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軟件虛擬化在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用論文
軟件虛擬化在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用論文【1】
摘要：高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，軟件環(huán)境頻繁更新對(duì)高校實(shí)驗(yàn)室管理人員造成一定困難，對(duì)此提出了一種軟件虛擬化的軟件部署方案，降低了實(shí)驗(yàn)室軟件環(huán)境的部署次數(shù)，提高部署效率。
關(guān)鍵詞：軟件;虛擬化;實(shí)驗(yàn)室
隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與應(yīng)用以及各類利用計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)模擬的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境的出現(xiàn)及使用，各個(gè)高校都建設(shè)了大量的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室用于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)課程的學(xué)習(xí)以及各類社會(huì)服務(wù)項(xiàng)目，但高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的急劇增加，應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，社會(huì)服務(wù)項(xiàng)目的不斷增多，造成大面積的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的軟件配置環(huán)境不斷更改、更新，甚至重新進(jìn)行部署。
此類工作都直接造成計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的管理任務(wù)增加，如何能夠有效地提高實(shí)驗(yàn)室的靈活度，降低實(shí)驗(yàn)室的更改、更新、重新部署次數(shù)、提高實(shí)驗(yàn)室的部署速度就成為計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理人員共同面臨、需要解決的關(guān)鍵問題。
一、實(shí)驗(yàn)室目前存在的問題
以山西大學(xué)商務(wù)學(xué)院為例，以各大學(xué)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室存在的共同點(diǎn)為研究對(duì)象。
各高校普遍擁有的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室在20個(gè)以上，用于實(shí)驗(yàn)的計(jì)算機(jī)數(shù)量在1200臺(tái)以上，因?qū)嶒?yàn)室不斷建設(shè)、教學(xué)軟件更新的特性，造成各實(shí)驗(yàn)室中的計(jì)算機(jī)性能良莠不齊，實(shí)驗(yàn)室在經(jīng)過幾年的使用后雖然都根據(jù)各計(jì)算機(jī)的特性有針對(duì)性地進(jìn)行著升級(jí)等改造，但局限于計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，也只能緩解一時(shí)的困難，無法根本解決教學(xué)需要與實(shí)驗(yàn)設(shè)備性能落后的矛盾，因此在滿足各類教學(xué)、實(shí)驗(yàn)上存在不同差距。
例如在2005年左右建設(shè)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室，計(jì)算機(jī)配置主要集中在P4 3.0級(jí)的CPU，雖然在使用中對(duì)內(nèi)存進(jìn)行升級(jí)，但因計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)已定，并不能實(shí)質(zhì)性地提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)行能力，因此在實(shí)踐教學(xué)中就形成了各教學(xué)軟件可以運(yùn)行但效率有限的癥狀，尤其是在單機(jī)被部署較多的教學(xué)軟件后，計(jì)算機(jī)運(yùn)行慢的癥狀表現(xiàn)得更加突出。
為緩解和解決該類問題，各高校的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室不斷投入、重新建設(shè)，在硬件配置上得到了大幅度提升，均采用i5級(jí)或以上的CPU，但相應(yīng)而來的是目前部分軟件對(duì)64位系統(tǒng)的兼容性不足，主要集中在原有的實(shí)驗(yàn)環(huán)境模式系統(tǒng)。
受這些因素的影響，在不同性能的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室中部署教學(xué)軟件時(shí)就變得更為復(fù)雜，因此需要一種既能解決低性能計(jì)算機(jī)在大量軟件部署后對(duì)效率的低影響又能改變?cè)囼?yàn)教學(xué)軟件在64位系統(tǒng)上運(yùn)行的方式。
