基于云計算的虛擬化實訓平臺應用研究

王洪濤

摘 要：隨著云計算虛擬化技術的不斷發展與進步，虛擬化平臺應用在越來越多的領域。云計算虛擬化技術（CVT）的體系架構為智能化的實訓室提供了新的解決方案，云計算虛擬化技術可以實現服務器集群（SC）運算資源與存儲資源的統一管理和彈性自主分配，并且可以實現運算資源的彈性分配，從而滿足用戶在不同實訓環境下的使用需求。因此通過實現高職院校的實訓平臺和使用云計算虛擬化技術設計，能夠行之有效的解決目前高職院校實訓室亟待解決在建設、管理、運行維護等方面的傳統模式所帶來的弊端。本文首先通過對云計算服務器虛擬化技術的應用功能的特點進行闡述，同時分析云計算虛擬化技術在實訓平臺建設管理中的作用，最后對基于云計算虛擬化訓平臺的具體功能設計進行了討論。

關鍵詞：云計算;資源分配;資源共享;實訓平臺;虛擬化技術

引言

高職院校是職業技能教育領域的主要組成部分，在培養技能操作型人才方面起著很大的作用，而作為高職院校的教學實訓的重要教學組成部分的高職實訓室，為高職院校的學生的操作技能培養起著至關重要的作用?，F階段在已經是大數據和云計算的時代，如何對高職院校的實訓室進行新技術的改革，為高職院校培養適應工作崗位需要的畢業生，從而更有效地發揮高職高職院校實訓室的實踐教學作用，是現在高職院校實訓室建設的一個不可回避的問題。在很多的實訓室設計方案中，云計算虛擬化技術（CVT）是解決高職院校實訓室設計與實現的一個有效途徑，具備擁資源集中管理、設備使用率高、性能彈性分配、節約成本等多方面的優點[1]。

一、云計算虛擬化技術在實訓平臺上應用的功能特點

能夠有效和集中管理服務器集群的運算資源與存儲資源，同時云計算虛擬化技術（CVT）可以實現服務器集群（Server Cluster，SC）存儲資源和計算資源的彈性分配和均衡調配控制，能夠提供虛擬化的用戶應用終端和相互獨立資源的實訓環境，可以大大降低高職院校實訓平臺在運行維護和設計建設的費用[2]。通過云計算虛擬化技術實現的應用平臺都具有非常好的可用性與擴展性，并且能夠通過虛擬化技術實現新的云化存儲系統以及云化存儲環境，基于云計算虛擬化技術（CVT）使得模擬實訓桌面的設計建設難度以及成本大大降低，在實訓資源的信息數據的恢復和備份方面也比傳統技術的實訓室有著無可比擬的優勢，此外，基于云計算虛擬化技術（CVT）的實訓平臺能夠為學生提供隨時隨地的實訓環境。

（一）實現實訓室資源的統一管理與調配

高職院校實訓室擁有豐富的實踐教學資源，各實訓室為了管理實踐教學資源大多只建立了獨立的實訓室管理平臺，消耗了人員精力，同時也消耗了設備與物資，而且獨立的實訓室管理平臺還給各實訓室帶來了新的管理問題，在投入一定設備的維護費用情況下，還要保證獨立實訓室管理平臺的正常運行，這時就要為每個實訓平臺還要分配人力管理。如果使用云計算虛擬化技術（CVT），通過云計算虛擬化技術（CVT）在服務器集群（SC）上建立統一通用實訓管理平臺，就可以為高職院校實訓室減少大量管理與維護工作，挺高設備的使用率和運行效率，減少運行成本，同時可以建立以云計算虛擬化技術（CVT）為基礎的統一計算資源、存儲資源、網絡資源的智能化實訓平臺，提供高性能的實訓運算資源與豐富的教學資源[3]。

（二）通過云計算虛擬化技術（CVT）降低高職院校實訓室的維護和運營成本

對于高級職業技能型院校的實訓室建設來講，其最不可忽視的困難之一就是建設實訓室的資金。實訓室的環境改造與大量的更換實訓室硬件設備，一定會帶來極大資金缺口，而云計算虛擬化（CVT）可以有效解決這個問題。通過云計算虛擬化技術（CVT）建立統一通用的實訓管理平臺，只需將已有的教學資源和實訓資源放在該平臺上，之后購買一些價格便宜（瘦終端）即只具備顯示和網絡接入設備，就可以訪問通用實訓平臺上教學資源和實訓資源。對于高職院校的實訓室來說終端設備只需要網絡設備和顯示設備即可，而服務器集群的集中化管理，可以使原本分散獨立的各個實訓管理系統集合為一點，服務器集群（SC）數據的完整性與運行的可靠性都由管理人員集中化管理，降低了相應的設備投入、系統管理和人員配置的成本。

（三）有效提高高職院校的實訓資源的使用率和教學資源的共享

云計算虛擬化技術（CVT）有利于各高職院校實訓室之間建立共同的資源共享，在服務器集群上集中（SC）教學資源，共享各實訓室現有的實訓教學資源，在極大程度上節約了人力和物力，同時更有利于提高學生的學習效率。教師可以通過Internet在線編輯和修改服務器集群（SC）上的實訓資源與教學資源，將配置好的實訓環境和教學資源存儲和發布在基于云計算虛擬化的實訓室管理平臺上上，對于學生，也可以通過支持Internet的瘦終端在任何地方任何時間連接到實訓臺，獲取所需要的實訓資源和教學資源，從而實現教和學資源的利用率最大化[4]。

