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摘 要 省级电大教务管理系统是维系各教学中心与电大的重要枢纽,也是教学中心正常教学、管理的重要保障,针对目前教务管理系统出现的诸多问题,本文提出服务器虚拟化解决方案,为学校各项网络业务服务提供新的机遇.
关 键 词 教务管理系统 虚拟化 服务器虚拟化
中图分类号：G647 文献标识码：A
Application of Virtualization Technology in Hebei Open
University Educational Management System
ZHAO Xinnan[1], XING Shibin[2], FENG Hongchan[1]
（[1] Baoding Radio & Television University, Baoding, Hebei 071051；
[2] Hebei Radio and TV University, Shijiazhuang, Hebei 050080）
Abstract Provincial TV educational management system is to maintain each teaching center, and an important hub for Central Radio and TV, but also teaching centers normal teaching, it is important to protect management, for the current educational administration system has many problems, this paper presents a server virtualization solution, provide new opportunities for for the school items work services.
Key words educational management system； virtualization； server virtualization
广播电视大学系统是个庞大的教学体系,开设专业齐全,教学资源零散而丰富,面向对象更是遍布全国各地,这就需要一个管理便捷、运维融合的开放管理系统.对上传下达的省级电大而言,省版教务管理系统是维系各教学点和电大的重要枢纽.目前以河北电大为基础的河北开放大学正在筹建实施阶段,虚拟化技术可以将省校硬软件资源和环境进行逻辑化,大大简化教务管理人员的工作方式,提供工作效率,为学校教务系统的发展带来了新的机遇.
1.河北省电大教务管理系统的运行模式
目前河北电大使用的教务管理系统采用J2EE技术开发,是基于B/S结构分布式Web应用系统,涵盖教务、学籍、考务三大主要功能模块,涉及课程及教学资源、专业规则、学籍、考务、成绩、毕业审核等内容.现在河北电大下设141个教学点,注册在籍学生115809人,开设专业54个,管理课程1058门.
整个教务管理系统分为两级平台,实行四级管理,分为五类用户.两级平台即在物理结构上分为和省两级,由电大和省电大安装服务器,提供网络宽带和技术支持,市县级电大只需登录浏览器访问进行操作.、省、教学点这就可以完成教务管理的绝大部分功能,市级管理功能被弱化.、省、市、教学点、学生五类用户通过浏览器登陆各自平台,来实现对相应平台功能的操作.
教务管理系统服务器是单机运行,该教务系统承担多用户的能力比较弱,在课程注册和报考的用户高峰期,CPU使用率接近100%,经常造成服务器无响应等问题,需重启服务器,造成工作延误.一旦服务器硬件或系统出现故障,短时间内无法修复,将影响全省正常教务管理工作.
2.虚拟化技术
虚拟化是一种逻辑角度分配资源的技术,通常指计算元件在虚拟的基础上运行,也就是将计算机的硬件资源或软件环境进行逻辑化,消除其物理的限制,从而更加方便地转换资源,扩大容量,简化配置过程.通过配置一至两台物理服务器,可以虚拟出若干台专用服务器,从使用角度看,每台服务器各自独立,从管理角度看,服务器统一进行维护.
虚拟化技术目前主要指CPU虚拟化、内存虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化.通过虚拟化技术将大量的硬件差异抹除,将零散的资源在逻辑上变成一个大资源池,使CPU、内存、存储资源都得到统一,通过一个中心的管理平台,对所有资源进行统一调配,最大程度降低管理的复杂度.
服务器虚拟化有多种定义,但核心思想是一致的,即通过区分资源的优先次序,并随时随地将服务器资源分配给最需要它们工作负载来简化管理和提高效率,从而减少为单个工作负载峰值而储备的资源.从这个角度考虑,虚拟化技术可以通过两个方向来帮助服务器合理地分配资源,一个方向是把一个物理的服务器虚拟成若干个独立的逻辑服务器,另一个方向就是把若干分散的物理服务器虚拟为一个大的逻辑服务器.
3.虚拟化技术在河北开放大学教务系统的应用
河北电大目前共使用服务器15台,支撑10个应用平台在运行,相对于教务管理系统服务器,其他业务的系统的服务器利用率不高,大部分服务器CPU使用率不超过10%,磁盘剩余空间很大,造成硬件资源严重浪费.
在整个办公网络,每个服务器都是单机运行,没有热备,一旦服务器硬件或系统出现故障,就会直接影响正常办公使用.如果需要将数据进行迁移,则需要重新搭建业务系统,工作量大,难度也很大.
为解决诸多问题,需要有效整合服务器资源.虚拟化技术能提升现有服务器的利用率,合理动态分配物理资源,提高系统的可管理性、降低服务成本,提高服务器的使用效率,解决应用系统单点故障,提高业务连续性,改善各业务系统运行及维护状态. 整个虚拟化平台主要由两种不同功能的物理机组成,一种是提供计算机资源的普通物理机服务器,另一种是装载平台管理系统的物理机服务器.所有物理机之间都通过路由器或交换机等网络设备进行连接,实现节点互通.如图1所示.
图1 服务器虚拟化平台示意图
在整个虚拟化平台中,管理中心是整个平台的核心,主要负责虚拟机的创建和删除、物理资源的管理、虚拟资源池化处理、监控物理机和虚拟机的运行,当虚拟机资源出现紧张,能及时从资源池中临时抽调资源添加到虚拟机中,当物理机出现故障时,能将业务迁移到其他闲置的物理机上,从而保证整个虚拟平台各业务的顺利进行.
在整个虚拟化平台中,利用一台服务器做存储备份,提高整个平台的安全性.在虚拟平台运行时,可能会出现部分虚拟机任务过重,而一部分虚拟机基本没有任务的情况,这就需要使用一台服务器做负载均衡,负责对各虚拟机的负载进行分析,选择出当前负载最低的虚拟机,并通知管理中心进行任务分配,从而实现网络负载均衡和容错处理.通过负载均衡,在教务管理系统运行中如果遇到用户高峰期CPU无法响应情况下,虚拟化平台可以及时调用资源池中其他空闲资源弥补不足,保障教务管理系统的顺利运行.
由于虚拟化平台作为服务器使用,再利用一台服务器建立DNS服务和数据存储服务,来对整个平台的网络通过地址和主机名称进行统筹管理.
总之,虚拟化技术对教务管理系统的发展应用提供了新的机遇,对整个学校的办公网络服务、教学改革产生了巨大的影响.通过搭建服务器虚拟化平台,服务器的利用率大幅提高,专门的存储热备设备提高了系统的安全性和容灾性能,搭建新业务平台不再依赖硬件,只需在管理中心部署虚拟机即可提供服务,大大降低了后期的投入.
基金项目：2013年河北省高等学校人文社会科学研究青年基金项目《虚拟化技术在河北开放大学教务管理系统中应用研究》（SQ131017）