基于云計(jì)算的虛擬化實(shí)訓(xùn)平臺(tái)應(yīng)用研究

王洪濤

摘 要：隨著云計(jì)算虛擬化技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，虛擬化平臺(tái)應(yīng)用在越來(lái)越多的領(lǐng)域。云計(jì)算虛擬化技術(shù)（CVT）的體系架構(gòu)為智能化的實(shí)訓(xùn)室提供了新的解決方案，云計(jì)算虛擬化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)服務(wù)器集群（SC）運(yùn)算資源與存儲(chǔ)資源的統(tǒng)一管理和彈性自主分配，并且可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)算資源的彈性分配，從而滿足用戶在不同實(shí)訓(xùn)環(huán)境下的使用需求。因此通過(guò)實(shí)現(xiàn)高職院校的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)和使用云計(jì)算虛擬化技術(shù)設(shè)計(jì)，能夠行之有效的解決目前高職院校實(shí)訓(xùn)室亟待解決在建設(shè)、管理、運(yùn)行維護(hù)等方面的傳統(tǒng)模式所帶來(lái)的弊端。本文首先通過(guò)對(duì)云計(jì)算服務(wù)器虛擬化技術(shù)的應(yīng)用功能的特點(diǎn)進(jìn)行闡述，同時(shí)分析云計(jì)算虛擬化技術(shù)在實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)管理中的作用，最后對(duì)基于云計(jì)算虛擬化訓(xùn)平臺(tái)的具體功能設(shè)計(jì)進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算;資源分配;資源共享;實(shí)訓(xùn)平臺(tái);虛擬化技術(shù)

引言

高職院校是職業(yè)技能教育領(lǐng)域的主要組成部分，在培養(yǎng)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(xué)實(shí)訓(xùn)的重要教學(xué)組成部分的高職實(shí)訓(xùn)室，為高職院校的學(xué)生的操作技能培養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用?，F(xiàn)階段在已經(jīng)是大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的時(shí)代，如何對(duì)高職院校的實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行新技術(shù)的改革，為高職院校培養(yǎng)適應(yīng)工作崗位需要的畢業(yè)生，從而更有效地發(fā)揮高職高職院校實(shí)訓(xùn)室的實(shí)踐教學(xué)作用，是現(xiàn)在高職院校實(shí)訓(xùn)室建設(shè)的一個(gè)不可回避的問(wèn)題。在很多的實(shí)訓(xùn)室設(shè)計(jì)方案中，云計(jì)算虛擬化技術(shù)（CVT）是解決高職院校實(shí)訓(xùn)室設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的一個(gè)有效途徑，具備擁資源集中管理、設(shè)備使用率高、性能彈性分配、節(jié)約成本等多方面的優(yōu)點(diǎn)[1]。

一、云計(jì)算虛擬化技術(shù)在實(shí)訓(xùn)平臺(tái)上應(yīng)用的功能特點(diǎn)

能夠有效和集中管理服務(wù)器集群的運(yùn)算資源與存儲(chǔ)資源，同時(shí)云計(jì)算虛擬化技術(shù)（CVT）可以實(shí)現(xiàn)服務(wù)器集群（Server Cluster，SC）存儲(chǔ)資源和計(jì)算資源的彈性分配和均衡調(diào)配控制，能夠提供虛擬化的用戶應(yīng)用終端和相互獨(dú)立資源的實(shí)訓(xùn)環(huán)境，可以大大降低高職院校實(shí)訓(xùn)平臺(tái)在運(yùn)行維護(hù)和設(shè)計(jì)建設(shè)的費(fèi)用[2]。通過(guò)云計(jì)算虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用平臺(tái)都具有非常好的可用性與擴(kuò)展性，并且能夠通過(guò)虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)新的云化存儲(chǔ)系統(tǒng)以及云化存儲(chǔ)環(huán)境，基于云計(jì)算虛擬化技術(shù)（CVT）使得模擬實(shí)訓(xùn)桌面的設(shè)計(jì)建設(shè)難度以及成本大大降低，在實(shí)訓(xùn)資源的信息數(shù)據(jù)的恢復(fù)和備份方面也比傳統(tǒng)技術(shù)的實(shí)訓(xùn)室有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，此外，基于云計(jì)算虛擬化技術(shù)（CVT）的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)能夠?yàn)閷W(xué)生提供隨時(shí)隨地的實(shí)訓(xùn)環(huán)境。

