ESXI与INTEL虚拟化技术在实训教学中的应用

【摘要】一方面计算机硬件更新，将不再对一些老的操作系统提供完善的支持，另一方面一部分高职院校在使用的实训模拟环境软件新老并存，一些特定的软件只能运行在WINDOWS 2000 Server或WINDOWS 2003 Server的系统之上，无法很好的移植到新的计算机上。本文将通过对服务器级虚拟化技术的讲解，既能良好的解决上面的问题，还能起到节约资金的作用，将分布在多台服务器上的软件集中到一台计算机上进行统一管理。

【关键词】ESXI 实训模拟软件 企业虚拟化

【中图分类号】G71 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）04-0153-02

在高职院校，实训是每个学期在校学生进行一个学期所学知识检验的一种方式，几乎涵盖了学院的各个专业。这其中一部分实训都和计算机有着紧密的联系，有些专业实训的方法就是学院采购相关的环境模拟软件，安装在计算机上，学生通过网络集中访问服务器的形式进行实训。这些模拟软件对运行的操作系统都有一定的要求，买得较早的软件运行在WINDOWS 2000或WINDOWS 2003的计算机上，较新的一般都要求运行在WINDOWS 2008 SERVER的系统之上。但随着计算机硬件技术的不断更新，硬件平台对老式操作系统不再提供官方支持，如INTEL 的E5 至强系列平台，虽然第三方的驱动能安装成功，但是也有运行稳定性的隐患。

传统的软件安装管理模式总是服务器与软件进行一对一的绑定。 因为，各种实训软件之间如果盲目的装在一台服务器上，可能会造成环境配置、动态链接库、数据库版本上的冲突，最后软件运行出现千奇百怪的错误。但这种传统的绑定模式，使得软件无法复用硬件资源，容易造成硬件资源性浪费。由于服务器不断增多，管理的复杂度也不断加大。所以人们希望在传统模式与节省人力物力方面找到一个平衡点。

企业虚拟化技术的出现，为以上问题带来了一个良好的解决方案。服务器虚拟化使得操作系统不再直接与实际硬件打交道，使用物理服务器转换为逻辑服务器的概念，形成逻辑层和物理层分离的横向结构，不仅可以利用硬件资源，工作人员的管理效率也大大提高。

虚拟化技术最早出在SUN平台上，只是最近几年X86平台的虚拟化技术才慢慢成熟起来。而我们高职院校的服务器主要都是X86平台的，虚拟化产品一般分为桌面级和服务器级，桌面级的有VMware公司的Workstation版软件，与ORACLE公司的VM VirtualBox系列等其它软件，这一级别软件需要通过平台支持，比如先得安装一个独立操作系统（如Windows系列操作系统平台），这样的安装方式运行效率低下，只适合个人计算机实验使用。另一方面就是服务器级虚拟化软件，目前用得较多的有VMware公司的ESX SERVER系列与XenServer服务器软件。几年前虽然服务器级虚拟化系统已经摆脱了依靠软件进行虚拟化的工作方式，改用二进制/翻译的方式进行工作，但工作开销还是显得过大了。

时至今日，虚拟化技术终于有突破性能的进展，从软件化虚拟化深入到处理器级的虚拟化，这样就给虚拟化提供了硬件级支持。这里做出突出贡献的就是X86平台的Intel VT-x技术。VT-X技术提供了两套窗体技术，使得VM能有效的在Ring 0-Ring 3之间切换，做好虚拟机的隔离的同时，又解决了性能问题。但我们知道，光解决一个处理器级虚拟化是不够的，因为众所周知，CPU运行很快，但周边IO设备特别是服务器上内存，网络等跟不上处理速度。以往I/O设备虚拟化主要是采用模拟方式或者软件接口方式，因此性能上很容易成为瓶颈，今天Intel 又提出了针对IO的虚拟化技术VT-d（图1）， Intel VT-d技术是一种基于North Bridge北桥芯片（或者按照较新的说法：MCH）的硬件辅助虚拟化技术，通过在北桥中内置提供DMA虚拟化和IRQ虚拟化硬件，实现了新型的I/O虚拟化方式，Intel VT-d能够在虚拟环境中大大地提升 I/O 的可靠性、灵活性与性能。I/O虚拟化的关键在于解决I/O设备与虚拟机数据交换的问题，而这部分主要相关的是DMA直接内存存取，以及IRQ中断请求，只要解决好这两个方面的隔离、保护以及性能问题，就是成功的I/O虚拟化。

有了以上企业级虚拟化技术的良好支持，为我们建造高职院校虚拟化实训平台打下良好的基础。我们在这里选用VMWare公司的ESXI系列服务器级系统，ESXI系统自身包含LINUX内核，有着高可靠性和安全性、简化部署和配置、减少管理开销等优点，机械盘、U盘都可以安装。而且ESXI既可以安装在专用服务器上也可以安装在普通的个人计算机上。但安装在个人计算机上时，由于ESXI对网卡有较高的要求，个人计算机安装时要对安装包进行手动改造才能成功。

我们选用的服务器方案是戴尔PowerEdge 12G R720（Xeon E5-2609/32GB/300GB*3）系列服务器，一台服务器大约可以虚拟四台物理机。其中2G内存保留给ESXI自己系统使用，其它30G都可以分给虚拟机，方案如图2。

如图所示，我们可以将新旧不同的各种服务器系统集中到几台高配置的服务器上，由统一的软件界面进行管理，主机少的话用vSphere Client即可，当主机多的话，又有外部存储设备时就用VMware vCenter。使用了以上改造方案以后，现代教育中心技术人员维护服务器的工量大大的降低了，只需要通过一台客户机即可连接管理任何一台ESXI主机。并且ESXI中的虚拟机可很方便的导出，能快速的进行服务器之间的移植。

在计算机技术日新月异的今天，只要我们合理的利用新技术，就能够有效的提高高职院校的实训教学工作效率，降低硬件上的投资，把服务器维护人员从繁重的维护工作中解放出来，能专注于软件环境上的管理。

参考文献：

[1] 王春海. VMware虚拟化与云计算应用案例详解.中国铁道出版社，2013-11-1.

[2] 何坤源. VMware vSphere 5.0虚拟化架构实战指南. 人民邮电出版社，2014-1-1.

[3] 任永杰. KVM虚拟化技术：实战与原理解析. 机械工业出版社，2013-10-1.