[摘要]随着校园网建设的不断深入，校园网管理中存在的一些问题也暴露出来。为了保证高校信息化建设的可持续发展，针对高校的实际情况，文章提出了一种新的解决方案，将Virtuozzo的虚拟化技术应用到校园网建设中。实践证明，该方案提高了服务器的高可用性和应用系统的稳定性。
[关键词]Virtuozzo；虚拟化技术；校园网；服务器
[中图分类号]G40-057 [文献标识码]A [论文编号]1009-8097(2011)06-0134-04
一 引言
随着数字化校园的不断发展，高校校园网提供的应用服务不断增加，这就需要更多的服务器来满足快速增长的各种服务和应用的需求，而这些庞大的服务器管理和操作经常让网络管理人员工作繁重，另外随之服务器的计算能力越来越强大，校园网单项应用已不能充分利用资源，而在应用或业务需求改变的情况下，也无法轻易的改变计算资源的分配情况。面对这些问题，笔者通过Virtuozzo虚拟化技术简化服务器管理模式，实现服务器资源的合理分配和数据的快速恢复，从而降低校园网建设与运行成本，提高校园网的利用率，实现校园网高效管理和运行。
二 高校校园网服务器应用现状分析
1 服务器的利用率和可靠性不高。
随着高校信息化的各种应用服务和数据量急剧增长，校园核心业务对系统安全性和稳定性要求也在不断提高。而与此同时，高校大量的应用服务器，存在着一系列的问题。根据笔者调查，陕西多数高校网络中心一般都承担着全校大部分的二级单位网站服务器的托管，就这方面的应用就占用了大量的服务器，而其利用率却不足30％。但空间、能耗、制冷成本高，设备能耗和空调能耗已经达到1:1；很多小的应用集中配置在一台服务器上，这样做存在巨大的潜在威胁。主要表现在可靠性不高，资源负载不能动态平衡，并且数据服务丢失危险性增大，维护和扩展存在困难等等。另外，随着设备老化、过保，维护、维修预算费用也逐年增加。
2 服务器应用环境的多样性、复杂性。
目前高校校园网中应用最为广泛的应该属B／S系统，各种OA，Web网站，数量不断增加，特别是学校网站以及精品课程网站开发应用程序各不相同，如：ASP、ASENET、PHP、JSP等。校园网面临的以上问题一般都是通过购买更多的服务器来解决，但在实际应用中部分应用服务器运行负荷较轻，导致服务器硬件资源存在明显浪费，甚至有些配置较高的服务器只做简单的备份数据功能，另外，单独的服务器部署，一旦服务器出现故障，就会导致上面的网站停用且恢复周期长，这些都给网站的管理带来了困难和麻烦。因此，如何提高服务器的利用率、稳定性和易管理性成为亟需解决的问题。
针对，目前校园网应用服务器的现状，笔者利用Viauozzo虚拟技术的高可用性和灾难恢复功能，分割完整独立主机功能的虚拟服务器VPS达到资源的动态分配，以及无接缝迁移的功能，把校园网中的各种应用进行合理整合，提高硬件资源的利用率，很好地解决当前面临的一系列困难，为校园网服务器部署提供一种全新的解决方案。
三 Virtuozzo虚拟化技术
1 概述
Virtuozzo是SWsoft(2008年SWsoft更名为Parallels)公司的操作系统虚拟化软件的命名，是一项服务器虚拟化和自动化技术，它采用的是操作系统虚拟化技术。操作系统虚拟化的概念是基于共用操作系统内核，这样虚拟服务器就无需额外的虚拟化内核的过程，因而虚拟过程资源损耗就更低，从而可以在一台物理服务器上实现更多的虚拟化服务器。这些虚拟服务器VPS以最大化的效率共享硬件、软件许可证以及管理资源。每一个VPS均可独立进行重启，并拥有自己的root访问权限、用户、IP地址、内存、过程、文件、应用程序、系统函数库以及配置文件。
Virtuozzo具有动态分区(Dynamic Partitioning)、资源管理(Resource Control)、虚拟化(OS Virtualization)和集管理(Mass Management)四个主要元素。其中，动态分区将物理服务器分割为数百个拥有完整独立主机功能的虚拟服务器VPS；资源控制实现对每一分区的完全隔离；操作系统虚拟化允许VPS及其应用程序在物理服务器之间进行完全透明化的不停机迁移；集中管理可同时轻松管理数千个VPS和数百台物理服务器。这些VPS以最大化的效率共享硬件、软件许可证以及管理资源。