（一）實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)室資源的統(tǒng)一管理與調(diào)配

高職院校實(shí)訓(xùn)室擁有豐富的實(shí)踐教學(xué)資源，各實(shí)訓(xùn)室為了管理實(shí)踐教學(xué)資源大多只建立了獨(dú)立的實(shí)訓(xùn)室管理平臺(tái)，消耗了人員精力，同時(shí)也消耗了設(shè)備與物資，而且獨(dú)立的實(shí)訓(xùn)室管理平臺(tái)還給各實(shí)訓(xùn)室?guī)?lái)了新的管理問(wèn)題，在投入一定設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用情況下，還要保證獨(dú)立實(shí)訓(xùn)室管理平臺(tái)的正常運(yùn)行，這時(shí)就要為每個(gè)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)還要分配人力管理。如果使用云計(jì)算虛擬化技術(shù)（CVT），通過(guò)云計(jì)算虛擬化技術(shù)（CVT）在服務(wù)器集群（SC）上建立統(tǒng)一通用實(shí)訓(xùn)管理平臺(tái)，就可以為高職院校實(shí)訓(xùn)室減少大量管理與維護(hù)工作，挺高設(shè)備的使用率和運(yùn)行效率，減少運(yùn)行成本，同時(shí)可以建立以云計(jì)算虛擬化技術(shù)（CVT）為基礎(chǔ)的統(tǒng)一計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、網(wǎng)絡(luò)資源的智能化實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，提供高性能的實(shí)訓(xùn)運(yùn)算資源與豐富的教學(xué)資源[3]。

（二）通過(guò)云計(jì)算虛擬化技術(shù)（CVT）降低高職院校實(shí)訓(xùn)室的維護(hù)和運(yùn)營(yíng)成本

對(duì)于高級(jí)職業(yè)技能型院校的實(shí)訓(xùn)室建設(shè)來(lái)講，其最不可忽視的困難之一就是建設(shè)實(shí)訓(xùn)室的資金。實(shí)訓(xùn)室的環(huán)境改造與大量的更換實(shí)訓(xùn)室硬件設(shè)備，一定會(huì)帶來(lái)極大資金缺口，而云計(jì)算虛擬化（CVT）可以有效解決這個(gè)問(wèn)題。通過(guò)云計(jì)算虛擬化技術(shù)（CVT）建立統(tǒng)一通用的實(shí)訓(xùn)管理平臺(tái)，只需將已有的教學(xué)資源和實(shí)訓(xùn)資源放在該平臺(tái)上，之后購(gòu)買一些價(jià)格便宜（瘦終端）即只具備顯示和網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備，就可以訪問(wèn)通用實(shí)訓(xùn)平臺(tái)上教學(xué)資源和實(shí)訓(xùn)資源。對(duì)于高職院校的實(shí)訓(xùn)室來(lái)說(shuō)終端設(shè)備只需要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和顯示設(shè)備即可，而服務(wù)器集群的集中化管理，可以使原本分散獨(dú)立的各個(gè)實(shí)訓(xùn)管理系統(tǒng)集合為一點(diǎn)，服務(wù)器集群（SC）數(shù)據(jù)的完整性與運(yùn)行的可靠性都由管理人員集中化管理，降低了相應(yīng)的設(shè)備投入、系統(tǒng)管理和人員配置的成本。

（三）有效提高高職院校的實(shí)訓(xùn)資源的使用率和教學(xué)資源的共享

云計(jì)算虛擬化技術(shù)（CVT）有利于各高職院校實(shí)訓(xùn)室之間建立共同的資源共享，在服務(wù)器集群上集中（SC）教學(xué)資源，共享各實(shí)訓(xùn)室現(xiàn)有的實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源，在極大程度上節(jié)約了人力和物力，同時(shí)更有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。教師可以通過(guò)Internet在線編輯和修改服務(wù)器集群（SC）上的實(shí)訓(xùn)資源與教學(xué)資源，將配置好的實(shí)訓(xùn)環(huán)境和教學(xué)資源存儲(chǔ)和發(fā)布在基于云計(jì)算虛擬化的實(shí)訓(xùn)室管理平臺(tái)上上，對(duì)于學(xué)生，也可以通過(guò)支持Internet的瘦終端在任何地方任何時(shí)間連接到實(shí)訓(xùn)臺(tái)，獲取所需要的實(shí)訓(xùn)資源和教學(xué)資源，從而實(shí)現(xiàn)教和學(xué)資源的利用率最大化[4]。