二、軟件虛擬化在實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用
在每個(gè)學(xué)期的開學(xué)伊始，各高校的實(shí)驗(yàn)室都要根據(jù)教學(xué)的不同需要對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的計(jì)算機(jī)軟件環(huán)境進(jìn)行更改、更新甚至重新部署，以滿足教學(xué)的需要，而在教學(xué)的過程中，因高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)的各類考試，諸如國家計(jì)算機(jī)等級(jí)考試、財(cái)務(wù)類考試以及其他用到計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的項(xiàng)目，勢(shì)必造成計(jì)算機(jī)軟件環(huán)境的重新部署。
在實(shí)驗(yàn)室部署效率的摸索中，經(jīng)過簡(jiǎn)單綠色版或免安裝軟件的過渡后選擇了利用Vmware thinapp 軟件來處理應(yīng)用程序的安裝問題。
Vmware thinapp是一款可將應(yīng)用軟件進(jìn)行虛擬化的工具軟件，可以實(shí)現(xiàn)在同一操作系統(tǒng)上運(yùn)行多版本的虛擬應(yīng)用程序而不發(fā)生沖突，甚至可以運(yùn)行同一應(yīng)用程序的多個(gè)版本。
在這里主要用該虛擬化工具來制作免安裝的單文件應(yīng)用軟件，改變傳統(tǒng)的軟件完全安裝模式，充分結(jié)合實(shí)踐教學(xué)的需要，對(duì)教學(xué)軟件進(jìn)行虛擬化處理，測(cè)試、跟蹤、評(píng)估軟件的運(yùn)行表現(xiàn)及效果。
提高計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)教學(xué)軟件的快速部署，提高單機(jī)的運(yùn)算效率，并同時(shí)解決部分軟件無法在Windows 7操作系統(tǒng)上運(yùn)行的問題，排除部分教學(xué)軟件的沖突。
在制作該類軟件前，首先需要對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)軟環(huán)境進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)合高校實(shí)踐教學(xué)的需要，根據(jù)教學(xué)軟件性質(zhì)的不同進(jìn)行分類，整理出所有實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)教學(xué)需要的軟件，按照軟件的特性及用途、實(shí)驗(yàn)室中的利用率逐個(gè)對(duì)軟件進(jìn)行分類，按軟件的特性及用途一般可以把軟件分為服務(wù)類軟件、編程類軟件、工具類軟件。
[1，2]軟件的利用率可根據(jù)各院校的教學(xué)計(jì)劃將軟件分為高使用率和一般使用率、較低使用率，按照以上兩種分類的交集中會(huì)發(fā)現(xiàn)，服務(wù)類軟件通常處于較低的使用率，僅局限于計(jì)算機(jī)專業(yè)類的學(xué)生，大多時(shí)間與編程類軟件同步使用。
編程類軟件的使用率一般，雖然也集中在計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)學(xué)生，但其對(duì)編程軟件的使用卻貫穿整個(gè)學(xué)習(xí)、研究過程。
工具類軟件則因?yàn)槎鄻有�、普及性使用率較高而種類較多，如影音、圖像、統(tǒng)計(jì)等。
下面針對(duì)各類軟件在安裝后對(duì)計(jì)算機(jī)單機(jī)性能的影響，根據(jù)完成的分類逐個(gè)分析。
服務(wù)類軟件在服務(wù)類軟件安裝后，由于軟件本身的服務(wù)性質(zhì)，會(huì)造成系統(tǒng)的加載項(xiàng)過多，計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)增加不必要的消耗。
編程類軟件安裝后本身對(duì)系統(tǒng)性能的影響不大，而且在使用時(shí)地點(diǎn)比較固定。
工具類軟件雖然單個(gè)軟件在安裝后對(duì)系統(tǒng)的影響不大，但因種類太多，如果在實(shí)驗(yàn)室中希望實(shí)現(xiàn)大面積安裝時(shí)比較費(fèi)時(shí)，對(duì)系統(tǒng)的影響也會(huì)增加。
針對(duì)分類，可考慮在實(shí)驗(yàn)室的部署上，服務(wù)類軟件在性能可保證的前提下采用虛擬化的模式進(jìn)行部署。
編程類軟件可采用傳統(tǒng)安裝模式。
工具類軟件則盡量采用虛擬化的模式大面積部署，既保證了機(jī)房的靈活調(diào)配又不會(huì)造成對(duì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)效果的影響。
在傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)軟件安裝模式時(shí)，每個(gè)學(xué)期開始，各計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室需要核對(duì)自己的課表，并與代課教師核對(duì)實(shí)驗(yàn)軟件的版本，然后才能對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)更新，并逐一安裝試驗(yàn)用應(yīng)用軟件，同時(shí)需要注意軟件之間的沖突問題，而且很難避免軟件的安裝失敗時(shí)對(duì)系統(tǒng)造成不良的影響。
