校园网数据中心虚拟化技术的应用探究

杜永清

摘要：在校园网应用服务器数量急剧增加的同时，校园网数据中心也面临着着安全管理复杂和资源利用率低，以及数据备份困难等诸多问题。虚拟化技术的出现和引用让人们看到了解决这些问题的希望。完全虚拟化技术不但能简化服务器的管理实现服务器数据的快速备份和恢复处理，同时还能降低数据中心的建设与运行成本，提高数据中心的管理和运行水平。

关键词：校园网；数据中心；虚拟化；技术应用

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）10-0027-02

在信息化时代全面发展的背景下，校园网运行的应用也愈来愈多，越来越广泛。与此同时，校园网对服务器这个支撑平台的数量需求也就跟着相应迅速增大。校园网有其自身教学应用的独特性，所以对服务器也就有着特别的要求。根据调查分析发现，在校园网服务器建设过程中存在着数据中心管理复杂和安全控制困难等一系列问题。如果能够成功的将虚拟化技术引用到校园网的建设中来，那么数据中心的管理和安全控制等这些问题也就能迎刃而解。

1 数据中心服务器在管理上存在的问题

1.1 管理维护水平较低

数据中心的服务器基本都采用的都是独立的服务器，而独立服务器本身的部署工程量是非常庞大的，所以这样就会耗费大量的人力和物力来对这些独立服务器进行维护。除此之外，由于独立服务器的设备和品牌类型之间的不同，还会导致系统在长时间内无法恢复，从而致使服务器在一段时间内处于停止运行的状态。服务器一旦停止工作，直到系统数据恢复这期间所有的教学应用也将无法使用，这样整个教学工作就会受到严重的影响。

1.2 资源利用率低下

在校园网这些独立服务器中有相当的一部分服务器占用了大量的数据中心空间和运行支撑资源，但它们对服务器资源的利用却仅仅停留在20%左右。低下的利用率就会造成严重资源浪费。

1.3 安全隐患问题

在校园网的安全防护中，由于Windows虚拟目录隔离性较差，一旦一个网站感染某种病毒或者后台代码出现漏洞就会导致整个服务器瘫痪[2]。而数据中心作为为学校各院系和管理部分提供Windows虚拟目录的二级存放网站，其数据安全就会因此受到极大的危险。

1.4 数据的备份问题

校园网因其不同的硬件平台和复杂的应用环境，数据系统的备份和恢复还原相对来说就会变得比较麻烦。同时，相关的管理人员也会因为这些原因在系统的数据备份管理和软件还原上变得十分棘手和困难。

2 校园网数据中心虚拟化技术的三种虚拟化方式

2.1 部分虚拟化在虚拟化技术中的应用

部分虚拟化也叫做准虚拟化。部分虚拟化技术其实就一种是通过施用虚拟化的应用接口（API）来为客户定制他们需要的系统内核，使其与VMM层进行协同工作，从而减轻宿主机的工作负担，提升虚拟机的整体性能的科学技术。部分虚拟化技术以开源虚拟化技术的Xen[1]，要注意的是这种方式的虚拟机对客户机的操作系统实际上是不完全透明的。

2.2 完全虚拟化在虚拟化技术中的应用

完全虚拟化技术是通过在宿主机和虚拟机之间建立的抽象层虚拟机监控层来管理各个虚拟机的。要注意的是，虽然完全虚拟化虚拟机对客户机操作系统与部分虚拟化不同是完全透明的，但是VMM中间层的代码转换却会给宿主机带来一定的影响。

2.3 操作系统虚拟化在虚拟化技术中的应用

操作系统虚拟化就是辅助出多个客户机操作系统的运行镜像。操作系统虚拟化没有独立出虚拟化处理层，这样虚拟架构体系也就更加精简。操作系统虚拟化虽然效率较高，但是它却不能实现异种操作系统客户虚拟机在单宿主机上的部署。