（四）通過(guò)云計(jì)算虛擬化技術(shù)（CVT）為科學(xué)研究提供高性能的實(shí)訓(xùn)環(huán)境

科學(xué)研究也是各高職院校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的一個(gè)重要方面，隨著科研對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的要求越來(lái)越高，高職院校在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)上已經(jīng)投入了大量的資金，但還是會(huì)受到時(shí)間、資金和資源等因素的限制，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)一些項(xiàng)目的研究。高職實(shí)驗(yàn)室可以借助云計(jì)算虛擬化技術(shù)（CVT）提供的高效高性能的運(yùn)算資源，解決這些問(wèn)題，使這些項(xiàng)目和科研能夠順利地完成。

二、基于云計(jì)算虛擬化訓(xùn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)

云計(jì)算大虛擬化實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)需要充分考慮資源利用率、用戶實(shí)訓(xùn)環(huán)境、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容等方面，對(duì)虛擬化實(shí)訓(xùn)平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)及實(shí)訓(xùn)內(nèi)容進(jìn)行分析，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（一）Web形式進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地的實(shí)訓(xùn)資源使用

云計(jì)算虛擬化實(shí)訓(xùn)室的實(shí)訓(xùn)管理平臺(tái)和學(xué)生實(shí)訓(xùn)接口均采用B/S架構(gòu)設(shè)計(jì)，所有實(shí)訓(xùn)資源包及實(shí)訓(xùn)環(huán)境均部署在服務(wù)器集群上，不需要在學(xué)生在本地部署實(shí)訓(xùn)環(huán)境[5]。學(xué)生只需保證網(wǎng)絡(luò)和顯示環(huán)境的即可通過(guò)Web頁(yè)面訪問(wèn)系統(tǒng)，啟動(dòng)服務(wù)器集群上的虛擬機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

1.此種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ娇梢愿淖儸F(xiàn)在學(xué)生實(shí)驗(yàn)受實(shí)驗(yàn)機(jī)房、實(shí)驗(yàn)時(shí)間限制的現(xiàn)狀，學(xué)生實(shí)驗(yàn)具有更高的靈活性，自主性;

2.實(shí)驗(yàn)資源能夠在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)使用，不受實(shí)驗(yàn)課程時(shí)間的限制，資源得到高效利用;

3.實(shí)驗(yàn)資源部署于云端，便于教師進(jìn)行統(tǒng)一的管理和維護(hù);

4.所有的實(shí)驗(yàn)環(huán)境均部署于云端，學(xué)生實(shí)驗(yàn)PC無(wú)需安裝實(shí)驗(yàn)環(huán)境，對(duì)其配置要求降低。

（二）有效的負(fù)載均衡控制，實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)運(yùn)算資源的彈性分配

云計(jì)算虛擬化實(shí)訓(xùn)室軟硬件環(huán)境部署采用服務(wù)器集群模式進(jìn)行，即每個(gè)實(shí)訓(xùn)虛擬機(jī)資源的操作文件存儲(chǔ)于存儲(chǔ)服務(wù)單元設(shè)備內(nèi)，虛擬機(jī)資源啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)輪詢所有計(jì)算服務(wù)單元設(shè)備，選取最優(yōu)性能節(jié)點(diǎn)，為其分配相應(yīng)的計(jì)算資源。

1.系統(tǒng)根據(jù)每臺(tái)虛擬機(jī)資源的需求為其分配CPU、內(nèi)存等資源;

2.系統(tǒng)內(nèi)置輪詢算法，對(duì)所有計(jì)算服務(wù)單元設(shè)備的CPU、內(nèi)存、掛載虛機(jī)資源數(shù)等進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，選取最優(yōu)性能節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分配;

