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摘要：校园网络信息化在高职院校建设中起着愈发重要的作用。为了方便资源共享和信息传递，充分利用计算机网络资源管理和应用服务方面的优势，各高校都很重视校园网的建设。但民办高职院校因其办学资金来源较公办院校不同，往往在校园网硬件设备投入方面资金不足。本文就民办高职院校如何充分挖掘现有硬件资源处理能力的同时保证网络信息安全、服务连续、有效方面提出相应的解决方案。
关键词：民办高职院校 网络管理 虚拟化 故障转移
随着社会信息化水平的不断提高，各高校对计算机网络管理系统的要求与依赖日益增强。特别是属于快速成长期的民办高职院校，近几年的信息管理业务量急剧膨胀。不同于公办高校，民办高职院校由于资金来源不同，往往对网络信息设备的硬件投入不足，由此就产生了民办高职院校网络信息设备硬件投入经费的有限性和业务需求的不断扩张性之间的矛盾。而Windows Server 2008 R2 故障转移群集Failover Cluster（群集，一种并行或分布式的系统，由全面互连的计算机集合组成，可以作为一个统一的计算机资源使用）的场景应用可有效地缓解上述矛盾。
1 为什么要实施服务器虚拟化技术
在谈到故障转移群集之前，我们有必要了解一下虚拟化技术。虚拟化是指计算机元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行。虚拟化技术可以扩大硬件的容量，简化软件的重新配置过程。CPU的虚拟化技术可以单CPU模拟多CPU并行，允许一个平台同时运行多个操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。简而言之，实施虚拟化技术可以使得一台物理服务器虚拟成多台虚拟服务器为客户提供不同的信息服务，使得物理服务器的硬件处理性能得到充分的发挥，为缩减高校的服务器投入提供了可能。
1.1 虚拟化技术的起源 虚拟化的概念在20世纪60年代首次出现，当时主要用于对属于稀有而昂贵资源的大型机硬件进行分区。到了20世纪80年代，随着PC机的普及，虚拟化技术已不再广泛使用。直至20世纪90年代，随着小型服务器和工作站在各中小单位的普及，为解决利用率不足、管理成本不断攀升和易受攻击等现象，虚拟化技术再一次进入人们的视野。
1.2 实施虚拟化技术的益处 以正德职业技术学院为例，在学院校园网上，运行着各类应用服务，如：Web、Email、FTP、OA、教务管理、学生管理、财务管理等等多达十余种。在实施虚拟化技术前我们面对的将是以下几个方面的问题：①资金投入高：对于资金投入，一直是各个民办高职院校非常敏感的话题，如果为上述每个应用配置专门的硬件设备，那么必将带来较为高昂的前期硬件配置、运行成本和管理成本的资金投入。②硬件利用率低：根据统计数
据，平均每个服务器的硬件处理能力利用率为10%～20%，而如果我们尝试在一台服务器硬件上同时运行多个应用服务，则可能造成应用服务之间冲突和干扰而直接影响应用服务的有效性和连续性。③维护困难：对于各类应用，我们都希望能够提供365*24的不间断服务，然而不可预计的灾难（如服务器硬件故障、外部入侵等）及常规性的维护都可能产生几个甚至十几个小时的停机维护时间。
如果实施服务器虚拟化技术可以有效地解决上述大部分的问题：①分区：在一个物理系统中可以支持多个应用程序和操作系统，可以平滑地实现现有物理服务器向虚拟服务器的迁移，计算资源被视为以可控方式分配给虚拟机的统一池。我们可以非常方便的根据应用需求为每个虚拟服务器分配一定的处理和存储资源，并且可以实时的对这些资源进行中心分配。可以将现有硬件利用率从10%～20%提高到60%～70%。②隔离：虚拟服务器与物理服务器和其他虚拟服务器完全隔离。如果一个虚拟服务器崩溃，所有其他虚拟服务器不会受到影响。虚拟服务器之间不会泄露数据，而且应用程序只能通过配置的网络连接进行通信。同时，处于应用层的服务器和处于资源层的服务器（如Web服务器和数据库服务器）之间可以使用虚拟机专用网络实现相互的通信，可以在方便维护的前提下使得资源层的服务器不暴露在校园网中，减少了服务的维护工作。③封装：完整的虚拟服务器环境保存为单个文件，便于进行备份、移动和复制。为应用程序提供标准化的虚拟硬件，可以保证兼容性。[1]
