吳士杰等

摘要：隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展應(yīng)用，計算機試驗逐漸成為現(xiàn)今計算機教學(xué)的職稱，因此高可用性計算機實驗室的配置和管理也顯得愈發(fā)重要，該文通過介紹計算機實驗室高可用性的檢查點和要求，得到高可用性計算機試驗配置和管理的要點。

關(guān)鍵詞：可用性；計算機實訓(xùn)室；配置和管理

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）04-0194-02

信息系統(tǒng)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)的應(yīng)用越來越廣，如何提高計算機系統(tǒng)的高可用性成為建設(shè)穩(wěn)健的計算機算系統(tǒng)的首要任務(wù)之一，同時也是高可用性計算機實驗室配置和管理的核心。

1 計算機實訓(xùn)室高可用性的檢查點及相關(guān)要求

1.1 計算機系統(tǒng)的可用性

衡量計算機系統(tǒng)的可用性，可以采用平均無故障時間來衡量，即即計算機系統(tǒng)平均能夠正常運行多長時間，才發(fā)生一次故障，可見平均無故障時間越長，計算機系統(tǒng)可用性越高，一般情況下，會通過容錯可用性、極高可用性、具有故障自動恢復(fù)能力的可用性、高可用性和商品可用性所顯示出的數(shù)值來衡量計算機系統(tǒng)的可用性。通過硬件冗余或軟件的方法都可以從很大程度上提高系統(tǒng)的可用性。硬件冗余主要是通過在系統(tǒng)中維護多個冗余部件如硬盤、網(wǎng)線等來保證工作部件失效時可以繼續(xù)使用冗余部件來提供服務(wù)；而軟件的方法是通過軟件對集群中的多臺機器的運行狀態(tài)進行監(jiān)測，在某臺機器失效時啟動備用機器接管失效機器的工作來繼續(xù)提供服務(wù)。

1.2 數(shù)據(jù)的高可用性

隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機技術(shù)在社會、生活等各個方面的應(yīng)用也越來越廣泛，在為人們帶來便利的同時，所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)也極具增加，因此數(shù)據(jù)存儲也成為了影響計算機技術(shù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)之一，特別是計算機技術(shù)在金融、電信、醫(yī)療等需要大量數(shù)據(jù)的行業(yè)內(nèi)的發(fā)展應(yīng)用，數(shù)據(jù)可用性對整個行業(yè)的發(fā)展起到了重要作用，可見數(shù)據(jù)可用性是關(guān)系著高可用系統(tǒng)的關(guān)鍵因素。

一般情況，通過分析數(shù)據(jù)存儲路勁可以發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)傳輸主要經(jīng)過三個部分：一是存儲系統(tǒng)，存儲系統(tǒng)是數(shù)據(jù)存儲的中介，對數(shù)據(jù)可用性具有直接影響；；二是應(yīng)用系統(tǒng)，由于應(yīng)用系統(tǒng)主要是對數(shù)據(jù)進行消費，因此應(yīng)用系統(tǒng)對數(shù)據(jù)可用性不存在太大的影響；三是I/O 子系統(tǒng)，I/O 子系統(tǒng)主要是用于連接存儲系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)，I/O 子系統(tǒng)主要構(gòu)成包括：主機總線、SCSI 外部總想、網(wǎng)絡(luò)連接等，I/O 子系統(tǒng)對數(shù)據(jù)可用性起到了關(guān)鍵作用，若I/O 子系統(tǒng)發(fā)生了故障，數(shù)據(jù)不管存在與否是，數(shù)據(jù)都是不可用的。