3.用戶斷開(kāi)的虛擬機(jī)資源，系統(tǒng)自動(dòng)將其占用的計(jì)算節(jié)點(diǎn)資源釋放，供其他用戶使用，計(jì)算節(jié)點(diǎn)得到最大化利用。

（三）云存儲(chǔ)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生實(shí)訓(xùn)環(huán)境的獨(dú)立性和延續(xù)性

云計(jì)算虛擬化實(shí)訓(xùn)室采用云存儲(chǔ)模式對(duì)實(shí)訓(xùn)學(xué)生的操作進(jìn)行存儲(chǔ)，保證每位學(xué)生具有獨(dú)立的實(shí)訓(xùn)環(huán)境，并實(shí)現(xiàn)學(xué)生實(shí)訓(xùn)操作的獨(dú)立記錄保存，以保障實(shí)訓(xùn)的分段練習(xí)的連續(xù)性。

1.用戶啟動(dòng)虛擬機(jī)資源，系統(tǒng)自動(dòng)為其在對(duì)應(yīng)母本資源基礎(chǔ)上建立增量鏡像資源進(jìn)行啟動(dòng);

2.每個(gè)母本資源下針對(duì)于不同用戶都有其獨(dú)立增量鏡像，每位用戶的實(shí)驗(yàn)環(huán)境獨(dú)立，實(shí)驗(yàn)操作實(shí)時(shí)保持，支持實(shí)驗(yàn)的跨課時(shí)銜接;

3.增量鏡像保存每個(gè)用戶區(qū)別與母本資源的操作，能夠極大地節(jié)省存儲(chǔ)空間。

4.運(yùn)算資源和存儲(chǔ)資源的開(kāi)放性及復(fù)用性，可支持科研等其他用途。

5.云計(jì)算虛擬化實(shí)訓(xùn)平臺(tái)具有良好的開(kāi)放性，支持教師對(duì)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容、計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源進(jìn)行自主添加。云計(jì)算虛擬化實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)采用云計(jì)算虛擬化技術(shù)做底層架構(gòu)，所有的資源可以進(jìn)行彈性按需分配。基于系統(tǒng)的開(kāi)放性及復(fù)用性，用戶可以利用系統(tǒng)的軟硬件資源進(jìn)行相關(guān)科研項(xiàng)目開(kāi)展以及其他課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)境支持。同時(shí)，系統(tǒng)提供的豐富的實(shí)訓(xùn)資源，也可以科研提供高性能的運(yùn)算資源。

結(jié)語(yǔ)

高職院校如果將云計(jì)算虛擬化技術(shù)（CVT）引入到實(shí)訓(xùn)平臺(tái)之后，將會(huì)為高職院校教師和學(xué)生提供一個(gè)任何地點(diǎn)、資源豐富、性能彈性的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)室相對(duì)復(fù)雜的實(shí)訓(xùn)環(huán)境與很多無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能，這在很大程度上降低了高職院校實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)以及運(yùn)維管理成本，提高了管理和運(yùn)維效率。雖然現(xiàn)在這個(gè)階段云計(jì)算虛擬化技術(shù)（CVT）尚缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，但是憑借其超強(qiáng)的資源整合能力，在將來(lái)高職院校的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)中必將會(huì)發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 游小明.新型云計(jì)算服務(wù)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)工程，2011，37（11）：40-42.

[2] 盧志標(biāo).基于云計(jì)算的服務(wù)器虛擬化在高職院校實(shí)訓(xùn)平臺(tái)中的應(yīng)用研究[J].價(jià)值工程，2017，36（6）：77-79.

[3] 郭雅.基于云計(jì)算技術(shù)實(shí)訓(xùn)室的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2015（14）：11-12.

[4] 張乃千，楊海，周麗濤.基于云計(jì)算的虛擬實(shí)驗(yàn)云平臺(tái)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)教育，2015（1）：39-44.

[5] 徐務(wù)棠，程勇軍.基于VMwarevSphere的虛擬化實(shí)訓(xùn)室在一體化教學(xué)中的改進(jìn)[J].科技風(fēng)，2017（8）82-83，87.