机系统负载情况良好，完全满足应用需求，充分利用硬件资源，节约投资，提高运营效益。
清华大学图书馆从2008年初只有几台用于测试的虚拟服务器开始，到现在部署的虚拟服务器数量已经达到30多台。在总结经验时提出实施虚拟化需要注意一些问题：首先，虚拟化平台的费用情况，有些厂商产品的授权甚至比物理服务器还要昂贵，在规划时需要考虑周全；其次，虚拟化平台将多个系统整合到一台服务器上运行，使得服务器硬件故障会导致多个系统停止运行；再次，虚拟化平台系统维护更加复杂，硬件配置需要适度提高，需要提高维护人员的技术水平；最后，需要加强虚拟服务器的管理，避免虚拟服务器泛滥。[3]
2.云技术
虚拟技术的出发点是管理资源，而云技术的出发点是动态分配资源。通过云技术，用户能够方便地按需从网络访问共享的可配置资源池，实现计算资源动态调配，进而更好地提升管理效率。校园网数据中心云就是按照云模型建立资源池，向校内提供方便、灵活、快速的IDC服务。大连理工大学网络与信息化中心基于虚拟化服务器正在建设校园网数据中心云。目前校园网数据中心配备了16台高配服务器及2套FC海量存储，构成了数据中心资源池。[4]由于校园网数据中心云是高校私有云，搭建比较灵活，要根据本校的实际情况选择相应的虚拟化软件，还可以制定一定的使用、管理规则来减少程序的开发，辅助云的实现。
云平台根据用户需求自动分配资源，不需要管理员过多的手工干预，减少重复性劳动，管理员可以把更多精力投入到云平台内部的管理。校内用户只需要通过数据中心云平台的用户界面提交需求申请就可以便捷地获得资源，并且当需求发生改变时可以方便地修改或注销资源配置。这样不仅提高了资源分配效率，更提升了数据中心服务的多样性，基本可以忽略用户的应用类型，只要用户提出资源需求即可。可以说数据中心云提高了数据中心的整体效率，对校园信息化建设的资源进行了集中整合，打造出可以保证校园信息化建设快速发展的基础平台。
3.集群技术
与虚拟技术有异曲同工之妙，集群技术也能为服务器的发展提供更大的空间，提升服务器的性能。通过集群技术，可以在付出较低成本的情况下获得在性能、可靠性、灵活性方面相对较高的收益。提高计算能力是服务器的一个重要技术，而集群技术通过把多数相对便宜、性能比较好的机器捆绑在一起，从而提高计算的整体性能。
集群技术在高校服务器中相对来说是一种较新的技术，它的发展方向主要包括以下几个方面：首先是大型化，随着计算机的快速发展，集群系统的规模会越来越大；其次是蓝领化，随着应用的普及，高性能计算机离大家越来越近，数目将越来越多；再次是云计算使用模式，以前高性能计算中心提供的是机器和软件，而今后高性能计算中心提供的是服务，人人都可以通过浏览器申请服务，获得服务；最后是计算加速单元化，比如GPU计算，以及正在研发的众核处理器等等。[5]
4.绿色节能
自2008年1月1日起，由国家环保总局和财政部联合发布的《环境标志产品政府采购实施意见》和首批《环境标志产品政府采购清单》在全国范围内全面实施。政府绿色采购制度，使得绿色环保再次成为关注的焦点。[5]因此，服务器的产品研发需要更加注重能耗比，这不仅符合国家倡导的政策，同时也符合高校的切身利益，更低的功耗可以降低高校信息化建设的总体运行的成本。
目前，新一代内存技术——DDR3内存比上一代的功耗就降低很多；CPU引进Turbo boost技术，使得超频更加节能；插槽省电技术、水冷技术的应用等都是从技术角度来降低能耗。同样，节能还可以从云计算出发。云计算数据中心，实现了资源的多租户应用。通过业务的历史统计信息，配合业务/资源调度管理，可以有效提高资源的利用率。在典型应用中，采用节能技术的云计算数据中心，可以将资源负载提高到80%，除去资源调度过程中的损耗，可以将资源的有效负载提高两倍。2010年12月23日中国首台云计算服务器下线了，云计算服务器具备了高性能、高密度、高可靠、高可定制化和低碳、低成本、低耗能等特点,比传统服务器使用成本降低40%,每亿计算所产生的碳排放不高于0.2克,每亿次浮点运算所需要的能耗仅约0.2瓦。[6]总体来看，高校服务器的节能应该从原件的选择、架构的设计，整个系统刀片中心的设计，整个机房的布局，如机箱、电源的放置等方面来考虑，因为这些细节都会影响到整体的节能效果。由此可见，绿色节能技术已成为服务器发展的大势所趋。
三、结束语
在数字校园的发展中，通过虚拟技术、云技术、集群技术和绿色节能技术，可以解决硬件利用率、各种业务的支撑、系统的后向扩展等难题。目前高校的服务器建设都已具备一定规模，整合现有资源、统筹规划是一项长期而艰巨的任务。
参考文献：
[1]冯有文.利用虚拟化技术促进基础教育信息化快速发展[J].中国教育信息化,2010(10).
[2]陈少涌,李哲夫,陈国良.暨南大学:服务器虚拟化解应用之困[EB/OL].www.edu.cn/fw_6475/20101013/t20101013_528895_5.shtml,2010-10-13.
[3]陈武.清华大学图书馆：服务器虚拟化提升服务质量[EB/OL].www.edu.cn/fw_6475/20101013/t20101013_528902.shtml,2010-10-13.
[4]李先毅.大连理工大学:打造数据中心云基础[EB/OL]. www.edu.cn/fw_6475/20101014/t20101014_529066.shtml,2010-10-14.
[5]http://www.edu.cn/html/info/f/fwq.shtml[EB/OL].
[6]杜弋鹏.中国首台云计算服务器下线[N].光明日报,2010-12-24.
（编辑：隗爽）