基于云計(jì)算的虛擬化實(shí)訓(xùn)平臺(tái)（CVTP）設(shè)計(jì)與研究

王洪濤

摘 要：本文對(duì)基于云計(jì)算的虛擬化實(shí)訓(xùn)平臺(tái)和傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行了比較，同時(shí)根據(jù)云計(jì)算與虛擬技術(shù)的特性對(duì)虛擬化實(shí)訓(xùn)室的功能和設(shè)計(jì)進(jìn)行了論述。

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

一、基于云計(jì)算的虛擬化實(shí)訓(xùn)平臺(tái)（CVTP）的現(xiàn)狀

我國(guó)云計(jì)算與虛擬化技術(shù)（VT）的高速發(fā)展，職業(yè)院校的實(shí)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(jì)算與虛擬化技術(shù)引入高職實(shí)訓(xùn)教學(xué)可以提供更加真實(shí)和多樣的實(shí)訓(xùn)環(huán)境，提高實(shí)訓(xùn)設(shè)備的使用率和學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)提供傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)室無(wú)法提供的虛擬環(huán)境。

由于傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)室計(jì)算機(jī)資源和存儲(chǔ)資源都是孤立的存在，同時(shí)管理方式的開(kāi)放性和靈活性不夠，造成了諸多的問(wèn)題，主要表現(xiàn)如下：

（一）資源利用率低。傳統(tǒng)高職實(shí)訓(xùn)室利用率不高，一臺(tái)計(jì)算機(jī)只能安裝一個(gè)操作系統(tǒng)，運(yùn)行一個(gè)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(yùn)算資源性能低。傳統(tǒng)高職實(shí)訓(xùn)室設(shè)備資源都是獨(dú)立的，無(wú)法實(shí)現(xiàn)資源統(tǒng)一管理與靈活分配。獨(dú)立計(jì)算機(jī)的性能無(wú)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(shí)由于人工管理，開(kāi)放時(shí)間短。

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

（五）系統(tǒng)可靠性差。每臺(tái)終端機(jī)都是獨(dú)立的，不能動(dòng)態(tài)遷移應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)。

為解決以上問(wèn)題，集中運(yùn)算資源和存儲(chǔ)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(jì)算的虛擬化實(shí)訓(xùn)平臺(tái)（CVTP）的設(shè)計(jì)目標(biāo)

對(duì)基于云計(jì)算的虛擬化及相關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究，基于云計(jì)算的虛擬化實(shí)訓(xùn)平臺(tái)（CVTP）應(yīng)該具有如下功能：

（一）能夠仿真真實(shí)的工作環(huán)境

基于云計(jì)算的虛擬化實(shí)訓(xùn)平臺(tái)（CVTP）能夠?yàn)閷W(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(dú)立的計(jì)算機(jī)終端實(shí)訓(xùn)環(huán)境

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

（三）實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)資源的利用率提高

傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)室環(huán)境，為每位學(xué)生配置一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)用于實(shí)訓(xùn)練習(xí)，學(xué)生獨(dú)占物理設(shè)備，實(shí)訓(xùn)占用運(yùn)算和資源有限，大量資源閑置。采用虛擬化技術(shù)后，將運(yùn)算資源和存儲(chǔ)資源進(jìn)行池化，采用動(dòng)態(tài)分配為學(xué)生分配虛擬終端的運(yùn)算資源和存儲(chǔ)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(jì)算虛擬化技術(shù)的特性，虛擬化實(shí)訓(xùn)平臺(tái)應(yīng)具有良好的擴(kuò)展性，實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及物理設(shè)備資源能夠靈活添加，保證實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及虛擬機(jī)資源隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷更新完善。同時(shí)，系統(tǒng)支持對(duì)其他課程實(shí)訓(xùn)環(huán)境或科研項(xiàng)目所需計(jì)算存儲(chǔ)資源的添加及分配，資源可得到充分復(fù)用。

三、基于云計(jì)算的虛擬化實(shí)訓(xùn)平臺(tái)（CVTP）的設(shè)計(jì)

（一）基于云計(jì)算的虛擬化實(shí)訓(xùn)平臺(tái)（CVTP）整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

虛擬化技術(shù)（VT）實(shí)現(xiàn)對(duì)物理設(shè)備的運(yùn)算資源、存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備虛擬化，然后通過(guò)虛擬化管理平臺(tái)（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(jì)算的虛擬化實(shí)訓(xùn)平臺(tái)（CVTP）上，所有資源以資源池的形式存在，虛擬化管理平臺(tái)（VMP）根據(jù)終端設(shè)備需求動(dòng)態(tài)分配，按需調(diào)用資源。

（二）基于云計(jì)算的虛擬化實(shí)訓(xùn)平臺(tái)（CVTP）部署

在實(shí)訓(xùn)室構(gòu)建 SDDC，包括云計(jì)算服務(wù)器集群（CCSC）、虛擬化管理平臺(tái)（VMP）?；谠朴?jì)算的虛擬化實(shí)訓(xùn)平臺(tái)（CVTP）通過(guò)對(duì)物理計(jì)算機(jī)的運(yùn)算資源、存儲(chǔ)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(tái)（VMP），實(shí)現(xiàn)云計(jì)算中IaaS，為實(shí)訓(xùn)室構(gòu)建基礎(chǔ)運(yùn)行環(huán)境。

（三）實(shí)訓(xùn)平臺(tái)硬件設(shè)備配置

基于云計(jì)算的虛擬化實(shí)訓(xùn)平臺(tái)（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(diǎn)（CVM）服務(wù)器和計(jì)算節(jié)點(diǎn)（CIC）服務(wù)器。計(jì)算節(jié)點(diǎn)（CIC）服務(wù)器承擔(dān)著虛擬化實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的計(jì)算任務(wù)。管理節(jié)點(diǎn)（CVM）服務(wù)器承擔(dān)著虛擬化實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的資源分配任務(wù)。

（四）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置

基于云計(jì)算的虛擬化實(shí)訓(xùn)平臺(tái)（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(jì)的重點(diǎn)為保證云計(jì)算平臺(tái)各個(gè)虛擬機(jī)之間數(shù)據(jù)通信。

基于云計(jì)算的虛擬化實(shí)訓(xùn)平臺(tái)（CVTP）網(wǎng)絡(luò)采用SDN設(shè)計(jì)，同一物理設(shè)備的運(yùn)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(chǔ)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(shí)網(wǎng)絡(luò)管理采用軟件方式。

（五）實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的安全防護(hù)

基于云計(jì)算的虛擬化實(shí)訓(xùn)平臺(tái)（CVTP）是基于虛擬化技術(shù);可以使用軟WAF實(shí)現(xiàn)對(duì)常見(jiàn)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(jì)算的虛擬化實(shí)訓(xùn)平臺(tái)（CVTP）能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的實(shí)訓(xùn)環(huán)境，同時(shí)它的虛擬性可以大大提高現(xiàn)有的資源利用率和實(shí)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(jì)算數(shù)據(jù)中心研究與實(shí)現(xiàn)[J].科技風(fēng)，2017（13）：55.