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摘 要：教务管理系统在高校教学管理工作中起到重要的中枢作用，因此越来越受到教学管理部门的重视。Hyper-V 3.0虚拟化技术不仅能提高服务器硬件资源的利用率，还能增强系统的稳定性和安全性、降低管理成本，有利于弥补管理系统本身存在的不足之处，因此非常适合高校用来部署教务管理系统。
关键词：虚拟化；Hyper-V 3.0；教务管理系统
中图分类号：TP399
随着高校信息化程度的不断提高，教务管理系统在完善教学管理模式、提高日常工作效率、深化教学改革等方面起到越来越重要的作用。教务管理系统不仅在日常教学活动过程中起到重要的中枢作用，同时也保存了学生成绩、学生评教、教学任务等重要数据，因此相关服务器的性能、稳定性、安全性等方面越来越受到教务管理部门的重视。
1 部署教务管理系统的常见问题
虽然部署教务管理系统从技术角度来看难度不大，可是从系统稳定性、管理成本等角度考虑，很多高校在实际工作中仍存在一些共性的问题，主要体现在四个方面：
1.1 服务器数量多。考虑到服务器的性能和数据的安全性，部署教务管理系统通常需要三到四台服务器，例如：Web服务器（应用服务器）、数据库服务器、数据备份服务器等。
1.2 稳定性不足。教务管理系统不仅在日常教学活动过程中起到重要的中枢作用，同时也保存了很重要的数据资料，因此稳定性和安全性至关重要。而当前很多教务管理系统仅依赖自身的功能设计难以做到尽善尽美，系统一旦崩溃难以短时间内恢复运行。
1.3 系统之间缺乏独立性。高校教学管理部门有不少管理软件采用了B/S或C/S的架构，如考试报名系统、状态数据采集系统、试题管理系统等。如果把各类系统安装在同一台服务器上，不仅对教务管理系统的性能产生影响，同时也存在安全隐患。有些软件系统使用的频率很低（如考试报名系统），若是为每个系统单独购置一台物理服务器，不仅耗费财力也不便于管理。
1.4 硬件资源利用率不平衡。例如，学生选课期间Web服务器的负荷很重，对服务器内存有很高的要求，而其他大部分时间则处于空闲状态。如果按高并发量的标准购置物理服务器则很浪费。
由于部署服务器集群和存储阵列的成本昂贵，对技术要求也较高，因此不少高校通过部署虚拟机的方式来解决上述问题。
2 采用Hyper-V3.0部署教务管理系统的优势
虚拟化技术可以分为两种类型：裸金属架构和寄居架构。其中寄居架构虚拟化技术虽然安装简便，但存在耗费硬件资源、过度依赖宿主系统等问题，因此不太适用于对安全性、稳定性要求较高的教务管理系统。本文所述的Hyper-V 3.0是由微软开发的虚拟化产品，主要有以下特点：
2.1 性能稳定。采用裸金属架构的虚拟化技术，虚拟化层直接运行在硬件层上，一般情况下，虚拟机的性能和物理服务器相差不大。
2.2 具有较高的安全性。Hyper-V3.0提供了副本、动态迁移等多种技术来增强服务器的稳定性和可恢复性。
2.3 具有较高的兼容性。相对于其他裸金属的架构的虚拟机而言，Hyper-V 3.0只要求物理机上运行的操作系统安装驱动程序，而虚拟化层不需要设备驱动。因此进一步降低了虚拟机的管理难度。
2.4 充分利用硬件资源。Hyper-V3.0的动态内存技术能针对不同虚拟机所指定的内存范围内，根据虚拟机中的应用优先级来自动调整虚拟机对物理内存的占用大小。
因此从维护成本、系统稳定性和可操作性等方面来看，Hyper-V 3.0比较适合高校用来部署教务管理系统。
3 Hyper-V 3.0在部署系统中的实际应用
根据Hyper-V 3.0的特点，我们使用三台中等配置的物理服务器（CPU：Inter E7-4830 2.13Ghz*2；内存：128G）部署教务管理系统及其他相关的软件系统（见图1）：
图1
从图1的结构来看，1号物理服务器具有两块物理网卡，通过PAT（端口地址转换）把唯一的外网地址映射给需要外部访问的虚拟服务器（如Web服务器、应用服务器等）；数据库虚拟服务器和备份虚拟服务器分别部署在2号、3号物理服务器上，外网无法直接访问；除此之外，1号物理服务器部署的所有虚拟服务器在2号、3号物理服务器至少有一个对应的镜像服务器。
采用该方法部署教务管理系统有以下优点：
（1）硬件资源具有很高的利用率。原有的软件系统全部整合到三台物理服务器中，通过动态内存技术充分利用硬件资源。例如，我们给Web虚拟服务器设置了默认4G、最大64G的内存范围。一方面能充分满足学生选课过程中高并放量的需要；另一方面，能保障其他虚拟机的平稳运行。
