虚拟化技术在高职院校信息化建设中的应用研究

　　摘 要：文章分析了国内高职院校信息化建设的现状与问题，提出了利用包含服务器虚拟化、存储虚拟化、虚拟桌面系统等在内的虚拟化技术，实现业务系统整合，提高资源利用率、节省运营成本的思路，指出未来可持续发展的节约型信息化建设方向。 

　　关键词：虚拟化技术；高职；信息化 

　　伴随着网络时代的到来，信息技术的应用已经遍布社会的各个领域，同时深刻地影响和改变着社会的生产方式和人们的生活方式。高职院校作为高等院校的一种类型，作为教育领域的重要组成部分，根据自身的需要，采用先进的信息技术来加强学校行政管理、提高教育教学质量、促进科研水平提升、改善学习生活环境，是信息社会环境下发展的大势所趋。 

　　1 高职院校信息化建设现状与问题 

　　高职院校信息化建设经过几个阶段的持续投入，建设热点已由硬件资源基础建设方面逐渐转向各类应用系统和数字资源建设。课程、教学资源建设进入高速发展期，各类应用的资源数据量增长迅速。目前，教学、管理、科研的信息化应用日益增加，而硬件基础的投入没有跟上业务系统的发展，学校计算、存储资源相对紧张。 

　　同时，高职院校普遍存在各职能部门的软硬件资源各自为政、重复投入现象严重、安全措施欠缺、设备利用率低、运维力量不足、资源浪费严重等情况。以某高职院校为例，信息化建设部门在管理、资源共享等方面存在诸多问题： 

　　（1）硬件资源不能得到有效利用。学校各类应用系统、数字资源平台林立，往往独占计算资源，这些服务器彼此独立，资源无法共享、性能难以优化。部分服务器内存资源利用率不足15%、CPU资源利用率不足10%，长期处于空闲状态。 

　　（2）管理维护困难。数量庞大的各类应用部署在不同的服务器上，包含不同的硬件平台和操作系统。庞杂的系统环境给系统的备份与数据容灾带来困难，难以做到数据统一备份，维护工作量巨大，系统的安全性难易保障。 

　　（3）机房基础配套资源出现不足情况。各类型设备数量以每年几台、十几台的数字递增，设备的电力需求、空调制冷量、服务器机柜的数量连年增加，原有机房的建设规模以不能适应飞速增长的硬件规模。 

　　虚拟化技术可以有效地解决硬件资源分配不合理，应用部署、数据迁移不灵活，系统、数据安全性难以保障等问题，为高职院校信息化建设的长期、健康发展提供了一条崭新的途径。 

　　2 虚拟化技术及其优势 

　　虚拟化技术是近年来热门的信息技术之一，是行业发展的重要领域，主要包括服务器虚拟化技术、网络虚拟化技术、存储虚拟化技术、桌面虚拟化、虚拟化与云计算等方面。从根本上说，虚拟化技术就是把物理资源转变为可以在逻辑上进行管理的虚拟资源，从而打破资源物理结构之间的壁垒。它可以将多个物理实体：网络传输设备、服务器、存储备份系统等创建成为一个逻辑虚拟实体，也可以由一个物理实体创建出多个逻辑虚拟实体。具体应用中，可以通过固件管理程序或软件构建虚拟化层，把物理资源映射为虚拟逻辑资源，并进行管理。这些虚拟逻辑资源在使用上与实体物理资源的特性相差无几，或者说基本没有差别。 

　　虚拟化技术通过有效管理虚拟资源和物理资源之间的映射关系来充分共享物理资源。利用虚拟化技术，可以实现各应用系统从独占到共享物理资源的转变，还可以增强硬件基础架构的可用性。简化了服务器部署和运维管理工作，可以实现在业务不中断的情况下进行系统维护。虚拟化技术同时提供有完整、强壮的数据备份方案，对异构的逻辑系统可以方便的进行整体备份与恢复，实现高可靠高可用的系统应用环境。 

　　利用虚拟化技术可以进一步整合软、硬件资源，把硬件环境与应用系统分离。更好地解决高职院校信息化建设中软硬件系统管理维护困难、硬件资源不能得到合理利用、软硬件兼容性差、安全控制与数据备份困难、中心机房建设及运营成本过高等问题。 

　　3 服务器虚拟化技术的应用 

　　服务器的虚拟化就是用物理服务器资源模拟成多个虚拟逻辑服务器并行，将物理服务器的CPU、内存、硬盘等硬件变成可以动态管理的“资源池”，实现软件跟硬件的分离，从而提高服务器资源的利用率。通过服务器虚拟化技术，一台服务器上可以同时运行多个操作系统，系统之上的应用程序也可以在相互独立的空间内运行、互不影响。 