Virtuozzo技术同时支持Linux和Windows平台。Virtuozzo已成为了一种成熟的技术，成功部署在超过10,000台物理服务器上，为应用服务提供超水平的隔离、安全和稳定性等性能。
2 技术原理
Virtuozzo为用户提供虚拟环境(VE)，VE用于安全隔离单个应用或一组相关应用，避免多个应用服务部署在同一台服务器时出现的相互干扰或冲突，使各应用能够完全隔离，和谐相处。Virtuozzo允许在单个物理服务器上创建多个独立的虚拟环境(vE)以实现硬件、软件许可证和管理资源的共享。VE为运行在其中的应用程序提供了完整地虚拟操作系统环境，它拥有自己的注册表、文件系统，进程号，用户名／安全标识符(SID)，TCWIP地址，内核等。所有的系统资源和标识均被虚拟化。
四 基于virtuozzo的虚拟化技术在校园网中的应用
1 基于Virtuozzo的虚拟化技术的实施方案
针对Virtuozzo的虚拟化技术的优势和特点，以陕西师范大学为例，进行服务器的整合和应用，具体实施方案如下。
由于笔者所在的网络信息中心，承担着学校、二级单位的网站托管工作，以前这些网站服务器都需要所属的部门进行自行采购，造成了学校大量的资金投入，另外由于二级单位网络管理人员水平参差不齐，并且没有专门的机房进行服务器的放置和管理，服务器经常宕机、被攻击等，服务器的稳定性和可靠性低。此外，大部分单位服务器利用率仅仅在5％-15％左右，服务器的利用率低，造成了大量硬件资源的浪费。
另外，网络信息中心还配合教务处对学校精品课程建设提供技术支持，目前承担着学校近百门的精品课程网站的托管和管理工作，这些应用就需要购置大量的服务器，这显然是不可行的。
如果采用硬件虚拟化技术则会出现操作系统实例不断增加，导致日常管理和操作复杂化，增加了网络管理人员的工作量。除此之外，应用可持续发展的要求，使得成本和复杂性将难以预计。因此采用Virtuozzo构建虚拟服务器系统，分别为二级单位网站和精品课程网站提供服务，考虑到服务器存储能力有限，存储设备采用的是iSCSI存储设备，通过以太网络传输数据。具体实施方案如图1示：
2 Virtuozzo虚拟服务器的应用分析
(1)应用情况
根据图1的方案，建立四台Virtuozzo虚拟服务器，型号分别是Dell R610；HP DL360 G6。这些服务器都是1u规格可以有效节省空间，推荐购置双核Xeon CPU，4GB物理内存以上的服务器。在服务器上安装Windows2003企业版64位操作系统，部署Parallels Virtuozzo windows 4.6，并通过模版批量建立多个虚拟Windows2003 64位操作系统的VPS主机，每个主机有独立的IP地址，并根据各网站的资源利用情况，进行内存、硬盘等具体配置。
安装部署Virtuozzo时可以参考《Virtuozzo虚拟化软件安装与配置指南》，过程中需要注意以下问题：1、需要直接用光盘安装操作系统，安装后不要打任何Windows补丁，等安装完成后，Virtuozzo会自动下载认为安全的补丁。2、如果开启Windows自带的防火墙，注意开启远程桌面的功能。
存储设备采用的是一台H3C的iSCSI设备，目前存储最热门的技术就是iSCSI技术，它使用以太网协议传送SCSI命令、响应和数据。通过这种方法，ISCSI克服了直接连接存储的局限性，可以跨不同服务器共享存储资源，并可以在不停机状态下扩充存储容量。因此选择这种存储设备进行多应用网站的备份，不仅硬件成本低，操作方便维护成本低，而且扩充性强。
目前，这四台Virtuozzo虚拟服务器，其中两台作为精品课程网站的服务器，目前放置国家级和省级精品课程32门，并且逐年都在递增。另外两台作为二级单位的网站的虚拟服务器，共计放置了56个网站，并确保提供了7X24小时不间断服务。网络管理人员(网络信息中心网管)可以通过三种方式对多台虚拟服务器进行集中管理：命令行、Virtuozzo管理控制台(VZMC)和Virtuozzo控制中心(VZCC)。一般笔者使用的Virtuozzo管理控制台(VZMC)方式，可进行诸如启动、停止、重启、硬盘分区管理、VPS迁移、VPS克隆、备份&还原等各种管理操作。VZMC控制台如图2示：
另外，各个二级网站管理员除了可以使用windows自带的远程桌面工具连接到分配的虚拟主机上进行管理和操作。也可以配有web控制面板(VZPP)对所分配的VPS进行管理和维护，地址为https://IP：4643。VZPP可对VPS进行重起，关机，备份以及重装等操作。