（2）系统具备较好的稳定性。即使没有部署集群系统和存储阵列，服务器仍具有较好的快速恢复能力。从实际工作过程中来看，通过Hyper-V 3.0的副本和动态迁移技术，通常30分钟之内就可以修复崩溃的系统。需要注意的是，由于数据库服务器数据量较大，使用副本技术建立镜像服务器没有特别的优势，因此在3号服务器中建立备份服务器才能充分满足数据安全性的需要。
（3）系统之间保持一定的独立性。由于每台虚拟服务器只部署一个软件系统，系统之间不存在干扰。即使应用服务器出现崩溃，只需要对该服务器进行恢复，而对其他虚拟服务器没有任何影响。
（4）系统具备很灵活的扩展性。在物理服务器硬件能够支持的前提下，部署其他软件系统只需要新增虚拟服务器即可，非常适合那些等不及政府采购而又需要紧急使用的软件系统。
4 结束语
我们通过实践发现利用Hyper-V 3.0来部署教务管理系统能使系统在管理成本、并发性、稳定性、易维护性等方面取到一个较好的平衡点。特别是Hyper-V 3.0的副本功能可以在不使用任何共享存储或阵列的情况下建立虚拟镜像服务器，大大降低了成本。需要注意的是，虽然Hyper-V3.0的虚拟化层不需要设备驱动，提高了兼容性，可是所带来的弊端也很明显：处于“控制层”的操作系统一旦崩溃有可能导致该物理服务器上的虚拟机同时崩溃。虽然通过建立镜像服务器可以较好的解决这一问题，但仍需要随时做好控制层操作系统的更新和维护。
参考文献：
[1]马博峰.Windows Server 2012 Hyper-V虚拟化部署与管理指南[M].北京：机械工业出版社，2014.
[2]胡嘉玺.企业级虚拟机应用实战：玩转VMware VI?Hyper-V R2?Xen Server[M].北京：电子工业出版社，2009.
[3]韩寓.服务器虚拟化技术研究与分析[J].电脑知识与技术，2011（07）.
[4]姜建峰.服务器虚拟化技术在数字化校园中的应用[J].江苏经贸职业技术学院学报，2011（02）.
[5]李刚健.基于虚拟化技术的云计算平台架构研究[J].吉林建筑工程学院学报，2011（02）.
作者简介：陶凌云（1981.06-），男，杭州人，助理研究員，本科，主要研究方向：教学管理、计算机应用。
作者单位：浙江经贸职业技术学院，杭州 310018
基金项目：浙江省教育厅科研资助项目（项目编号：Y201328264）基于Hyper-V虚拟化技术的教学管理平台部署及效益分析。
关键词：虚拟化；Hyper-V 3.0；教务管理系统
中图分类号：TP399
随着高校信息化程度的不断提高，教务管理系统在完善教学管理模式、提高日常工作效率、深化教学改革等方面起到越来越重要的作用。教务管理系统不仅在日常教学活动过程中起到重要的中枢作用，同时也保存了学生成绩、学生评教、教学任务等重要数据，因此相关服务器的性能、稳定性、安全性等方面越来越受到教务管理部门的重视。
1 部署教务管理系统的常见问题
虽然部署教务管理系统从技术角度来看难度不大，可是从系统稳定性、管理成本等角度考虑，很多高校在实际工作中仍存在一些共性的问题，主要体现在四个方面：
1.1 服务器数量多。考虑到服务器的性能和数据的安全性，部署教务管理系统通常需要三到四台服务器，例如：Web服务器（应用服务器）、数据库服务器、数据备份服务器等。
1.2 稳定性不足。教务管理系统不仅在日常教学活动过程中起到重要的中枢作用，同时也保存了很重要的数据资料，因此稳定性和安全性至关重要。而当前很多教务管理系统仅依赖自身的功能设计难以做到尽善尽美，系统一旦崩溃难以短时间内恢复运行。
1.3 系统之间缺乏独立性。高校教学管理部门有不少管理软件采用了B/S或C/S的架构，如考试报名系统、状态数据采集系统、试题管理系统等。如果把各类系统安装在同一台服务器上，不仅对教务管理系统的性能产生影响，同时也存在安全隐患。有些软件系统使用的频率很低（如考试报名系统），若是为每个系统单独购置一台物理服务器，不仅耗费财力也不便于管理。
1.4 硬件资源利用率不平衡。例如，学生选课期间Web服务器的负荷很重，对服务器内存有很高的要求，而其他大部分时间则处于空闲状态。如果按高并发量的标准购置物理服务器则很浪费。
由于部署服务器集群和存储阵列的成本昂贵，对技术要求也较高，因此不少高校通过部署虚拟机的方式来解决上述问题。
2 采用Hyper-V3.0部署教务管理系统的优势