而在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室中因采用軟件虛擬化與傳統(tǒng)模式的混合運(yùn)行后，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)計(jì)算機(jī)的性能以及實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)安排來合理采用應(yīng)用軟件的虛擬化，實(shí)驗(yàn)環(huán)境需要大面積應(yīng)用軟件是提前處理好的獨(dú)立運(yùn)行程序，它的部署免去了傳統(tǒng)軟件運(yùn)行模式的安裝過程，可以將可運(yùn)行的單文件軟件直接保存在有還原功能的非系統(tǒng)分區(qū)里，因此，軟件的安裝工作就只是幾個(gè)文件的拷貝工作，不僅提高了工作的效率，同時(shí)保證了軟件的可運(yùn)行性。
采用虛擬化后的應(yīng)用軟件部署到實(shí)驗(yàn)室時(shí)，由于VMware ThinApp將程序需要使用的相關(guān)資源如exe、dll、ocx、注冊(cè)表項(xiàng)等打包封裝到一個(gè)單一的可運(yùn)行文件中，程序在運(yùn)行時(shí)所需要的資源也都從這個(gè)可運(yùn)行文件中調(diào)用到虛擬環(huán)境中，從而實(shí)現(xiàn)與操作系統(tǒng)的隔離。
因而應(yīng)用軟件本身在不處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)與計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)沒有關(guān)聯(lián)，因此它不再受系統(tǒng)的更替影響，同時(shí)由于軟件處于獨(dú)立文件的形態(tài)存在于計(jì)算機(jī)中，免去了與其他軟件的沖突，提高了軟件運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性及可靠性。
軟件在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)不隨系統(tǒng)的啟動(dòng)而啟動(dòng)，在不運(yùn)行軟件時(shí)軟件只是作為一個(gè)大文件單獨(dú)保存，不存在計(jì)算機(jī)運(yùn)行資源的消耗。
當(dāng)虛擬化后的應(yīng)用程序被關(guān)閉時(shí)，軟件將完全與系統(tǒng)剝離，釋放對(duì)系統(tǒng)資源的占用，對(duì)其所產(chǎn)生的修改都只保留在軟件自身的目錄內(nèi)，也可同時(shí)提高學(xué)生對(duì)軟件設(shè)置的靈活掌握，需要恢復(fù)軟件的默認(rèn)設(shè)置時(shí)僅需要?jiǎng)h除虛擬化軟件在運(yùn)行后產(chǎn)生的文件即可。
因虛擬化軟件在制作過程中包含了與自身運(yùn)行有關(guān)的系統(tǒng)關(guān)聯(lián)項(xiàng)，使得虛擬化軟件可在不同的系統(tǒng)平臺(tái)中運(yùn)行。
同時(shí)，在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室中存在部分實(shí)驗(yàn)室需要使用雙系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，在傳統(tǒng)模式時(shí)需要在兩套系統(tǒng)中均安裝軟件，負(fù)責(zé)就需要，采用了虛擬化軟件的運(yùn)行模式時(shí)只需對(duì)應(yīng)用軟件一次性部署，把存放應(yīng)用軟件的分區(qū)提供雙系統(tǒng)可見即可，這樣在需要使用應(yīng)用軟件時(shí)即可直接使用，而不用在雙系統(tǒng)之間頻繁切換。
三、總結(jié)
在采用軟件虛擬化的進(jìn)程中值得注意的是，雖然應(yīng)用軟件的虛擬化給計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用、部署上帶來了高效性及靈活性，但也要注意實(shí)踐教學(xué)軟件進(jìn)行虛擬化處理后的測(cè)試，并根據(jù)不同性質(zhì)的軟件進(jìn)行技術(shù)性總結(jié)歸類，總結(jié)使用過程中的問題、缺陷，并逐個(gè)摸索，直到虛擬化后的實(shí)踐教學(xué)軟件達(dá)到教學(xué)的要求，保證應(yīng)用程序?qū)δ苄�，不能因軟件的虛擬化而造成對(duì)教學(xué)的影響。
同時(shí)，應(yīng)根據(jù)各高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際情況，在學(xué)生、教師中對(duì)虛擬化后的軟件進(jìn)行性能及使用表現(xiàn)調(diào)查，以發(fā)現(xiàn)問題所在，探索問題的原因并進(jìn)行修正、完善，充分研究分析各類軟件的使用率，合理采用傳統(tǒng)軟件應(yīng)用模式與軟件虛擬模式的結(jié)合，提高效率，而且對(duì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師要做好充分的軟件使用說明。
參考文獻(xiàn)：
[1]張文盛.虛擬化服務(wù)器的應(yīng)用研究[J].辦公自動(dòng)化,2010,(8).