(2)应用成效
1)节省服务器成本，提供高效和方便的集中管理平台。
面对学校不断增加的应用需求，我们采用Virtuozzo虚拟化技术，使各应用相互隔离，控制和减少物理服务器的数量，从而降低了硬件购置成本和运行维护成本，初步估计为学校节省了近30万的资金。
另外，网络管理人员的工作量也大大减轻，Virtuozzo采用操作系统虚拟化技术，虽然每台物理服务器创建了多个VPS，但仅有一套操作系统实例需要维护，
因此仅需要一次更新或安装补丁就能完成所有系统的升级。并且利用VZMC可以进行多个VPS集中管理，操作简单方便。
2)资源实现动态化分配，将服务器利用率最大化。
利用Virtuozzo虚拟化技术，可以实现资源的动态分配，我们可以根据网站规模的大小合理分配硬件磁盘空间，并在运行中检测其内存和CPU的使用情况，进行动态的调整，明显提高了物理服务器及其CPU的资源利用率，将服务器的利用率最大化。以一台作为二级单位网站的虚拟服务器为例，目前在部署了26个虚拟网站的情况下，服务器的CPU使用率平均11％左右，内存占有率平均4I％左右，运行稳定。根据目前的运行情况，预计还能再放置10，15个网站。
3)降低单点故障率，增加了网站的安全性和可靠性。
通过Virtuozzo虚拟化技术将服务器整合，降低了所需要管理的物理服务器数目，减少了单点故障率，使所有的网站全部运行在各自的VPS中，每个VPS之间是完全隔离的，如果其中一个VPS网站宕机或者被攻击，不会影响其他的VPS网站运行，极大提高了网站的安全性。另外，利用Virtuozzo虚拟化技术，可以将VPS服务器迁移到其他物理服务器，使得服务器出问题、升级或维护带来的VPS影响最小化。
4)提供了强大的备份和恢复功能。
Virtuozzo具有自助管理的增量和计划备份功能。其中终端用户(可以是网站的管理人员)就可以进行备份，使得恢复变得快速，服务器可以在无技术支持的情况下重新正常工作。而网络管理员(网络信息中心网管)备份确保VPS、服务器正常工作和应用的连续性。通过这种分级备份的工作，确保服务器安全和可靠的运行。
五 结语
本文提出的Virtuozzo服务器虚拟化方案，已经成功应用于笔者所在大学，目前运行近两年的时间，运行稳定，并取得了良好的效果。
笔者仅仅对Virtuozzo虚拟化技术应用于校园网服务器管理进行了初步的探索和研究，利用其虚拟化技术能达到节约硬件资源，降低成本的作用，为数字化、信息化校园的发展提供硬件保障。但该项技术在实际应用中，还有一定局限性，由于Virtuozzo虚拟化技术实现的是操作系统层面的虚拟化，因此虚拟的操作系统是不可变的，这也局限了某些其他系统的应用服务。另外，如果在安装了Parallels Virtuozzo虚拟化软件的Windows系统上再安装防火墙或防病毒软件等防护软件时，这些防护软件必须是经过Parallels认证的。没有经过Parallels认证的防护软件不能正常的部署、使用。
校园网管理是一项复杂的综合性系统工程，将虚拟化技术引入校园网系统中能够实现服务器的有效利用，提高网络管理的操作性并且提升网络的安全性，将对校园网建设具有重大的意义。
参考文献
[1]谭文辉，利用VMware实现数据中心服务器虚拟化[J].舰船电子工程,2008,(6)：3.
[2]Virtuozzo VPS概述[EB／OL].<.cn／article／2007／1009／A20071009858186 shtml.＞
[3]Virtuozzo面向大型企业解决方案[EB／OL]. [4]Virtuozzo技术解析——和谐应用，资源无界[EB／OL] [5]高新成，校园网服务器集群和备份技术应用研究[J].长江大学学报(自然科学版)，2009,(12)：3. [6]鲁松，计算机虚拟化技术及应用[M].北京：机械工业出版社，2008. [7]薛滨瑞，刘广基于Virtuozzo虚拟化服务器的精品课程管理平台建设研究[J].中国教育信息化，2008,15：2. [8]杨晨，刘亚凤，朱雪蕾，基于Virmozzo的校园网服务器虚拟化管理[J].电脑知识与技术,2009,(10)：1-2. [9]吴海洪，郑民，张伟胜，基于VMware的校园网服务器虚拟化管理[J]，计算机与信息技术,2009,(10)：1-2.