服务器虚拟化技术在民办高校经管实验中心的应用探究

彭红旭

摘要：在民办高校实验室建设资金有限的情况下，打破传统将各种教学软件和资源安装在多个服务器上的部署方式，仅在购置高配置、高性能服务器的基础上，采用服务器虚拟化技术创建相互独立的多个虚拟服务器，搭建高效的实验教学平台，保障经管各专业实验教学顺利开展。该文结合民办高校经管实验中心的特点，分析了其服务器应用的现状与问题，提出了有效的解决方案。

关键词：服务器虚拟化;经管实验中心;实验教学

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）15-0112-02

当前民办本科高校大多定位于培养应用人才，经管专业的实验教学模式已从过去的“单一手工”实验转变为“服务器+计算机+教学软件模拟演练”实验，实验实训课程越来越多，各种模拟教学软件都运用于实验课堂，对实验教学环境和设备的要求越来越高[1]。但投资方对于教学经费的投入却很有限，很多实验设备不能满足实际教学的需要，服务器数量不仅配置不高而且数量有限，一台服务器上安装了十几款教学软件，经常出现软件冲突或者死机现象，为了解决这一问题，将服务器虚拟化技术应用于民办高校经管实验中心很有必要。

1 当前民办高校经管实验中心及服务器使用概况

1.1 民办高校经管实验中心特点

1.1.1 经管实验中心实验、实训教学任务量大

民办高校经管类专业设置较多，各专业设置的实验课程、实验项目也比较多。以文华学院经管学部为例，在2020-2021学年度共开设40门左右实验课，这些实验课所包含的实验项目数多达368个，实验学时6198，同时学生课外作业练习及专业大赛实训学时近630学时。要完成如此之多的实验实训课程任务，必须购置相当数量的教学软件。截至2021年底，文华学院经管学部共购买实验教学模拟软件20余款，免费下载安装使用软件10余款。将这么多的教学软件安装在服务器上，保障教师和学生在实验实训过程中顺利进行，是文华学院经管学部实验中心急需解决的重要问题。

1.1.2 经管实验中心教学软件类型

目前经管专业实验教学软件共有三种类型：单机版、C/S模型、B/S模型，单机版的软件主要是将安装文件直接装在PC机上，教师和学生在实验室的电脑上进行操作。C/S模型的软件是客户端/服务器结构，软件的服务器端装在服务器上，客户端则装在实验室PC机上。B/S模型的软件是浏览器/服务器结构，将软件安装程序全部安装在服务器上，教师和学生通过浏览器访问，当前经管专业大多数的教学软件均采用这种结构，既方便又快捷。在安装各种类型教学软件时要考虑软件是否冲突、运行速度是否顺畅等因素，因此对服务器的配置、架构和设置要进行合理的安排。

1.1.3 经管实验中心教学软件安装所需的环境不同

每一款教学软件在安装时所需的配置环境都会有一定的差别。有的教学软件安装时需要低版本的数据库，并且还要打补丁，有的教学软件则需要高版本的数据库，不需要打补丁。如果将这些教学软件都安装在相同的配置环境下，就会出现软件冲突、应用服务报错等现象，从而影响实验教学。如果在一台服务器只安装一款教学软件，就会造成服务器资源浪费。

1.2 民办高校经管实验中心服务器使用存在的问题

民办高校经管实验中心服务器在日常使用过程中，主要存在的问题有以下几点。

1）服务器利用率不均衡。某些特色专业实验室配备的服务器不仅配置较高而且数量较多，但实际上这些服务器在使用过程中，一台高配置物理服务器仅安装1-2款软件，甚至有的服务器只是偶尔用来安装测试软件。一旦长期出现这样的情况，那么资源就形成大量浪费，不能够得到合理利用[2]。而有的专业的实验室服务器远远不够用，不仅数量少，而且配置也较低，一台物理服务器安装多款教学软件，在实验教学过程中，一旦访问服务器的人数过多，服务器就会出现卡顿甚至死机等现象，严重影响实验教学。