　　服务器虚拟环境一般由三个部分构成：硬件、虚拟机监控器（VMM，VirtualMachineMonitor）和虚拟机。VMM取代了操作系统的位置，管理着真实的硬件。如图1所示，在一台物理服务器上虚拟出多台虚拟服务器，然而从应用者的角度看，使用虚拟服务器和使用物理服务器是完全一样的。 

　　以某高职院校为例，学校信息中心共有五十余台服务器，运行了包括WEB、教学资源、数字校园平台、视频VOD、办公自动化系统、教务管理系统等在内的各类应用。按照传统部署模式，一个或几个应用系统独占一台物理服务器，每台服务器平均资源利用率仅为10%左右，这导致了资源的极大浪费。学校经调研，部署了VMWARE公司的VMware Server，并构建VCenter Server虚拟化管理中心，整合校园内分散的物理服务器，部署多台虚拟机，极大地提高服务器效率。当有新的校园业务加入时，就为该业务动态分配一台或多台虚拟机，以满足其需求。在不增加成本的情况下，网络中心实现了如下改进： 

　　（1）提高了物理服务器的利用率，减少硬件投入和后期使用成本。根据具体应用的具体需求来分配硬件资源，提升服务器资源利用率达到70%以上。减少了硬件投入，并使能耗成本大幅下降。 

　　（2）简化了维护管理过程，提升服务等级。利用部署向导和虚拟机模板实现快速批量的虚拟服务器部署，大幅度缩减了创建和部署服务器系统环境的时间。 

　　（3）创建了安全可靠、相互隔离的系统环境与数据存储。同一台服务器的每个虚拟机之间是完全隔离的，最大程度地保障了多用户环境下的数据安全，保障了每个应用的独立性，有效避免了各种应用之间的相互影响。同时，强大的管理工具为系统提供了良好的备份与恢复方案。 

　　4 存储虚拟化技术的应用 

　　存储虚拟化技术可以将物理存储虚拟化成逻辑存储，使用者只访问逻辑存储，从而实现对分散的、不同品牌、不同级别的存储系统的整合，充分发挥物理存储设备高性能、快速性、冗余等优势；节约资金投入，简化了对存储的管理。 

　　以某高职院校为例，信息中心目前拥有三个品牌，四套不同级别的存储资源（DELL EMC CX300-DE、EMC CX3-20、EMC VNX 5500、华为S5500T），由于购置时间相距甚远，性能差别很大。为充分利用上述资源，可以采用分级存储。根据数据的访问频率、保留时间、容量、性能要求等因素，将其存放在不同级别的存储设备中。利用成本较低、运行时间较久的存储资源用来存放访问频率较低的数据和信息；而数据中心高性能、速度快的磁盘阵列则用来存储经常访问的重要数据和信息。同时，对用户屏蔽存储设备的物理差异，实现数据在网络共享上的一致性，降低存储成本。 

　　另外，虚拟存储技术不仅可以提高主机访问存储设备的性能，也可非常方便地进行扩容操作。通过虚拟空间的分配，可在保护原有资源、不影响正常数据访问的前提下的实现动态扩容。 

　　5 虚拟桌面系统的应用 

　　虚拟桌面系统采用当前尖端的移动云计算技术，实现资源调度按需分配，环境部署自动化，降低了人工运维成本，是当今信息技术的发展趋势。所有桌面虚拟机在数据中心进行托管并统一存储，用户可以通过瘦客户端，或者类似的设备在局域网内部或者远程访问，并获得与传统PC一致的用户体验。故此，教师可以通过家里的设备，访问学校的桌面系统继续校园网环境下的工作。由于系统所有的数据和计算都发生在学校数据中心，从而增加了应用的安全性，并大大降低了客户端的计算压力。虚拟桌面系统的应用为实现真正意义上的“移动办公”提供了基础平台。 

　　学校署了VMware View云桌面系统，针对学校各职能部门及教职员工需求的不同，定制了专线OA桌面、教师办公桌面与财务桌面三种不同类型的桌面应用。经过几个阶段的升级完善，系统目前包含计算资源CPU24核、内存192G，存储数据2T，已有相当数量的教职员工正通过虚拟桌面系统便利、不受时间、地域限制地应用学校的各类资源。 

　　结束语 

　　高职院校信息化建设是一项系统长期工程，需要依托持续不断地投入和积极创新地思维理念，才能健康地发展。虚拟化技术可以解决当前面临的诸多问题，有效加强硬件资源利用率、保证专网和应用的安全、实现移动作业等。这项技术不仅是未来信息产业的重要领域，也符合我们走一条可持续发展的节约型信息化建设之路的初衷。■ 

　　参考文献 

　　[1]施庆.基于VMware vSphere的高校数据中心虚拟化建设研究[D].上海：复旦大学，2012. 

　　[2]景波.虚拟化技术在校园数字化过程中的应用研究[J].信息与电脑，2010（10）.