基于云計算的虛擬化實訓(xùn)平臺（CVTP）設(shè)計與研究

王洪濤

摘 要：本文對基于云計算的虛擬化實訓(xùn)平臺和傳統(tǒng)實訓(xùn)室進(jìn)行了比較，同時根據(jù)云計算與虛擬技術(shù)的特性對虛擬化實訓(xùn)室的功能和設(shè)計進(jìn)行了論述。

關(guān)鍵詞：云計算;虛擬化技術(shù);實訓(xùn)平臺

一、基于云計算的虛擬化實訓(xùn)平臺（CVTP）的現(xiàn)狀

我國云計算與虛擬化技術(shù)（VT）的高速發(fā)展，職業(yè)院校的實訓(xùn)資源建設(shè)取得極大進(jìn)步。采用虛擬化手段進(jìn)行教學(xué)、管理等。將云計算與虛擬化技術(shù)引入高職實訓(xùn)教學(xué)可以提供更加真實和多樣的實訓(xùn)環(huán)境，提高實訓(xùn)設(shè)備的使用率和學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時提供傳統(tǒng)實訓(xùn)室無法提供的虛擬環(huán)境。

由于傳統(tǒng)實訓(xùn)室計算機資源和存儲資源都是孤立的存在，同時管理方式的開放性和靈活性不夠，造成了諸多的問題，主要表現(xiàn)如下：

（一）資源利用率低。傳統(tǒng)高職實訓(xùn)室利用率不高，一臺計算機只能安裝一個操作系統(tǒng)，運行一個編程工具或應(yīng)用軟件，正常使用情況下物理設(shè)備資源利用率不足15%。

（二）系統(tǒng)運算資源性能低。傳統(tǒng)高職實訓(xùn)室設(shè)備資源都是獨立的，無法實現(xiàn)資源統(tǒng)一管理與靈活分配。獨立計算機的性能無法滿足科研和一些特殊工作要求。

（三）系統(tǒng)管理性差。設(shè)備種類多，系統(tǒng)與應(yīng)用軟件種類繁多，不僅維護(hù)成本高、而且兼容性差。同時由于人工管理，開放時間短。

（四）系統(tǒng)擴(kuò)展性差。隨著設(shè)備使用的時間延長，設(shè)備擴(kuò)展往往沒有可以兼容的配件。

（五）系統(tǒng)可靠性差。每臺終端機都是獨立的，不能動態(tài)遷移應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)。

為解決以上問題，集中運算資源和存儲資源統(tǒng)一管理，提高資源利用率，設(shè)備管理性、可擴(kuò)展性和可靠性等。

二、基于云計算的虛擬化實訓(xùn)平臺（CVTP）的設(shè)計目標(biāo)

對基于云計算的虛擬化及相關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究，基于云計算的虛擬化實訓(xùn)平臺（CVTP）應(yīng)該具有如下功能：

（一）能夠仿真真實的工作環(huán)境

基于云計算的虛擬化實訓(xùn)平臺（CVTP）能夠為學(xué)生提供多種虛擬化的操作系統(tǒng)，和在操作系統(tǒng)上仿真工作環(huán)境。

（二）獨立的計算機終端實訓(xùn)環(huán)境

為每個終端提供獨立的虛擬實訓(xùn)環(huán)境，保證虛擬實訓(xùn)環(huán)境的獨立性，與其他用戶互不干擾。

（三）實現(xiàn)系統(tǒng)資源的利用率提高

傳統(tǒng)的實訓(xùn)室環(huán)境，為每位學(xué)生配置一臺物理計算機用于實訓(xùn)練習(xí)，學(xué)生獨占物理設(shè)備，實訓(xùn)占用運算和資源有限，大量資源閑置。采用虛擬化技術(shù)后，將運算資源和存儲資源進(jìn)行池化，采用動態(tài)分配為學(xué)生分配虛擬終端的運算資源和存儲資源，可有效提高資源的利用率。