如图1所示，我们可以将多个应用服务使用服务器虚拟化技术整合在同一台物理服务器中运行而不必顾虑应用之间的干扰，同时有效的提高服务器硬件的利用率。见图2：
然而，仅仅使用服务器虚拟化技术我们还是没有解决应用服务维护困难的问题，同时如果只有一台物理服务器通过服务器虚拟化技术提供各类服务，则一旦该物理服务器发生故障或是进行常规维护就会引发大规模的服务中断。因此，在部署服务器虚拟化的过程中，我们必须要将服务的可用性和连续性作为首要因素进行考虑。解决的方式就是配置故障转移群集（Failover Cluster）。
2 配置故障转移群集
在正德职业技术学院，我们采用的虚拟化技术是MircoSoft的Hyper_V。采用这一技术的考虑在于Hyper_V以及故障转移群集（Failover Cluster）是Microsoft Windows 2008 R2 Enterprise自带的标准功能，不需要另外购买授权。同时，正德职业技术学院大部分运行的服务都是基于MircoSoft Windows操作系统，Hyper_V对其的支持也是最好的。
那么，究竟什么是故障转移群集（Failover Cluster）？从名字上我们很容易得到答案：当应用服务遇到故障（Fail）则自动转移（Over）到其他工作节点继续提供服务的一种计算机群集。使用故障转移群集（Failover Cluster），最多可支持16个群集节点，在对服务进行维护或产生灾难时，群集系统会自动寻找并转移到有足够内存空间的节点上继续提供服务。以下图示可以比较明确地说明故障转移群集（Failover Cluster）工作的原理： 作为客户端用户，观察到的是一台虚拟的服务器主机（图3中配置为IP：X.X.X.170的服务器）。在正常情况下，是由主动服务器（图3中配置为IP：X.X.X.171的服务器）负责提供各类虚拟服务器的服务，仅当主动服务器出现故障或服务停止时，群集通过信号检测发现此故障后由原先空闲的被动服务器（图3中配置为IP：X.X.X.172的服务器）接替主动服务器承担提供虚拟机服务的工作，作为用户很难发现上述的转换过程，从而提供连续的高可用的业务服务。见图4：
基本的故障转移群集的组件包含两台物理服务器、一台共享存储设备以及SAN 环境。物理服务器必须完全兼容Windows Server 2008 R2 的64 位处理器，而且最好是两台型号、规格完全相同的服务器。共享存储设备一般指的是FC或iSCSI磁盘阵列。我们使用的是Windows Storage Server 2008 R2操作系统提供iSCSI共享服务，将虚拟服务器的相关数据存放于一个共享的磁盘中（图3中配置为IP：X.X.X.162的服务器），可被群集所有节点共同访问，由单个节点看来共享存储资源就像是本地一个文件夹一样可以非常方便的访问和管理。
群集中的每个节点均有投票权，当有节点发生故障时，由群集中的所有节点进行投票，决定群集资源如何进行切换，可以实现自动的节点切换，由其他空闲节点服务器接管群集共享卷继续为客户提供服务。
而对于常规性的维护，群集管理员可以手动指定虚拟服务器在各个物理节点之间进行实时或快速迁移，这两种迁移的区别就在于实时迁移耗时长，但服务中断时间最短，最终用户几乎感觉不到整个虚拟服务器的迁移过程，而快速迁移耗时短，但是服务会中断几分钟。
我们可以看出，使用服务器虚拟化技术和配制故障转移群集可以有效解决网络服务中的资金投入大、维护困难等一系列问题。同时允许系统有停机时间，而不会影响可用性。这样，就适应了日常的维护和升级需要。同时，故障转移群集通过消除系统和应用程序级别上的故障单点，减少了与服务器和软件故障有关的应用程序停机时间。[2]是民办高职院校低投入、高效率提供网络服务的一套行之有效的解决方案。
参考文献：
[1]服务器虚拟化技术.百度文库.
