基于VMwarevSphere私有云計算模式的數字化實驗室建設

關宏

摘要：在數字化實驗室建設中，VMwarevSphere私有云計算模式是最為常見也是最為有效的處理技術。在傳統實驗室工作中，無盤工作站或者PC計算機技術是常常采用的計算模式，但是該方式存在一些問題，在實際操作中容易感染病毒受到外界信息攻擊，導致系統性能下降，工作效率大大受到影響。基于此，該文以私有云計算作為計算方式，開展實驗室數字化研究工作。

關鍵詞：私有云計算;數字化建設;相關技術

中圖分類號：TP3? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）02-0232-02

在高校教育中，實驗室一直是最為關鍵的教學基地，為實驗模擬、人才培養以及科學研究作為突出性貢獻。傳統實驗室大多數采取的是普通PC計算機技術或者無盤工作站模式，此類傳統實驗室存在很大局限性，導致實驗室建設水平過低。基于此，本文對基于VMwarevSphere私有云計算模式的數字化實驗室建設展開研究，具有重要的現實意義。

1 概述

云計算是基于互聯網的相關服務的增加、使用以及交付模式，一般通過互聯網技術進行動態擴展，并且云計算是一種虛擬化的資源。云計算技術是新時代可科學技術的新革命，主要通過“云端”的方式為客戶提供計算資源，并且可以自主進行計算的執行過程，其客戶端可以采取主程序界面或者瀏覽器進行服務請求或者提交計算任務，在實際架構中，不必考慮如何調度、計算資源以及構建計算模式框架等問題。云計算的變革為人民生活帶來了極大改變，推動了各行各業的繁榮發展[1]。開展云計算研究工作是非常具有時代意義的。

2 相關技術

2.1 Hadoop

Hadoop技術也叫開源云計算平臺，主要是基于互聯網的開源的、分布式計算平臺，其內部由諸多元素組成，核心部分有兩種：HDFS和Map Reduce。HDFS主要功能面向具有大量數據密集型的應用平臺，是一種可拓展的分布式文件系統，HDFS適應力較強，能夠在廉價的計算機設備上進行運行工作，具備非常強大的容錯性，極大地提高使用客戶的服務質量。其主要服務于應用程序，為其提供大量數據存儲以及高吞吐量的數據訪問信息。對于一些外部客戶系統，HDFS與傳統的分級文件系統類似，都可以進行創建、重新命名、刪除等操作。HDFS主要由一個元數據節點作為主體，再加上一些數據節點共同組成。在實驗室建設過程中，主服務器為NameNode，主要功能是實現客戶端或者瀏覽器對文件系統的訪問以及對文件系統的命名進行管理[2]。存儲于HDFS之上的文件會被劃分為若干Block，會被復制，之后傳輸到不同的數據節點中，由DataNode對所劃分的Block進行存儲管理，并且為其提高定位服務。

2.2 VMware Vsphere

VMware Vsphere是計算機技術領域最為安全可靠的虛擬化平臺。主要是將操作系統以及應用程序從底層硬件中剝離出來，進行實現IT操作的簡化。X86虛擬化技術是把原計劃安裝在計算機硬件上的操作系統進行替換，轉換為虛擬機，也就是說把物理計算資源抽象為邏輯資源，從而實現一臺計算機同時運行多種操作系統的目的，并且實際效果與之間安裝的效果沒有太大區分。基于此，可以將一臺計算設備轉化為多臺并且互相隔離的虛擬設備，也哭將多臺設備轉化為一臺計算設備使用。結合虛擬化技術，將設備的內存、CPU、硬盤等硬件轉化為可以實現動態管理的“資源池”，結合使用客戶的實際需求合理分配，極大提高資源利用率。較為常用的虛擬化軟件包括：SolarisZone、CireixXen、RedhatKVM以及VMware等，在這些虛擬化技術中，VMware是為可靠的虛擬化平臺，具有非常高的市場份額，并且存在多種免費版本[3]。

2.3 桌面虛擬帶寬優

開展實驗室建設工作最為關鍵的是保障用戶體驗感。使用客戶通過虛擬化桌面，虛擬化平臺的使用性能與體驗感存在直接影響關系。而實驗室建設工作的效果如何取決于桌面虛擬化帶寬問題，怎樣優化虛擬化桌面帶寬是本次實驗室建設的重點，對保證用戶體驗有著深遠的意義。主要措施包括兩點：分層存儲優化和FAST Cache優化。分層存儲主要指的是把數據存儲在不同的層級介質中，并且針對不同的層級充分對有差別的介質進行資源利用。總的來講，把信息經常訪問的數據存儲在性能較高的1/O之上，一些不重要的數據存儲在普通的驅動器之上。FAST Ccche主要用于提高存儲性能，由EMC所開發，基于閃存驅動器實現DRAM擴展，進而實驗存儲系統全面優化。總體來說，就是在原來的基礎上增加閃存驅動器，將其中兩塊作為鏡像，構成FAST Cache。結合這兩種方式，都可以有效的改善虛擬化桌面帶寬的問題，提高整體桌面的性能以及穩定性。