（四）系統(tǒng)具有良好擴(kuò)展性

云計算虛擬化技術(shù)的特性，虛擬化實訓(xùn)平臺應(yīng)具有良好的擴(kuò)展性，實訓(xùn)內(nèi)容及物理設(shè)備資源能夠靈活添加，保證實訓(xùn)內(nèi)容及虛擬機資源隨著時間的延長而不斷更新完善。同時，系統(tǒng)支持對其他課程實訓(xùn)環(huán)境或科研項目所需計算存儲資源的添加及分配，資源可得到充分復(fù)用。

三、基于云計算的虛擬化實訓(xùn)平臺（CVTP）的設(shè)計

（一）基于云計算的虛擬化實訓(xùn)平臺（CVTP）整體架構(gòu)設(shè)計

虛擬化技術(shù)（VT）實現(xiàn)對物理設(shè)備的運算資源、存儲資源和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備虛擬化，然后通過虛擬化管理平臺（VMP），將三種資源進(jìn)行整合池化，形成統(tǒng)一的資源池。在基于云計算的虛擬化實訓(xùn)平臺（CVTP）上，所有資源以資源池的形式存在，虛擬化管理平臺（VMP）根據(jù)終端設(shè)備需求動態(tài)分配，按需調(diào)用資源。

（二）基于云計算的虛擬化實訓(xùn)平臺（CVTP）部署

在實訓(xùn)室構(gòu)建 SDDC，包括云計算服務(wù)器集群（CCSC）、虛擬化管理平臺（VMP）。基于云計算的虛擬化實訓(xùn)平臺（CVTP）通過對物理計算機的運算資源、存儲資源和交換、路由設(shè)備進(jìn)行虛擬化配置，結(jié)合虛擬化管理平臺（VMP），實現(xiàn)云計算中IaaS，為實訓(xùn)室構(gòu)建基礎(chǔ)運行環(huán)境。

（三）實訓(xùn)平臺硬件設(shè)備配置

基于云計算的虛擬化實訓(xùn)平臺（CVTP）部署的服務(wù)器按照功能和作用的不同分為管理節(jié)點（CVM）服務(wù)器和計算節(jié)點（CIC）服務(wù)器。計算節(jié)點（CIC）服務(wù)器承擔(dān)著虛擬化實訓(xùn)平臺的計算任務(wù)。管理節(jié)點（CVM）服務(wù)器承擔(dān)著虛擬化實訓(xùn)平臺的資源分配任務(wù)。

（四）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置

基于云計算的虛擬化實訓(xùn)平臺（CVTP）網(wǎng)絡(luò)是數(shù)據(jù)的傳輸通道。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計的重點為保證云計算平臺各個虛擬機之間數(shù)據(jù)通信。

基于云計算的虛擬化實訓(xùn)平臺（CVTP）網(wǎng)絡(luò)采用SDN設(shè)計，同一物理設(shè)備的運算核心采用內(nèi)部直接交換傳輸，避免了數(shù)據(jù)的多次轉(zhuǎn)發(fā)。同一物理存儲設(shè)備也采用直接交換傳輸，這樣可極大降低物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸量。同時網(wǎng)絡(luò)管理采用軟件方式。

（五）實訓(xùn)平臺的安全防護(hù)

基于云計算的虛擬化實訓(xùn)平臺（CVTP）是基于虛擬化技術(shù);可以使用軟WAF實現(xiàn)對常見的網(wǎng)絡(luò)攻擊方式，如拒絕服務(wù)攻擊、端口掃描、IP欺騙、IP盜用等進(jìn)行有效防護(hù);

基于云計算的虛擬化實訓(xùn)平臺（CVTP）能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)實訓(xùn)無法實現(xiàn)的實訓(xùn)環(huán)境，同時它的虛擬性可以大大提高現(xiàn)有的資源利用率和實訓(xùn)室管理效率。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡朝貴.基于虛擬化技術(shù)的高職院校云計算數(shù)據(jù)中心研究與實現(xiàn)[J].科技風(fēng)，2017（13）：55.