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摘要： 随着数字化校园建设的开展，数据的管理成为日常工作中的重要课题。针对我校数字化校园建设中的实际情况，融合主流虚拟化技术，提出相应的存储，备份方案。通过应用表明虚拟化技术省了成极大地提高设备的利用率和服务的可靠性，并且达到降低维护成本和管理的目标。
关键词： 数字化校园；虚拟化；网络数据中心
中图分类号：TP399 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0520135－01
0 引言
目前热门的Virtualization虚拟化技术的出现和应用已经有数十年的历史，在前期，这个技术主要应用在大型主机以及服务器上面，虚拟化可以将IT环境改造成为更为强大、更具弹性、更富有活力的架构。通过把多个操作系统整合到一台高性能服务器上，最大化利用硬件平台的所有资源，用更少的投入实现更多的应用，还可以简化IT架构，降低管理资源的难度，避免IT架构的非必要扩张。
1 校园数据中心面临的问题和趋势
1.1 校园数据中心面临的问题。随着数字化校园建设的开展，数据在教学和科研中发挥的作用日益重要，各种应用系统的建设速度也随之加快，这给网络数据中心带来了很大运维压力，目前高校的网络数据中心主要存在以下几个问题：
1）CPU等硬件的高速发展和软件系统，应用的相对缓慢发展形成鲜明对比。这就使得价格昂贵的服务器等硬件设备没有产生最高性价比；2）服务器位置分散，造成了维护难度较大，资源分配不合理，利用率低；3）设备兼容性不高，使得当系统进行升级改造时，新的信息系统无法运行在原有硬件平台运行；4）中心机房耗能较大，目前空调与设备能耗已到达1:1。
1.2 校园数据中心发展趋势。如何解决上述问题成为网络数据中心运维中重点考虑的因素。各种新技术的不断涌现，为人们提供了丰富的IT解决方案，其中云计算、虚拟化和IPv6已成为近年来最为热门的技术词汇，同时也是应对数据中心规模不断扩大的理想解决方案。通过比较分析，将虚拟化技术应用到数字化校园建设中，可较好地解决当前网络数据中心面临的一系列问题，为中心机房服务器部署提供了一种新的解决方案。
1.3 虚拟化技术简介。虚拟化技术是指在一台主机上运行多个虚拟机，因而得以在同一作用域共享这一台服务器的信息资源，来实现提高计算机资源利用率的目的。虚拟化是一个广义的术语，在计算机方面通常是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行。虚拟化技术是一套解决方案。完整的情况需要CPU、主板芯片组、BIOS和软件的支持，例如VMM软件或者某些操作系统本身。即使只是CPU支持虚拟化技术，在配合VMM的软件情况下，也会比完全不支持虚拟化技术的系统有更好的性能。虚拟化的本质就是把软件变成可以按需递交的动态服务，从而减IT管理的成本，同时大大提升IT服务的响应速度。当前的虚拟化技术有：服务器虚拟化、CPU虚拟化、程序虚拟化、操作系统虚拟化、硬件虚拟化、完全虚拟、超虚拟化、桌面虚拟化、操作系统级的虚拟化等。
2 虚拟技术在数字化校园建设的实践
针对目前网络数据中心的现状，我们对服务器和存储资源进行虚拟化整合，实现负载和资源之间的动态分配，提高数据中心的效率。基于以上考虑，学校最终决定在数字化校园建设中，将统一身份认证平台、教务信息和办公自动化等关键的系统使用虚拟机技术。在数字化校园建设中中，采用了虚拟化软件VMware ESX版本，结合SAN存储和负载均衡设备，搭建一个完整的虚拟化平台。中心机房有两台虚拟主机，1台运行OA服务器、身份认证服务器，另外一台运行数据库服务器，应用服务器。虚拟机的数据采用ISCSI协议，用千兆交换机，将存储设备连接在一起，对数据进行实时存储。两台虚拟机互为热备份。
2.1 服务器虚拟化技术。由于虚拟机上运行的都是涉及的数据量比较大而且关键的应用，因此虚拟化软件采用的是VMware公司的Esx版本。中心机房使用了4台HP的服务器，双4核处理器，满足了数据库的高存取要求。中心机房采用了VMware的分布式资源调度DSR技术，可以将一个刀片集群的源统一放置在资源池中进行管理。DSR技术应用在数字化校园中，可以对信息系统进行有效地资源调配。例如新学期开始的学生选课系统，当选课系统开放选课时，访问量就会剧增。我们以前的做法是扩展设备的硬件配置，以满足周期性增加的访问量。然而，这种被动的处理方式，不仅浪费资金，更重要的是这些服务器资源在剩余时间处于基本闲置状态。当我们使用服务器虚拟技术后，只要在资源池中为学生选课等系统预留足够的资源，当选课系统开放时，服务器足以适应增加的负载，而平时则可以将这些资源充分利用到其他系统中。