[2]羅婕,寧天橋.服務(wù)器虛擬化技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)踐應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代,2010,(2).
服務(wù)器虛擬化技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)踐應(yīng)用【2】
摘要：利用服務(wù)器虛擬化技術(shù)可以非常經(jīng)濟(jì)地搭建出先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。
基于虛擬技術(shù)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能夠以簡(jiǎn)單的方式模擬出各種IT環(huán)境，起到了支持各學(xué)科的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用，符合計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)。
文章在探討多種服務(wù)器虛擬化產(chǎn)品特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)中心的建設(shè)，給出了一個(gè)具有應(yīng)用價(jià)值的、基于虛擬化技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)解決方案。
關(guān)鍵詞：虛擬化技術(shù);服務(wù)器虛擬化;x86平臺(tái);計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué);Hypervisor;Citrix XenServer
0 引言
隨著我國大學(xué)教育從精英教育發(fā)展到大眾教育的階段，大學(xué)生的“就業(yè)難”問題也隨之突出，其原因之一是大學(xué)畢業(yè)生普遍存在著動(dòng)手能力不強(qiáng)、創(chuàng)新能力差、綜合競(jìng)爭(zhēng)能力不強(qiáng)、不能很快進(jìn)入崗位角色等問題，缺乏滿足企業(yè)實(shí)際工作需要的知識(shí)和技能。
出現(xiàn)這些問題的根源在于高校的學(xué)科設(shè)置和教育模式偏離了社會(huì)發(fā)展的需要。
為解決上述問題，各類高校都大力倡導(dǎo)素質(zhì)教育，紛紛通過調(diào)整專業(yè)、課程設(shè)置。
使教學(xué)盡可能地與社會(huì)需求接軌，同時(shí)重視建設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)培訓(xùn)中心，全天候開放實(shí)驗(yàn)室，增加學(xué)生動(dòng)手的機(jī)會(huì)，加強(qiáng)技能教學(xué)。
計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)是實(shí)踐性極強(qiáng)、更新極快的學(xué)科，雖然高校IT設(shè)備的投入很大，但是實(shí)驗(yàn)室建好后很快又落后于技術(shù)的發(fā)展，無法滿足高校教育的需要。
針對(duì)當(dāng)前存在的問題，我校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室綜合多年的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中引入服務(wù)器虛擬化技術(shù)和產(chǎn)品，建立了新一代實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，由此，不僅提高了計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的服務(wù)能力和支撐水平，也提高了資金和設(shè)備的利用率，降低了設(shè)備管理和維護(hù)的工作量。
本文探討了多種服務(wù)器虛擬化技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上介紹了基于Citrix XenServer產(chǎn)品的虛擬化教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)方案。
1 服務(wù)器虛擬化技術(shù)探討
1.1 概念和起源
虛擬化的概念在20世紀(jì)60年代首次出現(xiàn)，利用它可以對(duì)稀有而昂貴的大型機(jī)硬件進(jìn)行分區(qū)。
后來虛擬化技術(shù)又在小型機(jī)上得到了應(yīng)用，把一臺(tái)小型機(jī)虛擬成幾臺(tái)小型機(jī)使用。