3 框架設計

3.1 總體設計框架

在私有云計算模式的基礎上進行實驗室數字化建設工作，通過強大的虛擬化技術可以有效地改善傳統計算模式下的問題，實現虛擬化平臺多層次、穩定的優質服務[4]。本次設計基于實驗室數字化建設，實驗室的所有設備以及內部網絡情況均實現獨立運行，并且處于中心的實驗室保持獨立狀態，其運行雖然基于互聯網技術，但是并為形成完善的局域網狀態，所以在實際運行過程中，對于一些數據信息無法實現資源有效利用和共享分析。

在實際設計過程中，為了實現實驗室數字化建設的目標，必須考慮匯聚、核心以及接入這三點，每一層次都具備不同的功能，將不同層次的終端數據整合匯聚到中心實驗室，并且中心實驗室會對數據終端實施管理，一般在接入層進行管理操作，匯聚層的主要功能為幫助中心試驗室對實驗數據進行限制，進而保障數據的安全可靠。核心層主要功能為數據的傳輸以及虛擬化平臺業務訪問。

3.2 服務器虛擬化設計

虛擬化技術主要以私有云計算作為基礎開展工作，此項工作的目的在于把多種虛擬化技術整合聚集到一起，在服務器上進行實踐應用，從而提高服務質量，滿足多元化業務發展趨勢，保障面對不同的服務器需求都可以實現資源的最大化利用。除此之外，結合虛擬化技術，可以對服務器管理流程進行簡化，有效的緩解資源浪費情況[5]。在實際工作中，能夠提高技術便利，將系統和物理硬件實現分理化處理，可提高運行效率，保障不同操作的系統都可以在同一個虛擬服務器之上運行，并且運行效果與實際并無太大差別，通過最少的硬件投入獲取最大的效果，大大地節約了運行成本。

3.3 桌面虛擬化設計

實驗室實現數字化建設需要建立在私有云計算模式的基礎之上，其主要架構由DNS域名和Web系統共同組成。再設計過程中，為了保證系統在運行中的可靠性與安全性，需要結合高安全亢余架構模式，保障其穩定性，將其架構優勢充分發揮，從而實現虛擬化桌面設計。具體架構包括：兩臺存儲交換網絡為萬兆的SAN交換機;選擇三臺四路/256GB機架式服務器進行虛擬化基礎架構平臺搭建;選擇兩臺堆疊萬兆以太網交換機;選擇光纖存儲作為數據共享平臺。在實際設計過程中，結合業務網、存儲網以及管理網分離原則，并且保障交換機與服務器互相連接，在交換機的基礎上實現亢余配置工作。開展此項工作需要大量網絡帶寬作為支撐，所以需要對所有的機架式服務器進行網卡配置，選擇六塊千兆網卡以及兩塊單端口HBA網卡。單端口HBA網卡主要服務于業務網絡，并且與兩臺萬兆交換機相互李連接。

總而言之，基于私有云計算模式構建數字化實驗室，需要保障所使用的實驗區域的數據傳輸管道暢通，并且結合數字化實驗室的專業特點，挑選更為合理的實驗室架構方式，滿足時代發展的趨勢，搭建新型實驗室數字化建設模式。通過該技術，能夠保障實驗室的可靠性與穩定性，通過對不同服務器的整合管理，極大的節約了資源投入成本。所以，基于私有云計算模式的實驗室數字化建設工作具有深遠的意義。

參考文獻：

[1] 王成喜，孟安寧.基于VMwarevSphere私有云計算模式的數字化實驗室建設[J].計算機與現代化，2017（7）：124-126.

[2] 趙延平.高校私有云計算平臺建設研究[C]//中國計算機用戶協會網絡應用分會2017年第二十一屆網絡新技術與應用年會，2017.

[3] 周波陽，崔家武，張興福.測量實驗室創新管理模式的改革與實踐[J].實驗科學與技術，2017，15（6）.

[4] 姚佳岷，溫武，丘凱倫.云計算虛擬化實驗室建設探索[J].中國現代教育裝備，2019（7）.

[5] 衡軍，王新寧，衡輝.淺析基于云計算的實驗室管理信息系統設計[J].自動化與儀器儀表，2017（5）：65-66.

【通聯編輯：代影】