2.2 存储备份虛拟化技术。如何能够保证服务的持续性及数据的完整性，成为备份要首先考虑的问题。中心机房主要采用全备份和增量备份，本地和异地备份并存的两种方式。增量备份复制上次全备份或者最近发生的增量备份以来修改的数据；全备份指在某时间点上对生产卷上的所有数据进行完整备份。由于只限于修改的数据进行备份，这种备份速度快，但是恢复起来比较慢。
中心机房存储设备使用的是基于SAS的iSCSI SAN存储阵列，配12块SATA 2G的硬盘，采用“RAID5+热备”的部署方式。RAID5，即带独立磁盘和分布式奇偶校验的分带阵列，它采用分带技术，而且不同磁盘上的存储带是可以单独存取的。RAID5是以数据的校验位来保证数据的安全，但它不是以单独硬盘来存放数据的校验位，而是将数据段的校验位交互存放于各个硬盘上。这样，任何一个硬盘损坏，都可以根据其他硬盘上的校验位来重建损坏的数据，保证了数据的安全性。具体到本方案中，9块硬盘中有8块是正常运转的，如果其中有1块硬盘出现问题，那么剩下的1块硬盘便会马上启动。但如果有3块硬盘都出现问题的话，这时热备盘便会启动，顶替第二块坏掉的硬盘。数据会自动导入到热备盘中。这种部署方式最大程度地保护了存储的数据。
3 结语
在数据中心运行整合方面，采用虚拟机技术后，高校可以将多个网站，多个信息系统有效整合，从而降低服务器数量。存储虚拟化也节省了磁盘空间，同时形成了统一管理，管理员只需要维护一个虚拟化软件平台，而不需要使用多厂家各自的存储管理软件。可见充分利用虚拟化技术的优势，合理分配资源，提高设备利用率，以此打造高效的数据中心，实现了数字化校园的可持续性发展。
参考文献：
[1]陶桦，虚拟化技术在数字化校园中的应用实践，科技创新导报，2009，33：30-3.
[2]李春子、胡维治，基于SOA架构的高校应用集成平台的设计与研究[J].中国教育信息化，2007（9）：27-29.
[3]杨宗博、郭玉东，提高存储资源利用率的存储虚拟化技术研究[J].计算机工程与设计，2008年，29卷，12期.
[4]周俐军、林泽东、刘伟科，基于VMware的高校数据中心虚拟化管理探究，中国管理信息化，2009，12：65-66.
[5]王建红、赵丽红，浅论虚拟化及其应用[J].科技广场，2007年，7期.
关键词： 数字化校园；虚拟化；网络数据中心
中图分类号：TP399 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0520135－01
0 引言
目前热门的Virtualization虚拟化技术的出现和应用已经有数十年的历史，在前期，这个技术主要应用在大型主机以及服务器上面，虚拟化可以将IT环境改造成为更为强大、更具弹性、更富有活力的架构。通过把多个操作系统整合到一台高性能服务器上，最大化利用硬件平台的所有资源，用更少的投入实现更多的应用，还可以简化IT架构，降低管理资源的难度，避免IT架构的非必要扩张。
1 校园数据中心面临的问题和趋势
1.1 校园数据中心面临的问题。随着数字化校园建设的开展，数据在教学和科研中发挥的作用日益重要，各种应用系统的建设速度也随之加快，这给网络数据中心带来了很大运维压力，目前高校的网络数据中心主要存在以下几个问题：
1）CPU等硬件的高速发展和软件系统，应用的相对缓慢发展形成鲜明对比。这就使得价格昂贵的服务器等硬件设备没有产生最高性价比；2）服务器位置分散，造成了维护难度较大，资源分配不合理，利用率低；3）设备兼容性不高，使得当系统进行升级改造时，新的信息系统无法运行在原有硬件平台运行；4）中心机房耗能较大，目前空调与设备能耗已到达1:1。
1.2 校园数据中心发展趋势。如何解决上述问题成为网络数据中心运维中重点考虑的因素。各种新技术的不断涌现，为人们提供了丰富的IT解决方案，其中云计算、虚拟化和IPv6已成为近年来最为热门的技术词汇，同时也是应对数据中心规模不断扩大的理想解决方案。通过比较分析，将虚拟化技术应用到数字化校园建设中，可较好地解决当前网络数据中心面临的一系列问题，为中心机房服务器部署提供了一种新的解决方案。