2）服务器独立运行。各个专业实验室都有自己的服务器，仅安装本专业相应课程的应用服务、测试软件、教学软件，一旦出现故障，就需要实验中心技术员逐个调试，某些资源和应用服务不能整合在一起，更不能够统一管理，统一使用。

3）软件不兼容。一台物理服务器安装多个应用服务或者多款教学软件时，由于这些应用服务或者教学软件大多来自不同的厂商，它们的研发过程不一定相同，其所需的配置环境也不一样，那么在安装或使用时就会出现不兼容或者卡顿现象。

4）服务器设备陈旧，运行不稳定。服务器一旦使用年限过长，其内部的设备器件自然就会老化，在使用时，就会出现这样或那样的故障，而影响实验教学。

5）放置服务器房间的环境有待改善。服务器一旦投入使用，一般情况下都要长期开着，保障其能够随时被访问。由于自然界的天气规律是冬暖夏凉，所以必须为安放服务器的房间配置相应设备，保障其处于一个恒温、恒湿的环境，让服务器能够安全、高效运行，保障实验、实训顺利进行。

总的说来，在信息技术高速发展的今天，为了解决当前民办高校服务器使用时所存在的种种问题，提高服务器的利用率，保障實验实训教学顺利进行，必须引进服务器虚拟化技术，将各种资源整合在一起，搭建一个高效的平台，更好地服务实验教学。

2 服务器虚拟化技术的实施

服务器虚拟化主要是指将位于不同地点的服务器集中在一起，然后在服务器上安装ESXI系统，待此系统安装完毕后，创建多个虚拟机并对虚拟机进行相应设置，最后在每个虚拟机上安装操作系统、应用服务和软件。每台虚拟机都有自己独立的CPU 和内存，彼此之间相互独立，互不干扰。

2.1 服务器虚拟化的设计原则

1）提高效率，减少成本。服务器虚拟化平台搭建时应选择合理的设计方案，既要提高服务器的利用率，同时也要减少硬件投入，降低能耗成本。

2）简化管理，易于维护。服务器虚拟化使技术员在系统进行定期维护或升级前通过重新分配工作量从而减少了维护修理的时间。通过虚拟服务器与桌面以及物理平台之间的移动提高了反应时间，从而不会影响到用户的使用。

3）提高稳定性和安全性。虚拟化系统在设计或者选用时一定要全方位、多角度综合考虑，选择一种最优方案，保障虚拟系统的稳定性。通过设计安全防火墙，制定合理的安全防护策略，确保系统和平台使用时的安全性。

2.2 服务器虚拟化技术的实施过程

服务器虚拟技术的应用主要分为两大类：硬件虚拟化技术和软件虚拟化技术。硬件虚拟化技术是运用动态分区技术将服务器分割为多个具有独立CPU、内存、存储空间等的虚拟机，在每个虚拟机上安装适宜的操作系统、应用软件。软件虚拟化技术是在服务器的硬件系统和操作系统之间安装一个软件系统，操作系统和硬件系统之间的通信，通过此系统联系起来[3]。软件虚拟化技术应用时，可以同时支持多个不同结构的操作系统的运行，使服务器的利用率得到较大的提高。

目前使用较多的软件虚拟化技术是VNware公司基于云计算推出的一套企业级虚拟化解决方案vSphere[4]，其核心组件为ESXi。VNwarev Sphere软件服务器虚拟化技术的实施可以分为以下几步：第一步：在服务器上安装ESXI系统（如图1所示）。ESXi在安装过程中，首先开启vmware新建虚拟机，然后编辑虚拟机设置，选择ESXi镜像，确定启动，放入ESXi安装盘，开始安装。第二步：为已安装好EXSi系统的服务器配置IP地址，然后用另外一台电脑（IP要和ESXi服务器的IP地址在同一局域網内）通过浏览器访问服务器创建虚拟机，虚拟机创建之前，先要对虚拟机进行相关设置，选择合适的虚拟机CPU、划分物理内存、选择虚拟机显卡、网络模式、操作系统类型等（如图2）。第三步：在创建好的虚拟机上安装对应的操作系统，同时安装相关应用软件和服务。第四步：对已搭建好的虚拟化平台进行测试与调试。

