屠志青　吴刚

摘要：随着《计算机文化基础》课程逐步采用在线考试方式，出现了如服务器投入成本增加、运营维护成本增加、耗电增多、容易出现软件故障进而影响考生成绩等一系列的问题。通过对虚拟化技术的深入研究，将这项技术应用到考试服务器部署中，对服务器虚拟化的构建和网络改造，提高服务器资源利用率，降低采购设备和运维成本，提升整个考试系统的灵活性和快速响应能力，同时更加绿色节能环保。

关键词：服务器;虚拟化技术;在线考试;计算机文化基础;VSphere

中图分类号：TP391        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）03-0082-03

Abstract： With the gradual adoption of online examination in the course of computer culture foundation， there are a series of problems， such as the increase of server investment cost， the increase of operation and maintenance cost， the increase of power consumption， the easy occurrence of software failure and the influence of examinees' scores. Through the in-depth study of virtualization technology， this technology is applied to the deployment of examination server. The construction of server virtualization and network transformation can improve the utilization rate of server resources， reduce the cost of purchasing equipment and operation and maintenance， improve the flexibility and rapid response ability of the entire examination system， and be more green， energy-saving and environmental protection.

Key words： server; virtualization technology; online examination; fundamentals of computer culture; VSphere

1 引言

随着计算机技术和通信技术的高速发展，高校中采用基于网络的在线考试系统的课程日渐增多。《计算机文化基础》课程是理论与实践相结合的课程，如果采用传统的笔试方式，考试成绩不能如实反映学生的学习水平，最终导致的是难以检查出教学中存在的问题，这就要求在计算机上进行理论以及操作的考试。在线考试系统能够让考试更加公平和可靠，它具有随机抽取试卷、系统自动评分等优点，并能减轻教师的工作量，提高教师的工作效率。但由于对考试服务器、网络设备等硬件设备的要求以及资金有限等问题，这使得在构建在线考试系统时出现了一些亟待解决的问题。

2 研究现状

2.1存在的问题

1）針对目前的教学需要和网络架构，每个机房都要安装一台考试服务器，这样既要增加服务器和网络设备投入，还会增加管理员的工作量。随着硬件设备的不断增多，安装和维护成本也不断上升。

2）考试服务器在考试过程中，作用就是收集学生的答卷数据及完成考试管理的工作，但由于管理员和教师在使用考试系统的过程中，误操作或其他原因将会造成软件故障，甚至崩溃，这将影响到正在考试的考生，会延误考试，甚至影响考试成绩。

3）服务器利用率低的问题。一台物理服务器一般会安装多个应用，由于有些应用经常被使用，有些应用却较少被使用，这就造成有些服务器的资源占有率不超过10%，即使是使用较多的应用的服务器的资源占有率也不会超过30%，这导致大量的系统资源浪费，同时设备增多还会造成耗电增高，二氧化碳排放增大。

2.2 服务器虚拟化技术

虚拟化技术是一项比较成熟的计算机技术。虚拟化通常是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行。服务器虚拟化技术主要是将一台物理服务器抽象成多个小的虚拟服务器，使之不再受物理上的限制，将CPU、内存、磁盘等硬件资源变成资源库，能够进行动态管理。虚拟服务器也称为虚拟机，每个虚拟机有相对独立的硬件资源，包括CPU和内存等，不同虚拟机之间相互独立，彼此互不影响。

服务器虚拟化技术是动态资源调度的核心，也是灾难恢复的一个有效解决方案。使用服务器虚拟化技术可以减少服务器数量，提高稳定性，节省空间，减少宕机时间，促进服务器的整合，显著提升服务器利用率，可以将服务器的利用率提高到60%甚至更高。

目前常见的服务器虚拟化软件有三种：分别是Citrix XenCenter，微软Hyper-V，VMware vSphere。XenCenter是Citrix的虚拟化图形接口管理工具，可在同一界面管理多台XenServer服务器。微软的Hyper-V是微软提出的一种系统管理程序虚拟化技术，是微软第一个采用类似Vmware和Citrix开源Xen一样的基于hypervisor的技术。VMware vSphere是运行在服务器裸机上，是基于硬件之上的架构。用一台物理服务器作为底层硬件，建立多个虚拟机，实现集中管理，还可以方便的做服务器集群。目前使用得最大也最广泛的服务器虚拟化软件是VMware vSphere。

3 在线考试系统

3.1在线考试系统结构

本系统是基于 C/S 模式的《计算机文化基础》课程在线考试系统，主要由命题系统、教师服务端和学生端组成，通过该系统可以实现《计算机文化基础》课程的上机操作考试和理论考试，该系统还具有在线评分的功能。

1）命题系统

命题系统的作用是将不同题型的试题录入到在线考试系统的题库中。命题系统的主要功能为试题的录入和组卷，①试题的录入就是将试题存储在 SQL Serve数据库中，可以录入的题型为：选择题、汉字录入题、文件操作题、Word操作题、Excel操作题、PPT操作题等。②系统提供了三种不同的组卷方式：固定组卷、手动组卷和自动组卷。

