虚拟机浅谈小学如何搭建校园云平台

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浅谈小学如何搭建校园云平台

教育部明确提出在“十二五”期间要加快建设基础教育领域的“三通两平台”。天津作为直辖市更应在“三通两平台”建设方面走在前面。“三通两平台”中教育资源公共服务平台本身上就是一个公共云服务。笔者作为一名负责网络管理与维护的信息技术教师决定自己动手率先建设一个校园云平台。本文主要介绍笔者是如何搭建校园云平台的。

一、安装虚拟化平台

截至搭建私有云之前我校共有5台服务器当时这些服务器提供的是各种存储性质的服务运行效率很低。笔者将这5台服务器中的4台安装了VMware ESXi server 5.0以下简称“ESXi” 用来部署虚拟化平台、搭建私有云另外一台安装了试用版的VMware vCenterserver5.0以下简称“vCenter”用来测试和评估主机集中管理以及主机间虚拟机迁移和部署。这4台服务器的配置、型号不同有2台服务器拥有单颗至强四核CPU并配备了8GB内存另外2台服务器各自配备了2颗至强四核CPU和16GB内存。 ESXi是直接安装在硬件之上的硬件虚拟化操作系统不需要先安装任何诸如Windows或者Linux之类的操作系统。 ESXi运行之后是字符界面通过简单操作能够设置该服务器基本的安全信息和网络信息。

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使用者可以在自己的 PC上使用VMware提供的vSphere管理软件来对安装ESXi的服务器进行远程管理包括远程部署虚拟机操作系统、远程虚拟机开关机以及监控服务器使用情况数据等。该软件可以安装在Windows XP及以上版本的操作系统之上。

安装好ESXi软件的服务器可以理解为一个大的资源池从本质上符合云计算硬件的基本需求在这个平台下用户可以按需定制运算所需资源。在ESXi中建立虚拟机就需要自行决定虚拟机的所需资源比如CPU的数目、 内存的大小以及虚拟机的硬盘空间大小等。vCenter服务器是试用版为了评估测试用。 vCenter不像ESXi是纯硬件虚拟化平台它是一套需要安装在服务器版Windows操作系统下以SQL Server为数据库的管理软件。如果只是评估测试版的话vCenter只能连接三台ESXi主机功能上受到的限制很多非评估版本的vCenter能够无限制连接ESXi主机。把所有的ESXi主机用vCenter进行管理能够大大节省维护时间和成本。在试用进行评估期间我们感觉使用很方便通过vSphere连接vCenter服务器就能够对vCenter下所有ESXi服务器进行统一管理方便维护。在后文中笔者称安装ESXi的物理服务器为主机ESXi下的虚拟服务器为虚拟机。 

二、虚拟机的硬件配置

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虚拟机的硬件配置是可以自由定制的但是该配置不能超过该虚拟机所在的主机配置而且目前没有能够跨主机去调用其他主机的CPU或者内存资源的技术所以我们要合理配置虚拟机的硬件资源避免资源浪费尽可能地在一台主机内建立更多的虚拟机来提高资源利用率。笔者根据过去一段时间的实际操作和测试能够得出以下结论如果选择Linux作为服务器操作系统并运行Nginx来提供web访问服务硬件层面上只需要配备两颗CPU和2GB内存可以在1秒内承载1万左右的并发访问。

一般来说一颗四核的至强CPU在打开超线程后在ESXi主机上显示的就是8颗CPU。ESXi有很大的优点在于CPU可以复用只要内存足够一个四核的至强CPU至少能同时运行10个以上的虚拟机所以限制一台主机内虚拟机台数的就是内存大小因为主机的内存不能做到复用。这样的话一台主机上就能够搭建多台虚拟机资源利用率得到显著提升也就是俗话说的“一分钱掰成两半花”。

三、虚拟化的优势

服务器的硬件配置不尽相同在维护的时候就要考虑是否因为硬件版本不一而造成一些故障。虚拟化就没有这类问题虚拟化的本质就是把所有的硬件资源全部抽象各硬件资源没有所谓的驱动程序不兼容等问题。比如CPU虽然每台主机的CPU可能不太一样但是主机间虚拟机的迁移不

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会因为主机硬件的差异而需要重新安装驱动程序。主机提供给虚拟机的都是抽象处理过的计算资源而且各虚拟机之间相互独立。假如某虚拟机因为负载过大而死机其它虚拟机以及所在主机仍能够正常运行。得益于这种技术我校在维护这些服务器时节省了非常多的时间和精力。

四、部署应用

前文提到过2颗虚拟CPU和2GB内存在Linux+Nginx系统下能够承载1万左右的并发访问量在此笔者进行了如下测试在单台四核8GB的主机上部署了4台虚拟机这4台虚拟机都配备了2颗CPU和2GB内存并且均部署了Cent OS 6.0 Minimal操作系统编译安装了基于Nginx、PHP、 MySQL的web访问服务。这4台虚拟机分别运行了我校独立自主开发的照片库、 图片素材库、课件库三大教学资源系统以及开源Moodle教学平台这4个应用都是目前为止校园内使用频率非常高的应用。这里有一个细节基本上每个虚拟机都配备了 100GB左右的硬盘空间。 由于我校目前的服务器硬盘容量有限而照片库和图片素材库这样的资源非常占用硬盘空间所以笔者选择了从独立的NAS存储服务器上划分较大的硬盘空间以iSCSI的形式挂载到Linux服务器下进行使用不仅保证了数据的稳定也在一定程度上节省了本来就并不富裕的服务器硬盘空间。正因为虚拟化技术的实现 自由定制虚拟机硬盘大小成为了可能。

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单台主机就“变成”了4台“独立”的服务器互相之间运行互不影响资源利用率大大提高容错率相当可靠保证了运行在云平台上的服务的稳定。在未部署虚拟化技术之前该配置服务器基于Windows 2003操作系统时单机并发访问处理能力大概只有2000左右现而今这台主机能够承载超过4万的并发访问量从数据上看资源利用率至少提高了 20倍。

五、 日常维护

云平台维护的复杂度远远高于普通的服务器维护因为从客观上“服务器”的数目增加了 主机内的虚拟机运行的业务、使用的技术也不尽相同而且随着平台建设的不断推进我校还引进和自主开发相结合加入了很多有益于教育教学的应用。鉴于此复杂程度在学校的鼓励和支持下笔者和同事们合作开发了一套云平台自动化运维系统。该自动化运维系统利用bash+Python开发结合了crond、 rsync等开源软件协同运行保证了数据的稳定性和安全性以及跨平台等几个特征基本原理就是无人值守计划执行。当然笔者和同事们依然在努力完善着这套系统让它使用起来更加友好争取对这套自动维护系统用GPL协议进行开源。

六、使用反馈

我校从2012年9月开始部署该虚拟化平台经过了一年多的运行也经过了多次高负荷压力测试和运行实现了四

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台主机零故障、所有虚拟机零故障并配合笔者开发的云平台自动化运维系统将重要数据进行了全自动分时分批次镜像和备份的工作大大降低了维护成本提高了工作效率。而这几个部署在云平台的应用也都在很好地运行为教师的教育教学工作贡献着自己的力量。比如Moodle教学平台为“电子书包”实验班提供了稳定的学习平台保证了每一节“电子书包”课程的顺利进行。

责任编辑邵莹