2.3 服务器虚拟化技术在经管实验中心的应用

文华学院经管学部实验中心目前共有服务器8台，其中有4台服务器配置较高，4台服务器配置较低且已使用多年，为此选择配置较高的4台服务器用于搭建服务器虚拟化平台。实施步骤如下：

第一步：整体规划与资源分配，搭建服务器集群平台。首先选定并配置一间合理房间，此房间必须满足下列条件：1）恒温，恒湿;2）网速要快，访问权限要极其灵活。将选好的4台服务器放置在该房间内，并且使用服务器柜搭建好，用相关线缆将其连接好。然后将4台服务器安装ESXI系统，安装完毕后与存储区域网络相连接。

第二步：创建并设置虚拟机。根据各专业实验教学软件安装环境的要求，共创建12个虚拟机，并对虚拟机的CPU、内存、存储空间进行设置，然后在每个虚拟机上安装相应的操作系统、应用服务、数据库。

第三步：将这些实验教学软件分类整理，将专业接近、安装环境大致相同的教学软件装在同一虚拟服务器上面（最多装3款教学软件）。教学软件安装完成后，对虚拟服务器平台进行相关设置和系统测试，保障实验教学在各个时间段高效、快速、顺利进行。

虚拟服务器在安装和调试过程中，要注意以下几个问题：

1）虚拟机系统动态迁移[5]。在某个时间段，一旦学生和教师的访问量非常大时，虚拟服务器此时的运算量就会很大，这个时候应该扩大虚拟机的资源，让空闲的虚拟服务器的资源接收此虚拟服务器的运算业务，帮助其承担部分负荷。实验中心实验员在进行服务器故障检修时，可将需要检修虚拟服务器上的应用服务迁移到另一台物理服务器上运行，而不是直接停掉服务器上的所有服务。

2）制定精准防护策略，确保整个平台内所有设备、应用服务、教学软件的安全。首先层层加密，对于服务器主机、虚拟机、登录界面、数据库均要设置相应密码;其次设置合理的安全组策略，关键区域访问权限级别一定要高;最后管理人员要定期检查，打补丁，查杀病毒，适时更新防护策略。

3）采用高效的存储方式，确保数据安全。在服务器虚拟化平台内，每台虚拟机的数据都集中保存在共享存储设备中[6]， 如果某一台服务器发生故障， 业务数据也不会丢失， 管理人员运用vSphere Vmotion软件进行迁移后，虚拟机继续正常运行。

3 结束语

针对当前民办高校经管实验中心实验教学资源不足、资金短缺等情况，应用服务器虚拟化技术构建高效实验教学平台，确保各专业教学模拟软件稳定、高效运行，提高了服务器资源的利用率和实验技术员的管理效率，为学校节约了资源，降低了成本。同时还能更好地满足实验教学在复杂性、多样性等方面的需要。随着信息技术高速发展，服务器虚拟化技术将会越发完善，在实际应用中，其解决相关问题的能力也会越来越强。

参考文献：

[1] 吴慧婷.服务器虚拟化技术在高校实验室的应用研究[J].电脑知识与技术，2015，11（28）：186-188.

[2] 何蕾.高校经济系实验室服务器虚拟化的建设[J].大众科技，2015，17（2）：129-130，143.

[3] 孙晨阳.服务器虚拟化技术与应用[J].科学大众：科学教育， 2014（3）：169-170.

[4] 赵爽，董宗然.基于VMware vSphere的分布式协同软件测试平台构建[J].沈阳工业大学学报，2019，41（6）：648-653.

[5] 廖国龙，王晋明.虚拟机动态迁移技术及优化研究[J].现代计算机（专业版），2016（5）：41-44.

[6] 孙玉良，黄漫红.虚拟服务器技术在高校经管类实验中心的应用[J].实验科学与技术，2018，16（2）：174-180.

【通联编辑：代影】