[2]Failover Cluster（故障转移群集）.msdn.microsoft.com.
[3]马淑萍，陶滔.Web站点的故障转移群集的应用[J].计算机应用研究，2003（11）.
作者简介：钱谦（1978-），男，网络信息中心，研究实习员。
关键词：民办高职院校 网络管理 虚拟化 故障转移
随着社会信息化水平的不断提高，各高校对计算机网络管理系统的要求与依赖日益增强。特别是属于快速成长期的民办高职院校，近几年的信息管理业务量急剧膨胀。不同于公办高校，民办高职院校由于资金来源不同，往往对网络信息设备的硬件投入不足，由此就产生了民办高职院校网络信息设备硬件投入经费的有限性和业务需求的不断扩张性之间的矛盾。而Windows Server 2008 R2 故障转移群集Failover Cluster（群集，一种并行或分布式的系统，由全面互连的计算机集合组成，可以作为一个统一的计算机资源使用）的场景应用可有效地缓解上述矛盾。
1 为什么要实施服务器虚拟化技术
在谈到故障转移群集之前，我们有必要了解一下虚拟化技术。虚拟化是指计算机元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行。虚拟化技术可以扩大硬件的容量，简化软件的重新配置过程。CPU的虚拟化技术可以单CPU模拟多CPU并行，允许一个平台同时运行多个操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。简而言之，实施虚拟化技术可以使得一台物理服务器虚拟成多台虚拟服务器为客户提供不同的信息服务，使得物理服务器的硬件处理性能得到充分的发挥，为缩减高校的服务器投入提供了可能。
1.1 虚拟化技术的起源 虚拟化的概念在20世纪60年代首次出现，当时主要用于对属于稀有而昂贵资源的大型机硬件进行分区。到了20世纪80年代，随着PC机的普及，虚拟化技术已不再广泛使用。直至20世纪90年代，随着小型服务器和工作站在各中小单位的普及，为解决利用率不足、管理成本不断攀升和易受攻击等现象，虚拟化技术再一次进入人们的视野。
1.2 实施虚拟化技术的益处 以正德职业技术学院为例，在学院校园网上，运行着各类应用服务，如：Web、Email、FTP、OA、教务管理、学生管理、财务管理等等多达十余种。在实施虚拟化技术前我们面对的将是以下几个方面的问题：①资金投入高：对于资金投入，一直是各个民办高职院校非常敏感的话题，如果为上述每个应用配置专门的硬件设备，那么必将带来较为高昂的前期硬件配置、运行成本和管理成本的资金投入。②硬件利用率低：根据统计数
据，平均每个服务器的硬件处理能力利用率为10%～20%，而如果我们尝试在一台服务器硬件上同时运行多个应用服务，则可能造成应用服务之间冲突和干扰而直接影响应用服务的有效性和连续性。③维护困难：对于各类应用，我们都希望能够提供365*24的不间断服务，然而不可预计的灾难（如服务器硬件故障、外部入侵等）及常规性的维护都可能产生几个甚至十几个小时的停机维护时间。
如果实施服务器虚拟化技术可以有效地解决上述大部分的问题：①分区：在一个物理系统中可以支持多个应用程序和操作系统，可以平滑地实现现有物理服务器向虚拟服务器的迁移，计算资源被视为以可控方式分配给虚拟机的统一池。我们可以非常方便的根据应用需求为每个虚拟服务器分配一定的处理和存储资源，并且可以实时的对这些资源进行中心分配。可以将现有硬件利用率从10%～20%提高到60%～70%。②隔离：虚拟服务器与物理服务器和其他虚拟服务器完全隔离。如果一个虚拟服务器崩溃，所有其他虚拟服务器不会受到影响。虚拟服务器之间不会泄露数据，而且应用程序只能通过配置的网络连接进行通信。同时，处于应用层的服务器和处于资源层的服务器（如Web服务器和数据库服务器）之间可以使用虚拟机专用网络实现相互的通信，可以在方便维护的前提下使得资源层的服务器不暴露在校园网中，减少了服务的维护工作。③封装：完整的虚拟服务器环境保存为单个文件，便于进行备份、移动和复制。为应用程序提供标准化的虚拟硬件，可以保证兼容性。[1]