隨著時(shí)間的推移，微型計(jì)算機(jī)和x86服務(wù)器已可提供更有效、更經(jīng)濟(jì)的方法來分配處理能力。
因此到20世紀(jì)80年代，虛擬技術(shù)已不再被廣泛使用。
到了20世紀(jì)90年代，研究人員開始探索如何利用虛擬化技術(shù)解決與廉價(jià)硬件激增相關(guān)的一些問題，例如。
利用率不足、管理成本不斷攀升和易受攻擊等，虛擬化技術(shù)再次得到了廣泛認(rèn)可。
x86平臺(tái)上虛擬化技術(shù)的出現(xiàn)，首次向人們展示了虛擬化技術(shù)應(yīng)用的廣闊前景，因?yàn)閤86平臺(tái)可以提供便宜的、高性能和高可靠的服務(wù)器群，可以將物理服務(wù)虛擬化。
第一代的虛擬化產(chǎn)品通過一個(gè)Hypervisor或者是主機(jī)的架構(gòu)提供服務(wù)器的分區(qū)能力。
第二代的虛擬化技術(shù)增加了虛擬化的管理、生產(chǎn)力的規(guī)劃、物理服務(wù)器到虛擬機(jī)的遷移以及其它的工具用于整合生產(chǎn)服務(wù)器。
第三代虛擬架構(gòu)(V13)代表了下一代的虛擬化技術(shù)，該虛擬架構(gòu)重新定義了一個(gè)新的IT標(biāo)桿，它將工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器和存儲(chǔ)虛擬化成了一個(gè)整體，聚合成一個(gè)動(dòng)態(tài)的可集中管理的資源池，可使任何應(yīng)用或操作系統(tǒng)保持持續(xù)優(yōu)化和高可用狀態(tài)。
它使得企業(yè)有能力去轉(zhuǎn)化、管理和優(yōu)化他們的IT系統(tǒng)架構(gòu)。
具體而言，最新一代的虛擬化技術(shù)――服務(wù)器虛擬化技術(shù)，通過將服務(wù)器物理資源抽象成邏輯資源，讓一臺(tái)服務(wù)器變成幾臺(tái)甚至上百臺(tái)相互隔離的虛擬服務(wù)器，或者讓幾臺(tái)服務(wù)器變成一臺(tái)服務(wù)器，人們使用時(shí)感覺不再受限于物理上的界限，讓CPU、內(nèi)存、磁盤、I/O等硬件變成可以動(dòng)態(tài)管理的“資源池”，從而提高資源的利用率，簡(jiǎn)化系統(tǒng)管理，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器整合，讓IT對(duì)業(yè)務(wù)的變化更具適應(yīng)力。
1.2 解決的問題
現(xiàn)在的服務(wù)器主機(jī)群，除一部分用于大型數(shù)據(jù)處理的小型機(jī)外，大部分是由PC服務(wù)器主機(jī)構(gòu)成，并隨著用戶需求的不斷增加，PC服務(wù)器的數(shù)量也在不停地增加。
但是，終端用戶還是覺得訪問速度慢(而此時(shí)網(wǎng)絡(luò)流量實(shí)際很少)，利用率極低。
所以如此，部分原因是服務(wù)器資源沒有整合，造成資源分配的不合理。
有些系統(tǒng)在設(shè)計(jì)當(dāng)初是沒有問題的，但是，運(yùn)行一段時(shí)間后數(shù)據(jù)量增加，使得系統(tǒng)變得很慢。
為此，需要將這些資源(主要是CPU、內(nèi)存)作為一個(gè)共享池，對(duì)相應(yīng)的應(yīng)用進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配，重新動(dòng)態(tài)分配資源。
這就是基礎(chǔ)架構(gòu)的虛擬化。
在具體實(shí)現(xiàn)中，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中存儲(chǔ)、集中備份，以及充分利用虛擬架構(gòu)中虛擬機(jī)可動(dòng)態(tài)在線從一臺(tái)物理服務(wù)器遷移到虛擬服務(wù)器上的特性等，需要利用光纖存儲(chǔ)陣列產(chǎn)品與冗余的光纖交換機(jī)(或者iSCSI存儲(chǔ)設(shè)備)組成標(biāo)準(zhǔn)的SAN集中存儲(chǔ)架構(gòu)，由虛擬架構(gòu)套件生產(chǎn)出來的虛擬機(jī)的封裝文件都存放在SAN存儲(chǔ)陣列上。
通過共享的SAN存儲(chǔ)架構(gòu)，可以最大化地發(fā)揮虛擬架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，在線地遷移正在運(yùn)行的虛擬機(jī)，進(jìn)行動(dòng)態(tài)的資源管理和集中的基于虛擬機(jī)快照技術(shù)的LAN Free的整合備份等，而且可為以后的容災(zāi)打下基礎(chǔ)。
1.3 服務(wù)器虛擬化產(chǎn)品介紹