2.4 CPU辅助虚拟化在虚拟化技术中的应用

在CPU辅助虚拟化在虚拟化方式中多个客户机操作系统的运行都是由一个宿主机中支持着，因客户机操作系统运行时需要特定权限的指令依靠着VMM软件层模拟实现，所以软件的模拟将会带来性能上的损失。伴随着虚拟化技术的发展，X86架构得到了重新设计，通过虚拟机不但能执行ring0特权指令，和解决操作系统的ring特权转换问题，还能降低码转换造成的损耗。

3 虚拟化软件的平台选择问题

3.1 虚拟化技术实施要注意的前提

在数据中心虚拟化技术的使用中，需要特别注意的就是拟整合的物理服务器数量，在整合服务器数量与宿主机硬件性价比之间的需要进行平衡；虚拟机实施的软件费用；采用何种虚拟化技术；虚拟机运行的操作系统类型是否需要多种操作系统的虚拟机来同时运行；应用系统CPU和内存以及I/O口设备的需求等五个因素。

3.2 三种虚拟化技术方式的比较

1）三种虚拟化技术的隔离性与兼容性的比较。如果从隔离性与兼容性方面进行比较，那么完全虚拟化是最好的选择，接着就是不分虚拟化，最后剩下的就是三者中最差的操作系统虚拟化。

2）三种虚拟化技术运行效益的比较。如果从运行效益方面对三种虚拟化技术方式进行比较的话，那么完全虚拟化相对来说就是较差的选择了，而操作系统层虚拟化则是三种中最好的选择，部分分虚拟则处于中间部分[4]。

我们通过比较分析可以看出在隔离性与运行效益等方面三种虚拟化技术方式各有各的优势，在选择的时候则要综合考虑，寻求一个平衡点。但总得来说，针对校园网的情况，完全虚拟化的方式应该算是三种虚拟化技术方式中最好的选择。

3.3 虚拟机软件VMware Server

VMware Server由完全虚拟化技术的领导者VMware公司开发。因其配合VMware Converter工具就可以完成应用系统从物理服务器动态迁移到虚拟机，还有其优越的兼容性和灵活性，加上软件的免费开放。综合各方面因素VMware Server无疑是校园网这类中型虚拟化应用软件平台的最佳选择。VMware Server的架构如图1所示。

4 VMware Server的管理

4.1 Web的远程管理

Web管理界面除了提供宿主机与每个虚拟机的运行时间和内存，还提供了CPU的使用情况[5]。同时，我们还可以远程对每个虚拟机进行开关和重启等控制。Web的管理界面如图2所示。

4.2 快照功能

通过VMware Server Control控制台，系统可以自动对运行中的虚拟机进行快照。在执行快照的时候，VMware Server能够对整个虚拟机的运行环境进行实时准确的的数据备份，并生成相应的快照文件[6]。一旦虚拟机出现问题，我们就可以使用快照的恢复功能，这样我们就可以再极短的时间内将虚拟机恢复到正常的时候。

5 结语

本文针对三类主要的虚拟化技术进行了简单的分析和比较。探讨了数据中心应用虚拟化技术的前提，经过综合分析得出，完全虚拟化的技术方式更适用于校园网数据中心虚拟服务器的建设。VMware Server作为完全虚拟化技术的代表，凭借其强大的功能和良好的稳定性，以及免费开放等优势，成为了校园网络数据中心虚拟服务器建设最好的选择。

参考文献：

[1] 孟繁荣.虚拟化技术在校园网数据中心的应用[J].科技创新与应用，2013（20）：83.

[2] 崔征.虚拟化技术在高校数据中心的应用[J]. 河北公安警察职业学院学报，2013（2）：67-70.

[3] 赵作人.校园网数据中心中虚拟化技术的应用探析[J].电脑知识与技术，2014（9）：1924-1925.

[4] 汪文彬.高校数据中心服务器虚拟化研究及应用[D].杭州：浙江工业大学，2013.

[5] 欧阳思远，肖剑锋，王经雨.校园网数据中心虚拟化的部署[J].首都医科大学学报：社会科学版，2012（2）：106-108.

[6] 罗国富，查贵庭，李恒贝 虚拟化技术在校园网中的应用研究[J].中国教育信息化，2010（5）：77-80.