如图1所示，我们可以将多个应用服务使用服务器虚拟化技术整合在同一台物理服务器中运行而不必顾虑应用之间的干扰，同时有效的提高服务器硬件的利用率。见图2：
然而，仅仅使用服务器虚拟化技术我们还是没有解决应用服务维护困难的问题，同时如果只有一台物理服务器通过服务器虚拟化技术提供各类服务，则一旦该物理服务器发生故障或是进行常规维护就会引发大规模的服务中断。因此，在部署服务器虚拟化的过程中，我们必须要将服务的可用性和连续性作为首要因素进行考虑。解决的方式就是配置故障转移群集（Failover Cluster）。
2 配置故障转移群集
在正德职业技术学院，我们采用的虚拟化技术是MircoSoft的Hyper_V。采用这一技术的考虑在于Hyper_V以及故障转移群集（Failover Cluster）是Microsoft Windows 2008 R2 Enterprise自带的标准功能，不需要另外购买授权。同时，正德职业技术学院大部分运行的服务都是基于MircoSoft Windows操作系统，Hyper_V对其的支持也是最好的。
那么，究竟什么是故障转移群集（Failover Cluster）？从名字上我们很容易得到答案：当应用服务遇到故障（Fail）则自动转移（Over）到其他工作节点继续提供服务的一种计算机群集。使用故障转移群集（Failover Cluster），最多可支持16个群集节点，在对服务进行维护或产生灾难时，群集系统会自动寻找并转移到有足够内存空间的节点上继续提供服务。以下图示可以比较明确地说明故障转移群集（Failover Cluster）工作的原理： 作为客户端用户，观察到的是一台虚拟的服务器主机（图3中配置为IP：X.X.X.170的服务器）。在正常情况下，是由主动服务器（图3中配置为IP：X.X.X.171的服务器）负责提供各类虚拟服务器的服务，仅当主动服务器出现故障或服务停止时，群集通过信号检测发现此故障后由原先空闲的被动服务器（图3中配置为IP：X.X.X.172的服务器）接替主动服务器承担提供虚拟机服务的工作，作为用户很难发现上述的转换过程，从而提供连续的高可用的业务服务。见图4：
基本的故障转移群集的组件包含两台物理服务器、一台共享存储设备以及SAN 环境。物理服务器必须完全兼容Windows Server 2008 R2 的64 位处理器，而且最好是两台型号、规格完全相同的服务器。共享存储设备一般指的是FC或iSCSI磁盘阵列。我们使用的是Windows Storage Server 2008 R2操作系统提供iSCSI共享服务，将虚拟服务器的相关数据存放于一个共享的磁盘中（图3中配置为IP：X.X.X.162的服务器），可被群集所有节点共同访问，由单个节点看来共享存储资源就像是本地一个文件夹一样可以非常方便的访问和管理。
群集中的每个节点均有投票权，当有节点发生故障时，由群集中的所有节点进行投票，决定群集资源如何进行切换，可以实现自动的节点切换，由其他空闲节点服务器接管群集共享卷继续为客户提供服务。
而对于常规性的维护，群集管理员可以手动指定虚拟服务器在各个物理节点之间进行实时或快速迁移，这两种迁移的区别就在于实时迁移耗时长，但服务中断时间最短，最终用户几乎感觉不到整个虚拟服务器的迁移过程，而快速迁移耗时短，但是服务会中断几分钟。
我们可以看出，使用服务器虚拟化技术和配制故障转移群集可以有效解决网络服务中的资金投入大、维护困难等一系列问题。同时允许系统有停机时间，而不会影响可用性。这样，就适应了日常的维护和升级需要。同时，故障转移群集通过消除系统和应用程序级别上的故障单点，减少了与服务器和软件故障有关的应用程序停机时间。[2]是民办高职院校低投入、高效率提供网络服务的一套行之有效的解决方案。
参考文献：
[1]服务器虚拟化技术.百度文库.
[2]Failover Cluster（故障转移群集）.msdn.microsoft.com.
[3]马淑萍，陶滔.Web站点的故障转移群集的应用[J].计算机应用研究，2003（11）.
作者简介：钱谦（1978-），男，网络信息中心，研究实习员。