在典型的分層架構(gòu)中，提供平臺(tái)虛擬化的層稱為Hypervisor(有時(shí)稱為虛擬機(jī)管理程序或VMM)。
來賓操作系統(tǒng)稱為虛擬機(jī)(VM)，對(duì)這些VM而言，硬件是專門針對(duì)它們虛擬化的。
1.3.1 Hypervisor的分類
Hypervisor可以劃分為兩大類：直接運(yùn)行在物理硬件之上的Type 1 Hypervisor和運(yùn)行在另一個(gè)操作系統(tǒng)(如運(yùn)行在物理硬件之上的各種Windows)中的Type 2 Hypervisor。
在Type 1中，Hypervisor是一個(gè)存在于操作系統(tǒng)下面的軟件層，直接位于硬件之上。
這種模型保證虛擬機(jī)最大可能地提高性能，并且可以使得它們以在真實(shí)機(jī)上運(yùn)行的速度運(yùn)行。
Hypervisor不需要自己驅(qū)動(dòng)，利用支持虛擬化的處理器，例如啟動(dòng)了AMD-V或者Intel VT的處理器。
這使得Hypervisor可以做得非常小并且效率很高。
由于上述特點(diǎn)，Type 1 Hypervisor在生產(chǎn)及企業(yè)級(jí)應(yīng)用中被普遍采用，目前主流的服務(wù)器虛擬化平臺(tái)產(chǎn)品都采用這種技術(shù)。
1.3.2 產(chǎn)品簡(jiǎn)介
市場(chǎng)上基于Type 1 Hypervisor的主流服務(wù)器虛擬化平臺(tái)(產(chǎn)品)主要有：
VMware Infrastructure 3.5、微軟Windows Server 2008 Hyper-V和Citrix XenServer 5.5等。
2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)實(shí)例
為了讓學(xué)生掌握實(shí)用的IT技巧，我校在培育計(jì)算機(jī)人才時(shí)非常重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)。
開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)離不開由各種硬件裝備構(gòu)成的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
由于教學(xué)資金有限，在打造實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)時(shí)不僅要斟酌先進(jìn)性的問題，還要統(tǒng)籌如何讓有限的資金發(fā)揮出最大的價(jià)值。
基于AMD強(qiáng)大的多核計(jì)算技術(shù)，我們僅利用一臺(tái)服務(wù)器和一套虛擬化軟件，就以低投入搭建出了一個(gè)先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。
該平臺(tái)不僅能夠以簡(jiǎn)單的方法模仿出各種rr環(huán)
境，高效地支撐各學(xué)科的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，而且能夠有效地支撐科研工作的開展。
該平臺(tái)的建成使我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)在實(shí)踐和理論上都向前邁進(jìn)了一大步。
2.1 需求
要求新的平臺(tái)能夠搭建數(shù)量更多、復(fù)雜度更高的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，能夠支持更多門類的實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作。
平臺(tái)技術(shù)要開放、結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單，要能夠穩(wěn)定可靠地模擬并運(yùn)行多種計(jì)算系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，要有非常好的兼容性，能夠提供先進(jìn)的系統(tǒng)管理方案，能夠被輕松地部署、維護(hù)和管理。
2.2 解決方案
經(jīng)過對(duì)大量資料和技術(shù)方案的調(diào)研，我們最終決定采用服務(wù)器虛擬化技術(shù)來建設(shè)新一代的強(qiáng)大、靈活、高效的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。
采用虛擬化技術(shù)，可以有效保證學(xué)生的基礎(chǔ)學(xué)習(xí)需要，每人都可獲得一臺(tái)虛擬服務(wù)器。
