摘要：信息化技术在高校的广泛应用彻底改变了传统的教学结构和教学模式，但教育教学信息化的应用与环境支撑平台的矛盾也越来越突出。本研究使用当前先进的虚拟主机、虚拟存储技术，构建一个虚拟化的信息化应用支撑平台，实现资源共享、动态扩容、按需分配，达到应用服务与硬件支撑平台相对独立的目的，较好地解决了应用软件与硬件支撑平台的矛盾，为高校信息化应用指明了方向。
关键词：虚拟服务器；虚拟存储；统一部署；动态扩容
中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1673-8454(2012)03-0093-04
一、高校教育信息化应用的现状
随着教育教学信息化的迅猛发展，教学过程中大量使用现代教育技术和信息化手段辅助教学；学生基于网络资源的自主化、个性化学习模式越来越多，群体越来越大；各学科专业的课程与信息技术不断深入融合，催生了大量的应用软件和工具软件；因而导致了教育教学信息化的应用与环境支撑平台的矛盾，如：服务器较多，品牌较杂、新旧不一，无法统一有效管理；应用较多，而且规模不同，应用服务与硬件支撑难以配套。制约实际应用；新旧服务器、不同品牌服务器互不兼容，造成应用部署困难，资源无法共享；存储设备多，无法进行统一管理和按需分配，造成存储空间的分配不均和浪费；由于应用平台较多，无法统一管理和维护，造成管理混乱、效率不高；服务器安装和调试需要较长的时间，而对技术人员的要求也较高。上述诸多问题，大大制约了信息化的应用发展，迫切需要探索更好的硬件支撑系统，在解决上述问题的基础上，实现服务器资源、存储资源统一调度。动态分配、高度共享。
二、虚拟支撑平台的关键技术
1.虚拟服务器技术
所谓服务器虚拟化，就是将服务器物理资源抽象成逻辑资源，让一台服务器变成几台甚至上百台相互隔离的虚拟服务器，或者让几台服务器变成一台服务器来用，不再受限于物理上的界限。而是让CPU、内存、磁盘、I/O等硬件变成可以动态管理的“资源池”，从而提高资源的利用率，简化系统管理，实现服务器整合。服务器虚拟化主要分为全虚拟化与半虚拟化，本研究中使用的虚拟技术就是全虚拟化技术。
2.虚拟存储技术
虚拟存储(Storage Virtualization)是指将多个不同类型、独立存在的物理存储体，通过软、硬件技术，集成转化为一个逻辑上的虚拟存储单元，集中管理供用户统一使用。这个虚拟逻辑存储单元的存储容量是它所集中管理的各物理存储体存储量的总和，而它具有的访问带宽则在一定程度上接近各个物理存储体的访问带宽之和。虚拟存储从拓扑结构上来讲主要有两种方式：对称式与非对称式。
三、高校信息化多应用虚拟支撑平台的架构
围绕上述提出的问题，我们很自然地想到当前计算机领域虚拟化技术的应用。经过一年多的论证和测试，结合我们当前支撑系统的现状和有限的经费，提出了应用虚拟主机技术和虚拟存储技术构建一个性价比高、应用与后台硬件支撑独立、稳定性好、维护方便的“多应用虚拟支撑平台”，较好地解决我们的困惑，适应高校信息化的发展。
1.虚拟支撑系统物理拓扑
本支撑系统的基础是网络，各物理服务器、管理服务器、网络存储通过网络级联，存储设备通过磁盘阵列卡或网络连接到虚拟存储管理服务器。整个物理拓扑比较简单，易于实现，对当前的物理服务器、存储设备的连接基本没有改动。在实际建设过程中，可以分批次将物理服务器、存储加入到本支撑系统中，因此，对当前正在使用的系统、平台没有任何影响。
2.虚拟支撑系统逻辑拓扑
根据信息化多应用虚拟支撑平台的建设及实际部署经验，我们将该支撑系统的逻辑拓扑划分为5层，依次为：网络层、物理层(含物理服务器层和物理存储层)、虚拟化中间层(虚拟化平台系统和虚拟存储管理系统)、虚拟服务器层及应用层。其相互之间的逻辑关系如图2所示。
网络层：为物理服务器、虚拟服务器、网络存储等提供网络服务。
物理层：分物理服务器和物理存储。新的服务器和存储可在不影响当前系统正常运行的情况下随时加入。
虚拟化中间层：包含虚拟化平台系统和虚拟化存储管理系统。在本支撑系统中，虚拟化平台系统安装在物理服务器上，是运行虚拟服务器的载体和物理服务器资源的管理者。如：红帽的RHEV-H；虚拟化存储管理系统是对各类存储统一管理和分配的应用软件，如：信核数据的OSNWebManager。
虚拟服务器层：就是指各种虚拟服务器，有时也叫虚拟操作系统，本支撑系统主要安装了两种操作系统：Windows 2003及Linux。
应用层：指安装在虚拟服务器上的各类应用以及为应用服务的负载均衡软件等。
四、高校信息化多应用虚拟支撑平台在华南师范大学的实际应用