2）教师服务端

教师服务端的作用主要是设置考试和监控考试，主要的功能包括设定考试时长、试卷的配置、学生信息的管理、题库的管理、学生成绩的查询和导出以及监控考试过程等。

3）学生端

学生端一般安装在机房内考试计算机上，学生端计算机的IP地址与服务器的 IP 地址必须在同一网段中，而且服务器还要查询考试数据库以及考生的考试信息是否正常运行。在学生考试过程中，系统会提供记忆功能，当考试系统出现故障或者崩溃时，考试学生答题的数据不会丢失。

3.2 在线考试系统功能

《计算机文化基础》课程在线考试系统是建立在局域网上的基于 C/S 模式的网上考试平台，其主要包括以下功能：

1）考生登录。考生通过学号就可以登录到在线考试系统中，登录考试界面后，会显示考试的题型以及考题的分值，选择不同的试题，就会打开相应的考试窗口和题目要求。

2）用户管理。只有教师或管理员才能够使用用户管理功能，能够对考生信息进行添加、修改、更新、查询以及导入等。

3）题库管理。教师可以导入、修改和更新题库。

4）在线考试。考生通过学号就可以登录考试界面进行答题，系统会根据设置进行自动抽题。考生交卷后，系统会自动评分，最后将考生成绩存储到数据库中。考试结束后，系统将为每名考生生成一份标准的Word试卷，自动保存在教师服务端。

5）考场管理。能够为机器出现故障或其他原因造成中断考试的考生设置重考，还能显示考生的考试情况，包括考生考试机器的信息、考生的信息、考试剩余时间等，并将考生的考试状态分为未登录、考试中以及考试结束等状态。

6）成绩查询和回收。教师可以根据学号来查询考生成绩，并以Excel表格形式导出成绩。考生可通过系统自动生成的word试卷来查询自己的考试成绩。

4 服务器虚拟化的构建和部署

4.1 网络部署

由于现有的网络结构不能满足服务器虚拟化后的网络要求，根据现有的设备，对网络结构进行了调整，改造之后的网络结构如图1所示。

重新规划后，在汇聚层交换机上划分VLan，分配不同的网段给每个机房，为每个机房配置一台虚拟考试服务器。

4.2 服务器虚拟化的部署

现有能用于《计算机文化基础》课程考试的服务器一共4台，分别于2010年和2013年购入，配置比较低端，考试用的学生机分布在6个机房，为了方便管理和統计成绩，不同班级的考试需要在不同的机房完成，互不干扰，因此每个机房需要安装一台考试服务器。

VMware vSphere是VMware公司推出一套服务器虚拟化解决方案，主要组件有 VMware ESXi Server、VMware vCenter Server、VMware VMotion、VMware vSphere Client等，本次《计算机文化基础》课程考试服务器虚拟化的部署就是采用现今相当成熟的VMware vSphere技术架构。

部署的过程如下：

1）虚拟化数据中心的部署。首先在4台物理服务器上安装ESXi Server 6.0，然后为这4台 ESXi主机配置的相应管理IP及登录账号;选择一台ESXi主机用来安装 vCenter Server，用于综合管理其他ESXi主机和虚拟机;再选一台装有 Windows7 及以上版本操作系统教师用计算机作为管理机，在这台计算机上安装 vSphere Client 客户端，用于登录安装vCenter Server的虚拟机，来管理 ESXi主机。

2）构建虚拟网络，实现虚拟机与物理网络的连接。vSphere虚拟交换机的运行方式与物理交换机十分相似，根据现有机房的数量和考试服务器的要求建立虚拟交换机来构建虚拟网络，为每台虚拟考试服务器分配相应的虚拟端口和物理网卡，使考场和对应的考试服务器之间处于相同的网段和VLAN，从而实现既能集中管理考试，又能实现考场的隔离。

3）虚拟考试服务器的建立。VMware Converter是用于将物理机转换为VMware虚拟机的解决方案。首先利用VMware Converter将物理考试服务器转换为虚拟机，对虚拟机的CPU、内存、存储空间等参数进行设置;其次，以此虚拟机来建立模板，利用模板转换出其他的虚拟考试服务器和虚拟备用服务器，并设置相应的参数。第三，进行快照。虚拟机具有快照功能，它可以完整地保留虚拟机的当前状态。当考试服务器出现故障，甚至崩溃时，可利用快照快速恢复，使服务器恢复到正常工作的状态，不会影响考试的进行。

4.3 服务器虚拟化的应用效果

通过服务器虚拟化的部署，完成了资源的整合，既节约了能源，又使服务器的资源使用率大大提升，还提升了整个系统的灵活性和快速响应能力。从管理上来看，实现了考试的集中统一管理，各种信息、虚拟机的运行状态一目了然（见图2），工作效率大大提高。

5 结束语

通过服务器虚拟化技术对服务器进行整合，降低采购硬件和维护的成本，提高服务器资源利用率，增强了服务器的管理和维护，在方便老师和学生的同时降低了学校的运营成本，还为绿色节能环保等方面提供了较好的解决方案。

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【通联编辑：王力】