采用虛擬化技術(shù)可以提升老師的教學(xué)平臺(tái)，搭建不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，從而為學(xué)生提供更多的了解網(wǎng)絡(luò)的機(jī)會(huì)。
運(yùn)用虛擬技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵是必需擁有性能強(qiáng)大的服務(wù)器。
為了確保虛擬的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)能夠順利建成，我們對(duì)服務(wù)器的選型提出了三點(diǎn)具體要求。
(1)擁有先避的計(jì)算機(jī)架構(gòu)，具有強(qiáng)大的處理能力
服務(wù)器無論是在主板設(shè)計(jì)上，還是在處理器、內(nèi)存、硬盤和網(wǎng)卡等重要部件上，都必需采用先進(jìn)技術(shù);必須支持多路多核處理器，并且所采用的處理器必須在硬件層面上高度支持虛擬技術(shù)，確保可以提供強(qiáng)大的并行數(shù)據(jù)處理能力，能夠在根本上支持虛擬體系的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。
(2)支持64位計(jì)算，易于升級(jí)
內(nèi)存不足將嚴(yán)重影響虛擬體系的性能，并會(huì)直接限制虛擬機(jī)的數(shù)量。
為了能夠盡可能地?cái)U(kuò)大內(nèi)存的空間，處理器必須支持64位帶寬的計(jì)算，能夠突破傳統(tǒng)的4GB內(nèi)存限制，可以做到輕松升級(jí)，可以讓服務(wù)器安排更多的虛擬機(jī)，讓每臺(tái)虛擬機(jī)可以處理更多的事務(wù)。
(3)價(jià)廉物美，長期擁有成本低
為了充足利用教學(xué)資金，必須選用性價(jià)比高的服務(wù)器。
由于多路服務(wù)器的整體價(jià)格在很大水平上是由處理器的價(jià)錢決定的，因此我們要求盡可能選用那些性能強(qiáng)大、價(jià)格經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行穩(wěn)固、能耗低的處理器，這樣不僅可以降低原始采購的成本，而且能夠降低長期的擁有成本。
按照上述原則，我們最終引入基于AMD四核皓龍?zhí)幚砥鞯拇鳡朠E R905服務(wù)器，以及Citrix的XenServer5.5虛擬化軟件打造新一代的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。
軟硬件配置：在服務(wù)器的硬件配置上，我們?yōu)榇鳡朠ER905服務(wù)器配備了4顆AMD四核皓龍?zhí)幚砥鳌?4GB內(nèi)存和5塊400GB的SAS硬盤;在軟件方面，我們采取了開源的Citrix公司免費(fèi)的XenServer5.5服務(wù)器虛擬化軟件。
2.3 教學(xué)使用情況
基于PE R905服務(wù)器的強(qiáng)大計(jì)算能力，我們運(yùn)用XenServer服務(wù)器虛擬化軟件將PE R905服務(wù)器虛擬成多個(gè)基本應(yīng)用平臺(tái)，這些基本應(yīng)用平臺(tái)的數(shù)量和性能可以依據(jù)教學(xué)需要隨時(shí)變更。
虛擬的應(yīng)用平臺(tái)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中主要有以下三方面作用。
第一，基本練習(xí)。
利用新的教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的強(qiáng)大能力，教師在實(shí)驗(yàn)課中可依據(jù)學(xué)生的數(shù)量多少劃分出相應(yīng)的虛擬機(jī)，并給每個(gè)學(xué)生都分配一臺(tái)虛擬化的服務(wù)器，讓學(xué)生在其上實(shí)踐所學(xué)的各種計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)，比如安裝Unix、Linux、Solaris和Windows等操作系統(tǒng)，進(jìn)行應(yīng)用軟件的配置和優(yōu)化等等。
第二，高級(jí)應(yīng)用。
利用虛擬系統(tǒng)可以自由分割、隨便組合的特點(diǎn)，教師在實(shí)驗(yàn)課中可將不同的系統(tǒng)，包括DNS系統(tǒng)、網(wǎng)站系統(tǒng)、防火墻系統(tǒng)和安全證書等安裝在相互獨(dú)立的虛擬機(jī)中，再組合成一個(gè)功能齊全的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境，讓學(xué)生以身臨其境的方法，深入探尋IT網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)作規(guī)律。