1.系统支撑的软硬件集成
(1)物理服务器：8台HP刀片服务器、2台联想服务器、1台IBM服务器、1台DELL服务器；
(2)存储服务器：2台HP P4500 G2存储服务器、1台Dell Powervault MD1000磁盘阵列；
(3)虚拟存储管理服务器：1台信核数据虚拟存储控制设备(Tigler SC 8200)；
(4)管理软件：Red Hat Enterprise Virtualization Man-agement System(红帽子RHEV企业级虚拟化管理平台)、OSNSolution开放式网络存储管理系统(信核数据虚拟存储管理系统)、Red Hat Cluster群集套件(红帽子负载均衡集群前置)；
(5)操作系统：WINDOWS 2003、REDHAT LlNUX；
2.虚拟服务器管理
(1)虚拟服务器一览表
(2)RHEV-M服务器管理界面，如图3所示。
3.虚拟存储系统管理
(1)虚拟存储分配一览表
(2)存储虚拟管理平台存储卷管理界面，如图4所示。
4.系统支撑的教育教学应用软件及平台
目前支撑系统中已经运行了7个应用系统，如表3所示。
五、信息化多应用虚拟支撑平台的特点
本虚拟支撑平台，通过将新旧资源的重新整合，达到对众多的教学资源应用系统进行有效的支撑。并且能够根据应用系统自身的并发、负载情况，动态协调软硬件资源，实现动态应用支撑调整。通过这样的基础硬件、软件平台支撑，实现如下的特性：
(1)开放性(多品牌服务器)硬件资源的统一管理和使用：通过对服务器的虚拟化，实现了对不同品牌、不同型号、新旧各异服务器资源的统一和使用。
(2)服务器资源统一分配，实现高度共享，节约资源：服务器资源被统一整合，实现了运行于虚拟服务器之上的各类应用与具体物理服务器的无关性。
(3)存储资源的按需分配：系统通过虚拟存储管理平台，将所有的硬件存储整合成一个大的逻辑存储，按需为各类应用平台分配存储资源，并能够根据实际使用情况动态调整。
(4)服务器资源的动态扩容：由于具体的应用与物理服务器的无关性。某一台物理服务器的关闭对具体应用 无任何影响，而新购服务器也可以在不影响平台中任一应用的前提下加入本支撑系统。实现了服务器资源的动态扩展。
(5)存储资源的动态扩容：只需把新的存储设备纳入到虚拟存储管理系统之中，从而实现了对存储池的扩容，而这个过程对各类应用和现有数据没有任何影响，应用系统只需通过虚拟存储平台扩展自己的逻辑存储空间即可，这个过程既不需停掉应用，也不必迁移数据。
(6)系统的备份和快速恢复：通过虚拟机管理平台可以方便地对虚拟机(其上运行应用系统)进行备份，备份统一存放在存储设备中。当正在运行的虚拟机因病毒或其他原因出现故障而在短期内无法修复或需要重建时，可以删除或停掉当前故障虚拟机。通过备份快速重建虚拟机，以在最短时间内恢复应用。
(7)多操作系统的统一部署和管理：本支撑系统的虚拟平台支持多种操作系统，只要为每一类操作系统建立一个模板，就可方便地在同一管理界面上部署多个操作系统，为服务器的管理提供了极大的方便性。
(8)多应用的统一管理和维护：所有系统都可以在统一界面下进入、统一备份、统一维护，为应用系统的管理和维护提供了极大的方便，既保证了系统的稳定运行，也节约了大量的人力、规范了系统的管理、提高了对应用平台的维护效率。
(9)应用系统的互不干涉：由于每个应用系统都运行于自己专用的操作系统之上。因此对任何应用系统的调试和配置，对其他应用系统都不会产生影响。
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(10)应用系统与物理服务器相对独立：通过这样的一个基础平台，安装应用软件无需再具体关心是否具备应用所需的硬件条件。而是随时、随需、随心地根据教学的需要立即部署。
虚拟机管理平台还具有高可用性、在线迁移、系统均衡、实时维护、镜像管理以及虚拟机的定向启动等特性。
六、发展与期望
高校信息化多应用虚拟支撑平台从思路提出、软硬件产品的测试，到整个系统调试完毕，经历了一年多的时间，从目前的使用情况来看，支撑平台的成功上线，为高校多种多样的服务器、存储设备的有效使用和高校管理找到新途径，也是高校多应用平台的发展趋势。我们坚信随着虚拟技术的发展和应用的推广，虚拟技术也将得到进一步的完善和发展，信息化多应用虚拟支撑平台的功能将更加强大，各服务器和应用平台的管理也将更加高效。
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(编辑：杨馥红)