虚拟化技术可以分为两种类型：裸金属架构和寄居架构。其中寄居架构虚拟化技术虽然安装简便，但存在耗费硬件资源、过度依赖宿主系统等问题，因此不太适用于对安全性、稳定性要求较高的教务管理系统。本文所述的Hyper-V 3.0是由微软开发的虚拟化产品，主要有以下特点：
2.1 性能稳定。采用裸金属架构的虚拟化技术，虚拟化层直接运行在硬件层上，一般情况下，虚拟机的性能和物理服务器相差不大。
2.2 具有较高的安全性。Hyper-V3.0提供了副本、动态迁移等多种技术来增强服务器的稳定性和可恢复性。
2.3 具有较高的兼容性。相对于其他裸金属的架构的虚拟机而言，Hyper-V 3.0只要求物理机上运行的操作系统安装驱动程序，而虚拟化层不需要设备驱动。因此进一步降低了虚拟机的管理难度。
2.4 充分利用硬件资源。Hyper-V3.0的动态内存技术能针对不同虚拟机所指定的内存范围内，根据虚拟机中的应用优先级来自动调整虚拟机对物理内存的占用大小。
因此从维护成本、系统稳定性和可操作性等方面来看，Hyper-V 3.0比较适合高校用来部署教务管理系统。
3 Hyper-V 3.0在部署系统中的实际应用
根据Hyper-V 3.0的特点，我们使用三台中等配置的物理服务器（CPU：Inter E7-4830 2.13Ghz*2；内存：128G）部署教务管理系统及其他相关的软件系统（见图1）：
图1
从图1的结构来看，1号物理服务器具有两块物理网卡，通过PAT（端口地址转换）把唯一的外网地址映射给需要外部访问的虚拟服务器（如Web服务器、应用服务器等）；数据库虚拟服务器和备份虚拟服务器分别部署在2号、3号物理服务器上，外网无法直接访问；除此之外，1号物理服务器部署的所有虚拟服务器在2号、3号物理服务器至少有一个对应的镜像服务器。
采用该方法部署教务管理系统有以下优点：
（1）硬件资源具有很高的利用率。原有的软件系统全部整合到三台物理服务器中，通过动态内存技术充分利用硬件资源。例如，我们给Web虚拟服务器设置了默认4G、最大64G的内存范围。一方面能充分满足学生选课过程中高并放量的需要；另一方面，能保障其他虚拟机的平稳运行。
（2）系统具备较好的稳定性。即使没有部署集群系统和存储阵列，服务器仍具有较好的快速恢复能力。从实际工作过程中来看，通过Hyper-V 3.0的副本和动态迁移技术，通常30分钟之内就可以修复崩溃的系统。需要注意的是，由于数据库服务器数据量较大，使用副本技术建立镜像服务器没有特别的优势，因此在3号服务器中建立备份服务器才能充分满足数据安全性的需要。
（3）系统之间保持一定的独立性。由于每台虚拟服务器只部署一个软件系统，系统之间不存在干扰。即使应用服务器出现崩溃，只需要对该服务器进行恢复，而对其他虚拟服务器没有任何影响。
（4）系统具备很灵活的扩展性。在物理服务器硬件能够支持的前提下，部署其他软件系统只需要新增虚拟服务器即可，非常适合那些等不及政府采购而又需要紧急使用的软件系统。
4 结束语
我们通过实践发现利用Hyper-V 3.0来部署教务管理系统能使系统在管理成本、并发性、稳定性、易维护性等方面取到一个较好的平衡点。特别是Hyper-V 3.0的副本功能可以在不使用任何共享存储或阵列的情况下建立虚拟镜像服务器，大大降低了成本。需要注意的是，虽然Hyper-V3.0的虚拟化层不需要设备驱动，提高了兼容性，可是所带来的弊端也很明显：处于“控制层”的操作系统一旦崩溃有可能导致该物理服务器上的虚拟机同时崩溃。虽然通过建立镜像服务器可以较好的解决这一问题，但仍需要随时做好控制层操作系统的更新和维护。
参考文献：
[1]马博峰.Windows Server 2012 Hyper-V虚拟化部署与管理指南[M].北京：机械工业出版社，2014.
[2]胡嘉玺.企业级虚拟机应用实战：玩转VMware VI?Hyper-V R2?Xen Server[M].北京：电子工业出版社，2009.
[3]韩寓.服务器虚拟化技术研究与分析[J].电脑知识与技术，2011（07）.
[4]姜建峰.服务器虚拟化技术在数字化校园中的应用[J].江苏经贸职业技术学院学报，2011（02）.
[5]李刚健.基于虚拟化技术的云计算平台架构研究[J].吉林建筑工程学院学报，2011（02）.
作者简介：陶凌云（1981.06-），男，杭州人，助理研究員，本科，主要研究方向：教学管理、计算机应用。
作者单位：浙江经贸职业技术学院，杭州 310018
基金项目：浙江省教育厅科研资助项目（项目编号：Y201328264）基于Hyper-V虚拟化技术的教学管理平台部署及效益分析。