綜合上述，可見保障數(shù)據(jù)可用性的核心就在于存儲系統(tǒng)和I/O 子系統(tǒng)，同時由于數(shù)據(jù)應(yīng)用的需求，所以保障數(shù)據(jù)可用性的主要問題，就是從存儲系統(tǒng)開始就保證數(shù)據(jù)的可用性。從存儲系統(tǒng)著手保證數(shù)據(jù)的可用性，從設(shè)備的角度，可以采用RAID、NAS、SAN 來進行數(shù)據(jù)的存儲而從數(shù)據(jù)存儲方法角度，數(shù)據(jù)存儲可以采用備份、熱備份、異地備份、不同介質(zhì)之間的互備份等辦法，在數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)開始保證數(shù)據(jù)的可用性。同時隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合，數(shù)據(jù)存儲逐漸向虛擬化和告訴互聯(lián)趨勢發(fā)展，并通過綜合存儲設(shè)備和存儲方法來保證數(shù)據(jù)的可用性，現(xiàn)階段，高可用系統(tǒng)一般都采用RAID 或者存儲網(wǎng)絡(luò)來進行數(shù)據(jù)存儲。

1.3 硬件的高可用性

1.3.1 故障檢測技術(shù)

為保證系統(tǒng)的高可用性，應(yīng)在可能出現(xiàn)故障的系統(tǒng)各個組成部件上，在故障發(fā)生前，及時發(fā)現(xiàn)故障，或者在故障發(fā)生后快速及時的發(fā)現(xiàn)故障，并作出相應(yīng)的反應(yīng)，就必須采用故障檢測技術(shù)，對你系統(tǒng)中各節(jié)點的狀態(tài)信息以及系統(tǒng)中各個軟硬件的狀態(tài)信息進行檢測，這樣就可以保證若系統(tǒng)某一部分出現(xiàn)故障，可以及時進行處理，保證系統(tǒng)的可用性。

1.3.2 心跳技術(shù)

心跳技術(shù)原理最核心的部分主要包括：心跳監(jiān)測部分和資源接管部分，心跳監(jiān)測可以通過網(wǎng)絡(luò)鏈路和串口進行，而且支持冗余鏈路，它們之間相互發(fā)送報文來告訴對方自己當(dāng)前的狀態(tài)，如果在指定的時間內(nèi)未受到對方發(fā)送的報文，那么就認為對方失效，這時需啟動資源接管模塊來接管運 行在對方主機上的資源或者服務(wù)。

1.4 軟件的高可用性

1.4.1 進程檢查點技術(shù)

實現(xiàn)系統(tǒng)恢復(fù)主要應(yīng)用技術(shù)是檢查點技術(shù)和回滾恢復(fù)技術(shù)，檢查點技術(shù)在發(fā)生錯誤時，檢查點技術(shù)會使得出現(xiàn)錯誤或受到影響的進程從最后一次保存的檢查點開始運行。回滾恢復(fù)技術(shù)是在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，通過之前在系統(tǒng)正常運行是設(shè)置的檢查點，保存的系統(tǒng)當(dāng)時的運行狀態(tài)和記錄跟蹤的進程，使得系統(tǒng)從檢查點處開始重新執(zhí)行，更大程度的進行系統(tǒng)恢復(fù)，從而保證系統(tǒng)的可用性。

1.4.2 進程遷移技術(shù)

進程遷移就是將一個進程從當(dāng)前位置移動到指定的處理器上。它的基本思想是在進程執(zhí)行過程中移動它，使得它在另一個計算機上繼續(xù)存取它的所有資源并繼續(xù)運行，而且不必知道運行進程或任何與其它相互作用的進程的知識就可以啟動進程遷移操作，這意味著遷移是透明的。某節(jié)點出現(xiàn)故障時，通過將進程遷移到其它節(jié)點繼續(xù)恢復(fù)運行，這將極大的提高系統(tǒng)的可靠性和可用性。

