構(gòu)建“虛擬化技術(shù)與云計算”教學(xué)實訓(xùn)平臺

【摘要】越來越多的院校開始開設(shè)虛擬化技術(shù)與云計算方面的課程，但受硬件條件和成本的制約，實訓(xùn)條件很難滿足，本文結(jié)合實際授課經(jīng)驗，給出一個基于“虛擬再虛擬”的實訓(xùn)環(huán)境解決方案。

【關(guān)鍵詞】虛擬化;云計算;實訓(xùn)平臺

信息技術(shù)的發(fā)展，尤其是計算機和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進步極大地改變了人們的工作和生活方式。“云”的概念逐漸被人們所熟悉，逐步電子化的文件也不需要購置移動硬盤或刻錄光盤保存了，取而代之的是“云盤”。外出手機拍攝的照片，可以實時同步的“云盤”。公司或單位完沒完成的工作，不用U盤帶到家里繼續(xù)做，取而代之的是“同步盤”。中小企業(yè)可以不用構(gòu)建自己的信息機房，取而代之的是租用“云計算機”或者基于“云”的某種應(yīng)用。

什么是“云”？提供資源的網(wǎng)絡(luò)被稱為“云”?！霸啤敝械馁Y源對于使用者來說，是無限擴展的，能隨時獲取，按需使用，隨時擴展，按使用付費?！霸啤笔且恍┛梢宰晕揖S護和管理的虛擬計算資源，通常為一些大型服務(wù)器集群，包括計算服務(wù)器、存儲服務(wù)器、寬帶資源等等。云計算（cloud computing）是商業(yè)化的超大規(guī)模分布式計算技術(shù)，云計算將所有的計算資源集中起來，由軟件實現(xiàn)自動管理，無需人為參與。云計算的主要形式是IAAS（Infrastructure as a Service）、PAAS（Platform as a Service）、SAAS（Software as a Service），隨著技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展，一切都可以做為服務(wù)，也就是XaaS。

云計算的基礎(chǔ)是虛擬化技術(shù)，可以說沒有虛擬化技術(shù)，就沒有云計算。云計算是通過網(wǎng)絡(luò)連接大量計算結(jié)點，用分布式軟件使之虛擬成有機整體，提供可動態(tài)伸縮的高性能計算服務(wù)。虛擬化是指計算元件在虛擬基礎(chǔ)上而不是真實的基礎(chǔ)運行，是一個為了簡化管理，優(yōu)化資源的解決方案，虛擬化技術(shù)能夠通過資源共享與合并資源來提高效率并降低成本。

隨著云應(yīng)用的增多，諸多的企業(yè)也開始搭建自己的云平臺。所以，對云運維人才的需求也不斷增加。諸多高校也已經(jīng)把云計算和虛擬化技術(shù)作為專業(yè)課程開設(shè)，或者一些學(xué)校已經(jīng)開始籌建相關(guān)專業(yè)。但云計算的運行環(huán)境比較復(fù)雜，硬件環(huán)境要求極高，相關(guān)設(shè)備也比較昂貴，建設(shè)專業(yè)的實訓(xùn)室是一筆龐大的費用。另外，作為實訓(xùn)室來講，還要保證下一批同學(xué)過來上課時，設(shè)備還要能還原到指定的狀態(tài)。

當(dāng)前，虛擬化產(chǎn)品遍地開花，各個大的公司都開始研發(fā)自己的虛擬化產(chǎn)品。企業(yè)級虛擬機廠商的市場占有率，名列前茅的是VMWare，然后是微軟的Hyper-V，還有Citrix的XenServer，RedHat公司的KVM等。由于其他虛擬機管理程序與VMWare相比不夠成熟，未在廣泛的跨部門生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心得到驗證，并缺乏交付客戶要求的可靠性、可擴展性和性能所需的核心功能。所以教學(xué)平臺采用的就是VMWare公司的vSphere產(chǎn)品。VMWare的虛擬化平臺，由磁盤陳列、ESXi主機、vCenter、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、Windows域控制器、vSphere Clinet組織，為了能實現(xiàn)ESXi服務(wù)集群中、負載均衡、動態(tài)遷移等功能，ESXi主機至少要2臺，也就是說，構(gòu)建一個這樣的平臺，工程中至少要6臺服務(wù)器。

VMWare的ESXi是基于單內(nèi)核的虛擬化技術(shù)，也就是硬件的驅(qū)動程序全在ESXi中，所以ESXi所支持的硬件是有限的。常用的服務(wù)器品牌當(dāng)然不在話下，如果是機房的PC機，則未必支持。況且，也無法安裝相應(yīng)的電子教室軟件，不方便廣播教學(xué)。一個實訓(xùn)機房，一般來說有50臺左右的電腦，電腦要求CPU必須支持虛擬化，內(nèi)存至少4G。每組6臺電腦，可以分成8組，有條件的話，教師自己也可能擁有一組。每臺電腦安裝廣播教學(xué)軟件和硬盤保護卡，用VMWare或VirtualBox之類的軟件，用來虛擬化安裝vSphere的相關(guān)組件。為了保障各個vSphere組件間的通訊，VMWare所虛擬的系統(tǒng)的網(wǎng)卡需要采用橋接方式。整個虛擬化實訓(xùn)室的建設(shè)思想就是在虛擬化的基礎(chǔ)上“再虛擬”。實訓(xùn)室每組的拓撲圖如下：

其中的ESXi-1和ESXi-2是兩臺虛擬的ESXi主機，用來實現(xiàn)ESXi的集群。磁盤陳列采用OpenFiler或FreeNAS做 iSCSI Target服務(wù)，當(dāng)然也可以用Linux主機或者Windows系統(tǒng)安裝WinTarget做iSCSI Target服務(wù)。安裝vCenter的操作系統(tǒng)要求必須是Windows 2003 Server 64位或者更高版本。數(shù)據(jù)庫根據(jù)ESXi的版本選擇合適的數(shù)據(jù)庫版本，一般來說是Microsoft SQL Server 2008。當(dāng)然，如果物理機性能和內(nèi)存合適，可以直接安裝vCenter內(nèi)置的Express版本數(shù)據(jù)庫。域控制器采用Windows 2003 Server或更高版本，兼做DNS和DHCP服務(wù)。

本方案中，教師可以控制實訓(xùn)室所有電腦進行講解，學(xué)生每組可以完成一個完整的平臺，學(xué)生在分組中共同完成學(xué)習(xí)任務(wù)，同時也提高了協(xié)作、協(xié)調(diào)能力。本方案的一個缺點就是占用物理機比較多，如果每臺物理機的內(nèi)存能達8G，則用三臺物理機就可以完成整個實訓(xùn)平臺，這時，宿主機就要采用64位的操作系統(tǒng)，比如Windows 7 64位。當(dāng)前，對64位支持的教學(xué)廣播軟件還比較少，64位的硬盤保護軟件也不完善，這是一個需要考慮的問題。隨著硬件性能的不斷提高和內(nèi)存的降價，PC機配置32G內(nèi)存也不是夢想，到時，單臺PC就可以實現(xiàn)該方案了。該方案不僅適用VMWare的虛擬化技術(shù)方案，對于搭建OpenStack云平臺也同樣適用。

參考文獻：

[1]胡嘉璽《企業(yè)及虛擬機應(yīng)用實戰(zhàn)》電子工業(yè)出版社