（四）通過云計算虛擬化技術（CVT）為科學研究提供高性能的實訓環境

科學研究也是各高職院校實驗室建設的一個重要方面，隨著科研對實驗環境的要求越來越高，高職院校在實驗室建設上已經投入了大量的資金，但還是會受到時間、資金和資源等因素的限制，而無法實現一些項目的研究。高職實驗室可以借助云計算虛擬化技術（CVT）提供的高效高性能的運算資源，解決這些問題，使這些項目和科研能夠順利地完成。

二、基于云計算虛擬化訓平臺的設計

云計算大虛擬化實訓平臺的設計需要充分考慮資源利用率、用戶實訓環境、實訓內容等方面，對虛擬化實訓平臺系統架構及實訓內容進行分析，具體體現在以下幾個方面：

（一）Web形式進行實訓，實現隨時隨地的實訓資源使用

云計算虛擬化實訓室的實訓管理平臺和學生實訓接口均采用B/S架構設計，所有實訓資源包及實訓環境均部署在服務器集群上，不需要在學生在本地部署實訓環境[5]。學生只需保證網絡和顯示環境的即可通過Web頁面訪問系統，啟動服務器集群上的虛擬機進行實驗。

1.此種實驗模式可以改變現在學生實驗受實驗機房、實驗時間限制的現狀，學生實驗具有更高的靈活性，自主性;

2.實驗資源能夠在各個時間點使用，不受實驗課程時間的限制，資源得到高效利用;

3.實驗資源部署于云端，便于教師進行統一的管理和維護;

4.所有的實驗環境均部署于云端，學生實驗PC無需安裝實驗環境，對其配置要求降低。

（二）有效的負載均衡控制，實現實訓運算資源的彈性分配

云計算虛擬化實訓室軟硬件環境部署采用服務器集群模式進行，即每個實訓虛擬機資源的操作文件存儲于存儲服務單元設備內，虛擬機資源啟動運行時，系統自動輪詢所有計算服務單元設備，選取最優性能節點，為其分配相應的計算資源。

1.系統根據每臺虛擬機資源的需求為其分配CPU、內存等資源;

2.系統內置輪詢算法，對所有計算服務單元設備的CPU、內存、掛載虛機資源數等進行動態分析，選取最優性能節點進行分配;

3.用戶斷開的虛擬機資源，系統自動將其占用的計算節點資源釋放，供其他用戶使用，計算節點得到最大化利用。

（三）云存儲技術，實現學生實訓環境的獨立性和延續性

云計算虛擬化實訓室采用云存儲模式對實訓學生的操作進行存儲，保證每位學生具有獨立的實訓環境，并實現學生實訓操作的獨立記錄保存，以保障實訓的分段練習的連續性。

1.用戶啟動虛擬機資源，系統自動為其在對應母本資源基礎上建立增量鏡像資源進行啟動;

2.每個母本資源下針對于不同用戶都有其獨立增量鏡像，每位用戶的實驗環境獨立，實驗操作實時保持，支持實驗的跨課時銜接;

3.增量鏡像保存每個用戶區別與母本資源的操作，能夠極大地節省存儲空間。

4.運算資源和存儲資源的開放性及復用性，可支持科研等其他用途。

5.云計算虛擬化實訓平臺具有良好的開放性，支持教師對實訓內容、計算資源、存儲資源進行自主添加。云計算虛擬化實訓平臺的設計采用云計算虛擬化技術做底層架構，所有的資源可以進行彈性按需分配?；谙到y的開放性及復用性，用戶可以利用系統的軟硬件資源進行相關科研項目開展以及其他課程的實驗環境支持。同時，系統提供的豐富的實訓資源，也可以科研提供高性能的運算資源。

結語

高職院校如果將云計算虛擬化技術（CVT）引入到實訓平臺之后，將會為高職院校教師和學生提供一個任何地點、資源豐富、性能彈性的實訓平臺，能夠實現傳統實訓室相對復雜的實訓環境與很多無法實現的功能，這在很大程度上降低了高職院校實訓平臺建設以及運維管理成本，提高了管理和運維效率。雖然現在這個階段云計算虛擬化技術（CVT）尚缺乏統一標準，但是憑借其超強的資源整合能力，在將來高職院校的實訓平臺建設中必將會發揮越來越重要的作用。

參考文獻

[1] 游小明.新型云計算服務器的設計與實現[J].計算機工程，2011，37（11）：40-42.

[2] 盧志標.基于云計算的服務器虛擬化在高職院校實訓平臺中的應用研究[J].價值工程，2017，36（6）：77-79.

[3] 郭雅.基于云計算技術實訓室的設計與實現[J].中國高新技術企業，2015（14）：11-12.

[4] 張乃千，楊海，周麗濤.基于云計算的虛擬實驗云平臺設計[J].計算機教育，2015（1）：39-44.

[5] 徐務棠，程勇軍.基于VMwarevSphere的虛擬化實訓室在一體化教學中的改進[J].科技風，2017（8）82-83，87.