第三，開辟視野。
教師可以因材施教，給學(xué)習(xí)得比較深入的學(xué)生分配多個(gè)虛擬機(jī)，讓他們將自己編寫的各種程序放在不同的操作系統(tǒng)平臺(tái)上調(diào)試，或在虛擬的異構(gòu)平臺(tái)上模仿各種應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，使他們實(shí)踐能力和視野得到進(jìn)一步的提高和擴(kuò)展。
新一代的計(jì)算機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)虛擬化平臺(tái)的構(gòu)造示意圖如圖3所示。
3 虛擬化實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)
教學(xué)實(shí)踐應(yīng)用證明，基于虛擬技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)相對(duì)于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，包括：
(1)穩(wěn)定高效，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于部署、維護(hù)和管理;虛擬操作近乎是‘傻瓜’式的，只需在圖形界面上圈圈點(diǎn)點(diǎn)就能完成非常復(fù)雜的工作。
在平臺(tái)上開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，系統(tǒng)維護(hù)和管理的工作量可以減輕80%以上。
(2)能夠快速搭建數(shù)量更多、復(fù)雜度更高的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，能夠支持更多門類的實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作;現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的資源可以支持同時(shí)建立和啟用高達(dá)100臺(tái)左右的虛擬機(jī)，可以支持DOS、Unix、Linux、Solaris和Windows等不同的操作系統(tǒng)。
上百臺(tái)各種類型操作系統(tǒng)的虛擬機(jī)可以構(gòu)建出功能齊全的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。
滿足更高層次的教學(xué)實(shí)踐需求。
(3)提高效率，大幅降低建設(shè)成本。
只需一臺(tái)服務(wù)器和一套免費(fèi)的虛擬化軟件，可為學(xué)校極大地節(jié)約成本。
相較傳統(tǒng)的基于多臺(tái)物理服務(wù)器的平臺(tái)建設(shè)方式，這種虛擬化解決方案最少能夠節(jié)省50%-60%的建設(shè)成本。
(4)延長了硬件平臺(tái)的使用壽命。
硬件平臺(tái)虛擬化之后，要支持更新的操作系統(tǒng)只需要升級(jí)虛擬化軟件即可，無需對(duì)硬件平臺(tái)進(jìn)行更新，這樣就延長了系統(tǒng)的使用壽命。
4 結(jié)束語
服務(wù)器虛擬化技術(shù)在我校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的應(yīng)用實(shí)踐證明，在購置高性能服務(wù)器的基礎(chǔ)上，采用虛擬化技術(shù)建設(shè)虛擬化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)是既節(jié)約設(shè)備經(jīng)費(fèi)，又能夠滿足計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的多樣性、復(fù)雜性、實(shí)驗(yàn)性需求的有效手段。
盡管由于投入有限(如我們沒有建設(shè)SAN存儲(chǔ))，目前的平臺(tái)尚無法充分發(fā)揮服務(wù)器虛擬化技術(shù)的所有優(yōu)點(diǎn)，虛擬化平臺(tái)的性能還有待進(jìn)一步提高，但隨著虛擬化技術(shù)的日臻完善，虛擬化的理念和虛擬化的解決方案必將在實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)中發(fā)揮更大的作用。
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