2 高可用性實訓(xùn)室的配置及管理

2.1 計算機輔助教學(xué)系統(tǒng)的建立

80年代末，多媒體計算機一出現(xiàn)就迅速進入了教育領(lǐng)域，給計算機輔助教學(xué)帶來了革命。多媒體并不是簡單的媒體組合，而是多種媒體有機地組合成統(tǒng)一的系統(tǒng)，其總體功能要強于各種媒體功能之和，計算機輔助教學(xué)系統(tǒng)就是在這一教輔需求下產(chǎn)生的，簡稱CAI，CAI一般可分為計算機硬件、系統(tǒng)軟件和課程軟件三部分。其中軟件系統(tǒng)包括操作系統(tǒng)、語言處理系統(tǒng)、各種工具軟件和寫作系統(tǒng)。工具軟件是指為了幫助和支持CAI課件的開發(fā)，提高CAI課件的質(zhì)量，完成某種特定功能的專用軟件，如文字處理工具、表格處理工具、圖形處理工具和動畫制作工具等。課件寫作系統(tǒng)是一種為了免除教師學(xué)習(xí)程序設(shè)計語言而設(shè)計的應(yīng)用軟件。教師只要根據(jù)屏幕提示輸入相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容、各個單元之間的連接關(guān)系、問題與答案等，系統(tǒng)就能自動生成課件。這種課件寫作系統(tǒng)大大減輕了教師編程的負擔(dān)，有利于CAI的推廣。我們推薦PowerPoint、Authorware兩種軟件，簡便實用。

CAI的另一組成是課程軟件，它是教師或程序設(shè)計人員根據(jù)教學(xué)要求，用計算機語言或課件寫作系統(tǒng)編制的教學(xué)應(yīng)用軟件。課件反映了教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標、教學(xué)策略和教學(xué)經(jīng)驗。

2.2 可控上網(wǎng)

可控性是指對學(xué)生的上網(wǎng)情況進行控制，防止學(xué)生私自上網(wǎng)，為實行可控上網(wǎng)，需要考慮多個計算機試驗對上網(wǎng)時間段的安排，并將所有實行網(wǎng)絡(luò)控制的計算機實現(xiàn)聯(lián)系組成一個大的局域網(wǎng)，進而控制學(xué)生的實際上網(wǎng)情況。而建立計算機實驗室的可控上網(wǎng)，需用通過軟件對多個計算機實驗室的上網(wǎng)時間進行管理控制，同時為防止學(xué)生私自上網(wǎng)，瀏覽外部網(wǎng)站，還需要通過軟件對學(xué)生的上網(wǎng)瀏覽網(wǎng)址進行管理控制，從而達到計算機實驗室的可控上網(wǎng)。

2.3 局域網(wǎng)的配置

首先每一個計算機實驗室均需配置一臺二層交換機，并配置一臺網(wǎng)管交換機，主要是用于個計算機實驗室、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等之間的連接。同時服務(wù)器集群壞將多個網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器連接一起并促成一個虛擬的服務(wù)器，從而可以相應(yīng)來自于計算機實驗室用戶的需求。

2.4 封閉學(xué)生機的USB接口

為保障計算機實驗室的高可用性，應(yīng)封閉學(xué)生機的USB接口，還可以設(shè)置SETUP密碼，通過這種辦法，對其進行強制性管理，進而保護計算機實驗室局域網(wǎng)的安全，進而保證計算機實驗室的高可用性。

2.5 安裝實施監(jiān)控系統(tǒng)

計算機實驗室安裝實施監(jiān)控系統(tǒng)，其主要監(jiān)控對象就是計算機實驗室的用戶，對用戶的連接情況、用戶網(wǎng)絡(luò)利用率和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量使用情況等，實時監(jiān)控計算機實驗室用戶的使用情況，保證計算機實驗室的高可用性。

3 結(jié)束語

高可用計算機實驗室的配置與管理，不僅豐富了現(xiàn)今的教學(xué)活動，同時也存在一些問題和缺陷需要未來進一步的完善和改進，因此，隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日益發(fā)展進步，高可用計算機實驗室的配置與管理也會在未來時間內(nèi)得到逐漸的發(fā)展，從而滿足更多用戶的需求。

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