1.3 虚拟化技术简介。虚拟化技术是指在一台主机上运行多个虚拟机，因而得以在同一作用域共享这一台服务器的信息资源，来实现提高计算机资源利用率的目的。虚拟化是一个广义的术语，在计算机方面通常是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行。虚拟化技术是一套解决方案。完整的情况需要CPU、主板芯片组、BIOS和软件的支持，例如VMM软件或者某些操作系统本身。即使只是CPU支持虚拟化技术，在配合VMM的软件情况下，也会比完全不支持虚拟化技术的系统有更好的性能。虚拟化的本质就是把软件变成可以按需递交的动态服务，从而减IT管理的成本，同时大大提升IT服务的响应速度。当前的虚拟化技术有：服务器虚拟化、CPU虚拟化、程序虚拟化、操作系统虚拟化、硬件虚拟化、完全虚拟、超虚拟化、桌面虚拟化、操作系统级的虚拟化等。
2 虚拟技术在数字化校园建设的实践
针对目前网络数据中心的现状，我们对服务器和存储资源进行虚拟化整合，实现负载和资源之间的动态分配，提高数据中心的效率。基于以上考虑，学校最终决定在数字化校园建设中，将统一身份认证平台、教务信息和办公自动化等关键的系统使用虚拟机技术。在数字化校园建设中中，采用了虚拟化软件VMware ESX版本，结合SAN存储和负载均衡设备，搭建一个完整的虚拟化平台。中心机房有两台虚拟主机，1台运行OA服务器、身份认证服务器，另外一台运行数据库服务器，应用服务器。虚拟机的数据采用ISCSI协议，用千兆交换机，将存储设备连接在一起，对数据进行实时存储。两台虚拟机互为热备份。
2.1 服务器虚拟化技术。由于虚拟机上运行的都是涉及的数据量比较大而且关键的应用，因此虚拟化软件采用的是VMware公司的Esx版本。中心机房使用了4台HP的服务器，双4核处理器，满足了数据库的高存取要求。中心机房采用了VMware的分布式资源调度DSR技术，可以将一个刀片集群的源统一放置在资源池中进行管理。DSR技术应用在数字化校园中，可以对信息系统进行有效地资源调配。例如新学期开始的学生选课系统，当选课系统开放选课时，访问量就会剧增。我们以前的做法是扩展设备的硬件配置，以满足周期性增加的访问量。然而，这种被动的处理方式，不仅浪费资金，更重要的是这些服务器资源在剩余时间处于基本闲置状态。当我们使用服务器虚拟技术后，只要在资源池中为学生选课等系统预留足够的资源，当选课系统开放时，服务器足以适应增加的负载，而平时则可以将这些资源充分利用到其他系统中。
2.2 存储备份虛拟化技术。如何能够保证服务的持续性及数据的完整性，成为备份要首先考虑的问题。中心机房主要采用全备份和增量备份，本地和异地备份并存的两种方式。增量备份复制上次全备份或者最近发生的增量备份以来修改的数据；全备份指在某时间点上对生产卷上的所有数据进行完整备份。由于只限于修改的数据进行备份，这种备份速度快，但是恢复起来比较慢。
中心机房存储设备使用的是基于SAS的iSCSI SAN存储阵列，配12块SATA 2G的硬盘，采用“RAID5+热备”的部署方式。RAID5，即带独立磁盘和分布式奇偶校验的分带阵列，它采用分带技术，而且不同磁盘上的存储带是可以单独存取的。RAID5是以数据的校验位来保证数据的安全，但它不是以单独硬盘来存放数据的校验位，而是将数据段的校验位交互存放于各个硬盘上。这样，任何一个硬盘损坏，都可以根据其他硬盘上的校验位来重建损坏的数据，保证了数据的安全性。具体到本方案中，9块硬盘中有8块是正常运转的，如果其中有1块硬盘出现问题，那么剩下的1块硬盘便会马上启动。但如果有3块硬盘都出现问题的话，这时热备盘便会启动，顶替第二块坏掉的硬盘。数据会自动导入到热备盘中。这种部署方式最大程度地保护了存储的数据。
3 结语
在数据中心运行整合方面，采用虚拟机技术后，高校可以将多个网站，多个信息系统有效整合，从而降低服务器数量。存储虚拟化也节省了磁盘空间，同时形成了统一管理，管理员只需要维护一个虚拟化软件平台，而不需要使用多厂家各自的存储管理软件。可见充分利用虚拟化技术的优势，合理分配资源，提高设备利用率，以此打造高效的数据中心，实现了数字化校园的可持续性发展。
参考文献：
[1]陶桦，虚拟化技术在数字化校园中的应用实践，科技创新导报，2009，33：30-3.
[2]李春子、胡维治，基于SOA架构的高校应用集成平台的设计与研究[J].中国教育信息化，2007（9）：27-29.
[3]杨宗博、郭玉东，提高存储资源利用率的存储虚拟化技术研究[J].计算机工程与设计，2008年，29卷，12期.
[4]周俐军、林泽东、刘伟科，基于VMware的高校数据中心虚拟化管理探究，中国管理信息化，2009，12：65-66.
[5]王建红、赵丽红，浅论虚拟化及其应用[J].科技广场，2007年，7期.